7.3 行星齿轮变速机构（课件）-高二《汽车底盘构造与维修》同步教学（电子工业版）

7.3 行星齿轮变速机构 自动变速器的机械变速机构一般采用内啮合的行星齿轮机构。与普通手动变速器相比，在传递同样功率的条件下，内啮合行星齿轮机构可以大大减小变速机构的尺寸和重量；并可以实现同向、同轴减速传动。此外，变速过程中动力不间断，加速性好，工作可靠。 1.单排行星齿轮机构的基本结构和工作原理 行星齿轮机构按照齿轮排数不同，可以分为单排和多排行星齿轮机构。多排行星齿轮机构一般由几个单排行星齿轮机构组成。在自动变速器中一般应用2-3个单排行星齿轮机构组成一个多排行星齿轮机构。但单排行星齿轮机构是多排行星齿轮机构的基础 行星齿轮机构工作时，行星轮除了绕自身轴线自转外，同时还绕着太阳轮公转。行星轮绕太阳轮公转时，行星架也绕太阳轮旋转。由于太阳轮与行星轮是外啮合，所以二者的旋转方向是相反的；而行星轮与齿圈是内啮合，这二者的旋转方向是向相同的。 单排行星机构是个二自由度的机构，其传动比只与齿圈齿数Zq、太阳轮齿数Zt有关，而与行星轮齿数Zx无关。行星齿轮机构的转速特性方程为： Ｎt＋ＫＮq =(１＋Ｋ)Ｎj 其中： Ｎt ——太阳轮转速 Ｎj ——行星架转速 Ｎq ——齿圈的转速 Ｋ—— 行星齿轮机构参数，K=Zq/Zt 由于一个方程有三个变量，若果将太阳轮、齿圈和行星架中某个元件作为主动（输入）部分，让另一个元件作为从动（输出）部分，则由于第三个元件不受任何约束和限制，所以从动部分的运动是不确定的。因此，为了得到确定的运动必须对太阳轮、齿圈和行星架三者中的某个元件的运动进行约束和限制。例如，若一个元件固定，另一个驱动，则第三个元件就可变速转动输出动力。图7-9 行星齿轮机构三元件间的形量关系 为了便于计算行星齿轮机构的传动比，假设行星架有齿数Zj，则根据转速特性方程，太阳轮、齿圈和行星架三者的齿数关系为Zj=Zt+Zq=Zt+KZt，可见Zj > Zq > Zt。因此，我们将行星齿轮机构简化为图7-9中的传动关系，以计算传动比。计算传动比时，元件固定者去掉该圆，剩下的按定轴轮系计算传动比。内啮合传动比为正（前进挡），外啮合传动比为负（倒挡）。 图7-9 行星齿轮机构三元件间的形量关系 通过将不同的元件进行约束和限制，可以得到不同的传动方式如表7-1。可见，单排行星机构有四个前进挡，但不能满足汽车变速器各挡的速比要求。因此，自动变速器常用两排或更多排的行星齿轮机构组成变速机构 传动方式 主动件 从动件 锁定件 传动比 备注 1 太阳轮 行星架 齿圈 1+K 减速增扭 2 齿圈 行星架 太阳轮 (1+K)/K 3 太阳轮 齿圈 行星架 -K 4 行星架 齿圈 太阳轮 K/(1+K) 增速减扭 5 行星架 太阳轮 齿圈 1/(1+K) 6 齿圈 太阳轮 行星架 -1/K 7 任两个连成一体 1 直接传动 8 既无任一元件制动，又无任两元件连成一体 三元件自由转动 不传递动力 2. 换档执行机构 将行星齿轮机构改组换挡的执行机构有：离合器、制动器和单向离合器。 （1）离合器 离合器是换档执行机构中进行连接的主要组件。离合器连接输入轴与行星齿轮机构，把液力变矩器输出的动力传递给行星齿轮机构；或把行星排的某两个组件连接在一起，使之成为一个整体。 ① 自动变速器中换挡离合器为多片湿式离合器。它由离合器鼓、花键毂、主动摩擦片、从动钢片和回位弹簧等构成，如图7-10。 图7-10 离合器的结构分解 1、11-卡环；2-弹簧座；3-活塞；4-O形密封圈；5-离合器鼓； 6-回位弹簧 7-蝶形弹簧；8-从动钢片；9-主动摩擦片；10-压盘 ② 工作原理 离合器的工作原理如图7-11。 当一定压力的ATF油经控制油道进入活塞左面的液压缸时，液压作用力便克服弹簧力使活塞右移，将所有离合器片压紧，即离合器接合，与离合器主、从动部分相连的元件也被连接在一起，以相同的速度旋转。 当控制阀将作用在离合器液压缸的油压撤除后，离合器活塞在回位弹簧的作用下回复原位，并将缸内的变速器油从进油孑L排出，使离合器分离，离合器主、从动部分可以不同的转速旋转。 图7-11 离合器的工作原理 （a）分离状态 （b）接合状态 1-控制油道；2-回位弹簧；3-活塞；4-离合器鼓；5-主动片； 6-卡环；7-压盘；8-从动片；9-花键毂；10-弹簧座 （2）制动器 自动变速器中的制动器是用来固定行星排中的元件。通过制动器的接合，把行星排中的某个元件和变速器壳体连接起来，使之不能转动。自动变速器中的制动器有两种，一种是片式制动器，一种是带式制动器。片式制动器与离合器的结构和原理相同，不同之处是离合器是起连接作用而传递动力，而片式制动器是通过连