第三节：行星齿轮变速系统

自动变速器第三节：行星齿轮变速系统一、作用1、在变扭器的基础上进一步增加扭矩来满足汽车的使用要求。（减速增扭2—4倍）2、改变传动比和传动方向，即构成不同的档位。3、实现档位的变换。二、行星齿轮机构的结构特点1、结构•行星齿轮变速系统一般由几个行星排组成。一个三速变速器需有两个行星排；一个四速变速器需有三个行星排。单行星齿轮机构•由一个太阳轮、一个齿圈、一个行星架和支撑在行星架上的几个行星轮组成称为一个行星排。太阳轮、齿圈、行星架称为行星排的三个基本元件。•太阳轮位于机构的中心，行星轮与之啮合同时行星轮外侧同齿圈啮合。通常行星轮有3~6个，通过滚针轴承安装在行星轮轴上，行星轮轴对称或均匀安装在行星架上。行星轮机构工作时，行星轮除绕行星轮轴自转外，同时还绕太阳轮公转。行星轮绕太阳轮公转时，行星架也将绕太阳轮旋转。在行星轮系中，太阳轮、行星轮、齿圈都是常啮合状态。太阳轮、行星架和齿圈三者的轴线同轴，而行星轮轴则可绕前三者的轴线旋转，故行星齿轮变速器又称为旋转轴式变速器。2、特点（1）、它们都是同心的，即围绕公共轴线旋转。这能够取消诸如手动变速器所使用的中间轴和中间齿轮。（2）、行星齿轮始终相互啮合。即不存在因换档不良或啮合不正确而造成滑脱现象，以致造成齿轮齿损坏或磨损。（3）、通常，行星齿轮比手动变速器的齿轮更为小型、紧凑，其载荷被分配到数量众多的齿上。三、行星齿轮机构传动比的确定•注意：单行星排若要组成不同的传动比，必须使单行星排中的太阳轮、齿圈、行星架三个基本元件中的任一元件固定（制动），其余两个元件一个作为主动件，另一个作为从动件。•行星齿轮机构的传动比可由下例公式获得：•传动比=从动部件齿数/主动部件齿数•因为小齿轮始终用作中间齿轮，它们的齿数与行星齿轮机构的传动比无关。因此，行星齿轮机构的传动比取决于齿轮架、内齿圈和太阳轮的齿数，因为齿轮架并非齿轮因此没有齿，在计算传动比时对齿轮架指定一个想象的齿数。•齿轮架的齿数（Zc）可用下例公式获得：•Zc=Zr+ZsZc=齿轮架齿数（大）Zr=内齿圈齿数（中）Zs=太阳齿轮齿数（小）•这是一种简便、直观的公式，作为旋转轴式齿轮系传动比计算的改革，又是定轴式齿轮系传动比计算的发展和延续。四、行星齿轮机构单行星排的变速原理•A、固定齿圈1、太阳轮主动、行星架从动——同向、降速；2、行星架主动、太阳轮从动——同向、增速；•B、固定太阳轮3、齿圈主动、行星架从动——同向、降速；4、行星架主动、齿圈从动——同向、增速；•C、固定行星架5、太阳轮主动、齿圈从动——反向、降速；6、齿圈主动、太阳轮从动——反向、增速；（不使用）7、连接任意两元件，行星齿轮不能自转，输入轴与输出为一体——直接档；8、一个主动件，其他两个元件自由，行星齿轮系统空转，不传动，以便启动——空档；•注意：•汽车常用的为1、3、4、5、7、8等几种方案；五、换档执行机构•换档执行机构主要是指液压离合器和制动器等，它们在液压控制系统的控制下，根据汽车不同行驶条件，改变行星轮系各构件的运动状态从而得到不同的变速档位。1、液压离合器（C）•一般多采用多片湿式摩擦离合器。是液力自动变速器中重要的换档执行元件之一，也是使用中最易损坏的易损件作用•连接；即将行星齿轮系统的输入轴和行星排的某个基本元件连接或将行星排的某两个基本元件连接在一起；2、制动器（B）•目前自动变速器中应用最多的是单带式制动器和多片式制动器。作用•用于换档，故也叫换档制动器。即将行星排中的太阳轮、齿圈、行星架三个基本元件中的一个加以固定使之不能旋转；（与壳体连接）3、单向离合器（F）作用•与C和B作用基本相同，但是依靠单向原理来实现固定或连接作用；（其固定、连接也只是单向的）•单向离合器早已成为液力自动变速器行星轮系变速器广泛应用的换档执行元件，它能在换档过程中行星轮机构与之相连接的元件受力方向改变时立即脱开，从而可大大简化液压控制系统的油路。因此单向离合器也是液力自动变速器中的一个重要的换档执行元件。•单向离合器的结构、原理已讲过，在此不再重复。六、典型自动变速器行星轮系介绍•一为：辛普生型（SiMPSON）；•二为：拉维尼约喔型（RAVi-gNeAUX），又称组合式行星轮系；（一）、幸普生型行星轮系•丰田A40型自动变速器行星轮系（三速）（1）、总体构造（2）、各档工作状态及传动路线•D1=C1+F2D2=C1+B2+F1D3=C1+C2+B2D倒=C2+B3丰田A42DL自动变速器行星轮系丰田A340E型自动变速器行星轮系（1）、总体构造•A340E型电控液力自动变速器由带锁止离合器的液力变扭器、三套行星排（O/D行星排、前行星排、后行星排；前后行星排共用一根太阳轮）、三套离合器（C0、C1、C2）、四套制动器（B0、B1、B2、B3）、三套单向离合器（F0、F1、F2）等组成四速电控液力自动变速器（EAT）；（2）、换档杆位置解释；•P停车档；•R倒档；•N空档；•D前进档；（123O/D档）•2前进低档；（12）•L前进低档；（1）（3）、行星齿轮变速系统的结构、变档规律与传动路线；A、各元件结构：•C0O/D离合器；（将O/D档太阳轮与O/D行星架连接）•C1前进离合器；（将输入轴与前行星齿轮机构的的齿圈连接）•C2直接离合器；（将输入轴与前后太阳轮连接）•B0O/D制动器；（固定O/D太阳轮）•B1二档滑行制动带；（固定前后太阳轮）•B2二档制动器；（固定F1的外圈，防止前后太阳轮逆时针转动）•B3一、倒档制动器；（固定后行星架）•F0O/D单向离合器；（防止C0早期损坏）•F1一号单向离合器；（当B2工作时，防止前后太阳轮逆时针转动）•F2二号单向离合器；（防止后行星架逆时针转动）B、各档的变档规律与传动路线；•D1档=C0+C1•D2档=C0+C1+B2•D3档（直接档）=C0+C1+C2•O/D档（超速档）=B0+C1+C2•R档=C0+C2+B3（二）、拉维尼约喔型行星轮系1、总体构造1、输入轴2、大太阳轮3、小太阳轮4、长行星轮5、短行星轮6、齿圈7、输出齿轮8、主减速器齿轮•B1、1号制动器：制动大太阳轮；•B2、2号制动器：制动行星架；•F、单向离合器：限制行星架逆时针方向转动；•C1、1号离合器：连接输入轴与大太阳轮；•C2、2号离合器：连接输入轴与小太阳轮；•C3、3号离合器：连接输入轴与行星架；D1=C2+FD2=C2+B1D3=C1+C2+C3D4=B1+C3R=C1+B23、01M变速器行星轮系