行星齒輪變速機(jī)構(gòu)

1、組成：太陽輪、齒圈、行星輪與行星架 。,1、 行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)原理,1.1.1 單排行星齒輪機(jī)構(gòu),齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型分：固定軸式（平行軸式），行星齒輪式傳動(dòng)機(jī)構(gòu),1.1 行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)原理,令太陽輪齒數(shù)為Z1、半徑為r1，齒圈齒數(shù)為Z2、半徑為r2。設(shè)=Z2/Z1=r2/r1；則有公式: n1+n2-(1+) n3 = 0。 分別把三元件中任一元件當(dāng)主動(dòng)件，被動(dòng)件及固定件就可以得到以下不同的傳動(dòng)方案：,1.1.2 單排行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過程分析,行星輪,r1,r2,一、不傳遞動(dòng)力,一）、不傳遞動(dòng)力：傳動(dòng)比=0 條件：三個(gè)元件自由轉(zhuǎn)動(dòng) n1+n2-(1+) n3 = 0,二)減速：傳動(dòng)比=

2、1+ 條件： 主動(dòng)件-太陽輪，被動(dòng)件-行星架，固定件-齒圈。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n2=0 傳動(dòng)比=n1/n3=1+,二、減速傳動(dòng),二）、減速：傳動(dòng)比=（1+）/ 條件：主動(dòng)件-齒圈，被動(dòng)件-行星架，固定件-太陽輪。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n1=0 傳動(dòng)比=n2/n3=（1+）/,減速反向：傳動(dòng)比=- 條件：主動(dòng)件-太陽輪，被動(dòng)件-齒圈，固定件-行星架。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n3=0 傳動(dòng)比=n1/n2=-,三、減速反向傳動(dòng),直接傳動(dòng)：傳動(dòng)比=1 條件：任何兩元件被剛性聯(lián)接。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n3= n1或n3= n2或n1=

3、n2 傳動(dòng)比=1,四、直接傳動(dòng),一）、 增速傳動(dòng)：傳動(dòng)比=/（1+ ） 條件：主動(dòng)件-行星架，被動(dòng)件-齒圈，固定件-太陽輪。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n1=0 傳動(dòng)比=n3/n2=/ （1+ ）,五、增速傳動(dòng),二）、增速傳動(dòng)：傳動(dòng)比=1/ （1+ ） 條件：主動(dòng)件-行星架，被動(dòng)件-太陽輪，固定件-齒圈。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n2=0 傳動(dòng)比=n3/n1=1/ （1+ ）,增速反向傳動(dòng)：傳動(dòng)比=-1/ 條件：主動(dòng)件-齒圈，被動(dòng)件-太陽輪，固定件-行星架。 n1+n2-(1+) n3 = 0 n3=0 傳動(dòng)比=n2/n1=-1/ ,六、增速反向傳動(dòng),主動(dòng)件,被動(dòng)件,單排

4、行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案,超速或4檔,倒檔,3檔,2檔,1檔,1、單排行星齒輪機(jī)構(gòu)能否滿足車輛的檔位要求？ 2、三元件主動(dòng)、被動(dòng)與固定的變換如何實(shí)施？采用什么機(jī)構(gòu)？,傳動(dòng)比=1,C1,C2,B1,討論,3、當(dāng)直接傳動(dòng)時(shí)，圖中利用離合器使行星架與齒圈連成一體；還有其他的方法實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)嗎？ C1結(jié)合，B1作用或結(jié)合，傳動(dòng)比=1+ ；C1，C2同時(shí)結(jié)合，傳動(dòng)比=1 C1，C2離合器，B1制動(dòng)帶，（B1）制動(dòng)器； 設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比1+，1， 1/（1+）的單排行星齒輪機(jī)構(gòu)離合器，制動(dòng)帶的配置方法。,輸出n2,輸入n3,C,B,輸出n2,輸入n3,C,B,單排行星齒輪傳動(dòng),輸出n2,輸入n3,輸出n2

5、,輸入n3,如果輸入n2,輸出n3?,輸出n3,輸入n2,輸出n3,輸入n2,如果輸入n2,輸出n3?,常見的有多片離合器，制動(dòng)器(制動(dòng)帶)及單向離合器三種；其中，單向離合器的工作情況是由運(yùn)動(dòng)條件所決定，而離合器的接合和分離及制動(dòng)器的制動(dòng)和釋放是由液壓控制系統(tǒng)自動(dòng)控制的。 有什么作用?-連接、連鎖和固定,1.2 換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu),一、離合器結(jié)構(gòu),1.2.1、多片式離合器,離合器鼓；,離合器活塞,彈簧座,鋼片、摩擦片,卡環(huán)；,回位彈簧,二、離合器工作過程,三、帶有球閥的多片離合器 單向閥作用：防止高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不作用的離合器被壓緊。,進(jìn)油時(shí)，球閥封死泄油孔,泄油后、球閥離開泄油孔。？,1-球閥 2-進(jìn)

6、油腔 3-油封 4-泄油通道 5-活塞,C0,連鎖作用,(1)連接作用將行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一元件與主動(dòng)部分相連。 (2)連鎖作用將行星齒輪機(jī)構(gòu)中任二元件連鎖為一體，實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)。,C1,C2,連接作用,四、離合器作用,C2,C1,C1,C2,C1,C2,連接作用與連鎖作用,一、作用與種類 作用：固定作用將行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一元件與殼體相連，使該元件固定。 種類：帶式和多片式制動(dòng)器。,1.2.2、制動(dòng)器,固定作用,B0,B2,B1,二、片式制動(dòng)器,結(jié)構(gòu)基本同離合器，所不同的是制動(dòng)器的殼體，活塞上沒有單向閥 。,三、帶式制動(dòng)器,帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)：,1-變速器殼體 2-制動(dòng)帶 3-制動(dòng)鼓 4-活塞 5-液

7、壓缸施壓腔 6-液壓缸端蓋 7-液壓缸釋放腔 8-推桿 9-調(diào)整螺釘 10-回位彈簧,間隙如何測(cè)量、調(diào)整？,帶式制動(dòng)器工作過程：,1.2.3、單向離合器,常見類型有：棘輪式、滾柱斜槽式 和 楔塊式單向（超越）離合器 作用：連鎖作用，固定作用，改善換檔的平穩(wěn)性。,1-外環(huán) 2-內(nèi)環(huán) 3-滾柱 4-彈簧。,1、滾柱斜槽式單向（超越）離合器,二、楔塊式單向（超越）離合器,1-外環(huán) 2-內(nèi)環(huán) 3-楔塊。,三、棘輪式單向（超越）離合器,1-外輪 2-棘爪 3-棘輪 4-葉片彈簧。,四、單向離合器作用,(1) 連鎖作用 -將二元件直接連接使之一起運(yùn)動(dòng)。 (2) 固定作用將行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一元件與殼體相連，

8、使該元件被固定。 (3）改善換檔的平穩(wěn)性。,單向離合器會(huì)裝反嗎？ 單向離合器裝反會(huì)如何？,小結(jié),一、行星齒輪機(jī)構(gòu) n1+n2-(1+) n3 = 0,超速或4檔,倒檔,3檔,2檔,1檔,小結(jié),二、換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu) 常見有多片離合器，制動(dòng)器(制動(dòng)帶)及單向離合器三種 離合器單向閥作用：防止高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不作用的離合器被壓緊。,離合器作用： (1)連接作用將行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一元件與主動(dòng)部分相連。 (2)連鎖作用將行星齒輪機(jī)構(gòu)中任二元件連鎖為一體，實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)。,制動(dòng)器作用：固定作用將行星齒輪機(jī)構(gòu)中某一元件與殼體相連，使該元件固定。 制動(dòng)器種類：帶式和多片式制動(dòng)器。,單向離合器常見類型有：棘輪式、滾柱斜槽

9、式 和 楔塊式單向（超越）離合器 單向離合器作用：連鎖作用，固定作用，改善換檔的平穩(wěn)性。,由單排行星齒輪按一定規(guī)則組合，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用實(shí)現(xiàn)不同的檔位。主要類型有辛普森(Simpson)行星齒輪，拉維娜(Ravigneaux)行星齒輪 ，CR-CR雙行星排式齒輪機(jī)構(gòu)，其他組合式行星齒輪機(jī)構(gòu)。,行星齒輪機(jī)構(gòu),特點(diǎn):兩個(gè)行星排共用1個(gè)太陽輪。 有2種類型組件： 1、前圈與后行星架相連作為輸出； 2、前行星架與后圈相連作為輸出；,一.辛普森（Simpson）行星齒輪機(jī)構(gòu),特點(diǎn):兩個(gè)行星排共用1個(gè)太陽輪。（前排齒圈與后排的行星架相連作為輸出，太陽輪和齒圈可作動(dòng)力輸入）,辛普森（Simpson）行星齒

10、輪機(jī)構(gòu),后行星架,太陽輪組件,前齒圈,行星齒輪,前行星架和后齒圈組件,前齒圈,太陽輪組件,行星齒輪,前行星架和后齒圈組件,后行星架,豐田A43D： 前圈與后行星架相連作為輸出；,豐田A340E： 前行星架與后圈相連作為輸出,1-超速輸入軸；2-超速太陽輪；3-超速行星齒圈；4輸入軸; 5中間軸；6-太陽輪；7-前行星齒圈；8-后前行星齒圈；9輸出軸；10-后行星架；11-前行星架；12-超速行星架,豐田A43D自動(dòng)變速器為例進(jìn)行分析,C1-前進(jìn)離合器 C2-直接離合器 B1-#1制動(dòng)器（固定太陽輪） B2-#2制動(dòng)器（固定F1之外圈） B3-#3制動(dòng)器（固定前行星架） F1-B2作用時(shí)固定太陽

11、輪，防反轉(zhuǎn) F2-固定前行星架，防反轉(zhuǎn),“P、N”檔,“D-1”檔傳動(dòng)路線,D1執(zhí)行元件工作狀況 D1傳動(dòng)狀況 (超速檔行星排） D-1傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖； 前排、后排,“D-1”檔傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖,前后排傳動(dòng)比相同 n11+ n12-(1+ )n13=0 n21+ n22-(1+ )n23=0 n11=n21，n12=n23，n13=0 iD-1=n22/n23=(1+2 )/ ,“D”-2檔傳動(dòng)路線,D2執(zhí)行元件工作狀況 D2傳動(dòng)狀況 D-2傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖； 后排,“D”-2檔傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖,后排行星架作用 n21+ n 22-(1+) n23=0 n21=0 iD-2=n22/n23=(1+ )/ ,

12、“D”-3檔傳動(dòng)路線,D3執(zhí)行元件工作狀況 D3傳動(dòng)狀況 D-3傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖； 前后排,“D”-3檔傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖,后排行星架作用 iD-3=n22/n23=1,“D”-4檔傳動(dòng)路線,D4執(zhí)行元件工作狀況 D4傳動(dòng)狀況 超速檔行星排 D-4傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖； 前后排,C0-超速速離合器；C1-前進(jìn)離合器；C2-直接離合器 B0-超速離合器；B1-#1制動(dòng)器（固定太陽輪）；B2-#2制動(dòng)器（固定F1之外圈）；B3-#3制動(dòng)器（固定前行星架） F0-超速 單向離合器；F1-B2作用時(shí)固定太陽輪，防反轉(zhuǎn)；F2-固定前行星架，防反轉(zhuǎn),“D”-4檔傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖,“R”檔傳動(dòng)路線,R執(zhí)行元件工作狀況 R傳動(dòng)狀況

13、 超速檔行星排 R傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖； 前排,“R”檔傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖,n11,n13,n12,前排行星架作用 n11+n12-(1+ )n13=0 n13=0 iR=n11/n12=- ,“L-1”檔傳動(dòng)路線,L-1執(zhí)行元件工作狀況 L-1傳動(dòng)狀況 L-1傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖；,“L-1”檔傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖,前后排傳動(dòng)比相同 n11+ n12-(1+ )n13=0 n21+ n22-(1+ )n23=0 n11=n21，n12=n23，n13=0 iD-1=n22/n23=(1+2 )/ ,“2”-2檔傳動(dòng)路線,2-2執(zhí)行元件工作狀況 2-2傳動(dòng)狀況 2-2傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖；,2-2檔傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖,后排行星架作用 n

14、21+ n 22-(1+) n23=0 n21=0 iD-2=n22/n23=(1+ )/ ,特點(diǎn):兩個(gè)行星排共用1個(gè)太陽輪。（前排齒圈與后排的行星架相連作為輸出，太陽輪和齒圈可作動(dòng)力輸入）,總結(jié)1,總結(jié)2,總結(jié),超速太陽輪B0制動(dòng)器,超速行星架,自由,鎖止,F0,C0,B0,F0,C1,C2,B1,B2,B3,F1,F2,前后太陽輪B1制動(dòng)器,B2制動(dòng)器,自由,鎖止,F1,固定,前行星架B3制動(dòng)器,自由,鎖止,F2,二. 拉維娜（Ravigneaux）行星齒輪機(jī)構(gòu),拉維娜行星齒輪機(jī)構(gòu)有2速、3速和4速自動(dòng)變速器；以4速最廣。 一、特點(diǎn):該系統(tǒng)的兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)共用一個(gè)齒圈和一個(gè)行星架，行星架

15、上的兩套行星齒輪相互嚙合，其中短行星齒輪與小太陽輪嚙合，長(zhǎng)行星齒輪與大太陽輪、齒圈內(nèi)齒嚙合。,拉維娜傳動(dòng),3速,4速,C1-倒檔(前)離合器； C2-1-3檔(后)離合器； C3-3-4檔(終端)離合器； B1-2-4檔制動(dòng)器； B2-低/倒(跳合)制動(dòng)帶； F-單向離合器；,拉維娜與辛普森比較： 辛普森-有明顯的雙行星排，共用太陽輪、齒圈行星架合用并輸出； 拉維娜-雙行星排不明顯，行星架合用、共用齒圈并輸出；長(zhǎng)短行星齒輪相互嚙合。,二、 4速拉維娜行星齒輪機(jī)構(gòu),動(dòng)力輸出,4速拉維娜行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖,D1檔傳動(dòng)路線,C1-倒檔(前)離合器； C2-1-3檔(后)離合器； C3-3-4檔

16、(終端)離合器； B1-2-4檔(跳合)制動(dòng)帶； B2-低/倒制動(dòng)器； F-單向離合器；,D1執(zhí)行元件工作狀況 D1傳動(dòng)狀況 D1平面?zhèn)鲃?dòng)狀況,D1傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖,i1=Z5/Z1,C1-倒檔(前)離合器； C2-1-3檔(后)離合器； C3-3-4檔(終端)離合器； B1-2-4檔(跳合)制動(dòng)帶； B2-低/倒制動(dòng)器； F-單向離合器；,D2檔傳動(dòng)路線,C1-倒檔(前)離合器； C2-1-3檔(后)離合器； C3-3-4檔(終端)離合器； B1-2-4檔(跳合)制動(dòng)帶； B2-低/倒制動(dòng)器； F-單向離合器；,D2執(zhí)行元件工作狀況 D2傳動(dòng)狀況 D2平面?zhèn)鲃?dòng)狀況,D2,i2=(Z1+Z2)*Z

17、5)/Z1*(Z2+Z5),D3檔傳動(dòng)路線,C1-倒檔(前)離合器； C2-1-3檔(后)離合器； C3-3-4檔(終端)離合器； B1-2-4檔(跳合)制動(dòng)帶； B2-低/倒制動(dòng)器； F-單向離合器；,D3執(zhí)行元件工作狀況 D3傳動(dòng)狀況 D3平面?zhèn)鲃?dòng)狀況,D3,i3=1,D4檔傳動(dòng)路線,C1-倒檔(前)離合器； C2-1-3檔(后)離合器； C3-3-4檔(終端)離合器； B1-2-4檔(跳合)制動(dòng)帶； B2-低/倒制動(dòng)器； F-單向離合器；,D4執(zhí)行元件工作狀況 D4傳動(dòng)狀況 D4平面?zhèn)鲃?dòng)狀況,D4,i4=Z5/(Z2+Z5),R檔傳動(dòng)路線,C1-倒檔(前)離合器； C2-1-3檔(后)離合器； C3-3-4檔(終端)離合器； B1-2-4檔(跳合)制動(dòng)帶； B2-低/倒制動(dòng)器； F-單向離合器；,R檔執(zhí)行元件工作狀況 R檔傳動(dòng)狀況 R檔平面?zhèn)鲃?dòng)狀