第章行星齿轮变速器结构与工作原理
第章 行星齿轮变速器结构与工作原理
滚柱式
楔块式
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楔块式单向离合器的锁止方向取决于楔 块的安装方向
图3-12 楔块式单向离合器 1-外座圈；2-卡块；3-弹簧；4-内座圈
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单向离合器的工作性能对变速器的换档品质有很大 影响。自动变速器通过行星齿轮系统执行机构的工作实 现换档，执行机构的灵敏性直接影响换档的平顺性。单 向离合器具有灵敏度高的优点，可瞬间锁止（或解除锁 止），从而大大提高了换档时机的准确性。另外，单向 离合器不需要附加的液压或机械操纵装置，结构简单， 不易发生故障。
太阳轮
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2、拉威娜式自动变速器齿轮机构动力传递 路线
1）行星架制动，小太阳轮输入 传动路线： 小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮（仅有
自转）→内齿圈→输出轴，此变速结果为 同向减速传动。
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2）大太阳轮制动，小太阳轮输入 传动路线： 小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮（随
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与湿式多片离合器的不同点：
湿式多片离合器钢片固定在输出轴，不同之处 是制动器钢片固定在自动变速器壳体上，仅能 轴向移动而不能转动。
制动器是从上方进油，进油孔在变速器壳体上； 离合器是从中间旋转进油，进油孔在轴上。
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图3-9 片式制动器结构及工作原理
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行星齿轮变速器的工作原理
行星齿轮变速器的工作原理
行星齿轮变速器是一种常用的机械传动装置，主要用于传递动力和变速。它由太阳轮、行星轮、内齿轮和外齿轮四个基本部件组成。
工作原理如下：
1. 太阳轮是输入轴，通过输入轴传递动力给行星轮。
2. 行星轮是固定在太阳轮周围的轮子，其齿数通常比太阳轮多。每一个行星轮都通过行星架连接到内齿轮。
3. 内齿轮是位于行星轮内部的轮子，与每个行星轮咬合。它的齿数与行星轮相同，但反向安装。
4. 外齿轮是输出轴，固定在内齿轮上，通过内齿轮传递动力给外齿轮。
在工作过程中，输入轴的旋转动力会通过太阳轮传递给行星轮，行星轮则通过行星架将动力分散到多个行星轮上。每一个行星轮与内齿轮咬合，再经由内齿轮传递给输出轴的外齿轮。
通过改变太阳轮和行星轮的相对位置，可以实现不同的速比。例如，当太阳轮固定不动时，行星轮绕太阳轮旋转，输出轴便会以较高的速度旋转，实现加速。相反，如果行星轮固定不动，太阳轮旋转，则输出轴会以较低的速度旋转，实现减速。
总结起来，行星齿轮变速器通过太阳轮、行星轮、内齿轮和外齿轮的组合，利用它们之间的齿轮传动关系，实现输入轴和输出轴之间的速度变换。它具有结构紧凑、传动平稳、承载能力强等优点，在各种机械设备中得到广泛应用。
行星齿轮变速器
行星齿轮变速器
一、概述
1、作用
由于液力变矩器的扭矩变化范围 窄(1~3倍)，无法满足汽车行驶中各 种复杂工况的需要。为此，在液力变 矩器后面再串联齿轮变速机构来扩大 扭矩变化范围（3~4倍）， 再将发动 机的动力传递给传动轴。
2、形式
自动变速器中的齿轮变速机构 所 采用的变速齿轮有平行轴式齿轮机构 和 行星齿轮机构两种。
行星齿轮变速器
3 ）太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动
传动比为：
i23=1+z2/z1
=1+1/α
为前进降速挡， 减速相对较小。
行星齿轮变速器
4）太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动
传动比为： i32=z2/(z1+z2)
= α/(1+ α)
为前进超速挡， 增速相对较小。
行星齿轮变速器
5）行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动
在现代汽车行星齿轮变速器中，广泛地 采用了辛普森式（Simpson）双排行星齿轮 机构和拉威娜（Ravigneaux）式复合行星 齿轮机构。
行星齿轮变速器
新课小结 1、行星轮机构的组成
2、行星轮机构的工作情况
行星齿轮变速器
作业
行星齿轮机构的工作情况表
状态 档位 固定部件 输入部件 输出部件 旋转方向
i21=-z1/z2 =-1/ α
行星齿轮工作原理
行星齿轮工作原理
行星齿轮是汽车变速器（或简称变速箱）中最重要的组件。它由外壳、行星轮组、轴
等部分组成，主要的作用是进行速度的减比和传递能量。
一部行星齿轮的内部结构和功能：
内部有三个主要部件——外壳、行星组件和大齿轮组件。
外壳是行星齿轮整个系统的支撑，它由铸铁、铝合金或钢铁等材料制成，并具有防水、防潮和耐磨损特性。它为内部的行星组和大齿轮组件提供了支撑，确保它们的安全运转。
行星组由中心轴、正齿轮、行星轮和行星轴（又称轨座）组成，它是行星齿轮中用于
减速和传递能量的关键部件。正齿轮是用来连接主轴和行星轮的齿轮，行星轮是用来将能
量传递到外壳上的轮子，而行星轴则是用来支撑行星轮的轴。
此外，大齿轮也是行星齿轮系统中重要的部件，它由多个大齿轮构成，这些大齿轮呈
现不同的尺寸，它们可以根据不同的车辆的要求选择不同的比例来变换传动效率。
行星齿轮的工作原理是由驱动端的转子将动能传递给行星轮，然后行星轮又通过与它
相连的轨座将动力传递给它自己支撑的旋转轴上。当旋转轴通过行星轮转动，与它相连的
大齿轮也会随之转动，而大齿轮的旋转速度比行星轮慢得多，因此，就实现了减速和动能
传递的作用。
Planet gear is the most important component in a car transmission (or transmission for short). It is composed of a housing, a planetary wheel assembly, an axis, etc., which is mainly used for speed reduction and energy transmission.
1 行星齿轮机构的传动原理和结构
单元三 行星齿轮变速装置
②用矢量图法计算传动比
在竖直线段上确定R、C、S三点。S代表太阳轮，位于最下端；R代表齿 圈，位于最上端；C代表行星架，位于S和R之间。CR=1（单位）CS=α。 α＝齿圈齿数/太阳轮齿数，故α＞1（α一般为2点几），如图3-3所示。
R 首先从S或C或R点向右水平画出输入元件矢
9
单元三 行星齿轮变速装置
2）单排单级行星齿轮机构传动比计算 ①用运动方程计算传动比 单排单级行星齿轮机构运动方程：n1+an2(1+a)·n3=0 式中：n1 -太阳轮转速；n2-齿圈转速；n3 -行星架转速；
a=齿圈齿数Z2 与太阳轮齿数Z1之比，即a = Z2/ Z1 且 a＞1（a一般为2点几）。 通过解上述三元一次方程，得出传动比。
15
单元三 行星齿轮变速装置
②用矢量图法计算传动比
右图为齿圈输入，太阳轮制动，
R 行星架输出矢量图。根据相1似 C n 三角形原理，可以计算出传动 3
行星轮即可绕行星轴自 转，又可绕太阳轮公转。 太阳轮与行星轮是外啮合， 二者旋转方向相反；行星 轮与齿圈是内啮合，二者 旋转方向相同。行星齿轮 系统的齿轮均采用斜齿常 啮合状态
4
单元三 行星齿轮变速装置 单排单级行星齿轮机构运动
5
单元三 行星齿轮变速装置 单排单级行星齿轮机构组成
行星齿轮传动工作原理
行星齿轮传动工作原理
行星齿轮传动是一种高效且广泛应用于各种机械设备中的传动方式。它由一个太阳齿轮、多个行星齿轮和一个内齿圈组成，通过其优异的
结构和工作原理实现了高扭矩传递和变速功能。本文将详细介绍行星
齿轮传动的工作原理及其应用领域。
一、行星齿轮传动的结构组成
行星齿轮传动由太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈组成。太阳齿轮位于
传动装置的中心，行星齿轮则围绕太阳齿轮旋转，并与其相互啮合。
内齿圈是行星齿轮传动的外部齿轮，其内部的齿数与行星齿轮传动相等，且与行星齿轮相互啮合。这种特殊的结构使行星齿轮传动能够实
现高效的扭矩传递和变速功能。
二、行星齿轮传动的工作原理
行星齿轮传动的工作原理基于行星齿轮的运动和转动。当输入轴带
动太阳齿轮转动时，由于行星齿轮与太阳齿轮相互啮合，行星齿轮也
开始转动。同时，行星齿轮的运动使其与内齿圈相互啮合，使内齿圈
开始转动。最终，通过行星齿轮的旋转，在内齿圈上获得了输出轴，
将扭矩传递给输出部分。
三、行星齿轮传动的优势和应用领域
1. 高扭矩传递能力：行星齿轮传动由于其齿轮的多重啮合，可以实
现较大的扭矩传递，适用于需要高扭矩输出的设备，如汽车变速器、
船舶传动系统等。
2. 紧凑设计：行星齿轮传动结构紧凑、体积小巧，适用于空间有限
的机械装置，如机器人、航天器等。
3. 高传动效率：行星齿轮传动由于其多级变速和多段传递特性，能
够实现高传动效率，应用于对能量转换效率要求较高的设备，如发电
机组、工业生产线等。
4. 变速功能强大：行星齿轮传动通过改变输入轴和输出轴的速度比，实现了强大的变速功能，广泛应用于各种需要变速控制的设备，如汽车、风力发电机等。
第三章 拉维娜式行星齿轮自动变速器的结构与原理
名称
前进档离合器 直接档离合器 倒档离合器 1、倒档制动器 超速档和2档制动器 1档单向离合器
作用
可使动力由输入轴传给小太阳轮 可使动力由输入轴传给行星齿轮架 可使动力由输入轴传给大太阳轮 固定行星架 固定大太阳轮 锁止行星架逆时针转动
表 大众01N自动变速器换档执行元件工作表
变速杆位置
档位 C1 C2
3.2.4L位
• （C1、 B1工作 ）
• 3.1.2大众01N型自动变速器行星齿轮变速机构各 部件的连接安装关系
3.1.1大众01N型自动变速器 行星齿轮变速机构的结构
图 拉维娜行星齿轮机构
图 大众01N四档拉维娜行星齿轮变速器 a)传动原理图 b)结构简图
表 大众01N行星齿轮变速器换档元件名称及作用
元件代号
C1 C2 C3 B1 B2 F
1-太阳轮；2-内行星轮（短行星轮）；3-外行星轮（长行星轮）；4-齿圈；5-行星架
图 双行星齿轮式行星齿轮机构的结构简图
• 双行星轮齿轮排运动特性方程：
n1 an3 (1 a)nH
3.2.1P位和N位
• 无任何元件工作，不传递动力。
3.2.2R位
• （C3、 B1工作） • 发动机工作→动力→输入轴→C3→大太阳
C3
B1
B2
F
P
停车
R
倒档
行星齿轮机构的传动原理和结构
1
变速原理
行星齿轮变速装置
主动轮1
i12=n1/n2= z2/z1= M2/M1
z1 ，n1 ， M1为主动齿轮 的参数。 z2 ，n2 ， M2为
从动齿轮的参数。
从动轮2
从动齿轮齿数
i= 主动齿轮齿数 2
行星齿轮变速装置
自动变速器中采用的齿轮变速器有普通齿轮 式和行星齿轮式两种。 目前，绝大多数轿车自动变速器中的齿轮 变速器为行星齿轮式，只有少数车型采用 普通齿轮式。
α
α
α
α
α
S2
S2
S2
S2
S2 n1
C n3 C n3
C
1 R n2
1 R
1 R
n2
α-1
α-1 α-1
S
n1 S
S n1
n3 C 1R
行星齿轮机构的传动原理和结构_图文
、增速传动。
只要行星架输出，无论哪个固定，输入、输出均为同向
、减速传动。
只要行星架固定，无论哪个输入，输入、输出均为反向
传动。
若将太阳轮、齿圈、行星架三元件中的任意两个相连，
则另一个不连自连，行星排变为一个刚体以相同的转速和
转矩输入、输出，传动比为1。
（6）太阳轮、行星架、齿圈均不受约束
若所有元件均不受约束，则行星齿轮机构失去传动作用 。有转矩输入，没有转矩输出此种状态相当于空档。
来自百度文库
单排单级行星齿轮机构的工作情况
制动元件 输入元 件
1 行星架 太阳轮
输出元 件
齿圈
传动比
i=-α
传动特点
转向相反减速增距
2 齿圈 3 太阳轮 4无
5 太阳轮
太阳轮
齿圈
2）传动比计算 ①用运动方程计算传动比
该行星齿轮机构运动方程n1+αn2－(1+α)n3=0中，由于 太阳轮制动n1 =0，该方程变为αn2－(1+α)n3=0得n2/n3= （1+α）/α即传动比i=n2/n3 =（1+α）/α＞1 即该单排行 星齿轮机构转向相同，减速增矩。
②用矢量图法计算传动比
；a=齿圈齿数Z2 与太阳轮齿数Z1之比，即a = Z2/ Z1 且a＞1（a一般为2点几）。
辛普森行星齿轮变速装置结构与工作原理
目录
• 辛普森行星齿轮变速装置概述 • 行星齿轮变速装置的结构 • 行星齿轮变速装置的工作原理 • 辛普森行星齿轮变速装置的应用 • 辛普森行星齿轮变速装置的优缺点 • 辛普森行星齿轮变速装置的发展趋势与未
来展望
01 辛普森行星齿轮变速装置 概述
定义与特点
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
随着电动汽车的普及，辛普森行 星齿轮变速装置有望成为电动汽 车传动系统的主流选择，满足电 动汽车对高性能、轻量化和高效
能的需求。
混合动力汽车
应用于混合动力汽车的辛普森行 星齿轮变速装置，能够实现发动 机和电动机的高效协同工作，提 升汽车的燃油经济性和动力性能。
环保与节能要求
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。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
在极端驾驶条件下，如极端的加速或减速 ，辛普森行星齿轮变速装置可能会受到影 响，需要更加精细的维护和调整。
06 辛普森行星齿轮变速装置 的发展趋势与未来展望
技术创新与优化
材料创新
01
行星齿轮变速机构的结构与工作原理
汽车维修系教案
2009 /2010 学年第1 学期
课程名称：汽车构造（二）授课教师：
班级：0605技师班第 2 讲
题目：第四章自动变速器
第2讲行星齿轮变速器的结构原理
第 3 周星期一
本讲教学目标：
知识点
·行星齿轮变速机构的结构及其工作原理·行星齿轮变速器执行元件的工作原理能力点
·通理解掌握行星齿轮变速器的工作特点·能够理解自动变速器执行元件的原理本讲主要内容：
·行星齿轮变速机构的结构与工作原理·自动变速器执行元件的工作原理
本讲教学要求：
·汽车检测与维修专业（2课时）
·简介·自动变速器执行元件的工作原理·重点讲解·行星齿轮机械变速器工作原理
教学重点：·行星齿轮机械变速器的结构与工作原理
教学难点：·行星齿轮机械变速器工作原理
教学方法及手段：导入、重点介绍、简介、对比介绍、归纳小结、多媒体
由普通机械变速器的变速机构导入本讲内容：
重点介绍：15分钟·要求掌握行星齿轮变速机构的组成结构
一、行星齿轮变速机构的结构与工作原理
·液力变矩器虽能传递和增大发动机转矩，但变矩比不大，变速范围不宽，远不能满足汽车使用工况的需要。为进一步增大扭矩，扩大其变速范围，提高汽车的适应能力，在液力变矩器后面又装一个辅助变速器――有级式齿轮变速器。该齿轮变速器多数是用行星齿轮变速的。
·行星齿轮变速器是由行星齿轮机构及离合器、制动器和单向离合器等执行元件组成。行星齿轮机构通常由多个行星排组成．行星排的多少与档数的多少有关，其基本结构和工作原理，可用最简单的单排行星齿轮机构说明。
1、单排行星齿轮机构的结构组成
（1）单排行星齿轮机构的三个基本元件是：太阳齿轮、齿圈、行星齿轮及行星齿轮架。
2行星齿轮变速器的
总结
• “拉维奈尔赫”式复合行星齿轮系统的结构特点为： 两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个行星齿轮 架。行星齿轮架上的两套行星齿轮互相啮合。其 中，短行星齿轮与小太阳齿轮相啮合，长行星齿 轮与大太阳齿轮相啮合。 • 辛普森式行星齿轮系统由共用一个太阳齿轮的前、 后两排行星齿轮机构组成。CR——CR复合行星 齿轮机构是辛普森式行星齿轮系统的一种变形结 构，特点是前后齿圈和行星架互相串联，结构更 紧凑。
一、行星齿轮变速机构的结构与工 作原理
固定件
齿圈 太阳轮 行星架
主动件
太阳轮
从动件
行星架
转速
源自文库减速
旋转方向
与主动件 同向 与主动件 同向 与主动件 反向
行星架
齿圈 行星架 太阳轮 齿圈
太阳轮
行星架 齿圈 齿圈 太阳轮
加速
减速 加速 减速 加速
一、行星齿轮变速机构的结构与工 作原理
• 在 n3= n1 或n2= n3 时，同时可得 n1= n2= n3。故，若使三元件中的任何两个元件连 成一体旋转，则第三元件转速必与二者转 速相等，即行星排按直接挡传动，传动比 i=1 • · 即所有元件都不受约束，可以自由转动， 则行星齿轮机构失去传动作用，此种状态 相当于空挡
二、自动变速器换档执行机构
• 3）离合器接合 • · 当控制油液流至活塞缸时，推动单向阀钢球，使 其关闭单向阀。活塞克服回位弹簧力的作用将摩 擦片与钢片压紧，产生摩擦力。动力输出。 • （4）离合器分离 • · 当控制油压减小时，，使单向阀 在离心力的作用 下离开阀座，活塞缸缘的油液经单向阀流出。回 位弹簧的作用，活塞返回到原位，离合器分离。 没有动力输出
行星齿轮传动原理
行星齿轮传动原理
行星齿轮传动是一种常见的机械传动形式，由太阳轮、行星轮和内齿轮组成，通过它们之间的啮合关系来传递和变换力和运动。行星齿轮传动具有结构紧凑、传动比范围广、输出稳定等优点，在机械设计中得到广泛应用。
一、行星齿轮传动的基本结构
行星齿轮传动由太阳轮、行星轮和内齿轮三部分组成。太阳轮固定在传动轴上，内齿轮与外壳连为一体，行星轮则固定在行星架上。
太阳轮、行星轮和内齿轮之间通过啮合来实现传递力和运动。当太阳轮作为动力源时，太阳轮和行星轮之间会发生相对转动，使行星轮产生绕太阳轮公共轴线的自转运动；当行星轮作为动力源时，内齿轮和行星轮之间会发生相对转动，使太阳轮产生绕内齿轮公共轴线的自转运动。
二、行星齿轮传动的工作原理
1.太阳轮作为动力源时的工作原理：
当太阳轮作为动力源时，太阳轮和行星轮之间的轴线会产生相对转动，使行星轮产生绕太阳轮公共轴线的自转运动。太阳轮上的传动力通过行星轮传递到行星架上，行星架上的行星轮和内齿轮之间也会产生相对转动，使内齿轮产生绕太阳轮公共轴线的自转运动。
在行星齿轮传动中，太阳轮的传动输出是在行星架上实现的。行星轮和内齿轮的啮合关系使得行星架上的行星轮产生自转运动，从而实现对外部设备的传动。
2.行星轮作为动力源时的工作原理：
当行星轮作为动力源时，内齿轮和行星轮之间会产生相对转动，使太阳轮产生绕内齿轮公共轴线的自转运动。行星轮上的传动力通过内齿轮传递到太阳轮上，太阳轮和行星轮之间也会产生相对转动，使行星轮产生绕太阳轮公共轴线的自转运动。
在行星齿轮传动中，太阳轮的传动输出是直接产生的，而内齿轮的运动只是辅助太阳轮的自转运动。
第3章 行星齿轮变速器结构与工作原理
2、拉威娜式自动变速器齿轮机构动力传递 路线
1）行星架制动，小太阳轮输入
传动路线：
小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮（仅有自 转）→内齿圈→输出轴，此变速结果为同向减 速传动。
2）大太阳轮制动，小太阳轮输入
传动路线：
小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮（随行星 架公转）→内齿圈→输出轴，此变速结果为 同向减速传动。
C1-前进挡离合器；C2-直接挡及倒挡离合器； F2-前进挡向离合器
4）D位4档传动路线
图3-19 D-4挡传动路线示意 C3-超速挡离合器；B1-2挡及4挡制动器
行星架→长太阳轮 →内齿圈→输出轴
大太阳轮被B1固定， 行星架又带动长行星轮 顺时针自转和公转，其 公转特性可使内齿圈和 输出轴顺时针同步转动， 而自转特性可使内齿圈 和输出轴相对输入轴顺 时针加速传动，它的传 动比小于1，为超速档。 虽然C1接合，但F2内 圈转速高于外圈，所以 不影响传动。
离合器、制动器、单向离合器统称为自动变速器行 星齿轮机构换档执行元件或施力元件。
3.4 典型行星齿轮传动原理及工 作分析
3.4.1 拉威娜式行星齿轮传动原理
图3-13 拉威娜式行星齿轮变速机构 1-小（前）太阳轮；2-行星架；3-短行星轮；4-长行星齿轮；5-齿圈；6-大（后）太阳轮
工作过程：
1）小太阳轮输入，行星架固定
序号 输入端
自动变速器PPT-第3章行星齿轮变速器结构与工作原理
表3-3 拉威娜自动变速器施力装置作用表
离合器
制动器 单Hale Waihona Puke Baidu离合器
挡位 C1
C2 C3
C4
B1
B2
F1
F2
1挡 ●
●●
2挡 ●
●
●
3挡 ● ●
●
4档
●●
R挡
●
●
L挡
●
●
*** 辛普森式行星齿轮传动原理
图3-22 辛普森自动变速器结构
1、四速辛普森式汽车自动变速器的施力装置
1）B0：固定超速行星排的太阳轮 2）C0：连接超速行星排的齿圈与行星架 3）F0：连接超速行星排的齿圈与行星架 4）C1：连接前传动轴与后传动轴 5）C2：连接前传动轴与太阳轮 6）B1：固定太阳轮 7）B2：固定F1外圈，与F1配合限制太阳轮逆时针转动 8）F1：连接B2与太阳轮，限制太阳轮逆时针转动 9）B3：连接壳体与前行星架 10）F2：连接壳体与前行星架
图3-17 D位2挡传动路线示意图 C1-前进挡离合器；F2-前进挡向离合器；B1-2挡及4挡制动器
3）D位3档传动路线
动画演示
一体传动
图3-18 D位3挡传动路线示意图 C1-前进挡离合器；C2-直接挡及倒挡离合器； F2-前进挡向离合器
4）D位4档传动路线
动画演示
行星架→长太阳轮 →内齿圈→输出轴
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1）将内齿圈固定，以太阳轮为主动件，行星架为从动件， 传动比为1+α。即可获得减速传动，且α>2.
2)将太阳轮固定，以行星架为主动件，内齿圈为从动件， i=α/(1+α).即可获得增速传动，0.5<i<1。
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3.3.2 制动器
自动变速器中制动器，也称换档制动器， 与汽车普通制动器作用不同，它不是用来阻止 动力输出，而是根据行星齿轮机构的特性，限 制三个基本元件之一不能转动，并与离合器相 互配合作用，实现不同的传动比。
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3.3.2 制动器
1、制动器的分类及组成 ⑴湿式多片制动器
此时，发动机的动力 经输入轴，小太阳轮、 短行星齿轮、长行星 齿轮传给内齿圈和输 出轴。
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2）D位2档传动路线
小太阳轮→短行 星齿轮→长行星 齿轮→内齿圈→ 输出轴
图3-7 多排行星齿轮机构 1-前齿圈；2-前行星轮；3-前行星架和后齿圈组件；4 -前后太阳轮组件；5-后行星轮；6-后行星架
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表3-2 双排行星齿轮机构传动方案特性表
序号 输入端
1
件1
2
件1
3
件1
4
件1
5
件4
6
件4
7 件1及件4
8 件1及件4
输入元件 前齿圈 前齿圈 前齿圈 前齿圈
优点：传动平稳、可靠、效率高、寿命长、 结构紧凑、传动速度和功率范围广
缺点：制造、加工成本高
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3.1.1 齿轮传动的组成
组成：主动齿轮与从动齿轮 齿轮传动要求准确平稳，即要求在传
动过程中，瞬时传动比保持不变，以免 产生冲击振动和噪声。
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a) 齿轮机构实物
图3-1 齿轮传动机构
共用太阳轮 共用太阳轮 前齿圈/太阳轮 前齿圈/太阳轮
输出端 件3 件6 件3 件6 件3 件6 件3 件6
输出元件
固定元件
前行星架及后齿圈
件4
后行星架
件4
后齿圈
件6
后齿圈
件6
前行星架及后齿圈 后行星架
传动比i >1 (较大)
约等1 >1 (较小) 无传动
<-1 无传动
1 1
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3.2.5 行星齿轮传动的优缺点：
3.2 行星齿轮机构的结构与传动原 理
3.2.1 行星齿轮机构的组成
图3-5 单排行星齿轮机构 1-太阳轮；2-行星轮；3-齿圈；4-太阳轮输入轴；5-行星轮轴；6-行星架；7-行星架输出轴
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行星齿轮机构的分类： 按行星架上所安装的行星齿轮的组数
不同，分为单行星排和双行星排； 按行星齿轮组数不同，分为单排行
太阳轮
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2、拉威娜式自动变速器齿轮机构动力传递 路线
1）行星架制动，小太阳轮输入 传动路线： 小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮（仅有
自转）→内齿圈→输出轴，此变速结果为 同向减速传动。
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2）大太阳轮制动，小太阳轮输入 传动路线： 小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮（随
离合器、制动器、单向离合器统称为自动变速器行星 齿轮机构换档执行元件或施力元件。
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3.4 典型行星齿轮传动原理及工作 分析
3.4.1 拉威娜式行星齿轮传动原理
图3-13 拉威娜式行星齿轮变速机构 1-小（前）太阳轮；2-行星架；3-短行星轮；4-长行星齿轮；5-齿圈；6-大（后）太阳轮
行星架公转）→内齿圈→输出轴，此变 速结果为同向减速传动。
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3）大太阳轮制动，行星架输入 传动路线： 行星架→长行星齿轮（随行星架公转）→
内齿圈→输出轴，此变速结果为同向增 速传动。
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4）行星架制动，大太阳轮输入 传动路线： 大太阳轮→长行星齿轮（仅有自转）→内
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卸去油压时，活塞在回 位弹簧作用下返回原位，钢 片和摩擦片自由分离。但这 种分离不彻底。
活塞在弹射作用下处于 左极限位置，钢片和摩擦片 之间有一定的间隙，此时 动力传递路线被切断
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压力油经油道进入活 塞左腔室后，液压作用力 克服弹射张力使活塞右 移，将所有的钢片和摩 擦片依次压紧，离合器 接合，传递动力。
轮机构等速传动。
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2、离合器的组成
图3-8 自动变速器离合器
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3、离合器的工作过程
各钢片与摩擦片压紧接 合在一起时，具有共同 转速并传递相应的转矩。
芯体或壳体可以与输入轴、 输出轴、太阳轮、内齿圈、 行星架、单向离合器中任 意一个部件直接或间接相 连。
通过壳体或芯体可将输入（力矩 及转速）导入或将输出（变换后 的力矩及转速）导出，也可将行 星齿轮机构中的任两个元件连接 一起，实现直接传动。
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3.3.3 单向离合器
内座圈与外座圈只能相对一个方向旋转 ，而反方向则锁止不能旋转。
图3-11滚柱式单向离合器 1-外座圈；2-滚子；3-弹簧；4-内座圈
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➢ 单向离合器的内外圈其中一个静止，另一个反向旋转 时，其锁止功能相当于制动器。
➢ 单向离合器有两种类型：ຫໍສະໝຸດ Baidu柱式和楔块式
4）渐开线的形状只取决于基圆大小。
5）基圆内无渐开线。
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渐开线齿轮的力学分析：
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3.1.2 齿轮的速比与传动比
从公式可以获知，若想获得大的传动比，必须相互啮合 的齿轮所拥有的齿数相差较大，又由于相互啮合的齿轮模数 相同，所以，必然两个齿轮尺寸相关较大，这必然占据较大 的布置空间，给机械设计带来一定难度。
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工作过程：
1）小太阳轮输入，行星架固定
小阳轮正转
Ⅰ、短行星轮反转→ 长行星轮正转→内 齿圈正向减速
Ⅱ、短行星轮反转→ 长行星轮正转→大 太阳轮反向减速
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2）行星架输入，小太阳轮固定
行星架绕太阳轮正转→短行星轮正转→长
行星轮反转→齿圈正转
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3）小太阳轮与行星架固定，一同输入。
间接作用式
制动带开口的一端支承于推 杆端部，活塞杆通过杠杆控 制推杆的动作。由于采用杠 杆结构将活塞作用力放大， 制动力矩进一步增加。
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2、离合器和片式制动器的区别 ⑴所连接元件：离合器连接轴；离合器可
连接行星排中所有元件 ⑵所连接元件数量：离合器最多可连接两
个行星排元件；一组制动器只能固定一 个 ⑶离合器是旋转的；制动器是固定的
6）将行星架固定，以内齿圈为主动件，太阳轮 为从动件，i=﹣1/α。是3）的逆传动，可获增 速反向传动。
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表3-1 行星齿轮机构传动方案选配表
序 传动特性 方案 固定
号
主动
从动
应用
1 大减速比 (a)
齿圈
各种减速机，汽车变速器 太阳轮 行星架
等。
2 大增速比 (d)
齿圈 行星架 太阳轮
应用相对较小。
3 小减速比 (e) 太阳轮 齿圈 行星架 汽车自动变速器减速挡。
4 小增速比 (b) 太阳轮 行星架 齿圈 汽车自动变速器超速挡。
5 减速反向 (c) 行星架 太阳轮 齿圈 汽车自动变速器倒挡。
6 增速反向 (f) 行星架 齿圈 太阳轮
应用相对较小。
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3.2.4 多排行星齿轮机构
星齿轮机构和多排行星齿轮机构。
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3.2.2 单排行星齿轮机构的运动规律
无任何元件固定，无固定传动比 固定某一元件，有固定传动比 固定两元件，三元件一同旋转
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3.2.3 行星齿轮机构的变速原理
图3-6 单排行星齿轮机构各种传动方案
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在单排行星齿轮机构中，行星轮只起中间轮作用， 因此单排行星齿轮机构的传动比取决于太阳轮齿数Z1和 内齿圈齿数Z2，与行星齿轮的齿数无关。 即内齿圈与太阳轮的齿数比为：
齿圈→输出轴，此变速结果为反向减速 传动。
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1）D位一档传动路线
小太阳轮→短行星 齿轮→长行星齿轮 →内齿圈→输出轴
长行星齿轮在带动内 齿圈顺时针转动的同 时，对行星架产生逆 时针力矩，F1在逆 时针方向合行星架固 定。
图3-16 D位1挡传动路线示意图 C1-前进挡离合器；F1-低挡单向离合器； F2-前进挡向离合器
1、拉威娜式行星齿轮机构的施力装置
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1）前进档离合器C1：驱动小太阳轮 2）直接档及倒档离合器C2：驱动大太阳轮 3）强制低档离合器C3：驱动小太阳轮 4）超速档离合器C4：驱动行星架 5）2档及4档制动器B1：固定大太阳轮 6）低速档及倒档制动器B2：固定行星架 7）低档单向离合器F1：单方向固定行星架 8）前进挡单向离合器F2：连接输入轴与小
b) 齿轮机构简化图
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图3-2 渐开线特性
图3-3 渐开线齿轮传动特性
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渐开线的性质：
1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆 上被滚过的相应弧长
2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。 换言之，基圆的切线必为渐开线上某点 的法线。
3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度 方向所夹的锐角称为该点的压力角。
⑵带式制动器
由制动带 和伺服装 置组成。
图3-10 带式制动器结构
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按变形能力分： 刚性制动带
制动带
挠性制动带
按结构分： 单边式制
制动带 动带
双边式挠性 制动带
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制动器伺服装置
直接作用式
制动带开口处的一端通 过摇臂支承于固定在变 速器壳体的支承销上， 另一端支承于油缸活塞 杆端部。
为了解决这一难题，采用行星齿轮机构，唯一的缺点是 增加了工装匹配难度。
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3.1.3 齿轮的传动规律
渐开线齿轮传动的可分性：渐开线 齿轮的传动比不受实际中心距的影响。
迄今为止可分性是渐开线齿轮所独 有的特性，这对渐开线齿轮的加工、安 装和使用维护都是十分有利的。
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两个元件固定在一起，由于行星轮不能自转，输
入与输出同步
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拉威娜式自动变速器的结构特点
行星架、小行星轮、 大行星轮均可作为输 入；齿圈作为输出
图3-14 拉威娜式自动变速器行星齿轮机构
小太阳轮的轴和 行星架轴向右反 向从空心的大太 阳轮轴穿出，输 入有三种方式， 齿圈固定为输出。
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第三章 行星齿轮变速器结构与工作原理
沈阳理工大学应用技术学院
学习目标：
掌握行星齿轮机构变速原理 掌握辛普森式自动变速器行星齿轮机构的
结构及自动换挡原理 掌握拉威娜式自动变速器行星齿轮机构的
结构及自动换挡原理 掌握自动变速器施力装置的结构及工作原
理
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3.1 齿轮传动的一般规律
齿轮传动的特点：
优点：
⑴体积小、质量小、结构紧凑、承载能力大。 ⑵传动效率高 ⑶传动比较大，可实现运动的合成与分解 ⑷运动平稳
缺点：
材料价格高、结构复杂、制造安装困难
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3.3 行星齿轮变速器的换挡执行机 构的工作原理
3.3.1 离合器
1、离合器的作用 ⑴变速器动力的输入或输出，其功能等于普通
机械变速器的离合器。 ⑵连接行星齿轮机构中的两个部件，使行星齿
3)将行星架固定，以太阳轮为主动件，内齿圈为从动件， i=α，即可获得减速反向传动。
4）将内齿圈固定，以行星架为主动件，太阳轮为从动件， 可获得增速传动，i<0.5。
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5）将太阳轮固定，以内齿圈为主动件，行星架 为从动件， i=1+（1/α)，是2）的逆传动，即 可获得减速传动， 0.5<i<1。
滚柱式
楔块式
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楔块式单向离合器的锁止方向取决于楔块 的安装方向
图3-12 楔块式单向离合器 1-外座圈；2-卡块；3-弹簧；4-内座圈
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单向离合器的工作性能对变速器的换档品质有很大 影响。自动变速器通过行星齿轮系统执行机构的工作实 现换档，执行机构的灵敏性直接影响换档的平顺性。单 向离合器具有灵敏度高的优点，可瞬间锁止（或解除锁 止），从而大大提高了换档时机的准确性。另外，单向 离合器不需要附加的液压或机械操纵装置，结构简单， 不易发生故障。
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与湿式多片离合器的不同点：
湿式多片离合器钢片固定在输出轴，不同之处 是制动器钢片固定在自动变速器壳体上，仅能 轴向移动而不能转动。
制动器是从上方进油，进油孔在变速器壳体上； 离合器是从中间旋转进油，进油孔在轴上。
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图3-9 片式制动器结构及工作原理
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