辛普森(Simpson)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。
2-AT齿轮变速机构
6
单排行星齿轮运动情况和传动比分析： 1、太阳轮…主动 齿轮架…从动 内齿圈…固定
X X
请注意观察和分析：
动力如何传递？
输出件的运动方向 如何？ 输出件的转动速度 如何？
2008/09
7
单排行星齿轮运动情况和传动比分析： 2、齿轮架…主动 内齿圈…固定 X
X 太阳轮…从动
请注意观察和分析：
超速档有发动机制动
2008/09
32
辛普森行星齿轮机构换档执行元件工作表
换档手柄位置 档位 停车 倒档 C0 F0 B0 C1 C2 B1 B2 B3 F1 F2
P R
N
空档
D1(21) D2
D D3 OD 2 L 22 L12008/09
33
（五）单向离合器的作用
——避免换档冲击 单向离合器功能分析（以D2、D3档之间切换为例） 由小结表中可见： 在不考虑超速档的情况下 D2档工作元件为：C1、B2、F1 D3档工作元件为：C1、C2、B2 但从档位传动分析看，F1可以不要。
为什么叫行星齿轮？
2008/09
4
4.齿轮传动的旋向 外啮合
5.中间齿轮对旋向和传动比有什 么影响？
内啮合
主从动轮旋向相同.
对传动比没有影响.
2008/09
5
6.哪几个构件影响传动比？
太阳轮、行星架、齿圈。行星架相当于具有齿数，且：
行星架齿数＝太阳轮齿数＋齿圈齿数 齿数比较：太阳轮＜齿圈＜齿架
动力如何传递？ 输出件的运动方向如何？
输出件的转动速度如何？通 常如何命名这样的档位？
2008/09
8
单排行星齿轮运动情况和传动比分析： 3、齿轮架… 从动 内齿圈… 主动 太阳轮…固定 请注意观察图：
项目1辛普森结构与工作原理
图3-1-12 四档辛普森行星齿轮变速器的结构简图
图3-1-13换档执行结构
2、各档位动力传输流程
(1)空档：B0、F0、C1、C2、B1、B2、B3、F1、F2 不工作，动力无法传递。（5与6不通，5与9不通）
(2)D－1档：C0、F0、C1、F2工作 力过程：5－C1－6－8－11－12
9－13－7－10 F2防止前行星架14逆转
• 反拖时：输出轴转速＞后内齿圈转速
• 传力过程：输出轴顺转－后行星架顺转－行星齿 轮逆转－太阳轮顺转－前齿圈顺转－带动前行星 架顺转（此时F2不起作用，前行星齿轮不转）－ 反拖力无法传倒输入轴。
• D-1档无发动机制动
(3)D－2档：C0、F0、C1、B2、F1工作
（二）简图
图3-1-6 辛普森行星齿轮机构简图 1-前排齿圈；2-前行星轮；3-前行星架后齿圈组件；
4-前后太阳轮组件；5-后行星轮；6-后行星架。
三、辛普森行星齿轮机构的工作 原理
• 三档辛普森式齿轮变速器设有五个换档执 行元件：两个离合器、两个制动器、一个 单向离合器。
(b)换档执行元件的布置
图3-1-9 2档时前后行星排的工作原理示意图
• 3．3档
C2和C1工作。输入轴通过C1、C2将前齿圈 和前后太阳轮组件连接为一个整体。由于这时前 行星排中有两个基本元件互相连接，从而使前行 星排固定地连成一体而同向旋转，输入轴的动力 通过前行星排直接传给输出轴，其传动比i3等于 1(图3-1-10)，即为直接档。在3档状态下的行星 齿轮变速器具有反向传递动力的能力，当汽车滑 行时能实现发动机制动。
• 思考：为什么操纵手柄位于D位时，1档无 发动机制动，而L位（或1位）时有发动机 制动？
• L位（或1位）1档时，C2、B2工作，动力 传递及传动比计算如前，只是在反向传力 时B2使后行星架固定，可以反向传力，因 此可以实现发动机制动。
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。
8辛普森行星齿轮机构检测
学习模块8 辛普森行星齿轮机构检测4-8-1 辛普森行星齿轮机构认知课时：学时班级：组别：姓名：掌握程度：□优□良□及格□不及格一、工作任务辛普森行星齿轮机构认知；能熟练拆装辛普森行星齿轮机构及换挡执行元件，完成标准装配。
二、原理与应用1.辛普森行星齿轮机构的认知：图8-1 辛普森行星齿轮机构1）用笔标出输入轴及输出轴；红笔标注的左边是超速行星排；右边是双级行星排。
图8-2 辛普森式动力图1）结合实物，写出上图中A341E型自动变速器结构简图中各零部件名称：1：超速输入轴 2：超速太阳轮 3：超速齿圈 4：双排共有太阳轮 5：前圈后架 6：输出轴Co:超速离合器 Bo: 超速制动器 Fo :超速单项离合器C1:前进离合器 C2:直接档/倒挡离合器B1:2挡强制制动器B2:D2挡滑行制动器 B3: 倒挡-低档制动器 F1: D2挡单项离合器 F2;D1挡单项离合器➢辛普森的结构特点是：是：双排共有一个太阳轮是：双排前圈后架或前架后圈3）如上图，说出档位传递路线：➢前进一挡（C0、C1、 F0、F2工作）：动力传递路线超速输入轴顺时针——超速行星架顺时针——C0、F0作用——_超速行星排成一体，顺时针——超速齿圈顺时针——输入轴顺时针——C1结合顺时针——中轴顺时针——后排齿圈顺时针——后排行星轮顺时针——（起步时，阻力大；后行星架受阻不动）共有太阳轮逆时针——前行星轮顺时针——（起步时，阻力大；前圈受阻不动）行星架逆时针（F2学习模块8 辛普森行星齿轮机构检测本例故障原因是改装音响时接线错误，造成仪表板损坏。
发动机和自动变速箱控制单元收不到仪表板的车速信号，结果发动机故障灯点亮，自动变速箱换挡控制功能受到影响。
总结：本案例维修过程中，首先应确定判断是自动变速器机械传动部分还是电控部分故障导致故障。
而解决问题的关键在于熟练运用波形图诊断故障，如果不运用波形图，在维修过程中将走很多弯路。
在查找故障时，我们应该从基本原理，基本结构着手，熟练运用波形图变化确定故障部位，并给予排除，提高顾客满意度。
辛普森式行星齿轮变速机构
• 后排行星齿轮：齿圈顺转 行星齿轮不转 行星 架顺转 太阳轮顺转（B2制动、F1起单向作用）
• 前排行星齿轮 ：太阳轮顺转 行星架顺转 行星齿轮不转 齿圈顺转
动画18
第三节
辛普森式行星齿轮变速机构
• 反拖时：输出轴转速＞后内齿圈转速=太阳轮转速
• 传力过程：输出轴顺转－后行星架顺转－后内齿 圈顺转－太阳轮顺转－反拖力传倒输入轴。起发 动机制动作用
9－13－7－
10 F2防止前行星架14逆转
第三节
辛普森式行星齿轮变速机构
• 前排行星齿轮 ：太阳轮逆转 行星架被F2锁住 行星齿轮顺转 齿圈顺转
• 后排行星齿轮：齿圈顺转 行星齿轮顺转 行星架顺转 太阳轮逆转
第三节
辛普森式行星齿轮变速机构
• 反拖时：输出轴转速＞后内齿圈转速 • 传力过程：输出轴顺转－后行星架顺转－行星齿
• L-1档发动机制动
第三节
辛普森式行星齿轮变速机构
8.倒档：C0、F0、C2、B3工作
传力过程： 5 －C2 －9 －13－7 －10
•
11－12
• B3制动使行星架14固定，此时后排行星齿轮机构处于空载状态。
• 动画24
辛普森式行星齿轮变速机构
• 后排行星齿轮 ：太阳轮顺转 行星齿轮逆 转
行星架逆转 齿圈逆 转
• 动画40
第三节
辛普森式行星齿轮变速机构
• 2-2档发动机制动
第三节
辛普森式行星齿轮变速机构
7.L－1档：C0、F0、C1、B3、F2工作
• 传力过程：5 －C1 －6 －8 －11 －12
•
10 • B3制动，前行星架14固定
动画21
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。
辛普森式行星齿轮机构
辛普森式行星齿轮机构一、引言辛普森式行星齿轮机构是一种常用的减速器，广泛应用于工业生产中。
它由太阳轮、行星轮和内齿圈三个部分组成，具有结构紧凑、传动效率高等优点。
二、辛普森式行星齿轮机构的基本结构辛普森式行星齿轮机构由太阳轮、行星轮和内齿圈三个部分组成。
其中，太阳轮位于中心位置，内齿圈固定不动，而行星轮则绕着太阳轮旋转。
三、辛普森式行星齿轮机构的工作原理当驱动太阳轴旋转时，太阳轴上的太阳轮也会随之旋转。
同时，在太阳轴周围的一个或多个行星架上安装有数个同心排列的小行星轨道，在小行星上还装有小型自转支架。
当驱动太阳轴旋转时，通过小型自转支架使得每个小行星都绕着自己的中心旋转，并且随着整个系统一起绕着太阳轴旋转。
四、辛普森式行星齿轮机构的优点1. 结构紧凑，体积小。
2. 传动效率高，可达到98%以上。
3. 承载能力强，能够承受较大的负载。
4. 可以实现多级减速，适用于不同的工业场合。
五、辛普森式行星齿轮机构的应用辛普森式行星齿轮机构广泛应用于各种工业设备中，如机床、起重设备、输送设备、风力发电机等。
它具有传动效率高、结构紧凑等优点，在工业生产中扮演着重要的角色。
六、辛普森式行星齿轮机构的维护在使用辛普森式行星齿轮机构时，需要注意以下几点：1. 定期检查润滑油是否充足，并及时更换。
2. 定期检查齿轮是否磨损或损坏，并及时更换。
3. 定期检查各个部件是否松动或故障，并及时修理或更换。
4. 遵守使用规程和操作规范，避免过载和过速运转等不良操作。
七、总结辛普森式行星齿轮机构是一种常用的减速器，具有结构紧凑、传动效率高等优点。
它广泛应用于工业生产中，如机床、起重设备、输送设备、风力发电机等。
在使用时需要注意维护保养，以确保其正常运转和延长使用寿命。
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
汽车自动变速器原理与维修--辛普森式行星齿轮变速机构
a1——前行星排齿圈齿数与太阳轮齿数之比； a2——后行星排齿圈齿数与太阳轮齿数之比。
辛普森式三档行星齿轮变速机构
当汽车以上述一档行驶时，若驾驶员突然松开节气 门踏板，发动机将立即进入怠速工况，而汽车在惯性作 用下仍以原来的车速行驶。此时，驱动轮将通过自动变 速器输出轴反向带动行星齿轮机构运转，前排行星架在 后排齿圈成为主动件，前齿圈则变为从动件。当前排行 星架向顺时针方向带动行星轮按相同方向作公转时，因 前排齿圈转速较低，前排行星轮是作逆时针自转，从而 驱动前后太阳轮组件以较高速度作顺时针转动，带动后 排行星轮作顺时针转动，使后行星轮在自转的同时对后 排行星架产生顺时针方向的转矩。
（1）三档辛普森式行星齿轮变速器各档的传动路线
由此可知，在1档时，前、后两行星排都参加动力传递， 与发动机输出转速相比，经变速器后转速下降，转矩增加， 汽车能以较大的牵引力克服行驶阻力低速前进。根据行星排 的运动特性方程，可用解析式解联立方程求出1档的传动比为 ： 前行星排的运动特性方程 后行星排的运动特性方程 式中 n1 + a１n2-(1+a１)n3 =0 n21+ a２n22-(1+a２)n23=0
R位(倒档)的传动原理
辛普森式三档行星齿轮变速机构
⑦空档(N位)
空档时，离合器、制动器都不工作，液力变矩器的 动力不能传至行星齿轮变速器，变速器为空档 ⑧停车档(P位) 当换档手柄置于P位时，行星齿轮机构内部各执行 元件都不工作，变速器相当于空档。但手柄的联杆机构 推动停车闭锁凸轮3(如图)，使停车闭锁爪1上的齿嵌入 输出轴2的外齿中；因停车闭锁爪固定在变速器外壳上 ，所以输出轴也被固定而不能转动，从而锁住了驱动轮 。即变速器为停车档，汽车不能移动。但汽车若还在行 驶，则不能使用停车档，否则会损坏闭锁爪。
辛普森式四档行星齿轮机构的传动路线分析
这种四档变速器是在不改变原辛普森式三档行星齿轮变速器的主要结构和大部分零部件的情况下，另外再增加一个单排行星齿轮机构和相应的换档执行元件来产生超速档。
这个单排行星齿轮机构称为超速行星排，它装在行星齿轮变速器的前端，如图9．16所示。
其行星架是主动件，与变速器输入轴连接；齿圈则作为被动件，与后面的双排辛普森行星齿轮机构连接。
超速行星排的工作由直接多片离合器CO和超速制动器BO来控制，直接多片离合器CO用于将超速行星排的太阳轮和行星架连接，超速排的制动器BO用于固定超速行星排的太阳轮。
根据行星齿轮变速器的变速原理，当制动器BO放松、直接多片离合器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，其传动比小于1。
l）l档把预选杆置于D位置，C2后多片离合器作用把输入动力传给前齿圈，F1单向离合器作用，使后行星架固定不动。
辛普森1档的动力流分析比较困难，因为在该档位前后行星排可通过两个构件相互间连接。
其输入动力经C2后多片离合器传给前齿圈，使其顺时针旋转。
前齿圈又带动前行星轮顺时针转动，由于前行星轮既可带动前行星架顺时针转动（输出轴的转动），又可带动太阳轮边时针转动，因此前齿圈的转速通过前行星轮被分解成两条传动路线，其中前星行架和太阳轮的转动方向比较明确，但前行星架和太阳轮转速如何分配呢？由于后排行星架被FI单向离合器固定，因此后排行星齿轮机构具有确定传动比，且是减速机构，另外后排行星齿轮机构通过后齿圈输出，它的输出转速和转动方向应该和前行星架保持一致，因为前行星架和后齿圈为同一构件。
根据这两个条件，就可以确定前行星架和太阳轮之间的转速分配，显然太阳轮的转速比前行星架快得多。
太阳轮逆时针的旋转带动后行星轮顺时针转动，行星轮再带动后齿圈顺时针转动，由于后齿圈顺时针转动时，会给后行星架施加一个逆时针的力矩，通过F1单向离合器将后行星架固定。
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
辛普森行星齿轮机构教案1
授课班级授课时间授课教师教材辛普森式行星齿轮机构(校本教材) 课时安排8 任务名称辛普森式行星齿轮机构任务描述在现代汽车动力传动系统中，辛普森齿轮机构是又一种传动机构，它是一种复合式行星齿轮机构。
最大的特点是两排行星齿轮公用一个太阳轮。
这是它和拉维纳行星齿轮机构的本质区别。
而且动力传递的规则也不一样。
本章主要讲述辛普森行星齿轮机构组成和动力传递规则。
和拉维纳行星齿轮机构的区别。
教学目标1、根据教学任务完成工作任务设计，2、使每位同学学会如何组织，学习，会自我评价。
3、能够通过教材、维修手册，视频资料正确描述辛普森行星齿轮机构组成和动力传递规则。
4、会使用工具。
教学形式理实一体化课，播放课件，问题引入新课，启发诱导学生得出结论。
教学方法1．以学生动手为主，并结合多媒体课件。
2．请学生浏览相关网站，收集相关资料，教学准备场地准备：109底盘电控实验室。
车型：PST,01N 自动变速箱。
TOYOTA,A341自动变速箱。
，手动；课桌椅;多媒体；工具准备：常用工具、资料准备：维修资料、视频教学资料、网络教学资源。
教学重点1、辛普森行星齿轮的组成；2、辛普森行星齿轮的传递规则； 教学难点辛普森行星齿轮的传递规则作业布置辛普森行星齿轮的传递规则教学流程教学内容设计意图 任务 引入一、 视频资料二、 实物分解：提高学习兴趣。
任务实施自主学习、教师指导二、决策1、根据课堂需要，学生分组，并选出小组长。
2、每组共用一个变速箱台架。
机工具、维修手册、3、安全操作。
各组组员分工负责。
（安全员、记录员）三、各组按照任务做好变速箱分解计划，由老师和各组互评。
四、各组根据计划进行资讯结合教材，学生根据任务进行资讯，在变速箱系统中，分解行星齿轮机构的顺序和注意事项。
学生要会使用汽缸压力表。
会读数。
（五）、复位。
（六）、进行加注机油并判断发动机气缸压力不足的原因。
提高学生动手的能力，通过完成任务，检验学习的效果.学生互相解疑。
任务单元101：辛普森
行星齿轮机构
由单排行星齿轮按一定规则组合，通过执行机构的作用实 现不同的档位。主要类型有辛普森(Simpson)行星齿轮，拉 维娜(Ravigneaux)行星齿轮 ，CR-CR双行星排式齿轮机构， 其他组合式行星齿轮机构。
1.3、辛普森（Simpson）行星齿轮机构
特点:两个行星排共用1个太阳轮。 有2种类型组件： 1)、前圈与后行星架相连作为输出； 2)、前行星架与后圈相连作为输出；
前行星架 与后圈相 连作为输 出
A43D自动变速器为例进行分析
1-超速输入轴；2-超速太阳轮；3-超速行星齿圈；4—输入轴; 5—中间轴；6-太阳轮； 7-前行星齿圈；8-后前行星齿圈；9—输出轴；10-后行星架；11-前行星架；12-超速 行星架
“P、N”档
C1-前进离合器 C2-直接离合器 B1-#1制动器（固定太阳轮） B2-#2制动器（固定F1之外圈）
C1，C2离合器，B1制动带，（B1）制动器；
设计出能实现传动比1+α，1， 1/（1+α）的单排行星齿轮机构离合器，制动带 的配置方法。 B1 传动比=1 C2
C1
输入n3
B
C
输出n2
输入n3
B
C
输出n2
单排行星齿轮传动
输入n3
B
C
输出n2
输入n3
B
C
输出n2
档位
C
B
传动比
1档
2档
○
×
×
○
1
α /(1+α )
单排行星齿轮机构的传动方案
1档
2档 倒档 超速或4档
3档
讨论
1、单排行星齿轮机构能否满足车辆的档位要求？
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O O O ◎ O
O O O
O
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O O
◎ O
O
总结
B0 C1 C2 F1 F2 B1 B2 B3
C0
F0
离合器 挡位 C0
超速排
B0 F0 C1 C2 B1
辛普森排
B2 B3 F1 F2
D 2 L R
1 2 3 4 1 2 1 R
O O O O O O O O
O O O O O O O
O O O O O O O
O O O ◎ O O O O O ◎ O O
O O O
“D”-2档传动路线简图
B1 B0 F1 C0 C2 C1 F0 F2 B2 B3
输入
输出
后排行星架作用 n21+ α n 22-(1+) α n23=0 n21=0
iD-2=n22/n23=(1+ α)/ α
“D”-3档传动路线
c0
c1
c2
D3执行元件工作状况
D3传动状况 D-3传动路线简图； 前后排
输入
输出
前后排传动比相同 n11+ α n12-(1+ α )n13=0
n21+ α n22-(1+ α )n23=0
n11=n21，n12=n23，n13=0 iD-1=n22/n23=(1+2 α)/ α
“D”-2档传动路线
B2
c0
c1
D2执行元件工作状况
D2传动状况 D-2传动路线简图； 后排
总结1
特点:两个行星排共用1个太阳轮。（前排齿圈与后排的行 星架相连作为输出，太阳轮和齿圈可作动力输入）
总结2
离C2 B1
辛普森排
B2 B3 F1 F2
D 2
L R
1 2 3 4 1 2 1 R
O O O O O O O O
O O O O O O O
O O O O O O O
特点:两个行星排共用1个太阳轮。（前排齿圈与后排的行星架 相连作为输出，太阳轮和齿圈可作动力输入）
行星齿轮
前行星架和 后齿圈组件
行星齿轮 后行星架
后行星架
前齿圈
太阳轮组件
前齿圈
前行星架和 后齿圈组件
太阳轮组件
A43D： 前圈与后行 星架相连作 为输出；
A340E：
前行星架 与后圈相 连作为输 出
“2”-2档传动路线
B1
B2
c0
c1
2-2执行元件工作状况
2-2传动状况 2-2传动路线简图；
2-2档传动路线简图
B1 B0 B2 B3
F1
C0 C2 C1 F0 输入 输出 F2
后排行星架作用 n21+ α n 22-(1+) α n23=0 n21=0 iD-2=n22/n23=(1+ α)/ α
“D”-3档传动路线简图
B1 B0 B2 B3
F1
C0 C2 C1 F0 输入 输出 F2
后排行星架作用
iD-3=n22/n23=1
“D”-4档传动路线
B0
c1 × c2
D4执行元件工作状况
D4传动状况 D-4传动路线简图； 超速档行星排 前后排
“D”-4档传动路线简图
B1 B0 F1 C0 B2 B3
B3
c0
c1
L-1执行元件工作状况
L-1传动状况 L-1传动路线简图；
“L-1”档传动路线简图
B1 B0 F1 C0 B2 B3
C2
C1
F2
F0 输入 输出
前后排传动比相同 n11+ α n12-(1+ α )n13=0
n21+ α n22-(1+ α )n23=0
n11=n21，n12=n23，n13=0 iD-1=n22/n23=(1+2 α)/ α
B3
c0
c2
R执行元件工作状况
R传动状况 R传动路线简图； 超速档行星排 前排
“R”档传动路线简图
B1 B0 B2 B3
F1
C0 C2 C1 F0 输入 输出 F2
n12
前排行星架作用
n13
n11+αn12-(1+ α )n13=0
n13=0
n11
iR=n11/n12=- α
“L-1”档传动路线
B3-#3制动器（固定前行星架）
F1-B2作用时固定太阳轮，防反转 F2-固定前行星架，防反转
B1 B0
B2
B3
F1 C0 C2 C1 输入 F0 输出 F2
“D-1”档传动路线
c0
c1
D1执行元件工作状况
D1传动状况 (超速档行星排） 前排、后排
D-1传动路线简图；
“D-1”档传动路线简图
B1 B0 F1 C0 C2 C1 F0 F2 B2 B3
C2
C1
F2
F0 输入 输出
C0-超速速离合器；C1-前进离合器；C2-直接离合器
B0-超速离合器；B1-#1制动器（固定太阳轮）；B2-#2制动器（固定F1之 外圈）；B3-#3制动器（固定前行星架） F0-超速 单向离合器；F1-B2作用时固定太阳轮，防反转；F2-固定前行星 架，防反转
“R”档传动路线
组合式行星齿轮机构
由单排行星齿轮按一定规则组合，通过执行机构的作用实 现不同的档位。主要类型有辛普森(Simpson)行星齿轮，拉 维娜(Ravigneaux)行星齿轮 ，CR-CR双行星排式齿轮机构， 其他组合式行星齿轮机构。
1.辛普森（Simpson）行星齿轮机构
特点:两个行星排共用1个太阳轮。 有2种类型组件： 1)前圈与后行星架相连作为输出； 2)前行星架与后圈相连作为输出；
A43D自动变速器为例进行分析
1-超速输入轴；2-超速太阳轮；3-超速行星齿圈；4—输入轴; 5—中间轴；6-太阳轮； 7-前行星齿圈；8-后前行星齿圈；9—输出轴；10-后行星架；11-前行星架；12-超速 行星架
“P、N”档
C1-前进离合器 C2-直接离合器 B1-#1制动器（固定太阳轮） B2-#2制动器（固定F1之外圈）