辛普森式自动变速器

由于前后行星排共用一个太阳轮，此时太阳轮驱动前排
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行星轮顺时针转动。汽车在起步时，由于前排行星架有逆时针
转动趋势，所以单向离合器F2工作。单向固定前行星架，前排 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接合，直接传动，超速齿圈— 后行星架 C1接合—后齿圈—后行星轮 --输出 太阳轮—前行星齿轮，F2作用使 行星架固定—前齿圈
后排行星轮处于空转。
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D2挡传递路线：
--后行星轮
输入轴—超速排行星架—超速排齿圈—C1结合—后排齿圈
公共太阳轮（逆时针）B2，F1共同作用使太阳 轮单向固定 前行星架—输出轴（前排不起作用）
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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工作将后行星排的齿圈 和太阳轮同时连接起来，后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。
R挡位传递路线 教学目标 教学过程 课堂小结 布置作业
输入轴—超速排行星架—C0结合—超速排齿圈—C2结合—
太阳轮—前行星轮（由于前行星架有顺时针转动趋势，F2 无法固定行星架，故采用B3制动器固定后行星架）--前齿
圈—输出轴
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P位（驻车挡）
当换挡手柄处于P位时，一般自动变速器都是通过驻车锁 止机构将变速器输出轴锁止，实现驻车。
辛普森式自动变速器
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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。
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辛普森式行星齿轮变速器的结构
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。
谢谢！
图1 前齿圈和后行星架组件动力输出
图2 前行星架和后齿圈组件动力输出
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辛普森式行星齿轮的特点
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：结构简单紧凑，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。
D3挡传递路线：
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—后齿圈—后行星架 C2结合—太阳轮 --输出轴
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图5 D3挡动力传递路线
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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。 D4挡传递路线： 输入轴—超速排行星架—超速排行星齿轮—B0作用，超速排 齿圈--
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4挡辛普森式行星齿轮变速器的结构简图
布置作业
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C0 C1 C2 B0 B1 B2
换挡执行元件的功能
换挡执行元件 超速挡离合器 前进挡离合器 直接挡、倒挡离合器 超速挡制动器 2挡滑行制动器 2挡制动器 功能 连接超速行星排的太阳轮与超速行星架 连接前排齿圈 连接公共太阳轮 制动超速太阳轮 制动公共太阳轮 制动F1外座圈，当F1起作用时，可以防止公 共太阳轮逆时针转动
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图7 22挡动力传递路线
发动机制动是指利用发动机怠速时的较低转速以及变
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速器的较低挡位来使行驶速度较快的车辆减速。D2挡时，
如果驾驶员抬起加速踏板，发动机进入怠速工况，而汽车 在原有的惯性作用下仍以较高的车速行驶。此时，驱动车 轮将通过变速器的输出轴反向带动行星齿轮机构运转，各 元件都将以相反的方向转动。即公共太阳轮将有顺时针转 动趋势，F1不起作用，使得反转的动力不能到达发动机， 无法利用发动机进行制动，而在22挡时，B1工作使得公共 太阳轮固定，既不能逆时针转动也不能顺时针转动，这样 反传的动力就可以传到发动机，所以有发动机制动。
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图3 D1挡动力传动路线
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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接合。D2挡时， C0、F0、C1、B2、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，驱动后排齿圈顺时针转动，带动后行星轮顺时针 转动，后行星轮驱动公共太阳轮逆时针转动。由于公共太阳轮 有逆时针转动趋势，B2和F1工作，单向固定太阳轮逆时针转动，
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L 1挡
L1挡时，C0、C1、B3、F0工作。动力传动路线与D1挡 时相同。区别只是在于B3的工作，使前排行星架固定，有 发动机制动，原因如前所述。此挡为低速发动机制动挡。
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R挡位
倒挡时，C0、C2、B3、F0工作。C0和F0工作如前所 述，动力经过超速排输入以后，从超速排齿圈输出。C2工 作将动力传给公共太阳轮。由于B3工作，将前排行星架固 定，使得行星轮仅相当于一个惰轮。公共太阳轮顺时针转 动驱动前排行星轮逆时针转动，进而驱动前排齿圈也逆时 针转动，从输出轴逆时针输出动力。
C1结合—后齿圈—后行星架
C2结合—太阳轮
--输出
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图6 D4挡动力传递路线
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2 1挡
21挡的工作与D1挡相同。
2 2挡
22挡时，C0、C1、B1、F0工作。22挡动力传递路线与D2 挡时相同。区别在于B1的工作，使得22挡存在发动机制动， 而D2挡却无此现象。因为D2挡采用单向离合器F1，而22挡采 用了制动器B1，所以22挡有发动机制动。
B3
F0 F1 F2
低、倒挡制动器
超速挡单向离合器 2挡（一号）单向离合器 低挡（二号）单向离合器
制动后排行星架
单向固定超速太阳轮 当B2工作时，防止公共太阳轮逆时针转动 防止后排行星架逆时针转动
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各挡位动力传递路线
D1挡
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 作将动力传给后排内齿圈，后排内齿圈顺时针转动，驱动后行 星齿轮顺时针传动。后行星轮驱动公共太阳轮逆时针转动，后 行星架输出。