行星齿轮变速器讲义
合集下载
行星齿轮变速器原理解析
•换档方式：手动变速器通过齿轮在轴上 的滑动或齿套啮合来实现换档；自动变速 器则是通过多片式离合器的接合与分离来 实现换档。
齿轮变速机构原理:
前离合器接合，后离合器分离，为低档； 前离合器分离，后离合器接合，为超速档。
二、行星齿轮变速机构
行星齿轮机构的组成： 它由太阳轮或称为中心轮、行星齿轮、行
２、传动比计算
小齿轮做中间齿轮 ，与传动比无关。 当行星架未制动时 ，行星架３以n3 转动。对整体行星 排施加一个与行星 架３转速大小相等 、方向相反的速度 －n3，这对构件的 相对速度无影响， 使行星排变为定轴 式转动。
齿圈
行星轮
太阳轮
行星架
传动比：i
主动轴转速n主 从动轴转速n从
＝从动齿轮齿数Ｚ从 主动齿轮齿数Ｚ主
备注
太阳轮 行星架 齿圈 行星架 太阳轮 齿圈
n1/n3=1+α n3/n1=1/1+α
同向 减速增扭
同向 增速减扭
2）锁定太阳轮
行星轮自动并顺时针公转， 齿圈也顺时针旋转 问题：以下两种类型在AT 中适宜做哪一个档位？
主动件 齿圈
从动件 锁定件 行星架 太阳轮
行星架 齿圈
太阳轮
传动比 n2/n3=1+α/α
转，降速，传动比较大，在汽车上常用作前进2档；反之 ，若行星架主动，齿圈被动，最大齿轮带动较大齿轮旋 转，升速，传动比略小于1，在汽车上用作前进超速1档
3．当行星架固定时 太阳轮主动，齿圈被动，最小齿轮带动较大齿轮旋
转，降速，反向，在汽车上用作倒档。
五、换档执行机构工作原理
行星齿轮变速器的换档执行机构主要 由离合器、制动器和单向离合器三种执行 元件组成。离合器和制动器是以液压方式 控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离 合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元 件进行锁止。
齿轮变速机构原理:
前离合器接合，后离合器分离，为低档； 前离合器分离，后离合器接合，为超速档。
二、行星齿轮变速机构
行星齿轮机构的组成： 它由太阳轮或称为中心轮、行星齿轮、行
２、传动比计算
小齿轮做中间齿轮 ，与传动比无关。 当行星架未制动时 ，行星架３以n3 转动。对整体行星 排施加一个与行星 架３转速大小相等 、方向相反的速度 －n3，这对构件的 相对速度无影响， 使行星排变为定轴 式转动。
齿圈
行星轮
太阳轮
行星架
传动比：i
主动轴转速n主 从动轴转速n从
＝从动齿轮齿数Ｚ从 主动齿轮齿数Ｚ主
备注
太阳轮 行星架 齿圈 行星架 太阳轮 齿圈
n1/n3=1+α n3/n1=1/1+α
同向 减速增扭
同向 增速减扭
2）锁定太阳轮
行星轮自动并顺时针公转， 齿圈也顺时针旋转 问题：以下两种类型在AT 中适宜做哪一个档位？
主动件 齿圈
从动件 锁定件 行星架 太阳轮
行星架 齿圈
太阳轮
传动比 n2/n3=1+α/α
转，降速，传动比较大，在汽车上常用作前进2档；反之 ，若行星架主动，齿圈被动，最大齿轮带动较大齿轮旋 转，升速，传动比略小于1，在汽车上用作前进超速1档
3．当行星架固定时 太阳轮主动，齿圈被动，最小齿轮带动较大齿轮旋
转，降速，反向，在汽车上用作倒档。
五、换档执行机构工作原理
行星齿轮变速器的换档执行机构主要 由离合器、制动器和单向离合器三种执行 元件组成。离合器和制动器是以液压方式 控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离 合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元 件进行锁止。
行星齿轮变速器原理解析
行星齿轮变速器原理解析
1.输入轴上的太阳轮与行星轮相连。
当输入轴旋转时，太阳轮带动行星轮转动。
2.行星轮的牙齿与行星架上的行星齿轮啮合，形成了行星系统。
行星齿轮环绕内齿圈运动，并在行星轴上自转。
3.由于行星齿轮的存在，内齿圈会固定住，不会随着太阳轮的转动而旋转。
4.内齿圈与输出轴相连，当内齿圈固定住时，输出轴就不会旋转。
反之，当内齿圈可以自由转动时，输出轴也会旋转。
根据这个基本原理，我们可以对行星齿轮变速器的工作过程做以下分析：
1.当输入轴转速较大时，太阳轮带动行星轮高速旋转。
2.行星齿轮固定在行星架上，随着行星轮的旋转而自转。
由于行星齿轮与内齿圈相连，内齿圈不会旋转，输出轴也不会转动。
3.当输入轴的速度减小时，太阳轮传递给行星轮的速度也会减小。
由于行星齿轮的自转速度不变，内齿圈就会开始旋转。
4.通过合理选择行星轮和太阳轮的数目，可以实现不同的速比。
当内齿圈旋转一周时，输出轴也会旋转一定的角度。
5.这样，通过控制输入轴的转速和内齿圈的固定情况，可以实现输入输出轴之间的转速变换。
总结起来，行星齿轮变速器是一种通过多个行星齿轮的组合，实现输入输出轴之间转速变换的机械传动装置。
它的基本原理是利用行星齿轮的自转和固定，实现输入轴转速和输出轴转速之间的变化。
通过合理选择行星轮和太阳轮的数目，可以实现不同的速比，满足不同转速需求。
行星齿轮变速器结构与工作原理讲课文档
第三十页，共82页。
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。
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。
第四章 行星齿轮变速器
第四章 行星齿轮变速器
本章要点： ·行星齿轮变速器的组成和传动原理 ·不同结构形式的四档辛普森行星齿轮机构组成和工 作原理 ·拉维萘尔赫行星齿轮机构组成和工作原理 ·自动变速器换档执行机构工作原理 ·自动变速器各档位时的工作元件和动力传递过程 ·自动变速器D位置、2位置、L位置传动的相同和不同 之处
第一节 行星齿轮传动原理
表4-1 单排行星齿轮机构传动比计算公式
序号 1
2 3 4 5 6
7
太阳轮z1 行星齿轮架 齿圈z2
输入
输出
固定
固定
输出
输入
固定 输出
输入 输入
输出 固定
输入 输出
固定 固定
输出 输入
三元件中任何两个连成一体，第 三元件与前两个转速相等
传动比i
n 2=0；i 13=
n1 1 z1 z2
i =1
8
所有元件都不受约束
自由转动
档位说明 减速传动 前进 低档 减速传动 前进 高档
前进 超速传动 前进 超速传动 减速传动 倒档 超速传动 倒档
直接档传动 机构失去传动作用
第一节 行星齿轮传动原理
从表4-1中可以看出，仅由单排行星齿轮机构并配 以各种离合器和制动器，即能实现具有四个前进档和 一个倒档的齿轮变速系统。但是，以单排行星齿轮机 构组成多档位的齿轮变速系统所需离合器甚多，这将 使得齿轮变速器的体积过大。为了减小变速器的体积， 增大变速器的速比范围，在实际应用的行星齿轮变速 系统中，都是由几个单排行星齿轮机构组合而成。通 常采用三个单排行星齿轮机构。
现代汽车液力自动变速器上使用的行星齿轮机构， 多数是由辛普森式行星齿轮机构和拉维奈尔赫式行星 齿轮机构组成。所以，下面重点介绍辛普森式行星机 构和拉维奈尔赫式行星齿轮机构的结构与工作原理。
本章要点： ·行星齿轮变速器的组成和传动原理 ·不同结构形式的四档辛普森行星齿轮机构组成和工 作原理 ·拉维萘尔赫行星齿轮机构组成和工作原理 ·自动变速器换档执行机构工作原理 ·自动变速器各档位时的工作元件和动力传递过程 ·自动变速器D位置、2位置、L位置传动的相同和不同 之处
第一节 行星齿轮传动原理
表4-1 单排行星齿轮机构传动比计算公式
序号 1
2 3 4 5 6
7
太阳轮z1 行星齿轮架 齿圈z2
输入
输出
固定
固定
输出
输入
固定 输出
输入 输入
输出 固定
输入 输出
固定 固定
输出 输入
三元件中任何两个连成一体，第 三元件与前两个转速相等
传动比i
n 2=0；i 13=
n1 1 z1 z2
i =1
8
所有元件都不受约束
自由转动
档位说明 减速传动 前进 低档 减速传动 前进 高档
前进 超速传动 前进 超速传动 减速传动 倒档 超速传动 倒档
直接档传动 机构失去传动作用
第一节 行星齿轮传动原理
从表4-1中可以看出，仅由单排行星齿轮机构并配 以各种离合器和制动器，即能实现具有四个前进档和 一个倒档的齿轮变速系统。但是，以单排行星齿轮机 构组成多档位的齿轮变速系统所需离合器甚多，这将 使得齿轮变速器的体积过大。为了减小变速器的体积， 增大变速器的速比范围，在实际应用的行星齿轮变速 系统中，都是由几个单排行星齿轮机构组合而成。通 常采用三个单排行星齿轮机构。
现代汽车液力自动变速器上使用的行星齿轮机构， 多数是由辛普森式行星齿轮机构和拉维奈尔赫式行星 齿轮机构组成。所以，下面重点介绍辛普森式行星机 构和拉维奈尔赫式行星齿轮机构的结构与工作原理。
第三节：行星齿轮变速系统
5、短行星轮 6、齿圈 7、输出齿轮 8、主减速器齿轮
• B1、1号制动器：制动大太阳轮； • B2、2号制动器：制动行星架； • F、单向离合器：限制行星架逆时针方向转 动； • C1、1号离合器：连接输入轴与大太阳轮； • C2、2号离合器：连接输入轴与小太阳轮； • C3、3号离合器：连接输入轴与行星架；
D1 = C2 + F
D2 = C2 + B1
D3 = C1 + C2 + C3
D4 = B1 + C3
R = C1 + B2
3、01M变速器行星轮系
• 齿轮架的齿数（Zc）可用下例公 式获得：
•
Zc = Zr + Zs
Zc = 齿轮架齿数 （大） Zr = 内齿圈齿数 （中） Zs = 太阳齿轮齿数（小）
• 这是一种简便、直观的公式， 作为旋转轴式齿轮系传动比 计算的改革，又是定轴式齿 轮系传动比计算的发展和延 续。
四、行星齿轮机构单行星排的 变速原理
• 单向离合器的结构、原理已 讲过，在此不再重复。
六、典型自动变速器行星轮系介绍
• 一为：辛普生型（SiMPSON）；
• 二为：拉维尼约喔型（RAVi-gNeAUX）， 又称组合式行星轮系；
（一）、幸普生型行星轮系
• 丰田A40型自动变速器行星轮系 （三速）
（1）、总体构造
（2）、各档工作状态及传动路线
单行星齿轮机构
• 由一个太阳轮、一个齿圈、一个行 星架和支撑在行星架上的几个行星 轮组成称为一个行星排。太阳轮、 齿圈、行星架称为行星排的三个基 本元件。
• 太阳轮位于机构的中心，行星轮与之啮合 同时行星轮外侧同齿圈啮合。通常行星轮 有3~6个，通过滚针轴承安装在行星轮轴上， 行星轮轴对称或均匀安装在行星架上。行 星轮机构工作时，行星轮除绕行星轮轴自 转外，同时还绕太阳轮公转。行星轮绕太 阳轮公转时，行星架也将绕太阳轮旋转。 在行星轮系中，太阳轮、行星轮、齿圈都 是常啮合状态。太阳轮、行星架和齿圈三 者的轴线同轴，而行星轮轴则可绕前三者 的轴线旋转，故行星齿轮变速器又称为旋 转轴式变速器。
• B1、1号制动器：制动大太阳轮； • B2、2号制动器：制动行星架； • F、单向离合器：限制行星架逆时针方向转 动； • C1、1号离合器：连接输入轴与大太阳轮； • C2、2号离合器：连接输入轴与小太阳轮； • C3、3号离合器：连接输入轴与行星架；
D1 = C2 + F
D2 = C2 + B1
D3 = C1 + C2 + C3
D4 = B1 + C3
R = C1 + B2
3、01M变速器行星轮系
• 齿轮架的齿数（Zc）可用下例公 式获得：
•
Zc = Zr + Zs
Zc = 齿轮架齿数 （大） Zr = 内齿圈齿数 （中） Zs = 太阳齿轮齿数（小）
• 这是一种简便、直观的公式， 作为旋转轴式齿轮系传动比 计算的改革，又是定轴式齿 轮系传动比计算的发展和延 续。
四、行星齿轮机构单行星排的 变速原理
• 单向离合器的结构、原理已 讲过，在此不再重复。
六、典型自动变速器行星轮系介绍
• 一为：辛普生型（SiMPSON）；
• 二为：拉维尼约喔型（RAVi-gNeAUX）， 又称组合式行星轮系；
（一）、幸普生型行星轮系
• 丰田A40型自动变速器行星轮系 （三速）
（1）、总体构造
（2）、各档工作状态及传动路线
单行星齿轮机构
• 由一个太阳轮、一个齿圈、一个行 星架和支撑在行星架上的几个行星 轮组成称为一个行星排。太阳轮、 齿圈、行星架称为行星排的三个基 本元件。
• 太阳轮位于机构的中心，行星轮与之啮合 同时行星轮外侧同齿圈啮合。通常行星轮 有3~6个，通过滚针轴承安装在行星轮轴上， 行星轮轴对称或均匀安装在行星架上。行 星轮机构工作时，行星轮除绕行星轮轴自 转外，同时还绕太阳轮公转。行星轮绕太 阳轮公转时，行星架也将绕太阳轮旋转。 在行星轮系中，太阳轮、行星轮、齿圈都 是常啮合状态。太阳轮、行星架和齿圈三 者的轴线同轴，而行星轮轴则可绕前三者 的轴线旋转，故行星齿轮变速器又称为旋 转轴式变速器。
行星齿轮变速器
(2)健齿磨损健齿磨损在受力一侧较为严重.可与花键套配合检查,当键齿磨损超过0.25或与原键槽配合见习 超过0.40mm时,齿轮的接合齿圈,结合套与健齿周配合见习大于0.30mm时,半圆键与轴颈键槽见习超过0.08mm时对 健齿周或有键槽的轴应修复或更换。
(3)变速器轴弯曲检修用顶针顶住变速器轴两端的顶针孔,利用百分表检查轴的径向跳动,其偏差应小于 0.10mm.超过应进行压力校正修复。
(4)常啮合齿轮轴颈,滚针轴承及座孔磨损成啮合齿轮座孔与滚针轴承及轴颈三者配合间隙应为0.01-0.08mm, 否则应予更换。
变速器壳体是变速器总成的基础件,用以保证变速器中各零件的正确位置,工作中承受一定的载荷.常见损伤 有:
(1)轴承座孔的磨损壳体的轴承座孔磨损会破坏其与轴承的装配关系,直接影响变速器输入,输出轴的相对位 置.轴承与座孔的配合间隙应为0-0.03mm,最大使用极限为0.10mm.否则应更换壳体或承孔镶套修复。
(4)实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如，可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离 合器踏板离了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行 驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作， 而在高速时，让传动比小的齿轮副工作 。
①低挡太阳轮主动，行星架被动，齿圈不动。 ②中挡太阳轮不动，行星架被动，齿圈主动。 ③高挡（超速挡）太阳轮不动，行星架主动，齿圈被动。 ④倒挡太阳轮主动，行星架不动，齿圈被动。 所有运动件都不受约束时，变速器处于空挡。 行星齿轮变速器通常由两组到三组行星齿轮机构组成，并用多片离合器控制上述运动件的组合，实现不同的 挡位。
功能
(1)改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶 速度要求。在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。由于汽车行驶条件不同，要求汽 车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如，在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在 50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则
(3)变速器轴弯曲检修用顶针顶住变速器轴两端的顶针孔,利用百分表检查轴的径向跳动,其偏差应小于 0.10mm.超过应进行压力校正修复。
(4)常啮合齿轮轴颈,滚针轴承及座孔磨损成啮合齿轮座孔与滚针轴承及轴颈三者配合间隙应为0.01-0.08mm, 否则应予更换。
变速器壳体是变速器总成的基础件,用以保证变速器中各零件的正确位置,工作中承受一定的载荷.常见损伤 有:
(1)轴承座孔的磨损壳体的轴承座孔磨损会破坏其与轴承的装配关系,直接影响变速器输入,输出轴的相对位 置.轴承与座孔的配合间隙应为0-0.03mm,最大使用极限为0.10mm.否则应更换壳体或承孔镶套修复。
(4)实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如，可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离 合器踏板离了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行 驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作， 而在高速时，让传动比小的齿轮副工作 。
①低挡太阳轮主动，行星架被动，齿圈不动。 ②中挡太阳轮不动，行星架被动，齿圈主动。 ③高挡（超速挡）太阳轮不动，行星架主动，齿圈被动。 ④倒挡太阳轮主动，行星架不动，齿圈被动。 所有运动件都不受约束时，变速器处于空挡。 行星齿轮变速器通常由两组到三组行星齿轮机构组成，并用多片离合器控制上述运动件的组合，实现不同的 挡位。
功能
(1)改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶 速度要求。在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。由于汽车行驶条件不同，要求汽 车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如，在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在 50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则
模块3 行星齿轮变速器1
模块3 行星齿轮变速器
模块3 行星齿轮变速器
【学习目标】
掌握行星齿轮机构和换挡执行机构的功用、类型、组成及应用。
3.1 行星齿轮变速器
模块3 行星齿轮变速器
3.1 行星齿轮变速器 【本节目标】
了解行星齿轮机构和换挡执行机构的构造及工作原理。 【基本理论知识】 由于液力变矩器的转矩变化范围窄，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 构来扩大转矩变化范围。
模块3
行星齿轮变速器
3.2.1 三挡辛普森式行星齿轮变速器
辛普森式行星齿轮变速器由辛普森式行星齿轮机构和换挡 执行机构组成。其中辛普森式行星齿轮机构采用双行星排，前 后两个行星排的太阳轮连为一个整体，称为太阳轮组件，前排 的行星架和后排的内齿圈连为一体，称为前行星架和后齿圈组 件，输出轴通常与该组件相连。如图3-5所示，辛普森式行星齿 轮机构只有4个独立元件，前齿圈、太阳轮组件、后行星架、前 行星架和后齿圈组件。而换挡执行机构包括2个离合器、2个制 动器和1个单向离合器共5个换挡执行元件。 辛普森式行星齿轮变速器中有5个换挡执行元件：2个离合 器、2个制动器和1个单向离合器，可以提供三个前进挡和一个 倒挡：空挡、第一减速挡、第二减速挡、直接挡和倒挡。五个 执行元件的布置如图3-6所示。
模块3 行星齿轮变速器
2. D位2挡的传动路线 其传动路线示意图如图3-8所示。
图3-8 D位2挡传动路线示意图 1—输入轴 2—公共太阳轮 3—前行星轮 4—前行星架 5—前齿圈 6—后行星轮 7—后行星架 8—后齿圈 9—输出轴 —前进挡离合器 —高倒挡离合器 —2挡制动器 —低倒挡制动器 —单向离合器
模块3
行星齿轮变速器
3.1.1 单排行星齿轮机构的变速传动原理 单排行星齿轮机构是由一个太阳轮、一个带有两个或多个行 星齿轮的行星架和一个内齿圈组成的，这些齿轮一般采用典型的 斜齿轮，如图3⁃1所示。因为行星齿轮总是处于常啮合状态，因此 这种结构可使换挡迅速、平稳、准确，而不会产生齿轮碰撞或不 完全啮合的现象。
模块3 行星齿轮变速器
【学习目标】
掌握行星齿轮机构和换挡执行机构的功用、类型、组成及应用。
3.1 行星齿轮变速器
模块3 行星齿轮变速器
3.1 行星齿轮变速器 【本节目标】
了解行星齿轮机构和换挡执行机构的构造及工作原理。 【基本理论知识】 由于液力变矩器的转矩变化范围窄，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 构来扩大转矩变化范围。
模块3
行星齿轮变速器
3.2.1 三挡辛普森式行星齿轮变速器
辛普森式行星齿轮变速器由辛普森式行星齿轮机构和换挡 执行机构组成。其中辛普森式行星齿轮机构采用双行星排，前 后两个行星排的太阳轮连为一个整体，称为太阳轮组件，前排 的行星架和后排的内齿圈连为一体，称为前行星架和后齿圈组 件，输出轴通常与该组件相连。如图3-5所示，辛普森式行星齿 轮机构只有4个独立元件，前齿圈、太阳轮组件、后行星架、前 行星架和后齿圈组件。而换挡执行机构包括2个离合器、2个制 动器和1个单向离合器共5个换挡执行元件。 辛普森式行星齿轮变速器中有5个换挡执行元件：2个离合 器、2个制动器和1个单向离合器，可以提供三个前进挡和一个 倒挡：空挡、第一减速挡、第二减速挡、直接挡和倒挡。五个 执行元件的布置如图3-6所示。
模块3 行星齿轮变速器
2. D位2挡的传动路线 其传动路线示意图如图3-8所示。
图3-8 D位2挡传动路线示意图 1—输入轴 2—公共太阳轮 3—前行星轮 4—前行星架 5—前齿圈 6—后行星轮 7—后行星架 8—后齿圈 9—输出轴 —前进挡离合器 —高倒挡离合器 —2挡制动器 —低倒挡制动器 —单向离合器
模块3
行星齿轮变速器
3.1.1 单排行星齿轮机构的变速传动原理 单排行星齿轮机构是由一个太阳轮、一个带有两个或多个行 星齿轮的行星架和一个内齿圈组成的，这些齿轮一般采用典型的 斜齿轮，如图3⁃1所示。因为行星齿轮总是处于常啮合状态，因此 这种结构可使换挡迅速、平稳、准确，而不会产生齿轮碰撞或不 完全啮合的现象。
自动变速器PPT-第3章行星齿轮变速器结构与工作原理
第三章 行星齿轮变速器结构与工作原理
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
*** 齿轮传动的一般规律
齿轮传动的特点：
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
图3-6 单排行星齿轮机构各种传动方案
运动规律分析：
表3-1 行星齿轮机构传动方案选配表
序号 1 2 3 4 5 6
传动特性 大减速比 大增速比 小减速比 小增速比 减速反向 增速反向
方案 (a) (d) (e) (b) (c) (f)
固定 齿圈 齿圈 太阳轮 太阳轮 行星架 行星架
主动 太阳轮 行星架
*** 离合器 1、离合器的作用 ⑴变速器动力的输出或输出 ⑵连接行星齿轮机构中的两个部件
2、离合器的组成
图3-8 自动变速器离合器
3、离合器的工作过程
*** 制动器 1、制动器的分类及组成 ⑴湿式多片制动器
图3-9 片式制动器结构及工作原理
⑵带式制动器
图3-10 带式制动器结构
制动器分类： ①单边式和双边式 ②直接作用式和间接作用式
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
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
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
*** 齿轮传动的一般规律
齿轮传动的特点：
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
图3-6 单排行星齿轮机构各种传动方案
运动规律分析：
表3-1 行星齿轮机构传动方案选配表
序号 1 2 3 4 5 6
传动特性 大减速比 大增速比 小减速比 小增速比 减速反向 增速反向
方案 (a) (d) (e) (b) (c) (f)
固定 齿圈 齿圈 太阳轮 太阳轮 行星架 行星架
主动 太阳轮 行星架
*** 离合器 1、离合器的作用 ⑴变速器动力的输出或输出 ⑵连接行星齿轮机构中的两个部件
2、离合器的组成
图3-8 自动变速器离合器
3、离合器的工作过程
*** 制动器 1、制动器的分类及组成 ⑴湿式多片制动器
图3-9 片式制动器结构及工作原理
⑵带式制动器
图3-10 带式制动器结构
制动器分类： ①单边式和双边式 ②直接作用式和间接作用式
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
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
传动比的计算：
Z2 齿圈齿数 ＝ ＝ 太阳轮齿数 Z1
n主 n1 n3 ＝ n从 n2 n3
整理后得：单排单级行星齿轮的运动方程
n1 n2 (1 )n3 0
单排单级行星齿轮传动比
1）齿圈固定不动
• a、太阳轮为主 动件，行星架 为从动件图a • b、行星架为生 动件太阳轮为 从动件如图b
由于共用太阳轮，故：前排太阳轮转速与 后排太阳轮转速相同； n11 n21
前行星架转速与后齿圈转速相同； n13 n22
左图为外啮合齿轮传动 其旋转方向相反
旋转件的常习：内啮合旋转方向相同
• 不改变方向只改变传 动比。
三轮之间的 旋转方向
－×＋＝－
假定C轴线不动
－×－＝＋
不改变传动比，却实现方向相同
一、平行轴式齿轮变速机构
与手动变速器的差别：
•结构：自动变速器中的齿轮与轴的连接 通过多片式离合器实现；手动变速器中的 齿轮与轴是通过花键或齿套连接的。 •换档方式：手动变速器通过齿轮在轴上 的滑动或齿套啮合来实现换档；自动变速 器则是通过多片式离合器的接合与分离来 实现换档。
齿轮变速机构原理:
前离合器接合，后离合器分离，为低档； 前离合器分离，后离合器接合，为超速档。
二、行星齿轮变速机构
行星齿轮机构的组成： 它由太阳轮或称为中心轮、行星齿轮、行 星齿轮架，通常简称为行星架、齿圈等组成。 行星齿轮为轴转式齿轮系统，与定轴式齿 轮系统一样，也可以变速、变矩。 按照齿轮的排数不同，行星齿轮机构分为 单排行星齿轮机构和多排行星齿轮机构。
按照太阳轮和齿圈之间行星齿轮的组数不 同，行星齿轮机构可分为单星行星排和双星行 星排。
单 排 单 星 行 星 齿 轮 机 构
单排双星行星齿轮机构
1、单排单级行星齿轮机构工作原理 1）齿圈固定，太阳轮主动，行星架被动
此种组合 为降速传 动，通常 传动比一 般为2.5 ～5，转 向相同。
行星架固定
三、两种典型的行星齿轮机构
（一）辛普森（Simpson)式齿轮机构
１、结构特点： •前后两个行星排的齿轮参数完全相同，而前后 两行星排共用一个太阳轮； •前行星排的行星架和后行星排的齿圈相连为输 出轴；
•前行星排的内齿圈和太阳轮通常做为输入轴。
•可实现三进一倒的档位。
辛普森结构
前行星齿轮
后行星齿轮
第三章 行星齿轮变速器
齿轮变速器 = 齿轮传动机构 + 换档执行机构
齿轮传动机构：获得各档动力传递
形式：固定轴式（如：本田雅阁）
行星齿轮式（如丰田、奥迪等绝大多数） 换档执行机构：改变齿轮机构中各元件的状态， 获得档位之间的变化。 形式：离合器
制动器
单向离合器
• 执行机构
一、齿轮传动的一般规律 1.旋转方向
主动件 太阳轮 行星架 从动件 行星架 太阳轮 锁定件 齿圈 齿圈 传动比 n1/n3=1+α n3/n1=1/1+α 备注 同向 减速增扭 同向 增速减扭
2）锁定太阳轮
行星轮自动并顺时针公转， 齿圈也顺时针旋转 问题：以下两种类型在AT 中适宜做哪一个档位？
主动件 齿圈 行星架
从动件 行星架 齿圈
锁定件 太阳轮 太阳轮
传动比 n2/n3=1+α/α n3/n2=α/1+α
备注 同向减速 增扭 同向增速 减扭
3）锁定行星轮架
问题：以下两种类型 适合做何种档位？
主动件 太阳轮 齿圈
从动件 齿圈 太阳轮
锁定件 行星架 行星架
传动比 n1/n2=－ α n2/n1=－ 1/α
备注 逆向减速 增扭 逆向增速 减扭
共用太阳轮
前行星齿轮架
前齿圈
后齿圈
辛普森结构 传动方式
n11 n12 (1 )n13 0 n21 n22 (1 ) n23 0
２、双排辛普森行星齿轮机构各元件间的转速 关系方程式为：
n11 n12 (1 )n13 0 n21 n22 (1 ) n23 0
5)行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动
此种组合 为降速传 动，传动 比一般为 1.5～4， 转向相反
6)行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动
此种组合 为升速传 动，传动 比一般为 0.25～ 0.67， 转向相反
7)把三元件中任意两元件结合为一体的情况
8)三元件中任一元件为主动，其余的两元件自 由： 从分析中可知，其余两元件无确定的转速 输出。第六种组合方式，由于升速较大，主被 动件的转向相反，在汽车上通常不用这种组合 。其余的七种组合方式比较常用。
4）将任意二元件连接在一起
• 连接任意二个就会使 得行量齿轮不再有自 转，此时三元件合为 一体，三元件之间的 传动均为1，即为直接 档传动。
5）不锁定任何元件
若右图可以随意 转动，此时为 空档
３、单排双级行星齿轮机构
单排双级行星齿轮的运动方程： n1 - n2 - (1- )n3 0
• 理论上讲，可有７种不同的传动。实际 上，有些传动方案是不宜采用的。通常 单排行星机构，只能采用两个档位。 • 自动变速器通常采用多个单排行星齿轮 机构进行串、并联或换联主从动构件的 办法来扩大档位数目。 • 两排行星机构通常采用增加一个离合器 的方式来换联主动元件。 • 三排行星机构组成的自动变速器，采用 其中一排与另两排串联的方法来获得更 多的档位。
２、传动比计算 小齿轮做中间齿轮 ，与传动比无关。 当行星架未制动时 ，行星架３以n3 转动。对整体行星 排施加一个与行星 架３转速大小相等 、方向相反的速度 －n3，这对构件的 相对速度无影响， 使行星排变为定轴 式转动。
齿圈
行星轮
太阳轮
行星架
主动轴转速n主 从动齿轮齿数Ｚ 从 传动比：i ＝ 从动轴转速n从 主动齿轮齿数Ｚ 主
2）齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动
此种组 合为升 速传动 ，传动 比一般 为0.2 ～0.4 ，转向 相此种组 合为降 速传动 ，传动 比一般 为1.25 ～1.67 ，转向 相同。
太阳轮固定
4)太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动 此种组 合为升 速传动 ，传动 比一般 为0.6～ 0.8，转 向相同