辛普森行星齿轮变速装置结构与工作原理
辛普森行星齿轮变速装置结构与工作原理通用课件
清洗变速器
定期清洗变速器内部的油泥和杂质 ，以保持变速器的良好工作状态。
检查齿轮和轴承
定期检查变速器内部的齿轮和轴承 是否磨损或损坏，如有需要应及时 维修或更换。
常见故障及排除方法
挂挡困难
可能是由于同步器或换挡机构的故障，需要检查 同步器和换挡机构是否正常工作。
变速器异响
可能是由于轴承损坏或齿轮磨损，需要检查轴承 和齿轮的工作情况。
轻量化设计
优化变速装置的结构设计 ，采用轻量化材料，降低 装置的重量，提高其机动 性能。
应用领域拓展
新能源汽车
航空航天
随着新能源汽车的快速发展，辛普森 行星齿轮变速装置在电动汽车、混合 动力汽车等领域的应用将进一步扩大 。
在航空航天领域，辛普森行星齿轮变 速装置可用于飞机和卫星的起落架、 发动机等关键部位，满足其高精度、 高可靠性的要求。
固定元件
行星轮系中的固定元件通常包括一个中心轮和一个齿圈，它们固定在行星轮系 的壳体上，用于传递动力。
太阳轮
太阳轮
太阳轮是行星轮系中的另一个重要元件，通常与输入轴直接相连，用于接收动力 输入。
太阳轮的齿数
太阳轮的齿数是影响变速比的关键参数之一，通过改变齿数可以实现不同的变速 比。
齿圈
齿圈
齿圈是行星轮系中的固定元件之一，通常与输出轴相连，用 于传递动力。
输出轴
输出轴是用于传递动力的部件，通常与齿圈直接相连。
03
辛普森行星齿轮变速装置的 工作原理
变速原理
辛普森行星齿轮变速装置通过改变齿轮的齿数或行星排的 组合方式，实现速比的改变，从而达到变速的目的。
辛普森行星齿轮变速装置通常由多个行星排组成，通过控 制行星排的组合和齿轮的齿数，可以实现多种不同的速比 ，满足不同的变速需求。
辛普森的变速箱工作原理
辛普森的变速箱工作原理
辛普森变速箱是一种常见的汽车变速器，其工作原理基于齿轮传动和离合器的协同工作。
1. 主传动轴：辛普森变速箱中的主传动轴与发动机相连，通过输入轴将动力传递给变速器。
2. 输入轴：当发动机转动时，动力通过输入轴进入辛普森变速箱。
3. 齿轮组：辛普森变速箱中包含多个齿轮，这些齿轮通过离合器的控制来实现不同档位的切换。
其中，一对齿轮始终与主传动轴相连，这些齿轮称为主动齿轮。
4. 离合器：离合器是辛普森变速箱中的重要组件，用于将输入轴与动力传输到齿轮上。
通过离合器的操作，可以切换齿轮以改变车辆的速度。
5. 副传动轴：辛普森变速箱中的副传动轴与驱动轮相连，将齿轮传递的动力传输到车辆的轮胎上。
工作过程：
- 当汽车处于空挡时，离合器处于分离状态，发动机的动力无
法传递到副传动轴，车辆不会运动。
- 当离合器拨到工作位置时，发动机的动力通过输入轴传递给
主动齿轮，主动齿轮将动力传输到副传动轴，车辆开始运动。
- 当需要切换档位时，离合器踩下，将输入轴与主动齿轮分离。
同时，通过其他离合器的操作，将其他齿轮与主动齿轮相连，实现不同档位的切换。
在切换档位后，离合器松开，使得输入轴再次与主动齿轮连接，车辆继续运行。
总之，辛普森变速箱通过离合器和齿轮的协同工作，实现不同档位的切换，使车辆能够适应不同的行驶速度和路况需求。
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：
辛普森3挡和四档齿轮机构
阳轮不转，自由）
内圈转速快于外圈，锁止状态，如B0不工作时。（太阳
轮顺2转021/2，/2 被锁）
24
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的， 全身性疾病，而且不少患者同时伴 有恶性肿瘤。它的1症状表现如下：
1、早期皮肌炎患者，还往往伴有 全身不适症状，如-全身肌肉酸痛， 软弱无力，上楼梯时感觉两腿费力 ；举手梳理头发时，举高手臂很吃 力；抬头转头缓慢而费力。
液力机自械动自变动速变器速器
液力变矩器 齿轮变速机构 换档执行机构 行星齿轮系统
2021/2/2
1
齿轮系统
一、辛普森式变自速动机变构速器
辛普森式三档行星齿轮变速机构 辛普森式四档行星齿轮变速机构 运用实例—丰田A341E
二、串联式变速机构--辛普森2型齿系
三、拉维娜式行星齿轮机构
四、定轴常啮合式齿轮机构
2021/2/2
47
47
（二）辛普森三档行星齿轮机构的工作原理
有无发动机制动与某类构件是否参与工作相关？
使用单向离合器的档位没有发动机制动，如：D1、21、D2 档位。 使用制动器代替单向离合器的档位有发动机制动，如：L、 22、D3档位。
2021/2/2
48
48
A341E结构
作业： 1、如图所示变速器那些档位有发动机制动作用？
三、拉维娜式行星齿轮机构
四、定轴常啮合式齿轮机构
2021/2/2
17
辛普森式四档行星齿轮变速机构
1、超速行星齿轮组安装位置
增加超速行星排，获得第四个前进档(OD档)。
2021/2/2
位置 1
18
18
辛普森式四档行星齿轮变速机构
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。
辛普森行星齿轮机构特点
辛普森行星齿轮机构特点齿轮机构是机械传动系统中常见的组件，其作用是将一个轴转速转移到另一个轴上。
辛普森行星齿轮机构是一种常用于旋转机械传动系统中的齿轮机构，具有一些独特的特点。
本文将探讨辛普森行星齿轮机构的特点和运行原理。
辛普森行星齿轮机构最为突出的特点是其具有多个齿轮的构造。
辛普森行星齿轮机构由一个太阳齿轮、多个星齿轮、一个内部齿轮和一个外部环形齿轮组成。
太阳齿轮和星齿轮之间的齿轮咬合方式和常见的齿轮机构一样，但是内部齿轮和外部环形齿轮之间的齿轮咬合方式主要是靠内部齿轮的凸缘咬合外部环形齿轮的凹槽来保持稳定的。
在辛普森行星齿轮机构的运行中，太阳齿轮作为输入轴，转动时带动星齿轮转动，使内部齿轮沿着外围环形齿轮的内侧凸出。
随着内部齿轮的转动，它的凸出部分咬合外部环形齿轮，并将外部环形齿轮沿着其自身的方向转动。
由于外部环形齿轮本身的环形结构，即使内部齿轮停止旋转，外部环形齿轮仍会保持沿着其自身方向的匀速运动。
辛普森行星齿轮机构的这种运行方式使其具有很高的传动效率和扭力输出能力。
除此之外，辛普森行星齿轮机构还具有以下特点：1. 可变速度传动：辛普森行星齿轮机构通过调整星齿轮的数量和大小，可以实现不同的速度传动比例。
这使得其广泛应用于航空航天、自行车、汽车等领域的变速传动系统中。
2. 稳定性高：辛普森行星齿轮机构内部齿轮和外部环形齿轮之间的凸槽咬合设计使其在运转过程中具有很高的稳定性和抗扭力能力。
3. 尺寸小巧：由于辛普森行星齿轮机构的构造设计，其尺寸很小，可用于制作微型齿轮机构和微型传动系统。
总之，辛普森行星齿轮机构具有多个齿轮、可变速度传动、稳定性高、尺寸小巧等特点，是一种广泛应用于机械传动系统中的齿轮机构。
随着科技的不断发展，辛普森行星齿轮机构在传动效率、可靠性和使用寿命等方面也得到了不断提升，将有助于更广泛领域的使用。
5-辛普森3挡和四档齿轮机构309
F0：行星架 顺锁太阳轮
F0两种状态： 内圈转速慢于外圈，自由/超越状态，如B0工作时；（
太阳轮不转，自由） 内圈转速快于外圈，锁止状态，如B0不工作时。（太阳
轮顺转，被锁）
辛普森式四档行星齿轮变速机构
3、超越离合器F0的作用？
思考： ➢CO已释放，BO尚未 完全接合时 如何防止打滑？ ➢BO接合后（自由/ 超越） 太阳轮与行星架如何 迅速脱开啮合？
到壳体上。 接C太0 超阳速轮离和合行器星：架联接C输1入前轴进和离前合齿器圈：轮联
F0 超速单向离合 器：行星架顺锁 太阳轮
C2 高倒档离合器（直接 档离合器）：联接输入轴 和太阳轮
F1 单向离合器：逆 锁太阳轮
B1 2档滑行制动器： 直接制动太阳轮
29
1、A341E结构
辛普森行星齿轮机构换档执行元件工作表
欢迎
文末有福利
齿轮系统
一、辛普森式变自速动机变构速器
辛普森式三档行星齿轮变速机构 辛普森式四档行星齿轮变速机构 运用实例—丰田A341E
二、串联式变速机构--辛普森2型齿系 三、拉维娜式行星齿轮机构 四、定轴常啮合式齿轮机构
（一）辛普森三档行星齿轮机构的结构
1-齿轮机构
3
（一前行）星辛排行普星森架 三档行星齿轮机构的结构
二、串联式变速机构--辛普森2型齿系 三、拉维娜式行星齿轮机构 四、定轴常啮合式齿轮机构
运用实例—丰田A341E
A1、34结1构E结构
视频：各组件的分解、检查与装合
28
B0 超速排制动器：超
B3 低倒档制动B器2 ：2F档2 单制向动离器合：器通：
速排制动器，制动太阳轮
制动后行星架过F逆1间锁接行制星动架太阳
辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线
辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线不同车型自动变速器在结构上往往有很大差异,主要表现在:前进挡的挡数不同,离合器,制动器及单向超越离合器的数目和布置方式不同,所采用的行星齿轮机构的类型不同.前进挡的数目越多,行星齿轮变速系统中的离合器,制动器及单向超越离合器的数目就越多.离合器,制动器,单向超越离合器的布置方式主要取决于行星齿轮变速系统前进挡的挡数及所采用的行星齿轮机构的类型.轿车自动变速器所采用的行星齿轮机构的类型主要有2类,即辛普森式和拉维萘赫式行星齿轮机构. 辛普森式行星齿轮机构由2个内啮合式单排行星齿轮机构组合而成, 庞成立其结构特点是:前后2个行星排的太阳轮连接为一体,称为前后太阳轮组件;前一个行星排的行星架和后一个行星排的齿圈连接为一体,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.经过上述的组合后,该机构成为一种具有4个独立元件的行星齿轮机构.这4个独立元件是:前齿圈,前后太阳轮组件,后行星架,前行星架和后齿圈组件.根据前进挡的挡数不同,可将行星齿变速系统分为3挡行星齿轮变速系统和4挡行星齿轮变速系统2种.1.辛普森式3挡行星齿轮变速系统的结构和工作原理.(1)行星齿轮变速系统的结构:a)结构b)换挡执行元件的布置l一输入轴2一倒挡及高挡离合器毂3一前进离合器毂和倒挡及高档离合器毂4一前进离合器毂和前齿圈5一前行星架6一前后太阳轮组件7一后行星架和低挡及倒挡制动器毂8一输出轴C1一倒挡及高挡离合器c2一前进离合器B1—2挡制动器B2一低挡及倒挡制动器Fl一低挡单向超越离合器图1行星齿轮变速系统结构及元件布置图如图1(a图为结构图,b图为元件布置图)所示,行星齿轮机构中设置了5个换挡执行元件(2个离合器,2个制动器和1个单向超越离合器),使该系统成为一个具有3个前进挡和1个倒挡的行星齿轮变速系统.离合器C1用于连接输入轴和前后太阳轮组件, 离合器C2用于连接输入轴和前齿圈,制动器B1用于固定前后太阳轮组件, 制动器B2和单向超越离合器F1都是用于固定后行星架.5个换挡执行元件在各挡位的工作情况如表1所示.由表1中可知,当行星齿轮变速系统处于停车挡和空挡之外的任何一个挡位时,5个换挡执行元件中都有2个处于表1辛普森3挡行星齿轮变速系统换挡执行元件工作情况操纵手挡位换执仃兀件柄位置ClC2BlB2F1 1挡0 D2挡0O3挡OOR倒挡0OS.L或1档OO2,12挡0O注:0一接合,制动或锁止. 工作状态(接合,制动或锁止),其余 3个不工作(分离,释放或自由状态).处于工作状态的2个换挡执行元件中至少有一个是离合器Cl或 C2,以便使输入轴与行星排连接.当变速器处于任一前进挡时,离合器 C2都处于接合状态,此时输入轴与行星齿轮机构的前齿圈接合,使前齿圈成为主动件,因此离合器C2也称为前进离合器.倒挡时,离合器C1接合,C2分离,此时输入轴与行星齿轮机构的前后太阳轮组件接合,使前后太阳轮组件成为主动件;另外,离合器C1在3挡(直接挡)时也接合,因此,离合器C1也称为倒挡及高挡离合器.制动器B1仅在2挡才工作,称为2挡制动器.制动器B2在1挡和倒挡时都工作,因此称为低挡及倒挡制动器.由此可知,换挡执行元件的不同工作组合决定了行星齿轮变速系统的传动方向和传动比,从而决定了行星齿轮变速系统所处的挡位. (2)行星齿轮变速系统各挡的传动路线: ?1挡:如图2所示,此时前进离合器C2接合,使输入轴和前齿圈连接:同时单向超越离合器F1处于自锁状态,后行星架被固定.来自液力变矩器的发动机动力经输入轴,前汽车维修2011.6???1一输入轴2一前进离合器c23一倒挡及高挡离合器Cl4—2挡制动器B15一前齿圈 6,前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件10一后行星架ll一后行星轮 l2一低挡及倒挡制动器B213一低挡单向超越离合器F1l4一后齿圈图21挡路线-倒挡及 1一输入轴2一前进离合器C23高挡离合器C14—2档制动器B15一前齿圈6一前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件lO一后行星架 ll一后行星轮12一低挡及倒挡制动器B2 13一低挡单向超越离合器F114一后齿圈图43挡路线???a)前行星排b)后行星排l一输入轴2一前进离合器C23-倒挡及高挡离合器Cl4—2挡制动器B15一前齿圈6一前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件1O一后行星架11一后行星轮 12一低挡及倒挡制动器B2l3一低挡单向超越离合器F114一后齿圈图32挡路线进离合器C2传给前齿圈,使前齿圈朝顺时针方向旋转.在前行星排中,前行星齿轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向公转,带动前行星架朝顺时针方向转动,另一方面作顺时针方向的自转,并带动前后太阳轮组件朝逆时针方向转动;在后行星排中,后行星轮在后太阳轮的驱动下朝顺时针方向作自转时,对后行星架产生一个逆时针方向的力矩,而低挡单向超越离合器FI对后行星架在逆时针方向具 46汽车维修2011.6a)前行星排b)后行星排1一输入轴2一前进离合器C23-倒挡及高挡离合器C14—2挡制动器B15一前齿圈6一前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件10一后行星架11一后行星轮12一低挡及倒挡制动器B2 13一低挡单向超越离合器F114一后齿圈图5倒挡路线有锁止作用,因此后行星架固定不动, 使后齿圈在后行星轮的驱动下朝顺时针方向转动.因此,在前进1挡时,由输入轴传给行星齿轮机构的动力是经过前后行星排同时传给前行星架和后齿圈组件,再传给与之相连接的输出轴,从而完成动力输出的.?2挡:如图3所示,前进离合器C2和2挡制动器B1同时工作. 此时输入轴仍经前进离合器C2和前齿圈连接,同时前后太阳轮组件被2 挡制动器B1固定.发动机动力经液力变矩器和行星齿轮变速系统的输入轴传给前齿圈,使其朝顺时针方向转动.由于前太阳轮转速为0,因此前行星轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向作自转,另,方面朝顺时针方向作公转,同时带动前行星架及输出轴朝顺时针方向转动.此时后行星排处于自由状态,后行星轮在后齿圈的驱动下朝顺时针方向一边自转一边公转,带动后行星架朝顺时针方向空转.由此可知,2挡时发动机的动力全部经前行星排传到输出轴. ?3挡:如图4所示,前进离合器C2和倒挡及高挡离合器C1同时接合,把输入轴与前齿圈及前后太阳轮组件连接成一体.由于这时前行星排中有2个基本元件互相连接,从而使前行星排连成一体旋转,输入轴的动力通过前行星排直传给输出轴,即直接挡.此时后行星排处于自由状态,后行星轮在后齿圈驱动下朝顺时针方向一边自转一边公转,带动后行星架朝顺时针方向空转.?倒挡:如图5所示,倒挡及直接挡离合器C1接合,使输入轴与前后太阳轮组件连接,同时低挡及倒挡制动器B2产生制动,将后行星架固定. 此时发动机动力经输入轴传给前后太阳轮组件,使前后太阳轮朝顺时针方向转动.由于后行星架固定不动,后行星轮在后太阳轮的驱动下朝逆时针方向转动,并带动后齿圈朝逆时针方向转动,与前行星架和后齿圈组件连接的输出轴也随之朝逆时针方向转动, 从而改变了传动方向.此时,前行星排中由于前齿圈可以自由转动,前行星排处于自由状态,前齿圈在前行星轮的带动下朝逆时针方向自由转动.有些车型自动变速器的行星齿轮机构的前后行星排的排列顺序相反,即输入轴通过前进离合器C2和后齿圈连接,输出轴与前齿圈和后行星架组件连接,但工作原理都一样.2.3行星排4挡行星齿轮变速系统的结构与工作原理超越膏台嚣图64挡行星齿轮变速器元件位置图丰田CROWN(皇冠)3.0轿车所器B1之间串联了一个单向超越离合用的A340E电子控制自动变速器就器F2,称为2挡单向超越离合器.单采用了这种行星齿轮变速系统.向超越离合器的内环和前后太阳轮组 ?结构:这种4挡行星齿轮变速件连接,外环和2挡制动器B1连接, 器是在不改变原辛普森式3挡行星齿在逆时针方向对前后太阳轮组件具有轮变速系统的主要结构和大部分零部锁止作用.当行星齿轮变速系统处于件的情况下,另外再增加一个单排行2挡时,前进离合器C1和2挡制动器星齿轮机构和相应的换挡执行元件来Bl仍同时工作.汽车加速时,前后太产生超速挡而实现的.这个单排行星阳轮组件的受力方向为逆时针方向, 齿轮机构称为超速行星排,他安装在由于2挡单向超越离合器F2的外环行星齿轮变速系统的前端,其行星架被2挡制动器B1固定,因此前后太是主动件,与变速器输入轴连接;齿圈阳轮朝~_B,-j-针方向的旋转趋势被2挡为被动件,与后面的双排行星齿轮机制动器Bl及2挡单向超越离合器锁构连接.超速行星排的工作由直接离止,使2挡得以实现.当行星齿轮变速,直器由2挡换至3挡时,即使倒挡及直合器CO和超速制动器BO来控制接离合器CO用于将超速行星排的太接挡离合器C1在2挡制动器B1释阳轮和行星架连接,超速制动器BO放之前就已接合,但由于倒挡及直接用于固定超速行星排的太阳轮.如图挡离合C1接合之后,前后太阳轮组 6所示.件的受力方向改变为顺时针方向,而为了改善2,3挡的换挡平顺性在顺时针方向上2挡单向超越离合器和使变速器在前进低挡位置发动机有F2对前后太阳轮组件没有锁止作用, 制动作用,在原3挡行星齿轮变速系前后太阳轮组件仍可以朝顺时针方向统的基础上进行了改进.旋转,使换挡能顺利进行.a)在前后太阳轮组件和2挡制动b)在前后太阳轮组件和变速器壳表23行星排辛普森式4挡行星齿轮变速系统换挡执行元件的工作情况操纵手柄换挡执行元件位置挡位ClC2BlB2B3F1F2COB0F0 1挡oooo2挡ooOooD3挡00?oo超速挡0o?00R倒挡o0oo1挡0oooS,L或2,12挡o?oo3挡oOoo注:0一接合,制动或锁止;?一作用但不影响该挡位体之间另外设置了一个制动器B3,即2挡强带带动器.带0动器B3是否工作是由操纵手柄的位置决定的,当操纵手柄位于前进挡位置(D)时,制动器B3不工作:当操纵手柄位于前进挡位置(2,1或S,L)而行星齿轮变速器处于2挡时,制动器B3 工作.这样不论汽车加速或减速,前后太阳轮组件都被该制动器固定,此时的2挡在汽车放松加速踏板减速时能产生发动机制动作用.目前大多数轿车自动变速器都采用这种结构. ?工作原理:根据行星齿轮变速系统的变速原理,当超速制动器BO 放松,直接离合器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,传动IrL/J~于1.当行星齿轮变速系统处于1挡,2 挡,3挡或倒挡时,超速行星排中的超速制动器B0放松,直接离合器CO结合,使超速行星排处于传动比为1的直接传动状态,而后半部分的双排行星齿轮机构各换挡执行元件的工作和原辛普森式3挡行星齿轮变速器在1 挡,2挡,3挡及倒挡时的工作完全相同,如表2所示.来自变矩器的发动机动力经超速行星排直接传给后半部分的双排行星齿轮机构,此时行星齿轮变速系统的传动比完全由后半部分的双排行星齿轮机构及相应的换挡执行元件来控制.当行星齿轮变速系统处于超速挡时,后半部分的双排行星齿轮机构保持在3挡位置,而在超速行星排中,由于超速制动器BO,产生制动,直接离合器CO放松,使超速行星排处于增速传动状态,其传动比小于l. 直接离合器CO在自动变速器处于超速挡以外的任何一个挡位时都处于接合状态,因此当发动机刚刚起动而油泵尚未建立正常的油压时,直接离合器CO已处于半结合状态,这样易使其摩擦片因打滑而加剧磨损.为防止出现这种情况,在直接离合器CO 处并列布置了一个直接单向超越离合器FO,使超速行星排在逆时针对太阳轮产生锁止作用,防止直接离合器CO 的摩擦片在半接合状态下打滑. (作者单位:大连职业技术学院) 汽车维修2011.67。
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。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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。
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。
- 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)。
表3-3三行星排辛普森式行星齿轮变速装置换档执行元件工 作表
档位 档位
离合器
制动器
单向离合器
C0
C1
C2
B0
B1
B2
B3
F0 F1
F2
P 驻车 ⊙
⊙
R 倒档 ⊙
⊙
⊙⊙
N 空档 ⊙
D
1
⊙⊙
⊙
⊙
2
⊙⊙
⊙
⊙
3
⊙
⊙⊙⊙Fra bibliotekO/D⊙⊙⊙
⊙
2或S 1
⊙⊙
⊙
2
⊙⊙
⊙⊙
⊙⊙
3
⊙⊙⊙
⊙
⊙
L
1
⊙⊙
⊙⊙
2
⊙⊙
⊙⊙
辛普森行星齿轮变速装置
在第三排，共用太阳轮主动顺时针旋转，而行星架被动逆时针旋转 （两齿轮外啮合），但因太阳轮转速高于行星架的转速，所以行星轮 高转速逆时针旋转，使第三排齿圈也高转速空转，但对第二排输出不 干涉。
辛普森行星齿轮变速装置 结构与工作原理
2）R档（倒档）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 →C2→共用太阳轮→前行星排行星轮→前行星排齿圈（后行星架）→ 输出轴。
B0 C0
F0
B1
B2
C2
C1
F1
B3 F2
R
图3-42b倒档时行星齿轮变速装置传动结构简图
辛普森行星齿轮变速装置 结构与工作原理
图3-42c倒档时行星齿轮变速装置传动仿真图
辛普森行星齿轮变速装置 结构与工作原理
1）R档转矩传动分析
从表3-3中可知，R档时C0、C2、F0、B3工作。如图3-42所示， C0与F0工作后，使超速行星排太阳轮与行星架相连，齿圈不连自连， 超速行星排变为一个刚体，其传动比为1。又因C2离合器工作，把共 用太阳轮与超速行星排的齿圈相连，所以二、三行星排的太阳轮便在 超速行星排齿圈带动下顺时针旋转，而此时第二排行星架被B3制动， 所以在共用太阳轮主动顺时针旋转时，其轮齿必给第二排行星轮一个 作用力，二排行星轮必在行星架上逆时针自转（两齿轮外啮合），二 排行星轮逆时针自转时，必给二排齿圈轮齿一个作用力，二排齿圈必 逆时针旋转（两齿轮内啮合）而输出倒档。
R n R 辛结普构森与2行工星作齿原2轮理变2 速装置 1
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的齿圈连成一体，因此 1n2=2n1。
（2）D1档传动分析、转矩传动路线和传动比计算
图3-44a D位辛D普1档森齿轮行变星速齿装置轮转变矩速传装动示置意图（C0、C1、F0、F2工作） 结构与工作原理
B0 C0
F0
B1
B2
C2
C1
F1
B3 F2
1 图3-44b D1档行星齿轮变速装置转矩传动结构简图
辛普森行星齿轮变速装置 结构与工作原理
结构与工作原理
⊙⊙
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。
图3-42a倒档时行辛星普齿森轮变行速星装齿置传轮动变分速析装简图置（C0、C2、F0、B3工作） 结构与工作原理
S1S1 n1 1
R R R n n3
2 2
2
112
2
3
1
C C2 2
n n 3 2 3 2
C n3 3
3
R3 1 C3
α α2 2
α α 3
3
SS n n n 2 2 2 21 13 1
S S n 3
3
31
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
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。
• 此时第二行星排行星架被制动器B3制动， 2n3=0。过S2向右水平画出 2n1（2n1=1n2）。连接2n1端点与C2点线段的延长线与过R2水平线相交 所确定的矢量线2n2即为倒档输出的转速和方向。
• ③根据相似三角形，2n1/-2n2=α2。2n1/2n2=-α2。即R档传动比 i=2n1/2n2=-α2
辛普森行星齿轮变速装置 结构与工作原理
A43D自动变速器行星齿轮变速装置总体结构
辛普森行星齿轮变速装置 结构与工作原理
辛普森式行星齿轮变速装置（A43D）结构简图表示方法
B0 C0
F0
B1
B2
C2
C1
F1
B3 F2
图3-40辛普森式三行星排自动变N速器行星齿轮变速装置结构简图
辛普森行星齿轮变速装置 结构与工作原理
• 输入与输出减速反向。第二行星排的传动比即为此变速器的R档传 动比。
• ④此时第三行星排行星架与第二行星排齿圈相连，即2n2=3n3；第三 行星排与第二行星排共用一个太阳轮，即3n1=2n1=1n2。
• 过S3向右水平画出矢量辛普3n森1（行3星n1齿=2轮n变1=速1n装2）置。过C3点向左水平画出矢 量3n （3n =2n ），连结接构矢与量工3作n原与理3n 端点，其延长线与过R 的水平
项目（四）辛普森行星齿轮变速装置结构与工作原理
1.辛普森式行星齿轮变速装置（A43D）结构与表示方法
A43D自动变速器行星齿轮变速装置总体结构如下图所示。 第一排亦称超速行星排。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，中间轴通过离合器C1或C2 与二、三行星排相连。二、三行星排共用一个太阳轮（或不 共用一个太阳轮），二行星排的齿圈与三行星排的行星架相 连并与输出轴相连。
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。
辛普森行星齿轮变速装置 结构与工作原理
②用矢量图计算倒档传动比和传动方向
RR n1 2 11 11
αα CC n 1 1 3 1
1
图3-44c D1档行星齿轮变速装置转矩传动仿真图
辛普森行星齿轮变速装置 结构与工作原理
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