行星齿轮变速器讲义

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 Байду номын сангаас0
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
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
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
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 相同。
3）太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动
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
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。
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
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
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
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
• 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。
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。
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
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。
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