案例四项目三汽车自动变速器行星齿轮机构

汽车自动变速器,机械传动,机构,适应专业:,汽车运用技术、汽车电子技术、汽车检测与维修,课时：4节,汽电1,2,01，汽检1,2,0,3,主讲人：邓家林,教学目,标,行星齿轮,机构工作,原,原理,执行元件,机构,工作,原理,典型行星,齿,齿轮机构,工,工作原理,本,次课,主要介绍,的,的内容有,：,：,行星齿轮,机,机构,基础原理,简单行星,齿,齿轮组工,作,作原理,一、,机械传动,机,机构的,结构类型,机械传,动机构,执行元件,离合器,制动器,单向离合,器,器,齿轮传动,机,机构,平行轴式,传,传动机构,行星齿轮,传,传动机构,辛普森,拉威娜,CR-CR,其他,行星齿轮,机,机构,基础原理,行星齿轮,变,变速器，,属,属于一种,齿,齿轮箱，,它,它是由行星齿圈、太阳轮、行星轮（又称卫,星,星轮）和,齿,齿轮轮轴,组,组成，根,据,据齿圈、,太,太阳轮和,行,行星轮的,运,运动关系,，,，可以实,现,现输入轴,与,与输出轴,脱,脱离刚性,传,传动关系,、,、输入轴,与,与输出轴,同,同向或反,向,向传动和,输,输入与输,出,出轴传动,比,比变化，,并,并在陆用,、,、航海、,航,航空等交,通,通运输工,具,具中得到,广,广泛应用,。,。,二、,行星齿轮,组,成,行星齿轮,一,一方面可,绕,绕自己的,轴,轴线回转,，,，另一方,面,面又可随,着,着行星架,一,一起绕其,固,固定轴线,旋,旋转，即,既,既有自转,又,又有公转,。,。,太阳轮,行星架,行星小齿,轮,轮,齿圈,三、,齿轮,基础原理,1）旋转,方,方向：,(1)两,个,个外齿轮,互,互相啮合,进,进行旋转,时,时，它们,以,以相反方,向,向旋转，,见,见图。,(2)一,个,个外齿轮,和,和一个内,齿,齿轮相互,啮,啮合进行,旋,旋转，两,个,个齿轮以,相,相同方向,旋,旋转 。,(3),两,两个外啮,合,合齿轮互,相,相啮合旋,转,转,(4,) 一个,外,外齿轮和,一,一个内齿,轮,轮相互啮,合,合,例如，如果两个齿轮齿数相等，传动比即为,1:0,。当这些齿轮其中之一旋转时，另一个齿轮即以相同转速旋转。如果主动齿轮有,10,个齿，而从动齿轮有,20,个齿，其传动比为,2:1,，在主动齿轮旋转,1,整圈时，从动齿轮旋转,1/2,圈。,从动齿轮齿数,主动齿轮齿数,传动比,=,2) 转速和传动比,3) 中,间,间齿轮,中,中,间,间齿轮又,称,称惰轮，,只,只起到改,变,变输出被,动,动齿轮转,动,动方向是,作,作用，对,传,传动比的,比,比值没有,影,影响插一,张,张图，中,间,间那个小,齿,齿轮就是,中,中间齿轮,4) 转,速,速和扭矩,扭矩是使,物,物体发生,转,转动的力,。,。发动机,的,的扭矩就,是,是指发动,机,机从曲轴,端,端输出的,力,力矩。在,功,功率固定,的,的条件下,它,它与发动,机,机转速成,反,反比关系,，,，转速越,快,快扭矩越,小,小，反之,越,越大，它,反,反映了汽,车,车在一定,范,范围内的,负,负载能力,。,。,它反映在,汽,汽车性能,上,上，包括,加,加速度、,爬,爬坡能力,以,以及悬挂,等,等。,最大扭矩,转,转速就是,指,指发动机,输,输出最大,扭,扭矩时的,转,转速,车辆行驶,，,，发动机,转,转速在低,速,速时能够,给,给出的扭,矩,矩越大，,发,发动机此,时,时的推动,力,力越大。,简单行星,齿,齿轮组工,作,作原理,单排行星齿轮机,构,构的工作情况,档位,固定部件,输入部件,输出部件,旋转方向,1,降速档,齿圈,太阳轮,行星架,相同方向,2,超速档,齿圈,行星架,太阳轮,相同方向,3,降速档,太阳轮,齿圈,行星架,相同方向,4,超速档,太阳轮,行星架,齿圈,相同方向,5,倒档位,（降速）,行星架,太阳轮,齿圈,相反方向,6,倒档位,（超速）,行星架,齿圈,太阳轮,相反方向,7,直接档,没有,任意两个,第三元件,同向同速,8,空档位,没有,不定,不定,不转动,令太阳轮齿数为,Z1,，齿圈齿数为,Z2,。设,=Z2/Z1,；则有公式,:,n,1,+n,2,-(1+)n,3,= 0,。,分别把三元件中,任,任一元件当主动,件,件，被动件及固,定,定件就可以得到,以,以下不同的传动,方,方案：,一、单排行星齿,轮,轮机构传动过程,分,分析,行星轮,齿圈,n2,太阳轮,n1,行星架,n3,1,、不传递动力(,空,空档）,不传递动力：传,动,动比,=0,条件：三个元件,自,自由转动,n1+n2-(1+) n3 = 0,齿圈,n2,太阳轮,n1,行星架,n3,制动,n1,输入,n2,输出,n3,2、减速：,条件：,主动件,-,齿圈，被动件,-,行星架，固定件,-,太阳轮。,n1+n2-(1+) n3 = 0,（,n1=0,）传动比,=n2/n3=,（,1+,）,/,齿圈输入，行星,架,架自转，太阳轮,因,因定，行星架公,转,转，齿圈转一圈,行,行星架达不到一,圈,圈。,减速反向：,条件：主动件,-,太阳轮，被动件,-,齿圈，固定件,-,行星架。,n1+n2-(1+) n3 = 0,（,n3=0,）,传动比,=n1/n2=-,制动,n3,输入,n1,输出,n2,直接传动：传动,比,比,=1,条件：任何两元,件,件被刚性联接。,中挡太阳轮不动,，,，行星架被动，,齿,齿圈主动。,n1+n2-(1+) n3 = 0,n3= n1,或,n3= n2,或,n1= n2,任意固定两个件,。,。,刚性联接,3,n1,n2,3,、直接传动,制动,n1,输入,n3,输出,n2,增速转动：,条件：,主动件,-,行星架，被动件,-,齿圈，固定件,-,太阳轮。,n1+n2-(1+) n3 = 0,（,n1=0,）传动比：,n3/n2=/,（,1+,）,行星架绕太阳轮,公,公转，行星架转,一,一圈，齿圈转一,圈,圈多。,4,、增速传动,制动,n2,输入,n3,输出,n1,增速转动：,条件：,主动件,-,行星架，被动件,-,太阳轮，固定件,-,齿圈。,n1+n2-(1+) n3 = 0,（,n2=0,）,传动比,=n3/n1=1/,（,1+,）,行星架绕齿圈内,旋,旋转，太阳轮转,一,一圈，行星架会,相,相对小的角度。,增速反向传动,条件：,主动件,-,齿圈，被动件,-,太阳轮，固定件,-,行星架。,n1+n2-(1+) n3 = 0,（,n3=0,）,传动比,=n2/n1=-1/ ,制动,n3,输出,n1,输入,n2,主动件,被动件,高挡（超速挡）,太,太阳轮不动，行,星,星架主动，齿圈,被,被动。,（1）,太阳轮制动，齿,圈,圈主动，行星架,从,从动，则n,1,0，,故传动比i,23,n,2,/n,3,(1)/,1,同向减速，高速,档,档,（2）,太阳轮制动，行,星,星架主动，齿圈,从,从动，则n,1,0，故传动比,i,32,n,3,/n,2, /(1,)1,同向增速，超速,档,档,（3）,齿圈制动，行星,架,架主动，太阳轮,从,从动，则n,2,0，故传动比,i,31,n,3,/n,1, 1 /(1,)1,同向增速，超速,档,档,主动件,被动件,行星齿轮,机构工作原理,执行元件,机构,工作,原理,典型行星齿轮机,构,构工作原理,本,次课,主要介绍的内容,有,有：,离合器工作,原理,制动器工作原理,行星齿轮变速器,中,中的所有齿轮都,处,处于常啮合状态,，,，挡位变换必须,通,通过以不同方式,对,对行星 齿轮,机,机构的基本元件,进,进行约束(即固,定,定或连接某些基,本,本元件)来实现,。,。能对这些基本,元,元件实施 约,束,束的机构，就是,行,行星齿轮变速器,的,的换挡执行机构,。,。,执行机构主要由,离,离合器、制动器,和,和单向离合器三,种,种执行元件组成,，,，离合器和制动,器,器是以液压方式,控,控制行星齿轮机,构,构元件的旋转，,而,而单向离合器则,是,是以机械方式对,行,行星齿轮机构的,元,元件进行锁止。,离合器工作,原理,1.多片离合器,(1)作用,自动变速器中的,湿,湿式多片离合器,是,是用来连接输入,轴,轴或输出轴和某,个,个基本元件，或,将,将行星齿轮机构,中,中某两个基本元,件,件连接在一起实,现,现转矩的传递。,离合器,离合器片,(2)离合器构,造,造：,一般为多片摩擦,式,式，是液压控制,的,的执行元件。,基本组成:离合,器,器鼓、离合器活,塞,塞、回位弹簧、,离,离合器片（钢片,、,、摩擦片）、花,键,键毂,摩擦片与旋转的花键毂,的,的齿键连接，可,轴,轴向移动，为输,入,入端，片上有钢,基,基粉末冶金层或,合,合成纤维层。,从动钢片与转动鼓的内花,键,键连接也可轴向,移,移动，可输出扭,矩,矩。,活塞为环状，另外活,塞,塞上有密封圈、,回,回位弹簧。,(3)离,合,合器,工,工作,原,原理,（4,）,）安,全,全阀,的,的功,用,用,压力,油,油进,入,入液,压,压缸,时,时，,钢,钢球,在,在油,压,压作,用,用下,压,压紧,在,在阀,座,座上,，,，安,全,全阀,处,处于,关,关闭,状,状态,，,，保,证,证液,压,压缸,的,的密,封,封。,压力,油,油排,出,出时,，,，缸,体,体内,的,的压,力,力下,降,降，,安,安全,阀,阀在,离,离心,力,力作,用,用下,离,离开,阀,阀座,处,处于,开,开启,状,状态,，,，残,留,留在,缸,缸内,的,的液,压,压油,因,因离,心,心力,作,作用,排,排出,，,，使,离,离合,器,器分,离,离彻,底,底。,2,.单,向,向离,合,合器,(1),作用,：,：单,方,方向,固,固定,行,行星,齿,齿轮,机,机构,中,中某,个,个基,本,本元,件,件的,转,转动,。,。,(2),常见,形,形式,：,：滚柱,斜,斜槽,式,式（液,力,力变,矩,矩器,常,常用,）,）和楔块,式,式（行,星,星齿,轮,轮变,速,速器,常,常用,）,）。,(3),单向,离,离合,器,器工,作,作原,理,理,制动,器,器的,功,功用,是,是固,定,定行,星,星齿,轮,轮机,构,构中,的,的某,个,个基,本,本元,件,件，,阻,阻止,其,其旋,转,转。,在,在自,动,动变,速,速器,中,中常,用,用的,制,制动,器,器有,湿,湿式,多,多片,式,式制,动,动器,和,和带,式,式制,动,动器,两,两种,。,。,制动,器,器工,作,作,原理,（1,）,）片,式,式制,动,动器,片式,制,制动,器,器：其,结,结构,与,与片,式,式离,合,合器,相,相同,。,。不,同,同之,处,处是,制,制动,器,器从,动,动片,的,的外,圆,圆花,犍,犍齿,与,与固,定,定的,变,变速,器,器外,壳,壳连,接,接，,可,可轴,向,向移,动,动，,以,以便,接,接合,时,时将,主,主动,件,件制,动,动，,使,使行,星,星齿,轮,轮机,构,构改,组,组换,档,档。,能通,过,过增,减,减摩,擦,擦片,数,数来,满,满足,不,不同,排,排量,发,发动,机,机的,要,要求,，,，故,小,小轿,车,车使,用,用很,多,多。,片式,制,制动,器,器工,作,作过,程,程,湿式,多,多片,式,式离,合,合器,与,与制,动,动器,有,有哪,些,些异,同,同？,结构,相,相近,：,：有带,内,内齿,的,的片,（,（涂,摩,摩擦,材,材料,）,）和,带,带外,齿,齿的,盘,盘。,原理,相,相同,：,：充油,压,压紧,，,，泄,油,油放,松,松。,功能,取,取决,于,于被,连,连接,构,构件,的,的运,动,动特,点,点：,连接,两,两个,可,可运,动,动件,离合,器,器,连接,可,可动,件,件与,固,固定,件,件,制动,器,器,（2,）,）带,式,式制,动,动器,带式,制,制动,器,器是,由,由围,绕,绕在,制,制动,鼓,鼓外,圆,圆周,的,的制,动,动带,收,收缩,或,或放,松,松而,产,产生,制,制动,效,效果,的,的一,种,种制,动,动器,。,。,优点,：,：结构,简,简单,易,易于,安,安装,，,，带,式,式制,动,动器,轴,轴向,尺,尺寸,小,小可,缩,缩短,变,变速,器,器的,长,长度,。,。,缺点,：,：使变,速,速器,壳,壳体,上,上产,生,生局,部,部的,高,高应,力,力区,；,；制,动,动带,磨,磨损,后,后需,要,要调,整,整间,隙,隙；,工,工作,的,的平,顺,顺性,差,差，,控,控制,油,油路,中,中多,配,配有,缓,缓冲,阀,阀。,带式,制,制动,器,器组,成,成：,带式,制,制动,器,器由,制,制动,鼓,鼓、,制,制动,带,带和,伺,伺服,装,装置,组,组成,，,，如,下,下图,所,所示,。,。伺,服,服装,置,置由,液,液压,活,活塞,、,、密,封,封圈,、,、回,位,位弹,簧,簧和,推,推杆,等,等组,成,成。,带,带式,制,制动,器,器的,制,制动,鼓,鼓与,行,行星,齿,齿轮,变,变速,机,机构,的,的某,个,个元,件,件相,连,连，,并,并随,之,之转,动,动或,制,制动,。,。制,动,动带,的,的一,端,端固,定,定在,变,变速,器,器壳,体,体的,支,支架,或,或调,整,整螺,钉,钉上,，,，另,一,一端,与,与伺,服,服机,构,构的,推,推杆,连,连接,。,。当,制,制动,器,器油,道,道打,开,开时,，,，液,压,压油,便,便进,入,入伺,服,服缸,施,施压,腔,腔内,，,，在,液,液压,作,作用,下,下，,推,推动,活,活塞,克,克服,回,回位,弹,弹簧,的,的弹,力,力推,动,动推,杆,杆左,移,移，,使,使制,动,动带,箍,箍紧,制,制动,鼓,鼓，,摩,摩擦,力,力使,制,制动,鼓,鼓被,制,制动,。,。若,伺,伺服,缸,缸施,压,压腔,内,内液,压,压油,泄,泄出,，,，则,回,回位,弹,弹簧,推,推动,活,活塞,右,右移,，,，使,推,推杆,回,回位,，,，制,动,动带,放,放松,，,，解,除,除对,制,制动,鼓,鼓的,制,制动,。,。,行星,齿,齿轮,机构,工,工作,原,原理,执行,元,元件,机构,工作,原理,典型,行,行星,齿,齿轮,机,机构,工,工作,原,原理,本,次课,主要,介,介绍,的,的内,容,容有,：,：,辛普,森,森,式行,星,星,齿轮,机,机构,拉维,奈,奈尔,赫,赫式,行星,齿轮,机,机构,辛普,森,森齿,轮,轮机,构,构，,是,是美,国,国褔,特,特汽,车,车公,司,司的,一,一位,工,工程,师,师HowardSimpson,，,，,在,在他,毕,毕生,从,从事,汽,汽车,设,设计,研,研究,工,工作,期,期间,，,，由,于,于设,计,计发,明,明了,一,一种,性,性能,优,优越,的,的特,殊,殊行,星,星变,速,速机,构,构而,闻,闻名,于,于世,，,，该,行,行星,变,变速,机,机构,的,的主,要,要构,件,件有,太,太阳,轮,轮、,行,行星,轮,轮和,环,环齿,轮,轮。,将,将两,行,行星,排,排巧,妙,妙连,接,接，,则,则档,位,位数,变,变得,更,更多,（,（可,以,以三,进,进一,退,退）,，,，而,且,且具,有,有结,构,构简,单,单紧,密,密、,传,传动,效,效率,高,高、,工,工艺,性,性好,、,、制,造,造费,用,用低,、,、换,档,档平,稳,稳、,操,操纵,性,性能,好,好等,一,一系,列,列优,点,点；,它,它适,用,用于,各,各种,自,自动,变,变速,箱,箱和,动,动力,换,换档,变,变速,箱,箱，,当,当时,汽,汽车,界,界即,将,将其,定,定名,为,为“,辛,辛普,森,森齿,轮,轮机,构,构,。,。辛,普,普,森,森,齿,齿,轮,轮,机,机,构,构,的,的,问,问,世,世,，,，,立,立,即,即,被,被,美,美,国,国,褔,褔,特,特,、,、,通,通,用,用,、,、,克,克,莱,莱,斯,斯,勒,勒,等,等,三,三,家,家,最,最,大,大,的,的,汽,汽,车,车,公,公,司,司,所,所,采,采,用,用,，,，,从,从70,年,年,代,代,初,初,期,期,开,开,始,始,，,，,即,即,一,一,直,直,大,大,量,量,生,生,产,产,。,。,辛,普,普,森,森,式,行,行,星,星,齿,轮,轮,机,机,构,构,1,、,、,行,行,星,星,齿,齿,轮,轮,组,组,成,成,共,用,用,一,一,个,个,太,太,阳,阳,轮,轮,的,的,两,两,组,组,行,行,星,星,齿,齿,轮,轮,、,、,两,两,个,个,齿,齿,圈,圈,和,和,两,两,个,个,行,行,星,星,架,架,组,组,成,成,是,是,一,一,种,种,复,复,合,合,式,式,行,行,星,星,齿,齿,轮,轮,机,机,构,构,。,。,可,可,以,以,提,提,供,供3,个,个,前,前,进,进,档,档,和,和1,个,个,倒,倒,档,档,。,。,行,行,星,星,齿,齿,轮,轮,的,的,一,一,半,半,或,或,一,一,部,部,分,分,被,被,称,称,为,为,前,前,行,行,星,星,齿,齿,轮,轮,机,机,构,构,，,，,而,而,另,另,一,一,部,部,分,分,被,被,称,称,为,为,后,后,行,行,星,星,齿,齿,轮,轮,机,机,构,构,。,。,其,结,结,构,构,特,特,点,点,是,是,：,两,个,个,行,行,星,星,排,排,共,共,用,用1,个,个,太,太,阳,阳,轮,轮,。,。,有2,种,种,类,类,型,型,组,组,件,件,：,：,1)、前,圈,圈与后行,星,星架相连,作,作为输出,；,；,2)、前,行,行星架与,后,后圈相连,作,作为输出,；,；,2、,各换挡执,行,行元件的,名,名称,C,0,一超速离,合,合器：超,速,速排太阳,轮,轮与行星,轮,轮,C,1,一1号离,合,合器：输,入,入轴与传,动,动轴（后,齿,齿圈）,C,2,一2号离,合,合器：输,入,入轴与太,阳,阳轮组件,B,0,一超速制,动,动器：制,动,动超速太,阳,阳轮,B,1,一1号制,动,动器：制,动,动太阳轮,B,2,一2号制,动,动器：与F,1,配合阻止,太,太阳轮逆,时,时针转动,B,3,一3号制,动,动器：制,动,动前排行,星,星架,F,0,一超速单,向,向离合器,：,：阻止超,速,速行星架,逆,逆时针转,动,动,F,1,一1号单,向,向离合器,：,：与B,2,配合阻止,太,太阳轮逆,时,时针转动,F,2,一2号单,向,向离合器,：,：阻止前,排,排行星架,逆,逆时针转,动,动,C0：超,速,速档离合,器,器，除超,速,速档外均,工,工作（P,、,、R、N,、,、D、2,、,、L）；,C1：前,进,进档离合,器,器，除倒,档,档外均工,作,作（手柄,在,在D、2,、,、L位置,）,）；,C2：高,档,档、倒档,离,离合器，D3、OD、R档,工,工作；,B0：超,速,速档制动,器,器，只有OD档时,工,工作；,B1：2,档,档滑行制,动,动器，自2,2,档时工作,；,；,B2,（,F1,）：,2,档制动器,在,在,D2,、,D3,、,OD,、,22,均工作。,B3,：低、倒,档,档制动器,，,，在,R,、,L,档工作；,F0,：超速档,离,离单向合,器,器，防止,太,太阳轮超,过,过行星,架， 除,P,、,R,、,OD,均工作；,F1,：与,B2,一起，阻,止,止太阳轮,逆,逆时针,转,转，在,D2,、,2,2,工作；,F2,：阻止前,行,行架逆时,针,针转动，,在,在,D1,时工作。,3、执行,元,元件认识,3,个离合器,、,、,4,个制动器,和,和,3,个单项离,合,合器共,10,个。,4、丰田,自,自动变速,器,器行星齿,轮,轮变速器,换,换档执行,元,元件,超速挡行星架,前行星架,后行星架,中间轴,输入轴,输出轴,超速挡太阳轮,超速挡齿圈,前行星齿圈,太阳轮,后行星齿圈,B,0,：,超速挡制,动,动器,F,0,：,超速挡单,向,向离合器,C,0,：,超速挡离,合,合器,B,1,：,挡滑行制,动,动器,F,1,：,挡单向离合器,C,1,：,前进挡离合器,B,2,：,挡制动器,F,2,：,低挡单向离合,器,器,C,2,：,高挡及倒挡离,合,合器,B,3,：,低挡及倒挡制,动,动器,拉维奈尔赫式,行,行星齿轮变速,箱,箱采用的是与,辛,辛普森式行星,齿,齿轮机构一样,著,著名,的拉维奈尔赫,式,式行星齿轮机,构,构，这是一种,复,复合式行星齿,轮,轮机构，它由一个单行,星轮式行星排,和,和一个双行星,轮,轮式行星排组,合,合而成：后太阳轮和,长,长行星小齿轮,、,、,行星架、环齿,轮,轮共同组成一,个,个单行星轮,。,现代汽车自动,变,变速器上使用,的,的行星齿轮机,构,构，还有一种双排行星齿轮,机,机构双排行星齿,轮,轮机构在小太阳轮和齿圈之间有两组互,相,相啮合的行星,齿,齿轮，其中有长行星轮和大太阳轮和齿圈啮合，短行星齿轮和小太阳轮和,长,长行星轮啮合,拉维娜式行星,齿,齿轮机构,拉维奈尔赫式,行星,齿轮机构,拉维奈尔赫式,行,行星齿轮变速,装,装置由两行星,排,排组成，每级,行,行星排也是由太阳轮、行星,轮,轮及架、齿圈三部分组成，,轮,轮与轮之间装,有,有离合器或单,向,向离合器，轮,与,与壳体间有制,动,动器，通过离,合,合器、单向离,合,合器和制动器,，,，对三轮进行,不,不同的连接或,制,制动组合，使,变,变速器得到各,种,种档位的输出,。,。,1,、结构特点,一个单行星轮,行,行星排，一个,双,双行星轮行星,排,排组成.,长行星轮共用,，,，齿圈共用，,行,行星架共用。,2,、运动方程,前排：,后排：,3,、优点：,尺寸小，传动,比,比范围大，两,排,排可以实现四,档,档。,4、,变速器原理,B,2,2、4档制,动,动器：,制动大太阳轮,K,2,倒档离合器：,连,连接涡轮轴与,大,大太阳轮,K,1,前进离合器,：,：,连接涡轮轴与,小,小太阳轮,F,0,单向离合器,：,：限制行星架,逆,逆时针方向转,动,动,K,3,高档离合器,：,：,连接泵轮轴与,行,行星架,B,1,低、倒档制,动,动器：制动行,星,星架,涡轮轴,泵轮轴,