2行星齒輪變速器的

行星齒輪變速器的結(jié)構(gòu)原理柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院熊炳福一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理

液力變矩器雖能傳遞和增大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，但變矩比不大，變速范圍不寬，遠(yuǎn)不能滿足汽車使用工況的需要。為進(jìn)一步增大扭矩，擴(kuò)大其變速范圍，提高汽車的適應(yīng)能力，在液力變矩器后面又裝一個(gè)輔助變速器――有級(jí)式齒輪變速器。該齒輪變速器多數(shù)是用行星齒輪變速的。一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理

行星齒輪變速器是由行星齒輪機(jī)構(gòu)及離合器、制動(dòng)器和單向離合器等執(zhí)行元件組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)通常由多個(gè)行星排組成．行星排的多少與檔數(shù)的多少有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理，可用最簡單的單排行星齒輪機(jī)構(gòu)說明。一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理1、單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理

1）單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的三個(gè)基本元件是：太陽齒輪、齒圈、行星齒輪及行星齒輪架。

（2）太陽齒輪位于中心位置；幾個(gè)行星齒輪借助于滾針軸承和行星齒輪軸安裝在行星齒輪架上，這些行星齒輪與太陽齒輪相嚙合，并一般均勻布置在太陽齒輪周圍；外面是同行星齒輪相嚙合的齒圈。

（3）單排行星齒輪機(jī)構(gòu)通過固定不同的元件或改變聯(lián)鎖關(guān)系，可得出不同的傳動(dòng)狀態(tài)。一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理2、行星齒輪工作原理行星齒輪及行星齒輪架太陽齒輪齒圈太陽齒輪一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理(1)行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律

·設(shè)太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2和n3，齒數(shù)分別為Z1、Z2、Z3；齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為α。則根據(jù)能量守恒定律，由作用在該機(jī)構(gòu)各元件上的力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)可導(dǎo)出表示單排行星齒輪機(jī)構(gòu)一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性方程式：·n1+αn2-(1+α)n3=0和Z1+Z2=Z3一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理（2）行星齒輪機(jī)構(gòu)各種運(yùn)動(dòng)情況分析

·由上式可看出，由于單排行星齒輪機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)自由度，在太陽輪、齒圈和行星架

這三個(gè)基本構(gòu)件中，任選兩個(gè)分別作為主動(dòng)件和從動(dòng)件，而使另一元件固定不動(dòng)(即使該元件轉(zhuǎn)速為0)，或使其運(yùn)動(dòng)受一定的約束(即該元件的轉(zhuǎn)速為某定值)，則機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，整個(gè)輪系以一定的傳動(dòng)比傳

遞動(dòng)力。下面分別討論各種情況。一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理固定件主動(dòng)件從動(dòng)件轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)方向齒圈太陽輪行星架減速與主動(dòng)件同向行星架太陽輪加速太陽輪齒圈行星架減速與主動(dòng)件同向行星架齒圈加速行星架太陽輪齒圈減速與主動(dòng)件反向齒圈太陽輪加速一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理

在n3=n1或n2=n3時(shí)，同時(shí)可得n1=n2=n3。故，若使三元件中的任何兩個(gè)元件連成一體旋轉(zhuǎn)，則第三元件轉(zhuǎn)速必與二者轉(zhuǎn)速相等，即行星排按直接擋傳動(dòng)，傳動(dòng)比

i=1

·即所有元件都不受約束，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，則行星齒輪機(jī)構(gòu)失去傳動(dòng)作用，此種狀態(tài)

相當(dāng)于空擋一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理3、行星齒輪機(jī)構(gòu)在自動(dòng)變速器上的應(yīng)用

·在現(xiàn)代汽車行星齒輪變速器中，廣泛地采用了辛普森式（Simpson）雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)和"拉維奈爾赫"（Ravigneaux）式復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)。一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理

下圖為豐田A340E自動(dòng)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)（辛普森式（Simpson）雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)）·有三個(gè)行星排，可組合出四個(gè)檔位·不同行星排有的元件是公用的

·固定元件的動(dòng)作由制動(dòng)器和單向離合器完成豐田A340E自動(dòng)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)辛普森式（Simpson）雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)一、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理

除了上圖為豐田A340E自動(dòng)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)，辛普森式（Simpson）雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)外。我們還要認(rèn)識(shí)下面兩種自動(dòng)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)

１“拉維奈爾赫”（Ravigneaux

）式復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)２CR——CR復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)

上面兩種自動(dòng)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和具體結(jié)構(gòu)構(gòu)成請(qǐng)同學(xué)們先完成認(rèn)識(shí)一汽大眾０１Ｍ自動(dòng)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)“拉維奈爾赫”（Ravigneaux

）式復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)豐田Ｕ340E自動(dòng)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)·CR——CR復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)二、自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)

自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)與普通手動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同，自動(dòng)變速器的離合器、制動(dòng)器、單向鎖止離合器代替了普通手動(dòng)變速器中的同步器，而且完全由電、液系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

·行星齒輪變速器的換檔執(zhí)行元件包括換擋離合器、換擋制動(dòng)器和單向離器。離合器摩擦片鋼片壓板二、自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、離合器的結(jié)構(gòu)原理

·換擋離合器為濕式多片離合器，當(dāng)液壓使活塞把主動(dòng)片和從動(dòng)片壓緊時(shí)，離合器接合；當(dāng)工作液

從活塞缸排出時(shí)，回位彈簧使活塞后退，使離合

器分離。（1）離合器的作用

·連接作用將行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一元件與輸入部分相連，使該元件成為主動(dòng)元件。

·連鎖作用將行星齒輪機(jī)構(gòu)中任意二元件連鎖為一體，使三個(gè)元件具有相同的轉(zhuǎn)速。這時(shí)行星齒輪

機(jī)構(gòu)作為一個(gè)剛性整體，實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)。二、自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)（2）離合器的組成

·摩擦片一般用紙質(zhì)浸樹脂材料做成，也有用銅基燒結(jié)粉末冶金做成。一般自動(dòng)變速器的離合器摩

擦片的個(gè)數(shù)為3～5個(gè)，其中低速檔和倒檔離合器

摩擦片的個(gè)數(shù)較多。

·壓板一般用特殊鋼制成，形狀為圓盤形，外圓帶齒。壓板與摩擦片配合成對(duì)，但也有部分車型在

相鄰摩擦片之間放多個(gè)壓板，這是為了調(diào)整間隙。

·活塞一般用鋁合金制成，表面鍍有軟金屬，形狀為環(huán)狀圓柱形，端面有止回閥和彈簧座。二、自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)

離合器鼓和缸體一般由鑄鐵做成，內(nèi)有液壓缸體及相關(guān)油道，摩擦片與壓板均裝于離合器鼓內(nèi)并用卡簧將壓板限位。

·密封圈一般由橡膠做成，在活塞內(nèi)外各一個(gè)。密封圈常用的有O型及開口型密封圈，O型密封圈無方向性，但開

口型密封圈安裝，開口必對(duì)缸體。

·碟形彈簧有些自動(dòng)變速器的離合器中裝有碟形彈簧，目的是為了減輕活塞工作時(shí)的沖擊，同時(shí)活塞回位時(shí)又可充當(dāng)回位彈簧。安裝時(shí)，碟形彈簧小端對(duì)著活塞。

·檔圈離合器壓板最外面一塊由于承受較大的沖擊力，因此厚度比其他壓板大很多（約2—3倍），其平整面安裝時(shí)對(duì)著摩擦片。二、自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)3）離合器接合

·當(dāng)控制油液流至活塞缸時(shí)，推動(dòng)單向閥鋼球，使其關(guān)閉單向閥。活塞克服回位彈簧力的作用將摩

擦片與鋼片壓緊，產(chǎn)生摩擦力。動(dòng)力輸出。（4）離合器分離

·當(dāng)控制油壓減小時(shí)，，使單向閥在離心力的作用下離開閥座，活塞缸緣的油液經(jīng)單向閥流出。回

位彈簧的作用，活塞返回到原位，離合器分離。

沒有動(dòng)力輸出二、自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)5）離合器的組合應(yīng)用（如下圖離合器總成）

·離合器C1起作用時(shí)，動(dòng)力從輸入軸傳到齒圈。

·離合器C2起作用時(shí)，動(dòng)力從輸入軸傳到太陽輪。·離合器C1及C2同時(shí)接合，是直接擋。離合器總成離合器二、自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)2、制動(dòng)器結(jié)構(gòu)原理

·換擋制動(dòng)器通常有兩種形式：一種是濕式多片制動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)與濕式多片離合器基

本相同，不同之處是制動(dòng)器用于連接轉(zhuǎn)動(dòng)

件和變速器殼體，使轉(zhuǎn)動(dòng)件不能轉(zhuǎn)動(dòng)。換

擋制動(dòng)器的另一形式是外束式帶式制動(dòng)器。二、自動(dòng)變速器換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)1）制動(dòng)器的作用

·將行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一元件與變速器殼體相連，使該元件受約束而固定，制動(dòng)器有

盤式制動(dòng)器和帶式制動(dòng)器，盤式制動(dòng)器結(jié)

構(gòu)和工作原理與離合器完全相同，只不過

在作用上有所不同。盤式制動(dòng)器連接運(yùn)動(dòng)

元件與變速器殼體，而離合器連接的是兩

個(gè)運(yùn)動(dòng)元件。盤式制動(dòng)器摩擦片鋼片壓板帶式制動(dòng)器帶式制動(dòng)器

組成：其主要組成部件包括制動(dòng)帶、液壓缸和推桿等，制動(dòng)鼓通常就是離合器的外殼。

·原理：當(dāng)壓力油從活塞右端進(jìn)入時(shí)，作用在活塞上的油壓克服彈簧力及活塞左端殘余油壓，活塞

被推向左端，通過推桿使制動(dòng)帶抱緊離合器的外

殼，起制動(dòng)作用；當(dāng)需要解除制動(dòng)時(shí)，壓力油從

活塞左端進(jìn)入，而活塞的右端卸壓，活塞在油壓

和彈簧力作用下迅速右移，制動(dòng)帶釋放?？偨Y(jié)

“拉維奈爾赫”式復(fù)合行星齒輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)共用一個(gè)齒圈和一個(gè)行星

齒輪架。行星齒輪架上的兩套行星齒輪互相嚙合。其中，短行星齒輪與小太陽齒輪相嚙合，長行星

齒輪與大太陽齒輪相嚙合。

辛普森式行星齒輪系統(tǒng)由共用一個(gè)太陽齒輪的前、后兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成。CR——CR復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)是辛普森