《汽車運用與維修》課件項目三(1)：辛普森齒輪機構的檢修

項目三齒輪變速傳動系統(tǒng)的檢修

任務一辛普森齒輪機構的檢修

教學目標

1．掌握行星齒輪機構的組成和基本工作原理。2．掌握辛普森式齒輪機構的結構特點和原理。3．掌握CR-CR齒輪機構的結構特點和原理。4．掌握換擋元件的結構和原理。5．能分析四擋、五檔辛普森式及CR-CR齒輪機構的傳動關系。6．能初步拆裝、檢修辛普森式齒輪機構。任務一辛普森齒輪機構的檢修任務導入自動變速器中典型的齒輪機構：辛普森式、CR-CR式、拉維娜式和平行軸式。采用平行軸式齒輪機構的變速器由于尺寸較大，只有少數(shù)車采用，如本田車系。目前絕大多數(shù)汽車自動變速器采用的是行星齒輪機構，如豐田、大眾、奧迪、寶馬等系列。若豐田A341或U341自動變速器制動器、離合器、單項離合器或齒輪機構發(fā)生故障，就必須拆裝自動變速器。任務分析辛普森齒輪機構的結構特點是前后兩排齒輪機構共用一個太陽輪，并前行星架與后齒圈共用或前齒圈與后行星架共用。中間的換擋元件提供了齒輪機構確定運動條件，要檢查更換換擋元件和齒輪機構就需拆裝自動變速器。自動變速器拆裝非常復雜，技術要求高，所以就必須進行相關知識和技能的學習訓練。教學時數(shù)8學時任務一辛普森齒輪機構的檢修表教學設計表教學設計

任務一辛普森齒輪機構的檢修一、齒輪變速傳動系統(tǒng)在自動變速器中，齒輪變速傳動系統(tǒng)包括一套齒輪機構和一組換擋元件。齒輪機構又分兩種形式，即平行軸式齒輪變速機構和行星齒輪機構。1．平行軸式齒輪變速機構（普通齒輪變速機構）（1）基本變速機構的組成。包括普通齒輪和平行軸。（2）變速原理。變速傳動原理和手動變速器一樣，但換擋控制原理與行星齒輪變速傳動系統(tǒng)相同。2．行星齒輪機構（1）單一行星排的組成三個基本件分別為太陽輪、齒圈和裝有行星齒輪的行星輪架。行星齒輪機構的三個基本件既可作為輸入件，也可作為輸出件。1—太陽輪；2—齒圈；3—行星輪架；4—行星齒輪圖

基本行星齒輪機構任務一辛普森齒輪機構的檢修（2）行星齒輪機構的傳動方式。為分析運動規(guī)律，設太陽輪、齒圈和行星輪架的轉速分別為n1、n2和n3，齒數(shù)分別為z1、z2和z3，齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為a。根據(jù)能量守恒定律，由作用在該機構各元件上的力矩和結構參數(shù)，可導出表示單排行星齒輪機構一般運動規(guī)律的特性方程式。n1＋an2－(1＋a)n3＝0（3）行星齒輪機構傳動比的計算行星齒輪機構的傳動比可由特性方程直接計算而得。對于單排行星齒輪機構，通過解方程求解；對于多排行星齒輪機構，則通過解方程組求解，但必須借助基本件固定、連接等條件。任務一辛普森齒輪機構的檢修（4）行星齒輪機構的優(yōu)點①所有行星齒輪均參與工作，都承受載荷，行星齒輪工作更安靜，強度更大。②行星齒輪工作時，齒輪間產生的作用力由齒輪系統(tǒng)內部承受，不傳遞到變速器殼體，變速器可以設計得更薄、更輕。③行星齒輪機構采用內嚙合與外嚙合相結合的方式，與單一的外嚙合相比，減小了變速器尺寸。④行星齒輪系統(tǒng)的齒輪處于常嚙合狀態(tài)，不存在掛擋時的齒輪沖擊，工作平穩(wěn)，壽命長。（5）雙行星排。雙行星排由兩排行星齒輪機構組成，可實現(xiàn)更多、更合理的動力傳動方式。下圖所示為典型的雙排行星齒輪機構。任務一辛普森齒輪機構的檢修3．換擋元件（1）多片摩擦離合器。①作用由液壓操縱系統(tǒng)控制，將變速器的輸入軸和行星排的某個基本元件連接，或將行星排的某兩個基本元件連接在一起，也可將某個基本件固定，從而提供確定運動的條件。②組成自動變速器中的多片摩擦離合器幾乎都是濕式的，它由離合器鼓、活塞、回位彈簧、鋼片、摩擦片、離合器轂等組成，任務一辛普森齒輪機構的檢修（2）制動器。①作用由液壓操縱系統(tǒng)控制，用于固定行星齒輪機構中的基本元件，阻止其旋轉，提供行星齒輪機構確定運動的條件。②分類制動器分為片式制動器及帶式制動器。③片式制動器

任務一辛普森齒輪機構的檢修④帶式制動器。a．組成。帶式制動器由制動帶、伺服裝置（液壓油缸、液壓活塞、彈簧及操縱桿等）組成。b．分類。按變形能力分剛性制動帶（厚）和撓性制動帶；按結構分單邊式、雙邊式；按制動器伺服裝置作用方式分直接作用式（如圖（a）所示）和間接作用式（如圖（b），（c）所示）；按油缸形式分單作用式（單油腔，如圖3.7所示）、雙作用式（雙油腔，A腔供油制動，B腔供油放松，如圖3.8所示）及有控制油腔的雙作用式（A、B、C三腔，C為控制腔，C腔供油放松，斷油制動）。任務一辛普森齒輪機構的檢修（3）單向離合器。①作用單方向接合回轉傳遞動力；反向時分離，空轉不傳遞動力。②類型單向離合器分滾柱式、楔塊式及棘爪式（很少采用）。任務一辛普森齒輪機構的檢修二、辛普森式行星齒輪變速傳動系統(tǒng)1.雙排三擋辛普森行星齒輪系統(tǒng)最初的辛普森行星齒輪系統(tǒng)是三速行星齒輪系統(tǒng)，能提供三個前進擋和一個倒擋。日產3N71B自動變速器所用的就是辛普森行星齒輪系統(tǒng)。①結構特點：前后兩排行星齒輪機構共用一個太陽輪。②換擋元件的組成：前進擋離合器（C2）、直接擋離合器（C1）、單向離合器（F）、二擋制動器（B1）和倒擋制動器（B2）。③換擋元件狀態(tài)表：各擋時換擋元件的工作狀態(tài)如表所示。由表可知：每個擋位都由換擋元件的組合狀態(tài)所決定，并且要注意分析各擋位下?lián)Q擋元件狀態(tài)規(guī)律。任務一辛普森齒輪機構的檢修任務一辛普森齒輪機構的檢修2.三排四擋辛普森行星齒輪系統(tǒng)A341自動變速器是典型的三排四擋辛普森行星齒輪系統(tǒng)，在LS400、皇冠3.0、克萊斯勒等后軸驅動的轎車中使用。①結構特點：三排行星齒輪機構，第一排為超速排，第二、三排公用一個太陽輪。②換擋元件的組成：3個離合器、4個制動器和3個單向離合器。③換擋元件狀態(tài)表：各擋時換擋元件的工作狀態(tài)如表所示。任務一辛普森齒輪機構的檢修④各擋動力傳遞路線：確定各擋動力傳動路線要做到如下三步。一是根據(jù)特性方程組成的方程組確定各排行星齒輪機構是否具有確定運動的條件；二是分析動力傳動路線；三是通過元件旋向判斷前進擋或倒擋。a．D位1擋。當自動變速器處于D位1擋行駛時，其動力傳遞路線如圖3.13所示。任務一辛普森齒輪機構的檢修液力變矩器（順時針轉動）→O/D超速輸入軸（順）→超速行星架（順）→此時由于C0接合，F(xiàn)0鎖定，使得超速太陽輪與行星架成為一體，剛性旋轉，超速齒圈以相同轉速轉動（順）→中間輸入軸（順）→C1接合→前行星齒圈（順）→分兩路由于行駛阻力，前齒圈轉速低，前行星輪→前后太陽輪（逆）

→動力傳遞到前行星輪公轉（順）→前行星架（順）后行星輪自轉（順）→后齒圈（順）輸出軸。由于前行星輪順時針方向的自轉，欲帶動前、后太陽輪逆時針方向轉動，使后行星齒輪有向順時針自轉的趨勢，同時也有向逆時針公轉的趨勢；但由于F2單向離合器的作用，行星架無法向逆時針方向轉動。最后的結果是后行星架被固定，后行星輪順時針自轉將動力傳遞給后齒圈輸出。任務一辛普森齒輪機構的檢修三、CR-CR（改進的辛普森）式齒輪變速傳動系統(tǒng)CR-CR結構是指將2組單行星排的行星架C(planetcarrier)和齒圈R(gearring)分別組配的變速器，該行星機構只具有4個獨立元件，即前太陽輪、后太陽輪、前行星架和后齒圈組件、前齒圈和后行星架組件。其特點是變速比大、效率高、元件軸轉速低。任務一辛普森齒輪機構的檢修豐田U341E型自動變速器是采用了CR-CR式行星齒輪機構，其規(guī)格表3所示。任務一辛普森齒輪機構的檢修豐田U341E型自動變速器行星齒輪變速機構主要部件的功能和規(guī)格如左表所示，各換擋執(zhí)行元件工作情況右表所示。任務一辛普森齒輪機構的檢修1)1擋動力傳遞原理.這里以換擋手柄處于“D”、“3”和“2”位置變速器工作在1擋時來分析，此時工作的換擋執(zhí)行元件有Cl,F2，如圖所示。動力傳遞發(fā)生在前行星排，動力由輸入軸→Cl→前太陽輪→前行星輪→前行星架→中間主、從動齒輪→輸出。此時，后排行星齒輪組處于空轉狀態(tài)。任務一辛普森齒輪機構的檢修2)2擋動力傳動原理這里以換擋手柄處于“D”和“3”位置變速器工作在2擋時來分析，此時工作的換擋執(zhí)行元件有C1,B2,Fl，如圖3.24所示。動力傳遞發(fā)生在前、后兩個行星排，動力傳遞路線為:任務一辛普森齒輪機構的檢修任務實施一、拆卸豐田U341E型自動變速器拆卸步驟70步二、裝配U341E型自動變速器

裝配71步

任務一辛普森齒輪機構的檢修教學測評1.理論測評①自動變速器中的齒輪機構有哪幾種形式？②典型辛普森和CR-CR行星齒輪機構各有何結構特點？③換擋元件有哪幾種？④敘述4擋辛普森和4擋CR-CR的動力傳遞路線。⑤敘述4擋辛普森和4擋CR-CR式自動變速器的拆裝步驟。2.任務測評參見表4-2。任務一辛普森齒輪機構的檢修教學小結1.齒輪變速器傳動系統(tǒng)由齒輪機構和一組換擋元件組成。2.辛普森式行星齒輪機構的結構特點是前后兩排行星齒輪機構共用一個太陽輪，并且前架后圈或前圈后架相連。3.CR-CR式行星齒輪機構的結構特點是前架與后圈相連，并且前圈與后架相連。4.行星齒輪機構有確定運動的條件是：固定一個基本件或連接兩個基本件。