自動的變速器傳動系統(tǒng)-教材用

1、自動變速器傳動系統(tǒng)自動變速器的傳動系統(tǒng)是建立在齒輪傳動原理的基礎(chǔ)上，可以提供不同的傳動比， 在整個驅(qū)動范圍內(nèi),使發(fā)動機(jī)以最佳性能匹配汽車變化的負(fù)荷，提高汽車動力性和經(jīng)濟(jì)性。目前大多數(shù)自動變速器采用行星齒 輪機(jī)構(gòu)提供不同的傳動比，由電子控制液壓系統(tǒng)通過接合和分離換檔離合器和制動器自動選擇傳動比的轉(zhuǎn) 換。最簡單的單排行星齒輪機(jī)構(gòu)是由一個太陽輪、一個帶有多個行星齒輪的行星架和一個齒圈組成的。齒 輪一般采用工作平穩(wěn)的典型斜齒輪。行星齒輪一直是處于常嚙合狀態(tài)，因此，這種結(jié)構(gòu)可使換檔迅速、平 穩(wěn)、準(zhǔn)確，消除了齒輪換擋沖擊或不完全嚙合的現(xiàn)象。行星齒輪機(jī)構(gòu)中位于行星齒輪機(jī)構(gòu)中心的是太陽輪，類似太陽位于太陽系的

2、中心，行星齒輪圍繞著太 陽輪，也類似太陽系中地球及其它行星圍繞著太陽。行星齒輪由行星架定位支承，可以在各自獨立的軸上 轉(zhuǎn)動，并且行星齒輪與太陽輪和齒圈是常嚙合的。齒圈位于行星齒輪機(jī)構(gòu)的外層，齒圈是內(nèi)嚙合齒輪，并 包圍著行星齒輪機(jī)構(gòu)的其它元件。行星齒輪的個數(shù)取決于變速器的設(shè)計負(fù)荷，對于重負(fù)荷需要增加行星齒 輪的個數(shù)，以使工作負(fù)荷由更多的輪齒來負(fù)擔(dān)。為便于理解行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作，首先要理解齒輪傳動的基本原理：小齒輪驅(qū)動大齒輪時，輸出轉(zhuǎn)速降低而輸出轉(zhuǎn)矩增大。大齒輪驅(qū)動小齒輪時，輸出轉(zhuǎn)速升高而輸出轉(zhuǎn)矩減小。兩個外齒輪相互嚙合時，其轉(zhuǎn)動方向相反。一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪相嚙合時，其轉(zhuǎn)動方向相同。1基本行星

3、齒輪排的傳動特性公式平面運(yùn)動的行星齒輪機(jī)構(gòu)有兩種基本類型，單行星輪和雙行星輪機(jī)構(gòu)，用運(yùn)動學(xué)中的規(guī)律研究其傳動 特性。1.1 剛體繞兩個平行軸轉(zhuǎn)動的合成在運(yùn)動學(xué)中，剛體運(yùn)動的合成，當(dāng)剛體同時繞兩平行軸轉(zhuǎn)動時，剛體的合成運(yùn)動為繞瞬時軸的轉(zhuǎn)動， 絕對角速度等于牽連角速度與相對角速度的代數(shù)和，轉(zhuǎn)向與絕對值大的角速度同向。例如，行星齒輪機(jī)構(gòu)中行星輪可以看作在以行星架為參照坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)動。（圖1）圖1單行星輪齒輪排機(jī)構(gòu)行星輪角速度3 P行星架角速度（牽連角速度）3PC精彩文檔行星輪在以行星架為參照坐標(biāo)系中的相對角速度3r由上述轉(zhuǎn)動合成：3 P= 3PC+3 r以：3 r= 3 P 3 PC為以下實際使用的

4、方便，用轉(zhuǎn)速代替角速度。ns、nR、npc、為太陽輪、齒圈、行星架轉(zhuǎn)速。行星輪轉(zhuǎn)速np = n pc+ nr行星輪相對轉(zhuǎn)速 n r= np n pc同樣，可以得到太陽輪、齒圈的相對轉(zhuǎn)速。太陽輪相對轉(zhuǎn)速 ns npc齒圈相對轉(zhuǎn)速 ncnpc在以行星架為參照坐標(biāo)系中，利用定軸輪系的傳動比關(guān)系得到傳動特性公式。ns n pc玉（Z 齒數(shù)）nc n pcZsns+ anc (1+ %)n pc= 0( a齒數(shù)比 Zc/Zs)1.2 單行星輪機(jī)構(gòu)傳動特性方程行星齒輪機(jī)構(gòu)的最簡單型式是單行星輪機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡圖如圖1所示。設(shè)ni、n2、n3分別是元件太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速，a是齒圈與太陽輪的齒數(shù)比（Z2/

5、Zi）。利用前述運(yùn)動學(xué)合成原理，以行星架為參照坐標(biāo)系，由定軸輪系傳動比公式，可得到行星輪機(jī)構(gòu)的傳 動特性方程。從太陽輪到齒圈的傳動:nin3Z4Z2Z2門2門3ZiZ4Zi(1)ni+an2 (1+ %)n3=01.3 雙行星輪機(jī)構(gòu)傳動特性方程n1、n2、n3分別是行星齒輪機(jī)構(gòu)的基本型式還有一種是雙行星輪機(jī)構(gòu)，包含有內(nèi)外兩級行星輪，設(shè)太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速，a分別是齒圈與太陽輪的齒數(shù)比，見圖2。-內(nèi)齒臥4一內(nèi)吁呈鋁丼右黒輪圖2雙行星輪齒輪排機(jī)構(gòu)同樣，利用運(yùn)動學(xué)合成原理，以行星架為參照坐標(biāo)系，可得到雙行星輪機(jī)構(gòu)傳動特性方程。從太陽輪到齒圈的傳動：精彩文檔ni“3Z4Z5Z2Z2n2n3ZiZ

6、4Z5Zini - an2-(1 a“3 = 0(2)2自動變速器的傳動系統(tǒng)分析方法2.1 單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動原理行星齒輪機(jī)構(gòu)工作時將太陽輪、齒圈和行星架這三者中的任一元件作為主動件，使它與輸入軸聯(lián)結(jié)， 將另一元件作為被動件與輸出軸聯(lián)結(jié)，再將第三個元件加以約束制動。這樣整個行星齒輪機(jī)構(gòu)即以一定的 傳動比傳遞動力。ns+ anR (1+ %)n pc = 0( a齒數(shù)比 Zc/Zs)對于單行星輪機(jī)構(gòu)的工作情形有以下八種： 太陽輪制動，齒圈主動，行星架被動：為前進(jìn)降速擋，減速相對較小；ns+ anR (1+ %)n pc = 0 ns= 0n r/ n pc = (1 + a) / a太陽輪制

7、動，行星架主動，齒圈被動：為前進(jìn)超速擋，增速相對較小；ns+ anR (1+ %)n pc = 0 ns= 0n pc/ n r = a/ (1 + a)齒圈制動，太陽輪主動，行星架被動：太陽輪帶動行星齒輪沿靜止的齒圈旋轉(zhuǎn)，從而帶動行星架以 較慢的速度同向旋轉(zhuǎn)。為前進(jìn)降速擋，減速相對較大；ns+ anR (1 + %)n pc = 0nR= 0ns/ npc = (1+ a齒圈制動，行星架主動，太陽輪被動：為前進(jìn)超速擋，增速相對較大；ns+ anR (1+ %)n pc = 0nR= 0n pc/ ns = 1 / (1+ a行星架制動，太陽輪主動，齒圈被動：行星架固定，行星齒輪只能自轉(zhuǎn)，太陽

8、輪經(jīng)行星齒輪帶動齒 圈旋轉(zhuǎn)輸出動力。齒圈的旋轉(zhuǎn)方向與太陽輪相反。為倒擋減速擋；ns+ anR (1+ %)n pc = 0n pc= 0n s/ n r = a行星架制動，齒圈主動，太陽輪被動：為倒擋超速擋ns+ anR (1+ %)n pc = 0n pc= 0nr/ns = 1 / a直接傳動，若三元件中的任兩元件被聯(lián)結(jié)在一起，則第三元件必然與這兩者以相同的轉(zhuǎn)速、相同的 方向轉(zhuǎn)動。ns+ anR (1 + %)n pc = 0n pc= nsn s+ anR (1 + a n s = 0%n r= (1 + a) n s ns = an sn s = n r= n pc自由轉(zhuǎn)動：若所有元件

9、均不受約束，則行星齒輪機(jī)構(gòu)失去傳動作用。此種狀態(tài)相當(dāng)于空擋。約束轉(zhuǎn)動(雙動力輸入)* :若三元件中給定兩元件轉(zhuǎn)速有確定關(guān)系，則可確定第三元件的轉(zhuǎn)動。以常見的線性關(guān)系為例： ns = k “r由 ns+ aiR (1 + an pc = 0 宀 k nR + anR (1 + a npc = 0( k + a n r= (1 + a npcnR/npc= (1+ a/ ( k + an s/ n pc= k (1 + a / ( k + a) ns = k npc由 ns+ an r (1 + an pc = 0k n pc + anR (1+ a npc = 0 aiR= (1 + a k)

10、n pn pc/ nR= a/ (1+ a k)n s/ nR= ak / (1 + a k) nR= k npc由 ns+ anR (1 + an pc = 0 ns + ak n pc (1 + a n pc = 0 ns= (1 + a ak) npcn pc/ n s= 1 / (1 + a ak)nR/n s = k / (1 + a水)若以更一般的情形兩轉(zhuǎn)速輸入：n1、n2。 ns = rn、n r= n2由 n+ ai2 (1 + anpc = 0 t (1 + a npc = n1 + ai2 宀 npc = ( n1 + ai2)/(1+ an s/ n pc= n1 (1

11、+ a / ( n1 + 久n2)n r/ n pc= n2 (1+ a / ( n1 + an 2) nR = m、npc= n2由 ns+ ai1 (1 + o()n2 = 0tns= (1 + an2 an 1n r/ n s = n1 / (1+ an2 an 1)n pc/ n s= n2 / (1+ an2 ai1) ns=rn、npc= n2由 n 1+ air (1 + oc)n2= 0t %nR = (1 + a)n2 n t nr= (1 + an2 n。/ an s/nR=n a/(1+ 肌nJn pc/ nR= n2a/ (1 + 2n)(*約束轉(zhuǎn)動情形是較復(fù)雜的傳動形

12、式，不列入下面工作表中。但在后面組合機(jī)構(gòu)的傳動分析中涉及 到。)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作情況歸納如表1:表1單排單行星輪機(jī)構(gòu)傳動表豹入件1齒圈行星累同向2行星架。/（I十町同向3太陽輪1+04懺星架l/l+a )同向行墾菲丈陽輪齒圈-Q辰向6行星果齒國-1/反向7無第三件1同1卄颼8無K宦不定無空擋不轉(zhuǎn)動同樣，對于雙行星輪機(jī)構(gòu)的工作情形也有八種，歸納如表2 :表2單排雙行星輪機(jī)構(gòu)傳動表葡入件特參兀1衣陽輪行星架(a *1)/ a超速掛叵問2太陽輪行癢絮齒圏口心-D1 3行星架1?倒擋降速4&囲-打2 -i)倒銷超連反向5行星架a叵問G:行星架l/Q冋問7無任童兩牛第三件1宣接檔同向同湮a無不定不

13、定無空擋不轉(zhuǎn)動2.2 雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動系統(tǒng)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)所提供的適用傳動比數(shù)目有限，為了增加傳動比數(shù)，需要增加行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪 排數(shù)。一般具有三或四個前進(jìn)檔的自動變速器至少需要兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)。在自動變速器中，兩排或多排行星齒輪機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)在一起，形成組合機(jī)構(gòu)用來提供滿足汽車行駛需要的 多種傳動比。兩排組合行星齒輪機(jī)構(gòu)的一半或一部分被稱為前行星齒輪機(jī)構(gòu)，而另一部分被稱為后行星齒 輪機(jī)構(gòu)。前后行星齒輪機(jī)構(gòu)的尺寸或齒輪的齒數(shù)可以不同，其尺寸和齒輪的齒數(shù)確定了行星齒輪機(jī)構(gòu)所實 現(xiàn)的實際傳動比。與前述單排齒輪類似，根據(jù)其自由度數(shù)，把前或后行星齒輪機(jī)構(gòu)的任何一個元件作為主 動件，至少再固定一個元件

14、，而另一個元件作為從動件，就可以實現(xiàn)不同的傳動比和改變轉(zhuǎn)動方向。一般 來說，各個汽車企業(yè)采用行星齒輪機(jī)構(gòu)的不同元件作為主動、從動、和固定元件。由同一個生產(chǎn)廠生產(chǎn)的 變速器隨型號不同，選用哪個元件作為主動、從動和固定元件也不相同。在傳動比變換過程中，選擇不同主動元件、固定不同元件需要用到換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可以說換擋執(zhí)行 機(jī)構(gòu)是指在換檔時自動變速器中那些用于約束或釋放行星齒輪機(jī)構(gòu)某些部件的裝置。例如，單向離合器、 制動器和多片式離合器。單向離合器是純機(jī)械裝置，后二者均為液壓控制的機(jī)械裝置。多數(shù)變速器同時使 用一種以上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有些同時使用三種。典型的兩排組合行星齒輪機(jī)構(gòu)一般有三種型式。一種是兩排行

15、星齒輪機(jī)構(gòu)共用一個太陽輪的辛普森式 行星齒輪機(jī)構(gòu)；第二種是拉維挪式行星齒輪機(jī)構(gòu)，它有兩個太陽輪，兩排行星齒輪而共用一個齒圈；第三 種是CR CR型式（交叉型式）。辛普森（Simpson ）行星齒輪機(jī)構(gòu)該輪系是美國福特公司工程師辛普森()設(shè)計發(fā)明的，圖 3所示，辛普森齒輪機(jī)構(gòu)是由共用一個太陽輪的兩組行星齒輪、兩個齒圈和兩個行星架組成的。其特點是由兩個完全相同齒輪參數(shù)的 行星排組成，齒輪種類少、加工量小、工藝件好、成本低。它是應(yīng)用最為廣泛的一種復(fù)合式行星齒輪機(jī)構(gòu)， 可以提供三個前進(jìn)檔。辛普森行星齒輪變速器，有四個中心元件：1前后太陽輪組件、2前排齒圈、3前排行星架后齒圈組件、4后排行星架。換擋執(zhí)行

16、元件有離合器Ci、C2，制動器Bi、B2，單向離合器Fi。前排行星架后齒圈組件為動力輸出元件。 前后齒輪排參數(shù)相同， 齒圈齒數(shù)為60、太陽輪齒數(shù)為27。齒數(shù)比60 /27 = 2.22 。心加J世廣合器,耐-二檔制動器的低檔麼惻檔鬧動Si斤低搏單向團(tuán)合器：倒MS襠盤合罄：圖3三檔辛普森式變速器表3三檔辛普森式變速器換擋執(zhí)行元件工作表炭tWr元件廿功比BiFjR-2.2212.C02l.31,00d t1*2. 3521.場前行星排： ni+ 汕2 (1 + a) n3= 0(1)后行星排： ni+ an3 (1+ a) n4= 0(2)分析其各檔傳動路線并計算傳動比換擋執(zhí)行元件的作用：離合器C

17、1 選擇太陽輪組件為動力輸入、C2選擇前排齒圈為動力輸入，制動器B1固定太陽輪組件、B2固定后排行星架，單向離合器F1單向固定后排行星架。倒擋：C1工作，太陽輪 m為主動輪； B2工作，固定后排行星架 n 4。傳動路線為：輸入n1后排行星輪(通過固定后排行星架 n4)后排齒圈n3輸出設(shè) n4 = 0 ,由式(2) i 13 = n n3= a = 2.221擋：C2工作，選擇前排齒圈n2為動力輸入；單向離合器 F1工作，單向固定后排行星架 n4。傳動路 線為雙路：輸入 前排齒圈n2前排行星輪 前排行星架n3輸出輸入 前排齒圈n2 前排行星輪前后排太陽輪組件 ni后排行星輪(通過固定后排行星架

18、n4)后排齒圈n3輸出設(shè) n4 = 0,由式(1)、(2)前排： n i+ an 2 (1 + a) n3 = 0后排：n i+ an 3= 0i23 = n 2/ n3 = (1+2 a) / a= 2.452擋：C2工作，選擇前排齒圈n2為動力輸入；制動器 Bi工作，固定太陽輪組件ni。傳動路線為：輸入 前排齒圈n2前排行星輪前排行星架n3 (通過固定太陽輪 ni) 輸出設(shè) ni = 0,由式(i) i23 = n2/ n3= (i + a) / a= i.453擋：Ci、C2工作，前后排太陽輪組件ni和前排齒圈n2同步作為輸入轉(zhuǎn)動，傳動路線為：輸入前后排太陽輪組件ni和前排齒圈n2同步

19、前排行星架n3輸出設(shè) ni = n2,由式(i) n2=ni = n3 直接擋 ii3 = i拉維挪(Ravig neanx )行星齒輪機(jī)構(gòu)拉維挪(Ravigneanx )行星齒輪機(jī)構(gòu)是由一個單行星排與一個雙行星排組合而成的復(fù)合行星機(jī)構(gòu)， 如圖4所示，共用一個行星架、長行星輪和齒圈，有四個獨立元件，其特點是：構(gòu)成元件少、轉(zhuǎn)速低、結(jié) 構(gòu)緊湊、軸向尺寸短、傳動比變化范圍大。圖4四檔拉維挪式變速器表4四檔拉維挪式變速器換擋執(zhí)行元件工作表傳動比Ci1 4%屯R-2.11D1*21. 5E3OLOO45 5831X n21.3r 1,(1)212. 7121. 5&11D2.71O f糠笥旦不時拉維挪機(jī)

20、構(gòu)的四個中心元件：1大太陽輪、2共用齒圈、3共用行星架、4小太陽輪。換擋執(zhí)行元件有離合器Ci、C2、C3,制動器Bi、B2,單向離合器Fi。其作用：離合器Ci選擇小太陽輪n4為動力輸入、C2 選擇大太陽輪固定共用行星架，ai = 2.7i。n i為動力輸入、C3 選擇共用行星架n3為動力輸入，制動器 Bi 固定大太陽輪、B2共用齒圈n2為動力輸出元件。齒數(shù)比ai = 2.ii、單向離合器Fi 單向固定共用行星架。前行星排：n i+ ai n 2 -(i + ai) n3 = 0(i)后行星排：n 4 a2 n 2 -(i a2) n 3= 0(2)以下分析其各檔轉(zhuǎn)動路線并計算傳動比倒檔：C2工

21、作，大太陽輪 ni為主動輪；B2工作，固定共用行星架 n 3。傳動路線為：輸入ni 共用長行星輪(通過固定共用行星架n3) 共用齒圈n2輸出設(shè) n3= 0,由式(i) ii2 = ni/ n2 =ai=2.ii ；i擋：Ci工作，選擇小太陽輪 n4為主動輪；Fi工作，單向固定共用行星架n4。傳動路線為：輸入小太陽輪n4 后排短行星輪和長行星輪(通過固定共用行星架n3)共用齒圈n2 輸出設(shè) n3 = 0,由式(2) n4 a n2 = 0 得：i42 = n4/ n2= a = 2.7i2擋：Ci工作，選擇小太陽輪 n4為主動輪；制動器 Bi工作，固定大太陽輪 ni。傳動路線為：輸入 小太陽輪n

22、4 后排短行星輪長行星輪(通過固定太陽輪ni)共用齒圈n2 輸出設(shè) ni = 0 ,由式(i)、(2) 得：(i + ai) n4 = (i a2) ai n2+ a2 (i + ai) n2 = ( ai+ a2) n2 傳動比 i42 = n4 / n2 = ( ai+ a2) / (i + ai) = i.553擋：Ci、C2工作，前后排太陽輪 ni和n4同步作為輸入轉(zhuǎn)動，傳動路線為：輸入前后太陽輪ni和n4同步共用齒圈n2 輸出設(shè)ni = n4,由式由式(i)、(2)得：ni = n2 = n3 = n4直接擋傳動比ii2 = ini。傳動路線為：輸入4擋：C3工作，共用行星架 n3為

23、主動輪；制動器 Bi工作，固定大太陽輪 共用行星架“3 長行星輪(通過固定太陽輪ni)共用齒圈n2 輸出設(shè) ni = 0,由式(i) i32 = n3/ n2= ai / (i + ai) = 0.68雙排交叉型式（CR CR型）CR CR型結(jié)構(gòu)是指將兩組單行星排的行星架和齒圈分別聯(lián)結(jié)的變速器（圖5所示），其特點是變速比大、效率高、元件軸轉(zhuǎn)速低。福特公司與通用公司4T60E應(yīng)用較多。通用4T60E自動變速器的其動力傳遞原理和換擋執(zhí)行元件工作情況如圖 5所示。C12 離合黜 C2?檔商件器（3楡入問合器制動器 RA-舸檔制動器 幣一低連梢制及器 R4前進(jìn)檔制動器 Fi-1當(dāng)單向禺件器輔人卑向離音

24、器內(nèi)一低策檔卑向禺令器圖5通用4T60E自動變速器表5通用4T60E四檔自動變速器換擋執(zhí)行元件工作表aC2C3ElB2E3MnF2F3Et-2, 35501* 9211*2.O1.56H031. ooaiO0. T0464T60E型變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)有四獨立元件組成：1前排太陽輪、2前排齒圈與后排行星架組件、3前排行星架與后排齒圈組件、4后排太陽輪。元件 2始終為動力輸出元件。則其傳動轉(zhuǎn)速特性公式為前行星排：ni+ ai n2 (i + ai) n3 = 0(i)后行星排：n4+ a2 n3 (i + a2) n2 = 0(2)已知 ai = 2.385、a2 = 1.762分析其各檔轉(zhuǎn)動路

25、線并計算傳動比倒檔：C3工作，前排太陽輪 ni為主動輪，固定前排行星架與后排齒圈組件n3,傳動路線為：輸入ni前排行星輪n2輸出設(shè) n 3= 0 ,由式 ii2 = n 門2 = ai = 2.385 ;1擋：C3工作，前排太陽輪ni為主動輪，固定后排太陽輪n4，傳動路線為：輸入ni 后排行星輪和n3反作用 n2輸出設(shè) n4= 0,由式 、（2） ii2 = ni/ n2= （i + ai+ 久2） / a2= 2.92ii ；2擋：Ci工作，前排行星架與后排齒圈組件n3為主動輪，固定后排太陽輪n4,其傳動路線為：輸入 前排行星架與后排齒圈組件n3 n2輸出設(shè) n4 = 0,由式（2） i 3

26、2 = n3/ n2= （i + a2） / %2= i.568 ;3擋：Ci、C2工作，前排太陽輪 ni和前排行星架與后排齒圈組件n3同步作為輸入轉(zhuǎn)動，傳動路線為：輸入 n3、ni n2輸出設(shè) ni=n3, 由式(1) n2=ni = n3 直接擋 ii2 = 1 ；4擋：Ci工作，前排行星架與后排齒圈組件n3為主動輪，固定前排太陽輪ni,傳動路線為：輸入 n3 n2 輸出設(shè) ni = 0,由式(i) i32 = n3/ n2= ai / (i + ai) = 0.70463典型自動變速器的傳動系統(tǒng)在汽車經(jīng)濟(jì)性和動力性更高水平的要求下，自動變速器也發(fā)展到了高擋數(shù)的階段，目前市場中廣泛應(yīng) 用5

27、速和6速自動變速器。奔馳722.6系列5速自動變速器722.6自動變速器是電子控制 5前進(jìn)擋2倒擋轎車用自動變速器，用于奔馳多款轎車。該自動變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)由三排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)組成，分別稱為前行星齒輪機(jī)構(gòu)、中間行星齒輪機(jī)構(gòu)及后行星齒輪 機(jī)構(gòu)。行星齒輪機(jī)構(gòu)與換擋執(zhí)行元件示意圖如圖6所示。由圖可知，前行星架與后齒圈為一體；后行星架與中間齒圈為一體；中間行星架是動力輸出端。換擋執(zhí)行元件包括三個離合器Ki、K2、K3和三個制動器Bi、B2、B3及二個單向離合器 Fi、F2，不同擋位時各換擋執(zhí)行元件的狀態(tài)見表6。圖6 奔馳722.6系列5速變速器機(jī)構(gòu)簡圖表6 奔馳722.6系列5速變速器換擋執(zhí)行元件

28、工作表W1離鏈KL52C1tiLK5hl2R2-1.930RL-3.1301OO2O2.1901.63931-LO4LOW1.410E0.81.3W4.缶Sj各換擋執(zhí)行元件的作用：離合器Ki 聯(lián)接前行星架和前太陽輪K2 選擇輸入中間齒圈和后行星架組件K3 聯(lián)接中間太陽輪和后太陽輪制動器B1 固定前太陽輪B2 固定中間太陽輪B3 固定中間齒圈和后行星架組件單向離合器F1 逆時針固定前太陽輪F2 相對中間太陽輪逆時針固定后太陽輪在分析變速器的傳動是可以將其分為兩級傳動，第一級是前行星齒輪機(jī)構(gòu)，第二級是中間行星齒輪機(jī) 構(gòu)和后行星齒輪機(jī)構(gòu)組成的雙排機(jī)構(gòu)。第一級的傳動有四種情形：輸入軸驅(qū)動前齒圈順時針旋

29、轉(zhuǎn)，前太陽輪有逆時針旋轉(zhuǎn)的趨勢，單向離 合器F1鎖止或制動器B1工作，固定前太陽輪，則前行星架以第一級傳動比(減速)將動力傳遞給后齒圈。雙路傳動：一路和前一種傳動情形相同，減速傳動給后齒圈；第二路K2工作，增加輸入軸直接驅(qū)動中間齒圈。離合器 K1工作，聯(lián)接前太陽輪和前行星架，機(jī)構(gòu)同步輸出，傳動比為1將動力傳遞給后齒圈。雙路傳動：一路和前一種傳動情形相同，機(jī)構(gòu)同步以傳動比為 1將動力傳遞給后齒圈；第二路K2工作，增加輸入軸直接驅(qū)動中間齒圈。ai=1.6373 , a2=2.4622 , a3=1.7939。第一級變速機(jī)構(gòu)的一級傳動比(減速)可由公式(1)得：ns+ ai nR (1+ ai) n

30、pc= 0(1 )ns= 0ii = nR/ n pc= (1 + a1) / a1 =1.6108各擋傳動路線分析和傳動比計算：第二級機(jī)構(gòu)的特性方程為n+ 久2門 2 (1 + a 門3= 0(2)門4+ a3n 5 (1 + a n2= 0(3)第二級換擋約束有 K3 聯(lián)接中間太陽輪和后太陽輪(n1= n4)、B2 固定中間太陽輪(n= 0)、B3 固定中間齒圈和后行星架組件(n2= 0)R1擋動力傳遞路線：B1、K3、B3工作，第一級減速單路動力輸入第二級。傳動比i= iiiii = ii n5/ n3R2擋動力傳遞路線:K1、K3、B3工作1擋動力傳遞路線：K3、B1、B2工作2擋動力

31、傳遞路線：K1、K3、B2工作3擋動力傳遞路線：K1、K2、B2工作4擋動力傳遞路線：K1、K2、K3工作5擋動力傳遞路線：K2、K3、B1工作ZF6速6HP-19A 自動變速器圖7 ZF6速6HP-19A自動變速器機(jī)構(gòu)簡圖表7 ZF6速6HP-19A 自動變速器換擋執(zhí)行元件工作表換械冇餌齒旳R救ACDEK J比屮出14.1?17*2.34C1. TB23L521L 53S4L1431. 3315 JHSftY1.31860LG911- 2554奔馳7G-TR0NIC型7速自動變速器的傳動系統(tǒng)4.1 7G-TRONIC 行星齒輪傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和傳動原理已經(jīng)應(yīng)用于奔馳車型的 7G-TRONIC

32、7速自動變速器的傳動方案如圖所示。圖 2 7G-TRONIC 7速自動變速器的傳動方案表 2 7G-TRONIC 7速自動變速器的傳動表5制陽F311R2-2. 237K1-3. WBN1*4.3372-2.8591.51T3L 9211-48R41.40451. 0U01.60. 82070. 730總您啟5.9417G-TR0NIC 變速機(jī)構(gòu)分為兩級行星齒輪機(jī)構(gòu)，第一級為拉維娜變型行星齒輪機(jī)構(gòu)，雙行星輪齒輪排 和單行星輪齒輪排的組合，第一級有四個獨立元件：共用太陽輪、大齒圈、共用行星架、小齒圈。液力變 矩器的動力輸入到第一級的小齒圈，共用行星架和第二級中間排齒圈聯(lián)結(jié)為第一級輸出并為第二級輸

33、入。第二級為約束型辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)，有五個中心元件：中間排太陽輪、中間排齒圈、齒圈行星架組件、末端太陽輪、末端行星架。在離合器K3工作時，前后太陽輪結(jié)合，即形成典型辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)。本級末端行星架為動力輸出元件。一、二級機(jī)構(gòu)組合為四自由度機(jī)構(gòu)，由換擋執(zhí)行元件離合器和制動器控制各個檔位的傳動。換擋執(zhí)行元件有離合器 K1、K2、K3，制動器B1、B2、B3、BR。元件K1、B1、B3是實現(xiàn)第一級到第二級的動力 傳動比的選擇控制，并直接通過中間齒圈輸入第二級機(jī)構(gòu)。元件K2時實現(xiàn)對第二級的雙路動力輸入，同時，也對第二級機(jī)構(gòu)的自由度產(chǎn)生影響，K2工作時第二級自由度為 2，不工作自由度為3。元件B2、

34、BR、K3控制第二級的動力傳動比。機(jī)構(gòu)為四自由度機(jī)構(gòu)，所以每一檔位要有三元件工作才能實現(xiàn)確定的傳動。由工作表可知，約束情況有兩種：離合器K2不工作，第一級到第二級動力傳動直接通過中間齒圈輸入第二級，成串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)，也即一路動力聯(lián)接。第一級由元件K1、B1、B3形成三種傳動比輸出，第二級離合器K3工作，前后太陽輪結(jié)合，形成辛普森機(jī)構(gòu)，元件B2、BR形成兩種傳動比輸出，共組合出R1、R2、1、2、3擋位。離合器K2工作，第一級到第二級動力傳動增加一路由齒圈行星架組件輸入，成并聯(lián)組合機(jī)構(gòu)，也即兩路動力聯(lián)接。第一級同樣由元件K1、B1、B3形成三種傳動比輸出，第二級分別由K3和B2選擇傳動比，組合出4

35、、5、6、7擋位。以下是各擋具體的傳動路線。1擋：該擋位是一路動力傳動路線：動力輸入 第1級小齒圈第1級行星輪（制動大齒圈）第1級行星架（減速）第2級中間齒圈第2級齒圈行星架組件（聯(lián)結(jié)和制動太陽輪）第2級末端行星架動力輸出2擋：該擋位是一路動力傳動路線：動力輸入 第1級小齒圈第1級行星輪（制動共用太陽輪）第1級行星架（減速）第2級中間齒圈 第2級齒圈行星架組件（聯(lián)結(jié)和制動太陽輪）第2級末端行星架動力輸出3擋：該擋位是一路動力傳動路線：動力輸入 第1級小齒圈第1級同步機(jī)構(gòu)（聯(lián)結(jié)共用太陽輪和大齒圈）第1級行星架（直接）第2級中間齒圈 第2級齒圈行星架組件（聯(lián)結(jié)和制動太陽輪）第2級末端行星架動力輸出

36、4擋：該擋位是雙動力傳動路線：第2級末端行星架動力輸入離合器K2 （直接）第2級齒圈行星架組件 （制動末端太陽輪）動力輸出動力輸入 第1級小齒圈 第1級同步機(jī)構(gòu)（聯(lián)結(jié)共用太陽輪和大齒圈）第1級行星架（直接）第2級中間齒圈 第2級齒圈行星架組件 （制動末端太陽輪）第2級末端行星架動力輸出5擋：該擋位是雙動力傳動路線：動力輸入 離合器K2 （直接）第2級齒圈行星架組件 （聯(lián)結(jié)兩太陽輪）機(jī)構(gòu)同步第2級末端行星架動力輸出動力輸入 第1級小齒圈 第1級同步機(jī)構(gòu)（聯(lián)結(jié)共用太陽輪和大齒圈）第1級行星架（直接）第2級中間齒圈 第2級齒圈行星架組件 （聯(lián)結(jié)兩太陽輪）機(jī)構(gòu)同步第2級末端行星架 動力輸出6擋：該擋位

37、是雙動力同步傳動路線：動力輸入 離合器K2 （直接）第2級齒圈行星架組件 （聯(lián)結(jié)兩太陽輪）第2級末端行星架動力輸出動力輸入 第1級小齒圈 第1級行星輪（制動共用太陽輪）第1級行星架（減速）第2級中間齒圈 第2級齒圈行星架組件 （聯(lián)結(jié)太陽輪）第2級末端行星架動力輸出7擋：該擋位是雙動力傳動路線：（聯(lián)結(jié)兩太陽輪）級末端行星架動動力輸入 離合器K2 （直接）第2級齒圈行星架組件力輸出動力輸入 第1級小齒圈 第1級行星輪（制動大齒圈）第1級行星架（減速）第2級中間齒圈第2級齒圈行星架組件 （聯(lián)結(jié)太陽輪）第2級末端行星架R1擋：該擋位是一路動力傳動路線：動力輸出動力輸入 第1級小齒圈 第1級行星輪（制動

38、大齒圈） 第2級齒圈行星架組件（聯(lián)結(jié)太陽輪和制動齒圈行星架組件）第1級行星架（減速）第2級末端行星架第2級中間齒圈動力輸出R2擋：該擋位是一路動力傳動路線:第1級行星架（減速）第2級中間第2級末端行星架 動力輸出動力輸入 第1級小齒圈 第1級行星輪（制動共用太陽輪） 齒圈 第2級齒圈行星架組件（聯(lián)結(jié)太陽輪和制動齒圈行星架組件）4.2 第一級變速機(jī)構(gòu)傳動比計算第一級為拉維娜變型行星齒輪機(jī)構(gòu)，雙行星輪齒輪排和單行星輪齒輪排的組合，有四個獨立元件： 共用太陽輪、大齒圈、共用行星架、小齒圈。齒數(shù)比a1=2.5757 ,a2=2.048 。第一級拉維娜變型行星齒輪機(jī)構(gòu)的特性方程：n+ a2 n4 （1

39、+ a2）n3 = 0（1）n1 a1 n2 （1 a1）n3= 0（2）三種情形輸出：輸入元件為小齒圈、輸出元件為共用行星架、傳動比為n4/n3K1 :同步輸出傳動比為n4/n3= 1;B1 : n 1 = 0 t方程式（1a2 n4 （1 + 久2）n3 = 0 宀 n4/n3 = （1+ a2）/ a2 宀 n4/n3 = 1.4883 ;B3 : n2 = 0 t方程式（1 ）和（2） t（1 a1）n3 + a n4 （1+ a2）n3= 0 t n4/n3 = （ a+ 久2）/ oa t n4/n3= 2.2577 ;由此可知，第一級到第二級動力傳動有兩種情形：一種是分別以傳動比

40、1、1.4883、2.2577單路輸入；另一種是雙路輸入，一路傳動比為 1直接輸入，第二路同樣分別以傳動比 1、1.4883、2.2577輸入。 精彩文檔4.3 第二級變速機(jī)構(gòu)傳動特性方程第二級分兩種情形，一種是 4擋離合器K3不工作，是五中心元件、三自由度機(jī)構(gòu)；另一種除 4擋之 外所有擋離合器 K3工作，前后太陽輪結(jié)合，即形成典型辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)，可作為四元件機(jī)構(gòu)。五元件機(jī)構(gòu)傳動特性：中間排太陽輪、中間排齒圈、齒圈行星架組件、末端太陽輪、末端行星架。ni+ a3 n 2 (1 + a3 )n3 = 0(3)n4+ a4 n3 (1 + a4 )n5 = 0( 4 )四元件(辛普森式)機(jī)構(gòu)傳

41、動特性：太陽輪組件、中間排齒圈、齒圈行星架組件、末端行星 架。ni+ aa n2 (1 + aa) n3 = 0(5)ni+ a4 n 3 (1 + a4 ) n4 = 0(6)4.4 變速器傳動比計算傳動比由第一級和第二級兩級傳動比組成，所以，第二級機(jī)構(gòu)在各擋的計算中，以第一級的輸出為輸 入，如是一路動力輸入，以第一級傳動比乘第二級兩級傳動比得到最終變速傳動比；如是二路動力輸入，動力直接輸入，第二級傳動比計算的傳動比即是最終變速傳動比。1擋：一路輸入，第一級 B3工作，第二級 B2、K3工作,由方程式(5)、( 6 )、B2 : n 1 = 0 得：四元件機(jī)構(gòu),傳動比為2.2577 x(n2

42、 / 門4)n2/n4 = (1 + a3)( 1+ a4)/ a4 a3 = 1.9210傳動比為 2.2577 x (n2/ n4)= 2.2577 X1.9210 = 4.3372擋：一路輸入，第一級 B1工作，第二級 B2、由方程式(5)、( 6 )、B2 : n 1 = 0 得：K3工作,四元件機(jī)構(gòu),傳動比為1.4883 x(n2 / 門4)n2/n4 = (1 + a3) ( 1+ a4)/ a4 a3 = 1.9210傳動比為 1.4883 x (n2/ n4)= 1.4883 X1.92103擋：一路輸入，第一級 K1工作，第二級 B2、=2.859K3工作,四元件機(jī)構(gòu),傳動比

43、為(n2 / n4)已知a3 =2.4738 , a4 =2.7174。各擋傳動比的計算如下:K1 :n4 / n3= 1 ;B1 :n4/n3= 1.4883 ;B3 :n4/n3 = 2.2577 ;由方程式(5)、( 6 )、B2 : n 1 = 0 得:n2/n4 = (1 + a3) ( 1+ a4)/ a4 a3 = 1.9210 傳動比為(n2/n4) = 1.92104擋：K2工作、雙路輸入，第一級 K1工作，第二級B2工作，五元件機(jī)構(gòu)，傳動比為(n3/nQ由方程式(4)、K1、K2 工作：n2= n3 B2 : n4 = 0 得：n 3/ n 5 = (1 + a4 ) /

44、a4 = 1.368傳動比為n3/n5 = 1.3685擋：K2工作、雙路輸入，第一級 K1工作，第二級K3工作，四元件機(jī)構(gòu)，傳動比為(n3/n4)由方程式(5)、( 6 )、K1、K2工作：n2 = n3得: n3 / n4 = 1傳動比為n3/n4 = 1 (第一級、第二級都為同步轉(zhuǎn)動)6擋：K2工作、雙路輸入，第一級 B1工作，第二級K3工作，四元件機(jī)構(gòu)，傳動比為(n3/n4)由方程式(5)、( 6 )、B1、K2 工作：n3/n2 = 1.4883 得：(n3/ n4)= (1+ a4 )/ (1 + a4 )/ ( 1 + a4+ a3 a3/ 1.4883 ) = 0.82傳動比為

45、n3/n4= 0.827擋：K2工作、雙路輸入，第一級 B3工作，第二級K3工作，四元件機(jī)構(gòu)，傳動比為(n3/n4)由方程式(5)、( 6 )、B3、K2 工作：n3/n2 = 2.2577 得：(n3/ n4)= (1+ a4 )/(1+ a4 )/( 1 + a4+ a a3/2.2577 ) = 0.7295傳動比為 n3/n4= 0.7295R1擋：一路輸入，第一級 B3工作，第二級 BR、K3工作，四元件機(jī)構(gòu)，傳動比為2.2577 X (n2/n4)由方程式(5)、( 6 )、BR： n3 = 0 得：n2/n4= (1 + a4) / a3 = 1.5027傳動比為 2.2577

46、X (n2/ n4)= 2.2577 X1.5027 = 3.393R2擋：一路輸入，第一級 B1工作，第二級 BR、K3工作，四元件機(jī)構(gòu)，傳動比為1.4883 X (n2/n4)由方程式(5)、( 6 )、BR： n3 = 0 得：n2/n4= (1 + a4) / a3 = 1.5027傳動比為 2.2577 X (n2/ n4)= 1.4883 X1.5027 = 2.2375 AA80E型8速自動變速器的傳動系統(tǒng)分析在汽車經(jīng)濟(jì)性和動力性更高水平的要求下，自動變速器也發(fā)展到了高擋數(shù)的階段，目前市場中廣泛應(yīng) 用6速自動變速器，而近年來，高端乘用車型中開始發(fā)展和應(yīng)用7速和8速自動變速器。下面

47、對豐田雷克薩斯 LS460車型的AA80E型8速自動變速器的行星齒輪變速機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，介紹計算其各擋傳動比的方法，簡單討論其結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。5.1 AA80E行星齒輪傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和傳動原理如圖3所示，應(yīng)用于豐田雷克薩斯的AA80E型8速自動變速器的傳動方案。精彩文檔圖38速自動變速器傳動結(jié)構(gòu)圖輪齒輪排，并且固定太陽輪形成單自由度機(jī)構(gòu)，由齒圈和行星架輸出兩種轉(zhuǎn)速動力。行星架作為機(jī)構(gòu)的動 力輸入元件通過離合器 C2、C4直接輸出動力，而齒圈以本級的減速比通過離合器C1、C3輸出動力。第二級為拉維挪型二自由度組合機(jī)構(gòu)，由四中心元件（大太陽輪、小太陽輪、共用齒圈、共用行星架）、長行星齒輪、短行星齒輪

48、組成。長行星齒輪通過兩端聯(lián)結(jié)兩齒輪排形成組合行星齒輪變速機(jī)構(gòu)。一、二級機(jī)構(gòu)組合為三自由度機(jī)構(gòu)，由換擋執(zhí)行元件離合器和制動器控制各個檔位的傳動。離合器C1、C2、C3、C4是實現(xiàn)第一級到第二級的動力傳動聯(lián)接；制動器 B1制動大太陽輪、B2和單向離合器F 制動共用行星架。由于機(jī)構(gòu)自由度為3，需要有兩個約束才能實現(xiàn)確定的傳動，所以每一檔位要有兩個換檔元件工作。由表1可知，約束情況有兩種：一個離合器和一個制動器工作；兩個離合器工作。一個離合器和一個制動器工作：第一級到第二級一個離合器聯(lián)接傳動，即一路動力聯(lián)接，兩級機(jī)構(gòu)動力傳動為串聯(lián)，這樣的擋位有1、2、8、R1、R2擋位。兩個離合器工作：第一級到第二級

49、兩個離合器聯(lián)接傳動，即雙路動力聯(lián)接，兩級機(jī)構(gòu)動力傳動為并聯(lián)，這樣的擋位有 3、4、5、6、7擋位為并聯(lián)。其中 3、6擋位雙路同步動力輸入，即雙輸入為同一軸，所以第二級行星齒輪機(jī)構(gòu)為直接擋；其它擋位則是兩種轉(zhuǎn)速動力的雙路輸入。以下是各擋具體的傳動路線。1擋：該擋位是一路動力傳動路線：動力輸入 第1級行星架 第1級齒圈（減速）第2級后排小太陽輪第2級內(nèi)行星輪（制動行星架）前后排行星輪組件（通過制動共用行星架）第2級后排齒圈 動力輸出2擋：該擋位是一路動力傳動路線：動力輸入 第1級行星架 第1級齒圈（減速） 架）前后排行星輪組件（通過制動前排大太陽輪）3擋：該擋位是雙動力同步傳動路線：動力輸入 第1

50、級行星架 第1級齒圈（減速）2級行星機(jī)構(gòu) 第2級后排齒圈 動力輸出第2級后排小太陽輪第2級內(nèi)行星輪（制動行星第2級后排齒圈 動力輸出同步輸入第2級后排小太陽輪和前排大太陽輪第4擋：該擋位是雙動力傳動路線：動力輸入 第1級行星架（直接）第2級前排大太陽輪 第2級前后排行星輪組件第2級后排齒圈動力輸出動力輸入 第1級行星架 第1級齒圈（減速）第2級后排小太陽輪第2級內(nèi)行星輪 第2級前后排行星輪組件第2級后排齒圈 動力輸出5擋：該擋位是雙動力傳動路線：動力輸入 第1級行星架（直接）第2級共用行星架 第2級前后排行星輪組件 第2級后排齒圈動力輸出動力輸入 第1級行星架 第1級齒圈（減速）第2級后排小太陽輪第2級內(nèi)行星輪 第2級前后排行星輪組件第2級后排齒圈 動力輸出6擋：該擋位是雙動力同步傳動路線：動力輸入 第1級行星架（直接）同步輸入第2級前排大太陽輪和共用行星架第2級行星機(jī)構(gòu)第2級后排齒圈動力輸出7擋：該擋位是雙動力傳動路線：動力輸入 第1級行星架（直接）第2級共用行星架 第2級前后排行星輪組件 第2級后排齒圈動力輸出動力輸入 第1級行星架 第1級齒圈（減速