《汽车自动变速器拆装与检修》项目3辛普森式行星齿轮变速器拆装与维修简案

教师姓名授课形式讲授授课时数授课日期年月日授课班级授课项目及任务名称项目3 辛普森式行星齿轮变速器拆装与维修教学目标知识目标1.了解辛普森式行星齿轮变速器的特点与结构。

2.掌握辛普森式行星齿轮变速器组成和工作原理。

3.掌握前驱辛普森式行星齿轮变速器的分解与装配。

4.掌握后驱辛普森式行星齿轮变速器的分解与装配。

教学重点 1.掌握前驱辛普森式行星齿轮变速器的分解与装配。

2.掌握后驱辛普森式行星齿轮变速器的分解与装配。

教学难点后驱辛普森式行星齿轮变速器的分解与装配。

教学方法教学手段借助于多媒体课件，讲授辛普森式行星齿轮变速器的特点与结构。

通过图片和视频讲授辛普森式行星齿轮变速器组成和工作原理，现场演示前后驱辛普森式行星齿轮变速器的分解与装配的过程。

让学生更直接地学习结构组成、工作原理、分解及装配。

学时安排1．辛普森式行星齿轮变速器的特点与结构约70分钟。

2.辛普森式行星齿轮变速器组成和工作原理约90分钟。

3．前驱辛普森式行星齿轮变速器的分解与装配约520分钟。

4.后驱辛普森式行星齿轮变速器的分解与装配约720分钟。

教学条件多媒体课件课外作业请简述前、后驱辛普森式行星齿轮变速器分解与装配的注意事项？检查方法随堂提问，计平时成绩。

教学后记授课主要内容【项目引入】期末考试前小李正在努力复习四挡辛普森式自动变速器的结构，对照变速器实物，他口中念念有词：“油泵后面是离合器C1 、C2 、前排太阳轮……”但是，他突然发现在变速器的最后多出一套齿轮组，这究竟是为什么呢？要想帮助小李解决这个问题，我们必须先认识一下辛普森式行星齿轮变速器的结构与工作原理，学会前驱、后驱的正确拆装方法。

任务1 辛普森式行星齿轮变速器构造及特点【学习目标】1. 了解辛普森式行星齿轮变速器的特点与结构。

2. 掌握辛普森式行星齿轮变速器组成和工作原理。

【知识链接】一、辛普森式行星齿轮变速器的特点与结构辛普森式行星齿轮变速器由辛普森式行星齿轮机构和相应的换挡执行元件组成。

辛普森式行星齿轮机构是一种双排行星齿轮机构，前后行星排有两种连接方式，一种是前排行星齿轮机构的齿圈和后排行星齿轮机构的行星架相连，称为前齿圈和后行星架组件，输出轴通常与前齿圈和后行星架组件连接。

另一种是前行星齿轮机构的行星架和后行星齿轮机构的齿圈相连，称为前行星架和后齿圈组件，输出轴通常与前行星架和后齿圈组件连接。

双排辛普森式行星齿轮机构可实现3～4 个前进挡。

目前，轿车 4 速自动变速器多使用三行星排或双行星排辛普森式行星齿轮机构来得到 4 个前进挡。

辛普森式行星齿轮的特点是：两排行星齿轮共用太阳轮，前行星架与后齿圈连接并作为整个行星齿轮机构的输出单元。

可实现 3 个前进挡和 1 个倒挡，若再增加一排行星齿轮机构，便可组成 4 个前进挡和 1 个倒挡。

优点是结构较简单紧凑，工作原理便于理解，是目前应用最为广泛的一种复合式行星齿轮机构。

1.单排行星齿轮机构的结构组成①单排行星齿轮机构主要有太阳轮、内齿圈、行星齿轮及行星齿轮架三个基本元件。

②太阳轮位于中心位置，几个行星齿轮借助于滚针轴承和行星齿轮轴安装在行星齿轮架上，这些行星齿轮与太阳轮相啮合，并均匀布置在太阳轮周围，外侧是同行星齿轮相啮合的内齿圈。

③单排行星齿轮机构通过固定不同的元件或改变连锁关系，可得出不同的传动状态。

2.行星齿轮机构各种运动情况分析由于单排行星齿轮机构具有两个自由度，所以在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动（即保证该元件转速为0），或使其运动受到一定的约束（即该元件的转速为某确定值），则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。

3.单排行星齿轮机构的传动原理行星齿轮机构工作时将太阳轮、齿圈和行星架这三者中的任一元件作为主动件，使它与输入轴连接，将另一元件作为被动件与输出轴连接，再将第三个元件加以约束制动。

这样整个行星齿轮机构即以一定的传动比传递动力。

（1）齿圈固定，太阳轮主动，行星架被动太阳轮带动行星齿轮沿静止的齿圈旋转，从而带动行星架以较慢的速度与太阳轮同向旋转，为前进降速挡，减速相对较大。

（2）齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动为前进超速挡，增速相对较大。

（3）太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动为前进降速挡，减速相对较小。

（4）太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动为前进超速挡，增速相对较小。

（5）行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动行星架固定，行星齿轮只能自转，太阳轮经行星齿轮带动齿圈旋转输出动力。

齿圈的旋转方向与太阳轮相反，为倒挡、减速挡。

（6）行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动行星架固定，行星齿轮只能自转，齿圈经行星齿轮带动太阳轮旋转输出动力。

太阳轮的旋转方向与齿圈相反，为倒挡、超速挡。

因为这个特性，所以在汽车上不能应用倒挡超速功能。

（7）直接传动若三元件中的任意两元件被连接在一起，则第三元件必然与这两者以相同的转速、相同的方向转动。

（8）自由转动若所有元件均不受约束，则行星齿轮机构失去传动作用。

此种状态相当于空挡。

二、辛普森式行星齿轮变速器组成1. 换挡执行元件换挡执行元件机构主要由离合器、制动器和单向离合器三种执行元件组成。

（1）离合器①离合器的功用离合器起连接作用，即将行星齿轮变速器的输入轴和行星排的某个基本元件连接，使该元件成为主动元件。

自动变速器所采用的离合器是多片湿式离合器。

多片湿式离合器通常由离合器鼓、离合器活塞、复位弹簧、钢片、摩擦片、离合器毂及几个密封圈组成。

摩擦片与旋转的花键毂的齿键连接，可轴向移动，为输入端，片上有钢基粉末冶金层或合成纤维层。

从动钢片与转动鼓的内花键连接也可轴向移动，可输出扭矩。

活塞为环状，活塞上还有密封圈、回位弹簧。

②工作原理离合器分离时，当控制阀将作用在离合器液压缸的油压力撤除后，离合器活塞在回位弹簧的作用下回复原位，并将缸内的变速器油从进油孔排出。

离合器自由间隙处于分离状态时，离合器片之间有一定的轴向间隙，以保证钢片和摩擦片之间无轴向压力。

离合器接合时，当压力油经油道进入活塞左侧的液压缸时，液压力克服弹簧力使活塞右移，将所有离合器片压紧。

（2）制动器制动器用来制动行星齿轮机构三元件中的某一元件，阻止其旋转，以改变行星齿轮机构的组合。

自动变速器中的制动器有多片湿式制动器和带式制动器两种，带式制动器空间尺寸小，容易布置；片式制动器的接合平稳性比带式制动器更易于控制，并且可通过增减片数以适应不同排量的发动机，应用也日趋广泛。

①多片湿式制动器多片湿式制动器的构造、工作原理和片式离合器基本相同。

②带式制动器带式制动器是将内侧粘有摩擦材料的制动带卷绕在制动鼓上，又称制动带，其摩擦材料与多片湿式离合器的摩擦片相同。

带式制动器由制动鼓、制动带、液压缸及活塞组成。

当压力油从活塞右端进入时，作用在活塞上的油压克服弹簧力及活塞左端残余油压，活塞被推向左端，通过推杆使制动带抱紧离合器的外壳，起制动作用；当需要解除制动时，压力油从活塞左端进入，而活塞的右端卸压，活塞在油压和弹簧力作用下迅速右移，制动带释放。

带式制动器具有结构简单、易于安装、轴向尺寸小（可缩短变速器长度）等优点。

缺点是容易使变速器壳体产生局部的高应力区，制动带磨损后需要调整间隙，工作的平顺性差，控制油路中多配有缓冲阀。

（3）单向离合器单向离合器常见的类型有滚柱斜槽式和楔块式两种。

①滚柱斜槽式单向离合器滚柱斜槽式单向离合器由外座圈、内座圈、滚柱、叠片弹簧等组成，如图3-1-10 所示。

内座圈通常与内花键和行星排的某个基本元件或变速器的壳件连接，外座圈则通过外花键和行星排的另一个基本元件连接或者与变速器外壳连接。

②楔块式单向离合器a.楔块式单向离合器由外座圈、内座圈和楔块等组成。

b. 楔块式单向离合器工作过程。

当外座圈按图示方向顺时针转动时，外座圈推动楔块转动，由于L1 ＜ L，楔块不能锁止外座圈，外座圈可以自由转动。

当外座圈按图示方向逆时针转动时，外座圈推动楔块转动，由于 L2 ＞ L，楔块起楔子的作用，锁住外座圈，使其无法转动。

2.以丰田车三行星排四速辛普森式行星齿轮变速器（1）换挡执行机构包括 3 个离合器、4 个制动器和 3 个单向离合器，共10 个元件。

（2）各挡位动力传动路线① D1 挡汽车在起步时需要两个行星排同时参加工作。

D1 挡时，C0 、C1 、F0 、F2 工作。

C0 和F0 工作将超速行星排的太阳轮和行星架相连，此时超速行星排成为一个刚性整体（传动比为1），输入轴的动力顺时针传到超速内齿圈。

C1 工作将动力传给前排内齿圈，前排内齿圈顺时针转动，驱动前行星轮顺时针转动。

前行星轮驱动公共太阳轮逆时针转动，前行星架输出。

由于前后行星排共用一个太阳轮，此时太阳轮驱动后排行星轮顺时针转动。

汽车在起步时，由于后排行星架有逆时针转动趋势，所以单向离合器F2 工作。

单向固定后行星架，后排行星齿轮驱动后齿圈顺时针转动输出动力。

D1 挡传递路线为：输入轴超速排行星架 C0 结合，直接传动，超速齿圈 C1 结合前齿圈前行星架前行星轮输出太阳轮后行星齿轮，F2 作用使前行星架固定后齿圈② D2 挡起步后随着车速升高，从 1 挡升至2 挡，此时换挡执行元件C0 、F0 、C1 、B2 、F1 结合。

D2 挡时，C0 、C1 、B2 、F0 、F1 工作。

动力经过超速排输入以后，从超速排齿圈输出，进入前进挡离合器C1 ，驱动前排齿圈顺时针转动，带动前行星轮顺时针转动，前行星轮驱动公共太阳轮逆时针转动。

由于公共太阳轮有逆时针转动的趋势，B2 和F1 工作，单向固定太阳轮逆时针转动，后排行星轮处于空转。

D2 挡传递路线为：输入轴超速排行星架超速排齿圈 C1 结合前排齿圈公共太阳轮（逆时针转动）B2 ，F1 共同作用使太阳轮单向固定前行星轮轮前行星架输出轴（后排不起作用）③ D3 挡D3 挡时，C0 、C1 、C2 、B2 、F0 、F1 工作。

动力经过超速排输入以后，从超速排齿圈输出。

C1 、C2 工作将前行星排的齿圈和太阳轮同时连接起来，前行星排成为刚性整体，动力直接传给前行星架，从输出轴输出动力。

此挡为直接挡。

D3 挡传递路线为：输入轴超速排行星架 C0 结合，直接传动，超速排齿圈前C1 结合前齿圈前行星架输出轴C2 结合太阳轮前行星轮④ D4 挡D4 挡时，C1 、C2 、B0 、B2 、F1 工作。

B0 工作，将超速排太阳轮固定。

动力由输入轴输入，带动超速排行星架顺时针转动，驱动超速排的内齿圈顺时针转动，此时的传动比小于1 ，所以整个机构以超速挡传递动力。

B2 和F1 的作用如前所述。

D4 挡传递路线为：输入轴超速排行星架超速排行星齿轮 B0 作用，超速排齿圈C1 结合前齿圈前行星架输出 C2 结合太阳轮后行星架齿圈⑤ 2-1 挡2-1 挡的工作与D1 挡相同。