辛普森三档行星齿轮机构
辛普森式行星齿轮变速机构
辛普森式行星齿轮变速机构
辛普森式行星齿轮变速机构是一种常见的变速机构，它由辛普森副和行星齿轮副两部分组成。
辛普森副由一个太阳轮、两个行星轮及其支架组成，行星齿轮副由中心齿轮、行星轮及其支架组成。
该变速机构能够实现两级速比变换，具有结构紧凑、传动效率高等特点。
辛普森副是一种简单的行星轮副，它通过太阳轮的旋转引导两个行星轮的自转，从而完成传递行星轮的动量。
太阳轮与中心齿轮相连，行星轮则分别与辛普森副中的两个行星轮相连。
由于行星轮支架采用三角形布局，太阳轮旋转时会引导两个行星轮自转，使得两个行星轮以相同的角速度自转，进而实现速度的转换。
行星齿轮副是一种常见的行星轮副，它可实现同/异向传动和大范围变速。
中心齿轮作为行星轮副的固定齿轮，行星轮则分别与行星轮支架相连。
当中心齿轮将动力输入到其中一个行星轮时，另一个行星轮就会随之旋转，实现传动。
行星齿轮副具有较大的变速比范围，但是由于行星轮支架需要增加支撑件，其结构相对较为复杂。
当辛普森副和行星齿轮副组成一起时，辛普森副中的太阳轮与中心齿轮相连，行星轮与行星齿轮副中的行星轮相连。
如果将中心齿轮视作输入齿轮，则太阳轮视作输出齿轮；如果将太阳轮视作输入齿轮，则中心齿轮视作输出齿轮。
辛普森副和行星齿轮副的组合可以完成两级变速，可实现同向/异向传动，且结构紧凑，传动效率高。
总之，辛普森式行星齿轮变速机构具有结构简单、传动效率高、变速范围大等优点，被广泛应用于各种机械传动装置中。
5-辛普森3挡和四档齿轮机构309
F0：行星架 顺锁太阳轮
F0两种状态： 内圈转速慢于外圈，自由/超越状态，如B0工作时；（
太阳轮不转，自由） 内圈转速快于外圈，锁止状态，如B0不工作时。（太阳
轮顺转，被锁）
辛普森式四档行星齿轮变速机构
3、超越离合器F0的作用？
思考： ➢CO已释放，BO尚未 完全接合时 如何防止打滑？ ➢BO接合后（自由/ 超越） 太阳轮与行星架如何 迅速脱开啮合？
到壳体上。 接C太0 超阳速轮离和合行器星：架联接C输1入前轴进和离前合齿器圈：轮联
F0 超速单向离合 器：行星架顺锁 太阳轮
C2 高倒档离合器（直接 档离合器）：联接输入轴 和太阳轮
F1 单向离合器：逆 锁太阳轮
B1 2档滑行制动器： 直接制动太阳轮
29
1、A341E结构
辛普森行星齿轮机构换档执行元件工作表
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齿轮系统
一、辛普森式变自速动机变构速器
辛普森式三档行星齿轮变速机构 辛普森式四档行星齿轮变速机构 运用实例—丰田A341E
二、串联式变速机构--辛普森2型齿系 三、拉维娜式行星齿轮机构 四、定轴常啮合式齿轮机构
（一）辛普森三档行星齿轮机构的结构
1-齿轮机构
3
（一前行）星辛排行普星森架 三档行星齿轮机构的结构
二、串联式变速机构--辛普森2型齿系 三、拉维娜式行星齿轮机构 四、定轴常啮合式齿轮机构
运用实例—丰田A341E
A1、34结1构E结构
视频：各组件的分解、检查与装合
28
B0 超速排制动器：超
B3 低倒档制动B器2 ：2F档2 单制向动离器合：器通：
速排制动器，制动太阳轮
制动后行星架过F逆1间锁接行制星动架太阳
辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线
辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线不同车型自动变速器在结构上往往有很大差异,主要表现在:前进挡的挡数不同,离合器,制动器及单向超越离合器的数目和布置方式不同,所采用的行星齿轮机构的类型不同.前进挡的数目越多,行星齿轮变速系统中的离合器,制动器及单向超越离合器的数目就越多.离合器,制动器,单向超越离合器的布置方式主要取决于行星齿轮变速系统前进挡的挡数及所采用的行星齿轮机构的类型.轿车自动变速器所采用的行星齿轮机构的类型主要有2类,即辛普森式和拉维萘赫式行星齿轮机构. 辛普森式行星齿轮机构由2个内啮合式单排行星齿轮机构组合而成, 庞成立其结构特点是:前后2个行星排的太阳轮连接为一体,称为前后太阳轮组件;前一个行星排的行星架和后一个行星排的齿圈连接为一体,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.经过上述的组合后,该机构成为一种具有4个独立元件的行星齿轮机构.这4个独立元件是:前齿圈,前后太阳轮组件,后行星架,前行星架和后齿圈组件.根据前进挡的挡数不同,可将行星齿变速系统分为3挡行星齿轮变速系统和4挡行星齿轮变速系统2种.1.辛普森式3挡行星齿轮变速系统的结构和工作原理.(1)行星齿轮变速系统的结构:a)结构b)换挡执行元件的布置l一输入轴2一倒挡及高挡离合器毂3一前进离合器毂和倒挡及高档离合器毂4一前进离合器毂和前齿圈5一前行星架6一前后太阳轮组件7一后行星架和低挡及倒挡制动器毂8一输出轴C1一倒挡及高挡离合器c2一前进离合器B1—2挡制动器B2一低挡及倒挡制动器Fl一低挡单向超越离合器图1行星齿轮变速系统结构及元件布置图如图1(a图为结构图,b图为元件布置图)所示,行星齿轮机构中设置了5个换挡执行元件(2个离合器,2个制动器和1个单向超越离合器),使该系统成为一个具有3个前进挡和1个倒挡的行星齿轮变速系统.离合器C1用于连接输入轴和前后太阳轮组件, 离合器C2用于连接输入轴和前齿圈,制动器B1用于固定前后太阳轮组件, 制动器B2和单向超越离合器F1都是用于固定后行星架.5个换挡执行元件在各挡位的工作情况如表1所示.由表1中可知,当行星齿轮变速系统处于停车挡和空挡之外的任何一个挡位时,5个换挡执行元件中都有2个处于表1辛普森3挡行星齿轮变速系统换挡执行元件工作情况操纵手挡位换执仃兀件柄位置ClC2BlB2F1 1挡0 D2挡0O3挡OOR倒挡0OS.L或1档OO2,12挡0O注:0一接合,制动或锁止. 工作状态(接合,制动或锁止),其余 3个不工作(分离,释放或自由状态).处于工作状态的2个换挡执行元件中至少有一个是离合器Cl或 C2,以便使输入轴与行星排连接.当变速器处于任一前进挡时,离合器 C2都处于接合状态,此时输入轴与行星齿轮机构的前齿圈接合,使前齿圈成为主动件,因此离合器C2也称为前进离合器.倒挡时,离合器C1接合,C2分离,此时输入轴与行星齿轮机构的前后太阳轮组件接合,使前后太阳轮组件成为主动件;另外,离合器C1在3挡(直接挡)时也接合,因此,离合器C1也称为倒挡及高挡离合器.制动器B1仅在2挡才工作,称为2挡制动器.制动器B2在1挡和倒挡时都工作,因此称为低挡及倒挡制动器.由此可知,换挡执行元件的不同工作组合决定了行星齿轮变速系统的传动方向和传动比,从而决定了行星齿轮变速系统所处的挡位. (2)行星齿轮变速系统各挡的传动路线: ?1挡:如图2所示,此时前进离合器C2接合,使输入轴和前齿圈连接:同时单向超越离合器F1处于自锁状态,后行星架被固定.来自液力变矩器的发动机动力经输入轴,前汽车维修2011.6???1一输入轴2一前进离合器c23一倒挡及高挡离合器Cl4—2挡制动器B15一前齿圈 6,前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件10一后行星架ll一后行星轮 l2一低挡及倒挡制动器B213一低挡单向超越离合器F1l4一后齿圈图21挡路线-倒挡及 1一输入轴2一前进离合器C23高挡离合器C14—2档制动器B15一前齿圈6一前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件lO一后行星架 ll一后行星轮12一低挡及倒挡制动器B2 13一低挡单向超越离合器F114一后齿圈图43挡路线???a)前行星排b)后行星排l一输入轴2一前进离合器C23-倒挡及高挡离合器Cl4—2挡制动器B15一前齿圈6一前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件1O一后行星架11一后行星轮 12一低挡及倒挡制动器B2l3一低挡单向超越离合器F114一后齿圈图32挡路线进离合器C2传给前齿圈,使前齿圈朝顺时针方向旋转.在前行星排中,前行星齿轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向公转,带动前行星架朝顺时针方向转动,另一方面作顺时针方向的自转,并带动前后太阳轮组件朝逆时针方向转动;在后行星排中,后行星轮在后太阳轮的驱动下朝顺时针方向作自转时,对后行星架产生一个逆时针方向的力矩,而低挡单向超越离合器FI对后行星架在逆时针方向具 46汽车维修2011.6a)前行星排b)后行星排1一输入轴2一前进离合器C23-倒挡及高挡离合器C14—2挡制动器B15一前齿圈6一前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件10一后行星架11一后行星轮12一低挡及倒挡制动器B2 13一低挡单向超越离合器F114一后齿圈图5倒挡路线有锁止作用,因此后行星架固定不动, 使后齿圈在后行星轮的驱动下朝顺时针方向转动.因此,在前进1挡时,由输入轴传给行星齿轮机构的动力是经过前后行星排同时传给前行星架和后齿圈组件,再传给与之相连接的输出轴,从而完成动力输出的.?2挡:如图3所示,前进离合器C2和2挡制动器B1同时工作. 此时输入轴仍经前进离合器C2和前齿圈连接,同时前后太阳轮组件被2 挡制动器B1固定.发动机动力经液力变矩器和行星齿轮变速系统的输入轴传给前齿圈,使其朝顺时针方向转动.由于前太阳轮转速为0,因此前行星轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向作自转,另,方面朝顺时针方向作公转,同时带动前行星架及输出轴朝顺时针方向转动.此时后行星排处于自由状态,后行星轮在后齿圈的驱动下朝顺时针方向一边自转一边公转,带动后行星架朝顺时针方向空转.由此可知,2挡时发动机的动力全部经前行星排传到输出轴. ?3挡:如图4所示,前进离合器C2和倒挡及高挡离合器C1同时接合,把输入轴与前齿圈及前后太阳轮组件连接成一体.由于这时前行星排中有2个基本元件互相连接,从而使前行星排连成一体旋转,输入轴的动力通过前行星排直传给输出轴,即直接挡.此时后行星排处于自由状态,后行星轮在后齿圈驱动下朝顺时针方向一边自转一边公转,带动后行星架朝顺时针方向空转.?倒挡:如图5所示,倒挡及直接挡离合器C1接合,使输入轴与前后太阳轮组件连接,同时低挡及倒挡制动器B2产生制动,将后行星架固定. 此时发动机动力经输入轴传给前后太阳轮组件,使前后太阳轮朝顺时针方向转动.由于后行星架固定不动,后行星轮在后太阳轮的驱动下朝逆时针方向转动,并带动后齿圈朝逆时针方向转动,与前行星架和后齿圈组件连接的输出轴也随之朝逆时针方向转动, 从而改变了传动方向.此时,前行星排中由于前齿圈可以自由转动,前行星排处于自由状态,前齿圈在前行星轮的带动下朝逆时针方向自由转动.有些车型自动变速器的行星齿轮机构的前后行星排的排列顺序相反,即输入轴通过前进离合器C2和后齿圈连接,输出轴与前齿圈和后行星架组件连接,但工作原理都一样.2.3行星排4挡行星齿轮变速系统的结构与工作原理超越膏台嚣图64挡行星齿轮变速器元件位置图丰田CROWN(皇冠)3.0轿车所器B1之间串联了一个单向超越离合用的A340E电子控制自动变速器就器F2,称为2挡单向超越离合器.单采用了这种行星齿轮变速系统.向超越离合器的内环和前后太阳轮组 ?结构:这种4挡行星齿轮变速件连接,外环和2挡制动器B1连接, 器是在不改变原辛普森式3挡行星齿在逆时针方向对前后太阳轮组件具有轮变速系统的主要结构和大部分零部锁止作用.当行星齿轮变速系统处于件的情况下,另外再增加一个单排行2挡时,前进离合器C1和2挡制动器星齿轮机构和相应的换挡执行元件来Bl仍同时工作.汽车加速时,前后太产生超速挡而实现的.这个单排行星阳轮组件的受力方向为逆时针方向, 齿轮机构称为超速行星排,他安装在由于2挡单向超越离合器F2的外环行星齿轮变速系统的前端,其行星架被2挡制动器B1固定,因此前后太是主动件,与变速器输入轴连接;齿圈阳轮朝~_B,-j-针方向的旋转趋势被2挡为被动件,与后面的双排行星齿轮机制动器Bl及2挡单向超越离合器锁构连接.超速行星排的工作由直接离止,使2挡得以实现.当行星齿轮变速,直器由2挡换至3挡时,即使倒挡及直合器CO和超速制动器BO来控制接离合器CO用于将超速行星排的太接挡离合器C1在2挡制动器B1释阳轮和行星架连接,超速制动器BO放之前就已接合,但由于倒挡及直接用于固定超速行星排的太阳轮.如图挡离合C1接合之后,前后太阳轮组 6所示.件的受力方向改变为顺时针方向,而为了改善2,3挡的换挡平顺性在顺时针方向上2挡单向超越离合器和使变速器在前进低挡位置发动机有F2对前后太阳轮组件没有锁止作用, 制动作用,在原3挡行星齿轮变速系前后太阳轮组件仍可以朝顺时针方向统的基础上进行了改进.旋转,使换挡能顺利进行.a)在前后太阳轮组件和2挡制动b)在前后太阳轮组件和变速器壳表23行星排辛普森式4挡行星齿轮变速系统换挡执行元件的工作情况操纵手柄换挡执行元件位置挡位ClC2BlB2B3F1F2COB0F0 1挡oooo2挡ooOooD3挡00?oo超速挡0o?00R倒挡o0oo1挡0oooS,L或2,12挡o?oo3挡oOoo注:0一接合,制动或锁止;?一作用但不影响该挡位体之间另外设置了一个制动器B3,即2挡强带带动器.带0动器B3是否工作是由操纵手柄的位置决定的,当操纵手柄位于前进挡位置(D)时,制动器B3不工作:当操纵手柄位于前进挡位置(2,1或S,L)而行星齿轮变速器处于2挡时,制动器B3 工作.这样不论汽车加速或减速,前后太阳轮组件都被该制动器固定,此时的2挡在汽车放松加速踏板减速时能产生发动机制动作用.目前大多数轿车自动变速器都采用这种结构. ?工作原理:根据行星齿轮变速系统的变速原理,当超速制动器BO 放松,直接离合器CO接合时,超速行星排处于直接传动状态,其传动比为 1:当超速制动器BO制动,直接离合器CO放松时,超速行星排处于增速传动状态,传动IrL/J~于1.当行星齿轮变速系统处于1挡,2 挡,3挡或倒挡时,超速行星排中的超速制动器B0放松,直接离合器CO结合,使超速行星排处于传动比为1的直接传动状态,而后半部分的双排行星齿轮机构各换挡执行元件的工作和原辛普森式3挡行星齿轮变速器在1 挡,2挡,3挡及倒挡时的工作完全相同,如表2所示.来自变矩器的发动机动力经超速行星排直接传给后半部分的双排行星齿轮机构,此时行星齿轮变速系统的传动比完全由后半部分的双排行星齿轮机构及相应的换挡执行元件来控制.当行星齿轮变速系统处于超速挡时,后半部分的双排行星齿轮机构保持在3挡位置,而在超速行星排中,由于超速制动器BO,产生制动,直接离合器CO放松,使超速行星排处于增速传动状态,其传动比小于l. 直接离合器CO在自动变速器处于超速挡以外的任何一个挡位时都处于接合状态,因此当发动机刚刚起动而油泵尚未建立正常的油压时,直接离合器CO已处于半结合状态,这样易使其摩擦片因打滑而加剧磨损.为防止出现这种情况,在直接离合器CO 处并列布置了一个直接单向超越离合器FO,使超速行星排在逆时针对太阳轮产生锁止作用,防止直接离合器CO 的摩擦片在半接合状态下打滑. (作者单位:大连职业技术学院) 汽车维修2011.67。
简述辛普森式行星齿轮机构的结构特点
简述辛普森式行星齿轮机构的结构特点引言行星齿轮机构作为一种常见的传动机构，具有结构紧凑、传动平稳等优势，在工业领域被广泛应用。
其中，辛普森式行星齿轮机构作为一种常见的变速机构，具有独特的结构特点，本文将会对其进行简要的描述和分析。
1.辛普森式行星齿轮机构的基本构造辛普森式行星齿轮机构由太阳齿轮、行星齿轮和内圈齿轮组成。
太阳齿轮位于行星齿轮的外部，内圈齿轮则位于行星齿轮的内部。
行星齿轮则既与太阳齿轮相连，又与内圈齿轮相连。
太阳齿轮通过主动轴输入驱动，通过内圈齿轮输出动力。
在这一结构中，太阳齿轮是主动件，内圈齿轮是被动件。
2.辛普森式行星齿轮机构的运动特点辛普森式行星齿轮机构的运动特点主要体现在行星齿轮的运动以及传动比的变化上。
2.1行星齿轮的运动方式辛普森式行星齿轮机构中，行星齿轮既绕太阳齿轮中心旋转，又绕内圈齿轮中心旋转。
这种双重运动使得行星齿轮能够在传动过程中具有较大的旋转比变化范围，实现不同工况下的变速效果。
2.2传动比的变化辛普森式行星齿轮机构的传动比可以通过太阳齿轮和内圈齿轮的齿数比例来确定。
通过控制太阳齿轮和内圈齿轮的相对齿数，可以实现传动比的变化。
这使得辛普森式行星齿轮机构具备了广泛的应用范围，适用于需要变速的不同工况。
3.辛普森式行星齿轮机构的优点与应用辛普森式行星齿轮机构相对于其他传动机构具有以下优点：1.结构紧凑，占用空间小，适用于有空间限制的场景。
2.传动平稳，能够减小振动和噪音，提高传动效率。
3.传动比可变，能够实现多种速度的传动，适应不同工况。
辛普森式行星齿轮机构在工业领域有着广泛的应用，包括但不限于：-纺织机械：辛普森式行星齿轮机构可以用于纺纱机、织布机等传动装置，实现不同工艺要求下的变速。
-汽车工业：辛普森式行星齿轮机构在汽车变速器中得到广泛应用，为汽车提供多档变速的功能。
-机床设备：辛普森式行星齿轮机构能够用于机床设备的主传动装置，实现工件的不同加工要求。
结论辛普森式行星齿轮机构作为一种常见的变速机构，在工业领域具有重要应用。
辛普森3挡和四档齿轮机构
04 辛普森3挡与4挡齿轮机构 的比较
结构比较
辛普森3挡齿轮机构
由3个前进挡和一个倒挡组成，采用两组行星轮系和两个制动 器。
辛普森4挡齿轮机构
在3挡基础上增加一个超速挡，采用三组行星轮系和三个制动 器。
使用场合比较
辛普森3挡齿轮机构
适用于对动力和经济性要求较高的场合，如城市和高速公路驾驶。
辛普森4挡齿轮机构
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当选择一个档位时，相应的齿轮 会与中间轴上的齿轮啮合，传递 动力至输出轴，驱动车辆前进或
后退。
在换挡过程中，需要松开油门踏 板，以减小发动机负荷，避免换
挡冲击。
4档齿轮机构的优缺点
优点
辛普森4档齿轮机构具有较高的传动效率和较好的燃油经济性，能够提供更好 的动力性能和行驶平顺性。
缺点
由于其结构复杂，制造成本较高，且维修保养相对较为繁琐。此外，在高速行 驶时，若未能及时换挡，可能会导致变速器过热或损坏。
它通常用于汽车变速器中，可以 实现3个前进挡和1个倒挡。
辛普森齿轮机构的特点
01
02
03，便于安装和维护。
变速平稳
辛普森齿轮机构采用渐开 线齿形，变速过程平稳， 无冲击和振动。
承载能力强
由于采用多挡设计，辛普 森齿轮机构具有较高的承 载能力和传动效率。
辛普森齿轮机构的应用
辛普森3挡和四档齿轮机构
目录
• 辛普森齿轮机构简介 • 辛普森3挡齿轮机构 • 辛普森4档齿轮机构 • 辛普森3挡与4挡齿轮机构的比较 • 辛普森齿轮机构的未来发展
01 辛普森齿轮机构简介
辛普森齿轮机构的定义
01
辛普森齿轮机构是一种用于变速 的齿轮机构，由两个三挡齿轮和 两个四挡齿轮组成。
辛普森行星齿轮变速器
9.2
辛普森行星齿轮变速器
1) D1档：C0、C1、F0、F2
9.2
辛普森行星齿轮变速器
2) D2档：C0、C1、B2、F0、F1
9.2
辛普森行星齿轮变速器
3) D3档：C0、C1、C2、B2、F0
9.2
辛普森行星齿轮变速器
4) OD档：C1、C2、B0、B2Байду номын сангаас
9.2
辛普森行星齿轮变速器
5) 21档：同D1 6) 23档：同D3 7) L2档：同22
6) R档：C2、B3
9.2
辛普森行星齿轮变速器
7) P档：
9.2
辛普森行星齿轮变速器
二、四档Simpson行星齿轮变速器 以凌志LS400的A341E、A342E为例。 1. 结构、组成
9.2
辛普森行星齿轮变速器
9.2
辛普森行星齿轮变速器
9.2
辛普森行星齿轮变速器
2. 各档动力传动路线
9.2
9.2
辛普森行星齿轮变速器
一、三档Simpson行星齿轮变速器 1. 结构、组成
9.2
辛普森行星齿轮变速器
1) 结构特点 • 二根轴：输入轴、输出轴 • 两个离合器（C1、C2），三个制动器（B1、B2、B3）， 两个单向离合器（F1、F2） • 两排行星齿轮机构：共用一个太阳轮，前排行星架、 后排齿圈与输出轴相连
9.2
辛普森行星齿轮变速器
8) L1档： C0、C1、B3、F0、F2
9.2
辛普森行星齿轮变速器
9) R位：C0、C2、B3
9.2
辛普森行星齿轮变速器
10) P位：
3. 各档动力传动路线： 1) D1档：C1、F2
辛普森行星齿轮变速装置结构与工作原理
随着环保意识的提高和节能需求的增加，辛普森行星齿轮 变速装置在电动汽车和混合动力汽车等领域的应用前景将 更加广阔。
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架体通常由高强度材料制成，以确保足够的刚性和耐久性 。
03 行星齿轮变速装置的工作 原理
动力传递路径
太阳轮
发动机动力输入太阳轮，通过行星轮架输出至差 速器。
行星轮
行星轮将动力传递给齿圈，同时通过行星轮架将 部分动力传递给另一个齿圈。
齿圈
动力通过行星轮传递给齿圈，再通过固定轴传递 给车轮。
变速原理
变速过程
通过控制行星齿轮的转动半径，实现动力的 变速。行星齿轮的转动半径越大，输出速度 越快；反之，转动半径越小，输出速度越慢 。
结构组成
行星齿轮组
由多个行星齿轮组成， 用于传递动力。
太阳轮
固定转速的输入轴，与 行星齿轮组配合传递动
力。
内齿圈
固定转速的输出轴，与 行星齿轮组配合传递动
力。
控制机构
用于控制行星齿轮组的 转动半径和方向，实现
太阳轮通常与输入轴连接，将动力传 递给行星齿轮变速装置。
齿圈
齿圈是行星齿轮变速装置中的固定元件之一，通常与输出轴 连接，通过行星轮和太阳轮的旋转实现动力的传递。
齿圈通常由一组固定的行星轮支撑，行星轮可以在其中旋转 。
架体
架体是行星齿轮变速装置中的固定元件之一，用于支撑行 星轮和齿圈，同时承受和传递所有的力和力矩。
动效率和寿命。
智能化控制
03
引入传感器和智能算法，实现变速装置的实时监测和自动调整，
提高其适应性和可靠性。
应用领域拓展
电动汽车
拆检辛普森行星齿轮机构
辛普森执行元件
离合器C1 连接输入轴与前齿圈 离合器C2 连接输入轴与太阳轮 制动器B1 固定太阳轮 制动器B2 固定后排行星架 单向离合器F1 单向固定后排行星架
辛普森组成
前后两个单排单级行星齿轮机构串联 共用一个太阳轮 前排行星架和后排齿圈相连连接输出轴 前排齿圈可以输入 太阳轮可以输入 实现三个前进挡和一个倒挡
汽车运用与维修专业核心课程
拆检辛普森行星齿轮机构
汽车系 张利强
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1957年推出的辛普森行星齿轮系统是举世闻名的应用于 轿车自动变速器的行星齿轮系统，以其设计者汽车工程师 科学家霍华德·辛普森（Howard W.Simpson,1890～1963 ） 的名字命名。
它是三速行星齿轮机构，结构特点是前后行星排共用 一个太阳轮。广泛应用在通用、福特、克莱斯勒、丰田、 日产以及欧洲的许多车型上。
辛普森挡位实现条件
D位1挡 C1+F D位2挡 C1+B1 D位3挡 C1+C2 S位1挡 C1+F S位2挡C1+B1 L位 C1+B2 R位 C2+B2
辛普森行星齿轮变速装置结构与工作原理
n2 1
第1排矢量图
第2排矢量图
第3排矢量图
图3—43 倒档时行星齿轮机构运动矢量图
R3
n3 2
R n2 2 2
R1
n1 2
R3
2）用矢量图法计算R档传动比和传动方向
①R档时第一行星排运动矢量图如图3-43中第1排矢量图所示。1n3=1n2=1n1 ②R档时第二行星排运动矢量图如图3-43中第2排矢量图所示。因离合器C2工作，把共用太阳轮与第一行星排
1 图3-44b D1档行星齿轮变速装置转矩传动结构简图
图3-44c D1档行星齿轮变速装置转矩传动仿真图
1）D1档转矩传动分析
从表3-3可知，D1档时C0、C1、F0、F2工作。其具体传动情况如图3-44所示。当C0 与F0工作后，可把超速行星排内的行星架与太阳轮连成一体，整个行星排成一刚体 （原理如前所述），D1档时，使超速行星排内的齿圈以1∶1的传动比把涡轮的转矩传 递给离合器C1的鼓与毂。
3）R档传动比计算 ①用运动方程计算R档传动比
从图3-43的传动过程可知，在R档时动力是直接由第二排传出，用第二行星排运动方程计算传动比即可。 第二行星排运动方程为 n1+a.n2－(1+a)n3=0 上式中，n1、n2、n3分别为第二排太阳轮、齿圈和行星架转速。
a= Z2齿圈齿数/Z1太阳轮齿数＞1。 将n3=0代入上式中，得: n1+a.n2 =0 n1=-a·n2 n1/n2=-a＞1 即主动轴转数大于输出轴转速，是减速传动，式中的“－”号表示主被动旋转方向相反。
档位 档位
离合器
制动器
单向离合器
C0
C1
C2
B0
B1
B2
B3
F0
辛普森式行星齿轮机构传动比的分析
辛普森式行星齿轮机构传动比的分析摘要：本文通过介绍辛普森式（Simpson）自动变速器双排行星齿轮的结构与工作原理，并分析矢量图对档位进行了系统分析，便于让初学学生更好的学会辛普森式行星齿轮机构的各档位运转方式，从而让中职学生更好的学会传动比的计算方法。
关键词：辛普森式（Simpson）；矢量图；传动比前言随着汽车专业不断发展，使用自动变速器的车辆不断增加，教材上对于行星齿轮机构中拉维纳式和辛普森式的讲解也越来越多，教材中虽然有很多用结构图对双排行星齿轮结构进行了讲解，但很多档位的变化学生较难掌握。
本文通过介绍其中1种辛普森式的结构，用行星齿轮方程式结合矢量图的方法，详细解析了辛普森式双排行星齿轮机构每个档位的动力传递方式和传动比的计算，用于增强学生上课时的理解。
一、辛普森式行星齿轮机构组成辛普森式行星齿轮机构，结构如图1和2所示：图1 第一种类型图2 第二种类型二、第一种类型辛普森式行星齿轮机构传动比计算2.1传动比公式及矢量图使用公式与单排相同，前排 n1+α×n2−（1+α）×n3=0 ，前排n1´+α×n2´−（1+α）×n3´=0，α= r2/ r1=Z2/Z1。
r1-表示太阳轮的半径 r2-表示齿圈的半径Z1-表示太阳轮的齿数 Z2-表示齿圈的齿数根据结构组成有4个元件两两相连，在矢量图中按照连接的结构将2个行星排合并起来进行计算和分析。
在竖直线段上确定R、C、S四点。
S代表太阳轮，位于最下端；位于最上端；R代表齿圈，C代表行星架，位于R和S之间。
R至C=1（单位），R至S=α −1，C至S=α=齿圈齿数/大太阳轮齿数，故α>1（α一般为2点几），2个行星排中有2个元件是相连的可以将矢量图合并起来进行分析。
如图3所示：图3 辛普森自动变速器杠杆原理挡位矢量图2.2辛普森式行星齿轮机构的传动原理与传动比计算2.2.1 1档传动比（1）工作状态图，如图4所示：图4 辛普森1档传动工作图图5 辛普森1档传动矢量图（2）方程式计算由于前后对应的2个行星排都参加工作所以使用前后2个行星排的公式进行计算n1´+α×n2´−（1+α）×n3´=0中n3´制动，所以n3´=0，代入后太阳轮公式得到n1´=−αn2´，由于结构中前后太阳轮连接一起所以n1=n1´，将n1´=−αn2´代入前太阳轮公式得到−αn2´+α×n2−（1+α）×n3=0，另外前行星架和后齿圈连接在一起所以n2´=n3，转变公式为−αn3+α×n2−（1+α）×n3=0，传动比n2/ n3（n2´）=1+2α/α，α是大于1的，所以传动比结果1+2α/α也大于1实现同向减速传动。
辛普森三档行星齿轮机构
1.五个执行元件的作用效 果
2.各档动力流分析
3.各档执行元件的工作情 况
（1）、当C2作用时，涡轮输出轴的动力 接通至前排齿圈
（2）、当C1作用时，涡轮输出轴的动力 接通至前后太阳轮
（3）、当B1作用时，固定前后太阳轮
（4）、当B2作用时，固定后行星架（具 有双向传输、发动机制动）
（5）、当F1作用时，固定后行星架（只 能单向传输）
各档执行元件的工作情况
档位
C1
C2
B1
B2
F1
P
停车档P
√
R
√
√
N
1
√
√
D
2
√
√
3
√
√
S、L
1
或2、
1
2
√
√
√
√
C1 ： 倒 档 及 高 档离合器
C2 ： 前 进 离 合 器
B1 ： 2 档 制 动 器
B2 ： 低 档 及 倒 档制动器
F1： 低 档 单 向 超越离合器
二档：C2+B1
2档工作状态下，也可实现发动机制动。
二档动力传递图：
三档：C1+C2
前排行星齿轮组形成直接档传动,i=1, 3档只存 在发动机制动功能，不存在滑行功能。
三档动力传递图：
倒档：C1+B2
C1接合，输入轴连接在公共太阳轮上，制动器 B2动作，后排行星架被锁定。
倒档动力传递图：
c1c2前排行星齿轮组形成直接档传动i1在发动机制动功能不存在滑行功能
辛普森三档行星齿轮机构的 动力流分析
一 、辛普森结构的特点
二、辛普森三档行星齿轮机构 动力流分析
1、 前后两个行星排的齿轮参数 完全相同。
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档位
C1
C2
B1
B2
F1
P
停车档P
√
R
√
√
N
1
√
√
D
2
√
√
3
√
√
S、L
1
或2、
1
2
√
√
√
√
C1 ： 倒 档 及 高 档离合器
C2 ： 前 进 离 合 器
B1 ： 2 档 制 动 器
B2 ： 低 档 及 倒 档制动器F1： 低 档 Fra bibliotek 向 超越离合器
辛普森三档行星齿轮机构的 动力流分析
一 、辛普森结构的特点
二、辛普森三档行星齿轮机构 动力流分析
1、 前后两个行星排的齿轮参数 完全相同。
2、 前后太阳轮连接为一整体。
3、 前行星排的行星架与后齿圈 相连接作为输出轴
4、前齿圈和太阳轮作输入轴 返 回
1.五个执行元件的作用效 果
2.各档动力流分析
2档工作状态下，也可实现发动机制动。
二档动力传递图：
三档：C1+C2
前排行星齿轮组形成直接档传动,i=1, 3档只存 在发动机制动功能，不存在滑行功能。
三档动力传递图：
倒档：C1+B2
C1接合，输入轴连接在公共太阳轮上，制动器 B2动作，后排行星架被锁定。
倒档动力传递图：
各档执行元件的工作情况
3.各档执行元件的工作情 况
（1）、当C2作用时，涡轮输出轴的动力 接通至前排齿圈
（2）、当C1作用时，涡轮输出轴的动力 接通至前后太阳轮
（3）、当B1作用时，固定前后太阳轮
（4）、当B2作用时，固定后行星架（具 有双向传输、发动机制动）
（5）、当F1作用时，固定后行星架（只 能单向传输）
各档动力流分析：
（1）、一档：C2+B2∕F1 （2）、二档：C2+B1 （3）、三档：C1+C2 （4）倒档：C1+B2
一档：C2+B2∕F1
D1：F1起作用，具有汽车滑行功能。（当驱动轮速度>发动机 速度） L1、21；B2起作用，具有发动机制动功能。（当驱动轮速度> 发动机速度）
一档动力传递图：
二档：C2+B1