自动变速器行星齿轮机构(上)
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换档执行机构的形式：离合器、制动器和单向离合 器。
工作原理：基本结构和工作原理都可通过最简单的 单排行星齿轮机构来说明。
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第三节 齿轮变速器
单排行星齿轮机构分析 行星排组合 行星排表达方式 换档执行元件 传力路线
整理ppt
单排行星齿轮机构分析
组成： 是由一个太阳轮、
一个齿圈、一个行星 架和支承在行星架上 的几个行星齿轮组成 的，称为一个行星排。
现代轿车自动变速器所采用的行星齿轮机构包括复 合式行星齿轮机构和串联式行星机构。
复合式行星齿轮机构的特点是两排或多排行星齿轮 机构连在一起，用以满足汽车行驶及各种工况下所 需要的多种传动比。常见的类型有两种：一种是辛 普森式行星齿轮机构，它有两排行星齿轮，公用一 个太阳轮。另一种是拉维纳时行星齿轮机构，它有 两个太阳轮，两排行星轮共用一个齿圈。
第三节 齿轮变速器（机械传动系统）
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第三节 齿轮变速器
作用：具备普通手动变速器所有的作用。 （1）改变传动比； （2）实现到车行驶； （3）中断动力传递。
结构组成：变速齿轮机构和换档执行机构。
典型的齿轮变速机构的形式：平行轴式（或称定轴 式、普通齿轮式）和行星齿轮式（包括有辛普森式、 拉维娜式、串联式等）。
制动器间隙由调 整螺钉调整。
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带式制动器
伺服机构的形式有： 直杆式、杠杆式、钳形式等。
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3、单向离合器
作用：利用单向锁止的原理实现对单排元件 的固定或者是单排中两个元件的锁止或者前 后两个单排元件的连接。
形式：楔块式和滚柱斜槽式。
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滚柱式单向离合器
组成：外圈、内圈、圆柱滚子、压紧弹簧、保持架。 工作原理：利用滚子与内外圈的摩擦力带动滚子在斜槽滚 道内滚动，可实现锁止和打滑两个工作状态。
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楔块式单向离合器
组成：内圈、外圈、楔块、保持架、弹簧。 工作原理：利用楔块和内外圈之间的摩擦力带动楔块 的自转，从而可以实现打滑和锁止两个状态。
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楔块式单向离合器
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膜片弹簧式
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1-离合器及行星排 2-活塞 3-内外O形密封圈 4-弹簧 5-弹簧座 6-卡环 7-钢片 8-摩擦片 9、10-卡环 11-挡圈 12-单向离合器 13-单向离合外座圈 14-垫片 15-推力轴承 16-行星架及行星齿 轮 17-制动器传动毂 18-卡环 19-垫片
连接是指将输入轴与单排的某个元件连接，或 将前后两个单排的元件连接，以传递动力。
固定是将单排行星齿轮的元件与外壳连接，使 元件固定而不能旋转。
锁止是将单排中的两个元件连接在一起，从而 获得直接传动。
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1、离合器的结构与原理
形式：多片湿式离合器。 作用：连接变速器输入轴与单排的某个基本
元件，或者连接前后两个单排的元件，或者 连接单排的某两个基本元件。（连接、锁止） 组成：离合器鼓（外鼓）、离合器毂（内 鼓）、离合器片（包括一组钢片、一组摩擦 片或者主动片、从动片）、离合器活塞、回 位弹簧、弹簧座、油缸、活塞、挡圈/卡环、 密封圈。 回位弹簧的形式：中央螺旋弹簧、周布弹簧、 膜片弹簧、波形弹簧等。
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2、制动器
形式：片式制动器和带式制动器。 作用：固定单排的某一个元件。 组成：片式制动器由制动鼓、液压缸、制动
器活塞、回位弹簧、制动器片（钢片、摩擦 片）、制动毂等组成。带式制动器则是由制 动鼓、制动带、液压缸、活塞、回位弹簧等。
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组成
2、制动器
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工作原理
2、制动器
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•1-卡环 •2-钢片 •3-摩擦片 •4-弹簧压盘 •5-齿圈 •6-推力轴承 •7-卡环 •8-弹簧座
片式制动器
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• 9-弹簧 • 10-活塞 • 11-内外O形密
封圈 • 12-壳体 • 13-滚针轴承 • 14-推力轴承 • 15-密封环
制动器
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带式制动器的结构与工作原理
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组成
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工作原理
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离心平衡式离合器
工作原理： 就是取消了离合器上的单向球阀，在油
缸工作腔前边增加了一个静态液压补偿腔。 因为作用于离合器液压缸和液压补偿腔
内的ATF的离心力相互抵消，也就消除了离 合器鼓的转速产生的离心力的影响。
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回位弹簧形式
中央弹簧式
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
01M（四档箱）
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
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四、换档执行机构
组成：离合器、制动器、单向离合器。 作用：
通过对行星排基本元件进行连接、固定或锁止， 从而使行星齿轮机构获得不同的传动比，而实现档 位切换。
串联式行星齿轮机构的特点是前排行星机构的行星 架与后排行星机构的齿圈为同一构件，则前排行星 机构的齿圈与后排行星机构的行星架为同一构件。
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三、行星排的表达方式
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行星齿轮机构
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行星架
太
圈齿
阳
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ZF5HP19FLA零件图
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三元件：太阳轮、 齿圈、行星架。
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一、单排行星齿轮机构分析
结构形式： 按照太阳轮和齿圈
之间的行星齿轮组数 不同，可分为单行星 齿轮式和双行星齿轮 式两种。（单星式、 双星式、单级式、双 级式）
双行星齿轮机构 在太阳轮和齿圈之间 有两组互相啮合的行 星齿轮，其中外面一 组行星齿轮和齿圈啮 合，里面一组行星齿 轮和太阳轮啮合。它 与单行星行星排在其 他条件相同的情况下 相比，齿圈可以得到 反向传动。
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一、单排行星齿轮机构分析
传动方案：有8种。
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一、单排行星齿轮机构分析
档位设置： 行星齿轮架作从动件---------1档或2档 两元件连接后带另一元件-----3档 行星齿轮架作主动件---------O/D档 行星齿轮架固定-------------倒档。
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二、行星排的组合
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一、单排行星齿轮机构分析
工作原理（变速原理）： （1）齿圈固定，太阳轮带动行星齿轮架
ZC i1=----- > 1 (减速同向)
Z1 （2）齿圈固定，行星齿轮架带太阳轮 （3）太阳轮固定，齿圈带动行星齿轮架 （4）太阳轮固定，行星齿轮架带动齿圈 （5）行星齿轮架固定，太阳轮带动齿圈 （6）行星齿轮架固定，齿圈带动太阳轮 （7）没有固定，二元件相连后带动另一个 （8）没有固定，一个为主动，一个为从动
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三、行星排的表达方式
09G变速器结构
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三、行星排的表达方式
09G变速器结构
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
NISSAN TIIDA（颐达Hale Waihona Puke Baidu变速箱（4档箱）
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三、行星排的表达方式
ZF6HP系列
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单行星排运动分析（变速原理）
对于相对运动，也就是站在行星架上观察时，各轮传 动如定轴轮系，存在一定的转速关系，如下式所示：
由上式可得行星排转速特性方程式。
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单行星排运动分析（变速原理）
对于单行星，上式取负值，得
对于双行星，上式取正值，得
方程式反映了行星排是两自由度机构。它与一个自由度的定轴 齿轮传动不同，定轴齿轮传动旋转构件之间有固定的转速关系，而 行星排三元件中任二元件之间无固定的转速关系，他们之间的转速 关系是随行星架转速的变化而变化，要使行星排的任二元件间有确 定的转速关系，必须再增加一个关系式（如对行星架进行制动，使 等于零，或者使行星架有一个固定的转速）。
离合器
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离合器的磨擦片与钢片
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离合器自由间隙
离合器自由间隙一般为0.5~2.0mm。 离合器自由间隙标准的大小取决于离合器摩擦片的片数和工 作条件。 通常离合器片数越多或该离合器的交替工作越频繁，其自由 间隙就越大。离合器和制动器采用多片湿式磨擦片扩大力距传递 范围。
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三、行星排的表达方式
采埃孚(ZF)全新8挡自动变速器8HP
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三、行星排的表达方式
下图是奥迪A4的自动变速器。绿色圆圈中的部分 就是多片离合器式的行星齿轮制动机构。
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三、行星排的表达方式
捷豹JX波箱
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三、行星排的表达方式
4HP20
工作原理：基本结构和工作原理都可通过最简单的 单排行星齿轮机构来说明。
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第三节 齿轮变速器
单排行星齿轮机构分析 行星排组合 行星排表达方式 换档执行元件 传力路线
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单排行星齿轮机构分析
组成： 是由一个太阳轮、
一个齿圈、一个行星 架和支承在行星架上 的几个行星齿轮组成 的，称为一个行星排。
现代轿车自动变速器所采用的行星齿轮机构包括复 合式行星齿轮机构和串联式行星机构。
复合式行星齿轮机构的特点是两排或多排行星齿轮 机构连在一起，用以满足汽车行驶及各种工况下所 需要的多种传动比。常见的类型有两种：一种是辛 普森式行星齿轮机构，它有两排行星齿轮，公用一 个太阳轮。另一种是拉维纳时行星齿轮机构，它有 两个太阳轮，两排行星轮共用一个齿圈。
第三节 齿轮变速器（机械传动系统）
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第三节 齿轮变速器
作用：具备普通手动变速器所有的作用。 （1）改变传动比； （2）实现到车行驶； （3）中断动力传递。
结构组成：变速齿轮机构和换档执行机构。
典型的齿轮变速机构的形式：平行轴式（或称定轴 式、普通齿轮式）和行星齿轮式（包括有辛普森式、 拉维娜式、串联式等）。
制动器间隙由调 整螺钉调整。
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带式制动器
伺服机构的形式有： 直杆式、杠杆式、钳形式等。
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3、单向离合器
作用：利用单向锁止的原理实现对单排元件 的固定或者是单排中两个元件的锁止或者前 后两个单排元件的连接。
形式：楔块式和滚柱斜槽式。
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滚柱式单向离合器
组成：外圈、内圈、圆柱滚子、压紧弹簧、保持架。 工作原理：利用滚子与内外圈的摩擦力带动滚子在斜槽滚 道内滚动，可实现锁止和打滑两个工作状态。
整理ppt
楔块式单向离合器
组成：内圈、外圈、楔块、保持架、弹簧。 工作原理：利用楔块和内外圈之间的摩擦力带动楔块 的自转，从而可以实现打滑和锁止两个状态。
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楔块式单向离合器
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膜片弹簧式
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1-离合器及行星排 2-活塞 3-内外O形密封圈 4-弹簧 5-弹簧座 6-卡环 7-钢片 8-摩擦片 9、10-卡环 11-挡圈 12-单向离合器 13-单向离合外座圈 14-垫片 15-推力轴承 16-行星架及行星齿 轮 17-制动器传动毂 18-卡环 19-垫片
连接是指将输入轴与单排的某个元件连接，或 将前后两个单排的元件连接，以传递动力。
固定是将单排行星齿轮的元件与外壳连接，使 元件固定而不能旋转。
锁止是将单排中的两个元件连接在一起，从而 获得直接传动。
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1、离合器的结构与原理
形式：多片湿式离合器。 作用：连接变速器输入轴与单排的某个基本
元件，或者连接前后两个单排的元件，或者 连接单排的某两个基本元件。（连接、锁止） 组成：离合器鼓（外鼓）、离合器毂（内 鼓）、离合器片（包括一组钢片、一组摩擦 片或者主动片、从动片）、离合器活塞、回 位弹簧、弹簧座、油缸、活塞、挡圈/卡环、 密封圈。 回位弹簧的形式：中央螺旋弹簧、周布弹簧、 膜片弹簧、波形弹簧等。
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2、制动器
形式：片式制动器和带式制动器。 作用：固定单排的某一个元件。 组成：片式制动器由制动鼓、液压缸、制动
器活塞、回位弹簧、制动器片（钢片、摩擦 片）、制动毂等组成。带式制动器则是由制 动鼓、制动带、液压缸、活塞、回位弹簧等。
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组成
2、制动器
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工作原理
2、制动器
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•1-卡环 •2-钢片 •3-摩擦片 •4-弹簧压盘 •5-齿圈 •6-推力轴承 •7-卡环 •8-弹簧座
片式制动器
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• 9-弹簧 • 10-活塞 • 11-内外O形密
封圈 • 12-壳体 • 13-滚针轴承 • 14-推力轴承 • 15-密封环
制动器
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带式制动器的结构与工作原理
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组成
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工作原理
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离心平衡式离合器
工作原理： 就是取消了离合器上的单向球阀，在油
缸工作腔前边增加了一个静态液压补偿腔。 因为作用于离合器液压缸和液压补偿腔
内的ATF的离心力相互抵消，也就消除了离 合器鼓的转速产生的离心力的影响。
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回位弹簧形式
中央弹簧式
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
01M（四档箱）
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
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四、换档执行机构
组成：离合器、制动器、单向离合器。 作用：
通过对行星排基本元件进行连接、固定或锁止， 从而使行星齿轮机构获得不同的传动比，而实现档 位切换。
串联式行星齿轮机构的特点是前排行星机构的行星 架与后排行星机构的齿圈为同一构件，则前排行星 机构的齿圈与后排行星机构的行星架为同一构件。
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三、行星排的表达方式
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行星齿轮机构
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行星架
太
圈齿
阳
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ZF5HP19FLA零件图
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三元件：太阳轮、 齿圈、行星架。
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一、单排行星齿轮机构分析
结构形式： 按照太阳轮和齿圈
之间的行星齿轮组数 不同，可分为单行星 齿轮式和双行星齿轮 式两种。（单星式、 双星式、单级式、双 级式）
双行星齿轮机构 在太阳轮和齿圈之间 有两组互相啮合的行 星齿轮，其中外面一 组行星齿轮和齿圈啮 合，里面一组行星齿 轮和太阳轮啮合。它 与单行星行星排在其 他条件相同的情况下 相比，齿圈可以得到 反向传动。
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一、单排行星齿轮机构分析
传动方案：有8种。
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一、单排行星齿轮机构分析
档位设置： 行星齿轮架作从动件---------1档或2档 两元件连接后带另一元件-----3档 行星齿轮架作主动件---------O/D档 行星齿轮架固定-------------倒档。
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二、行星排的组合
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一、单排行星齿轮机构分析
工作原理（变速原理）： （1）齿圈固定，太阳轮带动行星齿轮架
ZC i1=----- > 1 (减速同向)
Z1 （2）齿圈固定，行星齿轮架带太阳轮 （3）太阳轮固定，齿圈带动行星齿轮架 （4）太阳轮固定，行星齿轮架带动齿圈 （5）行星齿轮架固定，太阳轮带动齿圈 （6）行星齿轮架固定，齿圈带动太阳轮 （7）没有固定，二元件相连后带动另一个 （8）没有固定，一个为主动，一个为从动
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三、行星排的表达方式
09G变速器结构
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三、行星排的表达方式
09G变速器结构
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
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三、行星排的表达方式
NISSAN TIIDA（颐达Hale Waihona Puke Baidu变速箱（4档箱）
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三、行星排的表达方式
ZF6HP系列
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单行星排运动分析（变速原理）
对于相对运动，也就是站在行星架上观察时，各轮传 动如定轴轮系，存在一定的转速关系，如下式所示：
由上式可得行星排转速特性方程式。
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单行星排运动分析（变速原理）
对于单行星，上式取负值，得
对于双行星，上式取正值，得
方程式反映了行星排是两自由度机构。它与一个自由度的定轴 齿轮传动不同，定轴齿轮传动旋转构件之间有固定的转速关系，而 行星排三元件中任二元件之间无固定的转速关系，他们之间的转速 关系是随行星架转速的变化而变化，要使行星排的任二元件间有确 定的转速关系，必须再增加一个关系式（如对行星架进行制动，使 等于零，或者使行星架有一个固定的转速）。
离合器
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离合器的磨擦片与钢片
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离合器自由间隙
离合器自由间隙一般为0.5~2.0mm。 离合器自由间隙标准的大小取决于离合器摩擦片的片数和工 作条件。 通常离合器片数越多或该离合器的交替工作越频繁，其自由 间隙就越大。离合器和制动器采用多片湿式磨擦片扩大力距传递 范围。
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三、行星排的表达方式
采埃孚(ZF)全新8挡自动变速器8HP
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三、行星排的表达方式
下图是奥迪A4的自动变速器。绿色圆圈中的部分 就是多片离合器式的行星齿轮制动机构。
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三、行星排的表达方式
捷豹JX波箱
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三、行星排的表达方式
4HP20