掌握辛普森行星齿轮变速器的结构
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。
《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。
行星齿轮传动机构
• 由式(2-2)得
• nR1+α nR2=0 (2-3) • 则nR1=-α nR2 • 因为(由结构条件可知)nL1=nR1且nL3=nR2
机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS
图2-4
D位HINE PRESS
• (4)D位3档(直接档) 直接档离合器C2和前/倒档离合器C1均处于接合状态,动力同时由直 接档离合器C2和前/倒档离合器C1输入左齿圈和太阳轮。根据行星齿轮机构的运动规律 “三元件中的任意两个元件转速相同将形成直接档传动”可知,左排齿圈和太阳轮与输入 轴连成一体后,左排行星架将与齿圈、太阳轮一同转动而形成直接档传动,其传动路线与 齿轮旋向如图2-5所示。
机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS
• 任务一
认识辛普森式行星齿轮变速器的结构与工作原理
• 辛普森(Simpson)式行星齿轮变速机构被广泛应用于汽车自动变速器,它是以其设计者霍 华德·辛普森(Howard Simpson)的名字命名的。辛普森式行星齿轮机构由两排单行星齿 轮机构复合而成,能够提供三个前进档和一个倒档。其特点是:由一个长太阳轮将前后两 个行星轮机构连成一体,前行星架与后齿圈共同作为输出轴。辛普森式行星齿轮变速器结 构如图2-1所示。其长太阳轮结构确定了前后行星齿轮机构的尺寸及齿轮齿数,其尺寸和 齿轮的齿数决定了该行星机构的实际传动比。
图2-2 三速辛普森式行星齿轮变速器结构 a)结构解剖图 b)结构简图 c)运用简化功能符号和元件的轴测简图构成的示意图 C1—前/倒档离合器 C2—前进档离合器 B1—二档制动器 B2—低、倒档制动器 OC—单向离合器 P1、P2—前、后行星齿轮组
机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS
行星齿轮变速器结构与工作原理讲课文档
图3-9 片式制动器结构及工作原理
第三十一页，共82页。
⑵带式制动器
图3-10 带式制动器结构
第三十二页，共82页。
由制动带 和伺服装 置组成。
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
第三十三页，共82页。
制动器伺服装置
动件， i=1+（1/α)，是2）的逆传动，即可获得 减速传动， 0.5<i<1。
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。
第十八页，共82页。
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
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
第三十五页，共82页。
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
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。
第二十五页，共82页。
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
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。
辛普森式齿轮变速系统工作原理
辛普森式齿轮变速系统工作原理在汽车或者其他机械设备中，齿轮变速系统起着至关重要的作用。
辛普森式齿轮变速系统是一种常见的变速系统，它通过齿轮的组合和运动来实现不同速度的传递，本文将为您详细介绍辛普森式齿轮变速系统的工作原理。
一、辛普森式齿轮变速系统的构成1. 主动轮辛普森式齿轮变速系统中的主动轮是传动系统中的关键部件之一，它通过发动机的动力来驱动整个变速系统。
2. 齿轮组辛普森式齿轮变速系统中包括两个齿轮组，分别为行星齿轮组和太阳齿轮组。
这两个齿轮组通过共轭齿轮的方式来实现不同速度的传递。
3. 主动轮轴和从动轮轴主动轮轴和从动轮轴分别连接主动轮和齿轮组，起到传递动力和速度的作用。
4. 变速杆变速杆通过机械装置与齿轮组相连，用来控制齿轮组的运动状态，实现变速的功能。
二、辛普森式齿轮变速系统的工作原理1. 变速杆控制齿轮组的组合当变速杆处于不同位置时，可以控制齿轮组中的齿轮组合方式。
通过变速杆的操作，可以实现不同齿轮的啮合，从而实现不同的速度传递。
2. 行星齿轮组和太阳齿轮组的运动在辛普森式齿轮变速系统中，行星齿轮组和太阳齿轮组通过共轭齿轮的方式相互啮合，并且它们的转速和转向是相对独立的。
这样一来，可以通过控制这两个齿轮组的运动状态来实现不同速度的传递。
3. 主动轮的动力传递主动轮通过发动机提供的动力，通过齿轮组的运动状态来实现动力传递。
在不同的变速状态下，主动轮的转速和输出速度会发生相应的变化。
4. 从动轮的输出通过齿轮组的传递作用，最终可以将不同速度的动力传递到从动轮上，实现变速系统的功能。
三、辛普森式齿轮变速系统的特点1. 转速范围广辛普森式齿轮变速系统通过齿轮组的组合和运动来实现不同速度的传递，因此可以实现较广的转速范围。
2. 精度高辛普森式齿轮变速系统采用机械装置控制齿轮组的运动状态，精度较高，可以实现精准的变速。
3. 结构简单辛普森式齿轮变速系统的结构相对简单，由少量的齿轮和传动轴组成，维护和维修成本较低。
汽车自动变速器原理与维修--辛普森式行星齿轮变速机构
2位2档的传动原理
辛普森式三档行星齿轮变速机构
发动机的制动作用是由2档强制制动器B2来实现的。 当操纵手柄位于“2”位，而行星齿轮变速器处于2档时 ，前进离合器C1和制动器B2同时工作。动力从发动机传 往驱动轮时，行星齿轮机构各元件的工作状态及传动比 与前进1档时相同。而当节气门松开，发动机处于怠速 而汽车进行滑行时，汽车驱动轮通过变速器输出轴驱动 行星齿轮机构，因前后太阳轮组件始终被B2固定，行星 齿轮变速器输入轴被反向驱动，以原来的转速旋转，变 矩器涡轮转速高于泵轮的转速，成为汽车驱动轮通过变 矩器逆向驱动发动机曲轴的工况，因此可利用发动机制 动。
辛普森式三档行星齿轮变速器档位与操纵元件关系表
（1）三档辛普森式行星齿轮变速器各档的传动路线 ①前进1档（D位1档）
前进离合器C1结合，输入轴与前齿圈连接；单向离合 器F2处于自锁状态，后行星架被固定（如图）。来自发动 机的动力通过液力变矩器后，传至输入轴、前进离合器 C1 和前齿圈使前齿圈向顺时针方向转动。此时，由于汽 车载荷的作用，与输出轴相连的前排行星架在汽车起步 前转速为0。因此，前排行星齿轮在齿圈的驱动下按顺时 针方向作公转，并力图带动行星架以同样的方向旋转。
辛普森式三档行星齿轮变速机构
⑤前进3档(D位3档)
前进档离合器C1和倒档及高档离合器C2同时结合，前
排齿圈与太阳轮组件转速相同，前行星排被连接成一个整
体同速旋转，从行星架输出动力至输出轴。后行星架虽然 与输出轴同速，但只是作空转。此时，行星齿轮变速器的 传动比i=1，即为直接档(如图)。
D位3档的传动原理
辛普森式三档行星齿轮变速机构
辛普森行星齿轮变速装置结构与工作原理
23
单元三 行星齿轮变速装置
图3-46c L1档汽车加速、滑行行星齿轮机构转矩传动仿真图
因L1档时无论是汽车加速还是滑行，前排行星架始终处于制 动状态，因此，输出轴始终与发动机相连，至使L1档汽车滑行时， 发动机对汽车滑行产生制动作用。L1档适用于适用于繁华街道、 冰雪路面及下陡坡时使用。
24
单元三 行星齿轮变速装置
角形，传动比i=3n2/2n2=（1+2α3）/α3＞1，由此可知，D1档输
入与输出同向减速增矩。
R R n n 3
3
1 11
21
2
αα C C 3
1
nn 3 1 3 3
13
n2 2
R R R R 2 1 C C C C 2
n 3 n 1
n3
3
1
2 33
3
2
1
3
3 33
α αα α α 2
33
R n3 2
（2）L1档汽车加速、滑行转矩传动路线：
超速行星排行星架→超速行星排行星轮→超速行星排齿圈 →中间轴→C1→后行星排齿圈→后行星排行星轮→共用太阳轮 →前行星排行星轮→前圈后架→输出轴
可见L1档与D1档汽车加速转矩传动路线相同。其传动比必 然相同。
25
单元三 行星齿轮变速装置
4、D2档传动原理、转矩传动路线和传动比计算
⊙
⊙⊙
2
⊙
⊙
⊙
⊙
⊙
⊙
4
单元三 行星齿轮变速装置
2.辛普森式行星齿轮变速装置（A43D）传动分析、转 矩传动路线和传动比计算 （1）R档（倒档）传动分析、转矩传动路线和传动比计算 倒档时C0、C2、F0工作，同时制动器B3也工作。
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
项目4-辛普森式齿轮变速机构
项目4辛普森齿轮变速机构一、项目说明辛普森式齿轮变速机构是档位变换与传递动力的主要组成部分，如果该机构出现问题（例：离合器打滑，单向离合器卡滞等），会导致汽车起步不良，加速无力，行驶时有异响等现象。
辛普森齿轮变速机构的拆装过程要遵循以下步骤：1、结合该变速器的维修资料合理拆装，合理使用专用工具；2、拆装后的零部件摆放要整齐，相关部件要做好标记；3、清洁、吹干所有零部件并吹通所有零件上的油液通道；4、组装时，给所有零部件施加ATF；5、装配之后要进行相关检查，以确定装配是否合格。
二、技术标准与要求1、离合器的自由间隙是：0.3mm-0.5mm，2、片式制动器的自由间隙是：0.62mm-1.98mm，带式制动器的自由间隙是：0.5mm-1.5mm，3、行星主动齿轮的轴向标准间隙：0.2mm-0.6mm，最大间隙：1.0mm。
4、采用的自动变速器型号是：马自达R4A-EL,其采用的是改进型辛普森齿轮变速机构。
三、实训时间：120分钟四、实训教学目标1、了解辛普森式自动变速器的结构；2、了解片式离合器，制动器与单行离合器的结构；3、掌握离合器，制动器与单向离合器的检修；4、正确使用自动变速器的拆装专用工具。
底盘电控实训指导手册2五、实训器材变速器离合器与制动器拆装专用工具，卡环钳，塞尺，自动变速器油，油容器、压床等。
六、教学组织1、教学组织形式每辆车安排1队学生参与实训，分为2-3组。
一组操作，其它观察学习，小组轮换进行。
2、学生占位分工和要求每组主操学员一名，设为1号；辅助学员1-2人，设为2号。
3、实训教师职责讲解操作步骤和注意事项；下达“操作开始”口令；工位间巡视、检查、指导纠正错误。
4、学生职责转变小组内学生实训责任转换制度，即1号主操轮流担任。
七、操作步骤第一步事前准备1、将辛普森变速器的外表清洗干净之后，放到工作台上。
2、将工具及维修手册等摆放整齐。
第二步分解自动变速器：1、将ATF放彻底，拆下变速器壳体上的所有零部件。
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
实训二：辛普森行星齿轮机构的结构拆装
实训二：辛普森行星齿轮机构的结构拆装一、实训目的及要求1、掌握自动变速器拆装工具的正确使用2、熟悉自动变速器的解体与装配程序3、掌握辛普森行星齿轮机构的拆装，分析各档动力传动路线二、实训仪器设备1、A340E自动变速器一台2、工作台一张3、卡簧钳、套筒和起子三、实训内容与操作步骤（一）、实训内容1、丰田A340E自动变速器的结构拆卸2、丰田A340E自动变速器的结构安装（二）、操作步骤丰田A340E自动变速器的结构拆卸1、拆卸控制轴杠杆2、拆卸空档启动开关3、拆卸散热器油管4、拆卸NO.1速度传感器（输出速度传感器）5、拆卸NO.2速度传感器（O/D直接离合器速度传感器）6、拆卸变速器转接壳体（将手动阀杆移到P位置，使用锤子和錾子，松开螺母的卷边锁紧部分）7、拆卸变速器输出法兰盘8、拆卸延伸外壳（使用铜棒和锤子）9、拆卸速度表主动齿轮和速度传感器转子10、安装变速器固定架11、拆卸油底壳（注意：不能翻转变速器向上，否则油底盘的外来物质会弄脏阀体。
如果有密封胶则用刀片切开）12、分析油底盘内的微粒，如果是钢的，则是轴承、齿轮和离合器片的磨损；如果是铜的，则是衬套的磨损。
13、拆卸油滤（此时可以将变速器翻转向上）14、拆卸电磁阀导线15、拆卸节气门阀钢索16、拆卸阀体（共20个螺钉）17、拆卸单向阀体18、利用压缩空气拆卸蓄压器弹簧和活塞19、拆卸停车锁杆和棘轮20、拆卸变速器控制轴及油封21、拆卸油泵22、拆卸带超速传动直接离合器的超速传动行星齿轮装置23、拆卸超速传动行星内齿圈24、检查超速传动制动器的活塞行程（活塞行程1.75-2.05MM）25、拆卸超速传动制动器所有法兰盘、片和盘26、拆卸超速传动支座总成27、检查第二滑行制动器的活塞和活塞杆行程（活塞杆行程2.0-3.01MM）28、拆卸第二滑行制动器的活塞和活塞杆总成29、拆卸带前进离合器的直接离合器30、拆卸第二滑行制动带31、拆卸前行星内齿圈32、立起变速器，将木块放在输出轴下面33、拆卸输出轴34、拆卸前行星齿轮35、拆卸带NO.1单向离合器的太阳轮36、检查第二制动器组合间隙（0.62-1.98）37、拆卸第二制动器的法兰盘、所有片和盘38、检查第一兼倒档制动器的组合间隙39、拆卸第二制动器活塞40、拆卸后行星齿轮和第二制动器41、拆卸制动鼓密封垫丰田A340E自动变速器的结构安装1、装变速器支架2、安装轴承和滚道3、装片簧（用于定位B3,B2制动器）4、装带第一兼倒档制动器组建后行星齿轮总成和输出轴5、安装第二制动器鼓6、检查第一兼倒档制动器的组合间隙（0.70-1.22MM）7、安装第二制动器活塞外套8、安装新的制动鼓密封垫9、安装1号单向离合器10、安装第二制动器法兰盘、片和盘11、检查第二制动器的组合间隙12、安装太阳轮13、安装前行星齿轮14、安装第二滑行制动带15、将前行星内齿圈装到前进离合器和直接离合器内16、将组装的直接离合器、前进离合器和前进行星内齿圈装入壳体17、安装第二滑行制动器、活塞总成和弹簧18、检查第二滑行制动器活塞杆的行程（活塞杆行程2.0-3.0MM如果数值不在范围内，换比较长的一个活塞杆，活塞杆长度：70.7MM，71.4MM，72.2MM，722.9MM如果仍然大于标准数值，则更换一个新的制动带）19、安装超速传动支座总成（螺钉扭矩：25N.M）20、检查输出轴轴向间隙以及是否平滑转动（轴向间隙：1.23-2.49）21、安装O/D制动器的法兰盘、片和盘22、检查O/D制动器活塞行程（1.75-2.05MM）23、安装带超速传动O/D直接离合器和单向离合器的超速传动O/D行星齿轮总成24、将油泵装入壳体内（7个螺钉扭矩：21N.M）25、检查输入轴转动情况26、利用压缩空气检查活塞移动27、安装手动阀杠杆、轴和油封28、安装停车锁棘轮和杆（7N.M）29、装蓄压器弹簧和活塞30、安装单向阀体和弹簧31、安装阀体32、安装节气门阀钢索（5N.M）33、安装电磁线圈导线（5N.M）34、安装油滤和密封垫（10N.M）35、安装油底盘（19个螺钉17N.M）36、安装速度表主动齿轮37、装上延伸外壳（34N.M）38、安装变速器输出法兰盘（123N.M）39、安装变速器转接壳体（34NM,57NM）40、安装速度传感器（5NM）41、安装1号速度传感器（16NM）42、安装接头（29NM）43、安装空档启动开关（注意空档基准线。
汽车类教学部件：辛普森行星齿轮机构
• 当离合器分离时，放松球在离心 力的作用下离开泄油口，使活塞 缸内外缘的工作液从泄油口排出， 使活塞能够迅速复位。
二、离合器的组成
• 有些离合器和制动 器具有两个活塞： 内活塞和外活塞。
•
扭矩传递的大小，
是与离合器片数的多
少、活塞压力接收区
的大小、工作液压力
的大小成正比。
二、离合器的组成
• 在辛普森行星齿轮机构中：
•
当超速离合器接合时，将超速齿架和超速太阳轮连成一个
整体。
二、离合器的组成
• 在辛普森行星齿 轮机构中：
• 当前离合器接合 时，动力可传至 齿圈。
二、离合器的组成
• 在辛普森行星齿 轮机构中：
辛普森行星齿轮机构
授课内容： 一、辛普森行星齿轮变速机构的组成。 二、离合器的组成与工作原理。 三、制动器的组成与工作原理。 四、行星齿轮排的组成与工作原理。
一、辛普森行星齿轮机构的组成
• 四前进档辛普森行星齿轮变速机构由：
• 三个离合器（超速离合器、前离合器、后离合器）、四个制动器（超速制动 器、第一、第二、第三制动器）、三个单向器（超速单向器、第一单向器、 第二单向器）和三个行星排（超速行星排、前行星排、后行星排）组成。
• 当工作液施加在内 活塞时，它的压力 接收区较少，只能 传递较少的扭矩。
• 当工作液施加在外 活塞时，它有较大 压力接收区，能够 传递大扭矩。
二、离合器的组成
• 当工作液施加在内活 塞后再施加在外活塞 上，能够使离合器或 制动器以较少的扭矩 接合，然后传递大的 扭矩，减少了离合器 或制动器接合时产生 的冲击。
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
行星齿轮式自动变速器结构原理
n1+a·n2 –(1+ a) ·n3=0
传动比
n3／n2 =a／(1+a)
小于1超速输出
使
当行星架主动顺时针旋转，太阳轮被制动力时，制动的太阳轮齿必给行星轮齿一个阻力，使行星 轮顺时针旋转，使齿圈在行星轮齿作用下，顺时针旋转输出。因齿圏顺时针旋转的线速度，是行星架 与行星轮线速度之和，使齿圈超速输出。 辛晋森单行星排，只要行星架主动，输出一定是超速档。
当太阳轮主动顺时针旋转时，太阳轮轮齿必给行星轮轮齿一个作用力，星轮轮齿在太阳轮齿作用力推动下，必逆时针旋转，因行星架制
动，所以行星轮必在制动的行星架上逆时针自转，行星轮逆时针自转其轮齿必给齿圈轮齿一个作用力，齿圈在行星轮齿作用下逆时针旋转而 减速输出。
从传动中可知，在辛普森行星排中，只要行星架制动，主被动旋转方向相反，多为倒档输出。
n1+a·n2 –(1+a) ·n3=0
式中：n1为太阳轮转数；n2为齿 圈 转 数 ； n3 为 行 星 架 转 数 ； a= 齿圈齿数／太阳轮齿数
因太阳轮制动n1=0代入上式解 方程 求齿圏与行星架传动比:
n2／n3=(1+a)／a n2／n3大于1，是减速传动。
行星轮顺时针自转 并公转
齿圏主动旋转
四、拉威娜拉式单排行星齿轮机构传动原理 1. 太阳轮主动、齿圏制动、行星架输出
二级行星轮
二级轮 一级行星轮
主动
一级轮
主动
输 出
制动
拉维奈尔赫式行星齿轮机构运动方程为：n1– α·n2–（1–α）·n3=0
因 齿 圈 制 动 n2=0 ， 代 入 上 式 得 ： n1– （ 1– α）·n3=0 n1 =（1–α）·n3，因此，传动比为： n1/ n3 =（1–α）是大于1的负值。是减速运动且 主被动旋转方向相反。
四档辛普森行星齿轮变速器的结构
四档辛普森行星齿轮变速器的构造、组成如图4－21、4－22所示为四档辛普森行星齿轮变速器的构造简图和元件位置图。
注意：不同厂家的四档辛普森行星齿轮变速器的元件位置稍有不同。
图4－21 四档辛普森行星齿轮变速器的构造简图1－超速〔OD〕行星排行星架2－超速〔OD〕行星排行星轮3－超速〔OD〕行星排齿圈4－前行星排行星架5－前行星排行星轮6－后行星排行星架7－后行星排行星轮8－输出轴9－后行星排齿圈10－前后行星排太阳轮11－前行星排齿圈12－中间轴13－超速〔OD〕行星排太阳轮14－输入轴C0－超速档〔OD〕离合器C1－前进档离合器C2－直接档、倒档离合器B0－超速档〔OD〕制动器B1－二档滑行制动器B2－二档制动器B3－低、倒档离合器F0－超速档〔OD〕单向离合器F1－二档〔一号〕单向离合器F2－低档〔二号〕单向离合器图4－22 四档辛普森行星齿轮变速器的元件位置图四档辛普森行星齿轮变速器由四档辛普森行星齿轮机构和换档执行元件两大局部组成。
其中四档辛普森行星齿轮机构由三排行星齿轮机构组成，前面一排为超速行星排，中间一排为前行星排，后面一排为后行星排，之所以这样命名是由于四档辛普森行星齿轮机构是在三档辛普森行星齿轮机构的根底上开展起来的，沿用了三档辛普森行星齿轮机构的命名。
输入轴与超速行星排的行星架相连，超速行星排的齿圈与中间轴相连，中间轴通过前进档离合器或直接档、倒档离合器与前、后行星排相连。
前、后行星排的构造特点是，共用一个太阳轮，前行星排的行星架与后行星排的齿圈相连并与输出轴相连。
换档执行元件的功能换档执行元件功能C 0 超速档〔OD〕离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架C1前进档离合器连接中间轴与前行星排齿圈C2直接档、倒档离合器连接中间轴与前后行星排太阳轮B超速档〔OD〕制动器制动超速行星排太阳轮B1二档滑行制动器制动前后行星排太阳轮B 2 二档制动器制动F1外座圈，当F1也起作用时，可以防止前后行星排太阳轮逆时针转动B3低、倒档离合器制动后行星排行星架F 0 超速档〔OD〕单向离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架F 1 二档〔一号〕单向离合器当B2工作时，防止前后行星排太阳轮逆时针转动F2低档〔二号〕单向离合器防止后行星排行星架逆时针转动四档辛普森行星齿轮变速器各档传动路线在变速器各档位时，换档执行元件的动作情况见表4－2。
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行星齿轮机构的工作情况
状
挡位
固定部件 输入部件 输出部件 旋转方向
态
1
降速挡
齿圈
太阳轮
行星架
相同方向
2
超速挡
齿圈
行星架
太阳轮
相同方向
3
降速挡
太阳轮
齿圈
行星架
相同方向
4
超速挡向
5
倒挡位
（降速）
6
倒挡位
（超速）
7
直接挡
行星架 行星架
没有
太阳轮 齿圈
任意两个
齿圈 太阳轮 第三元件
相反方向 相反方向 同向同速
任务实施
评价体会
知识点 技能点 情感点
课后任务
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谢谢！
n1+αn2-(1+α)n3=0
其中：α=Z2/Z1＞1
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，使它与输入轴联结，将另一元件作 为被动件与输出轴联结，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。
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2-2挡 C0、F0、C1、B2、F1工作
2－3挡：C0、F0、C1、C2、B2工作
L－1挡：C0、F0、C1、B3、F2工作
L－2挡：C0、F0、C1、B1、B2、B3工作
任务实施
1．对照分解的实物、模型或图片说明辛 普森式行星齿轮变速器各档传动路线
2．参照A341E和A342E型自动变速器的 分解图3.19，实操分解和组装行星齿轮系 ，关键步骤解析如下
项目 辛普森自动变速器不能升档故障检修
情境导入
理论引导 任务实施
项目：辛普森自动变速器不能升档故障检修
情境导入
一辆丰田（TOYOTA）大霸王（Previa） MPV被拖车拖进中升集团丰田4S店，据 车主反映车辆早上打车起步时突然出现 严重故障，故障症状为车辆在D档位时只 有1档，不能自动升档，无法提速，并伴 随齿轮敲击声，遂不敢再驾驶拨打了救 援电话，希望排除故障。
各档传动路线。 （4）了解、掌握串联复合式行星齿轮变速器的结
构、组成和各档传动路线。 （5）了解、掌握平行轴式自动变速器的结构、组
成和各档传动路线。 2．能力目标 （1）能进行辛普森行星齿轮变速器的拆装检修 （2）能进行拉威挪行星齿轮变速器的拆装检修 （3）能进行复合式行星齿轮变速器的拆装检修。 （4）能进行平行轴式自动变速器的基本检修。
各换挡执行元件的功用
1与15，3与5、6与8、12与7与10固联 C0连4与15、 C1连5与6、 C2连5与9 B0制4、 B1制9、 B2和F1串联制9、 B3和F2
并联制14 F0阻止4逆时针转动
选档杆 位置
P
挡位 驻车挡
换档执行元件
发动
机制
C0 C1 C2 B0 B1 B2 B3 F0 F1 F2 动
○
R
倒挡
○
○
○○
N
空挡
○
1
一挡
○○
○○
2
二挡
○○
○ ○○
D3
三挡
○ ○○
○○
4
四挡（OD挡 ）
○ ○○ ○
1
一挡
○○
○○
22
二挡
○○
○ ○ ○○
○
3
三挡*
○ ○○
○○
○
1 L
2
一挡 二挡*
○○ ○○
○○ ○ ○
○ ○ ○○
○
各挡传递路线
停车挡：C0工作
倒挡：C0、F0、C2、B3工作
空挡：B0、F0、C1、C2、B1、B2、B3、F1 、F2不工作，动力无法传递。
D－1挡：C0、F0、C1、F2工作
D－2挡：C0、F0、C1、B1、B2、F1工作
D－3挡（直接挡）：C0、F0、C1、C2、B2工作
传力过程：1－5－C1－6－8－11－12－10 C2－9
超速挡：C1、C2、B0、B2工作
2－1挡：C0、F0、C1、F2工作
传力过程： 1－5－C1－6－8－11－12 9－13－7——10
任务描述
自动变速器车辆不能正常升档是非常典型的故障，故障 现象为汽车行驶中自动变速器始终保持在1档，不能升入 2档和高速档；亦或是行驶中自动变速器可以升入2档， 但不能升入3档和超速档。导致问题出现有多种原因，其 中最主要的原因包括相应档位齿轮传动过程的执行情况。 若要解决类似的故障问题，必须通晓各车型行星齿轮变 速器的结构、组成、特点及各档位动力传动路线。否则 盲目拆卸不能解决实际问题。本任务通过介绍国内外丰 田、大众及通用三大车系典型自动变速器行星齿轮机构 的结构、组成、传动关系及各档位传动路线，让学生亲 身实践拆装练习并能对照比较每种类型变速器的特点及 应用，遇到其他类型自动变速器的齿轮部分问题能够触 类旁通、融会贯通、迎刃而解。
项目：辛普森自动变速器不能升档故障检修
故障原因分析 该车型装备的是典型辛普森式A340E自动变速
器，故障主要原因包括有机械系统和电控系统 两方面。机械系统的原因：1－2档换档阀卡死 在1档位置、B2间隙过大、F1失效。行星排齿 轮打齿或轴承损坏等；电控系统的原因：换档 电磁阀及其线路故障、节气门位置传感器及其 线路故障、车速传感器及其线路故障。但很多 知识内容我们还没有接触到，因为有异响，我 们现在只探讨齿轮变速器故障的可能性，总之 若想系统全面分析解决此类故障，最基本必须 掌握该种变速器行星齿轮部分的变速原理、换 挡路线及拆装技能。
传动比为：
i23=1+z2/z1
=1+1/α
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
传动比为：
i32=z2/(z1+z2)
= α/(1+ α)
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。传 动比为：
i12=z2/z1=- α
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，传动比为：
i21=-z1/z2
=-1/ α
为倒挡超速挡。
7）直接传动 若三元件中的任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。
学习任务3 自动变速器不能 升档故障检修
任务目标 任务描述 主要内容 评价体会
任务目标
1．知识目标 （1）掌握单排行星齿轮机构的组成、运动规律及
不同动力传动方式。 （2）掌握辛普森行星齿轮变速器的结构、组成和
各档动力传动路线。 （3）掌握拉威挪行星齿轮变速器的结构、组成和
理论引导
3.1.1 自动变速器行星排基础知识
1．单排行星齿轮机构的组成
行星架及行星轮
行星齿轮机构有很齿多圈 种类型，最简单的
行星齿轮机构是由1个太阳轮、1个齿圈、
1个行星架和支承在行星架上的几个太阳轮行星
齿轮组成，这称为1个行星排
２.行星齿轮变速机构
多数自动变速器是采用多 排行星齿轮机构提供不同的 传动比。传动比可以由驾驶 员手动选择，也可以由电控 系统或液压控制系统通过接 合和释放换挡离合器和制动 器自动选择。
8
空挡位
没有
不定
不定
不转动
双行星排
典型轿车电控液力自动变速器
皇冠轿车A340E自动变速器
行星齿轮变速机构
结构简图
各换挡执行元件的名称
C0一超速离合器：超速排太阳轮与行星轮 C1一1号离合器：输入轴与传动轴（后齿圈） C2一2号离合器：输入轴与太阳轮组件 B0一超速制动器：制动超速太阳轮 B1一1号制动器：制动太阳轮 B2一2号制动器：与F1配合阻止太阳轮逆时针转动 B3一3号制动器：制动前排行星架 F0一超速单向离合器：阻止超速行星架逆时针转动 F1一1号单向离合器：与B2配合阻止太阳轮逆时针转动 F2一2号单向离合器：阻止前排行星架逆时针转动
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（１）单行星排
单排行星齿轮机 构是由一个太阳轮、 一个带有两个和多个 行星齿轮的行星架和 一个齿圈组成的。
1-太阳轮；2-齿圈；3-行星架；4-行星齿轮
（１）单行星排运动特性方程
设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别 为n1、n2和n3，齿数分别为zl、z2和z3，齿 圈与太阳轮的齿数比为α。根据能量守恒 定律，可得单排行星齿轮机构一般运动规 律的特性方程式:
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 ，传动比为：
i13=1 +α
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
传动比为 ：
i31=1/(1 +α)
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