辛普森式商务车自动变速器结构设计【行星齿轮变速箱】

开题报告

学生姓名专业班级

指导教师姓名职称工作单位

课题来源教师自拟课题课题性质应用设计课题名称辛普森变速器结构设计

本设计的科学依据

（科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势

等）

一、辛普森变速器研究的依据与意义

汽车工业作为一个国家的支柱产业，对国家的经济发展有着举足轻重的作用。从19世纪末卡尔本茨制造出的第一辆汽车到今天的智能型多功能汽车，汽车以从单纯的代步工具发展成为现代社会的象征。汽车工业发展水平、家庭平均拥有汽车数量以及公路网的建设规模等已经成为衡量一个国家工业发达程度的重要标志。在当今一些发达的国家，其汽车工业的发展更是对国家经济发展社会进步有着直接的影响。

二、辛普森变速器的国内外研究概况

目前，从市场上不同车型所配置的变速器来看，变速器主要分为以下几种:

1、手动变速器

手动变速器采用齿轮组，每档的齿轮组德齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值。

2、自动变速器

自动变速器，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速器没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化自动分离或闭合，从而达到自动变速的目的。

3、无级变速器

无级变速器系统不像手动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个刚带来变速，其传动比可以随意变化，没有换挡的突跳感觉。它能克服普通自动变速器突然换挡，油门反应慢，油耗高等缺点。无级变速器能在一定范围内实现速比的无极变换，并选定几个常用的速比作为常用的档。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。

三.汽车节能技术现状和发展趋势

绿色汽车、节能减排已经成为当今汽车工业发展的主旋律，未来新

设计内容和预期成果

（具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式）

一、辛普森变速器的结构设计

首先经过实体拆装，然后测量出所需数据，应用三维绘图软件绘制实体图，完成零部件二维图的绘制及尺寸标注。一张0号装配图，若干零部件图。

拟采取设计方法和技术

支持

（设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决

办法等）

一、设计方法

查阅资料，变速器的参数并运用caxa、solidworks画出产品的零件图和装配图。

二、可能遇到的问题

若制动系统设计不正确，可以请教老师；

若装配图有问题，可以查阅资料或请教同学；

实现本项

目已具备的条

件

（包括过

去学习、研究

工作基础，现

有主要仪器设

备、设计环境

及协作条件

等）

汽车设计参数可参考相关书籍自己拟定

各环节拟定阶段性工作进度

(以周为

单位)1-4周完成开题报告

5-6周查阅资料，确定设计方案7-8周计算所需参数

9-10周画出各个零件图和装配图11-12周转向和制动系统测试

13-14周细节工作，准备答辩

摘要

目前，自动变速器在汽车领域的应用越来越广泛。其中主要原因是自动变速器能够根据路面状况自动改变车速，这极大地方便了驾驶者。不仅能够缓解驾驶者驾驶疲劳减少路面交通事故，而且还能够提高汽车的燃油经济性。同时，还能提高汽车的动力性。行星齿轮变速箱主要结构为行星齿轮机构，行星齿轮机构主要由太阳轮、外齿圈、行星轮、行星架组成。由于行星齿轮机构具有两个自由度，因此行星齿轮机构没有固定的的传动比，不能直接应用于变速器。为了能够将行星齿轮变速器应用于自动变速器，必须将齿轮机构中的元件固定使其具有一个自由度。只有一个自由度的行星齿轮机构具有固定的传动比，因此可以应用于自动变速器中。我设计的为商务车行星齿轮变速箱，行星齿轮机构具有结构紧凑、刚度大、传动平稳等优点。行星齿轮变速箱动力改变由液力变矩器进行控制，其操纵机构为离合器和制动器，并通过液压油进行控制，从而实现自动换挡。但是，自动变速器结构比较复杂。通过这次毕业设计我对自动变速器原理做了大量的工作并参考商务车车型最终确定了其传动方案，并对各档传动比做了详细的说明。

关键词：自动变速器行星齿轮变速箱液力变矩器

Abstract

At present, more and more widely applied in the field of automatic transmission in car.The main reason is that automatic transmission can change the speed automatically according to the road conditions, it has made great drivers.Not only can alleviate drivers driving fatigue reduce road traffic accidents, but also can improve the fuel economy of the car.At the same time, it can improve power performance of car.Planetary gear transmission main structure for a planet gear mechanism, the planetary gear mechanism is mainly composed of the sun wheel, outer ring gear, planetary wheel, planet carrier.Because the planet gear mechanism has two degrees of freedom, so the planet gear mechanism has no fixed transmission ratio, cannot be directly applied to the transmission.In order to be able to will be applied in the automatic transmission planetary gear transmission, the gear mechanism of components must be fixed exhibit a degree of freedom.There is only one degree of freedom of planet gear mechanism has a fixed ratio, thus can be used in the automatic transmission.I design for commercial vehicles planetary gear transmission, the planet gear mechanism has the advantages of compact structure, large rigidity, smooth transmission.Planetary gear transmission power changes controlled by hydraulic torque converter, its operating mechanism for the clutch and brake, and the control with the hydraulic oil, so as to realize automatic shift.However, the automatic transmission structure is more complex.Through this graduation design I made a lot of work on automatic transmission principle and refer to commercial vehicles models ultimately determine the transmission scheme, and has made the detailed instructions for each transmission ratio.

KEYWORDS:automatic transmisson lanetary gearbox torque converter

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

第1章自动变速器的基本组成 (1)

第2章行星齿轮和液力变矩器的工作原理 (4)

2.1行星齿轮的结构及工作原理 (4)

2.2液力变矩器的工作原理 (5)

第3章自动变速器传动方案及传动原理 (6)

3.1自动变速器的传动方案 (6)

3.2自动变速器的传动原理 (6)

3.2.1空挡或驻车挡的传动原理 (6)

3.2.2D位D1挡汽车加速与滑行时传动原理 (7)

3.2.3汽车在L位一挡时前后行星排的传动原理 (10)

3.2.4D位D2挡传动原理图 (13)

3.2.5二挡时自动变速器的传动原理图 (16)

3.2.6D位D3挡时，自动变速器的传动原理 (18)

3.2.7超速挡传动原理 (19)

3.2.8自动变速器的倒档传动原理 (21)

第4章行星齿轮机构设计及计算 (23)

4.1变速器齿轮传动的设计及计算 (23)

4.1.1各挡位传动比分析 (23)

4.1.2齿轮参数设计及计算 (23)

4.1.3实际传动比 (25)

4.1.4齿轮强度校核 (25)

4.2换挡执行机构 (26)

4.2.1多片离合器 (27)

4.2.2制动器 (27)

4.2.3单向超越离合器 (28)

第五章结论 (29)

致谢 (30)

参考文献 (31)

第1章自动变速器的基本组成

自动变速器的种类和型号有很多，它们的形状和结构也很复杂并且不相同。与此同时，大部分自动变速器组成大致相同。液力变矩器齿轮机构是自动变速器的重要组成部件。自动变速器在现代汽车中是迄今为止比较复杂的汽车部件之一，根据成份元件的工作原理，大致可以将这些成份元件分为五大主要部分。自动变速器结构图如图1-1所示。

图1-1 自动变速器结构图

（1）液力变矩器

液力变矩器是在汽车中比较关键的部件，其主要的功能是改变发动机输入的转矩从而可以改变汽车的行驶车速。发动机与汽车变矩器相连接，功能主要是改变汽车发动机转矩相连接。油液流动过程中，工作液体能量的变化，从而可以使发动机的动力能够传递到其输入轴，同时它能根据汽车在行驶过程中路面状况来判断汽车应具有的车速。液力变矩器如图1-2所示。

图1-2液力变矩器

（2）行星齿轮机构

自动变速箱的行星齿轮在自动变速器中是比较关键的部件，自动变速器的变速机构有普通齿轮和行星齿轮变速机构式两种。由于普通齿轮式变速器的缺点较多，因此在自动变速器方面应用较少。普通齿轮变速器主要缺点为尺寸比较大，同时所能提供的传动比小。因此，普通齿轮式变速器只在少数车型采用（本田车型上大都采用此类变速器）。相对目前汽车市场而言，行星齿轮变速箱在自动变速器中的应用较为广泛。自动变速器内部结构如图1-3所示。

图1-3自动变速器内部结构

自动变速器是迄今为止汽车中比较复杂的组成汽车部件。同时，自动变速器也在汽车变速器中发挥重要。自动变速器可以极大地缓解驾驶者驾驶偏劳，从而减少汽车交通事故的发生。与此，自动变速器的燃油经济性以及汽车动力性相比普通变速器的要好。

自动变速器供油系统结构复杂，主要通过油泵进行齿轮变速箱内部油路的供给。目前，电控系统越来越多地应用于自动变速器，这也极大地改善了汽车的控制系统和操纵机构。

自动变速器具有很多优越性，其主要特点有：

1、自动变速器车容易驾驶。

2、自动变速器车换挡平顺，提高乘坐舒适性。

3、自动变速器传动平稳，降低了轮胎的磨损，提高了轮胎的使用寿命，使发动机、传动系的寿命都有所提高。

4、自动变速器能够根据相应状况，自动改变车速，及大地改善了汽车的燃

油经济性，节省了汽车行驶油耗量，降低了汽车尾气对环境的污染。

5、自动变速具有良好的通过性。汽车在陡坡上行驶时，不存在手动车下滑问题。

第2章行星齿轮和液力变矩器的工作原理

2.1行星齿轮的结构及工作原理

行星齿轮变速器被广泛地用于现代汽车变速器中，而我们知道的齿轮大部分都是轴线固定。转动轴都是通过轴承固定在机器的机体上。所以，它们的转动中心对机器的机体是相对固定的。有定轴齿轮与此同时那么就有动轴齿轮，然后我们所不太熟悉的一类齿轮被称为行星齿轮。我们知道这类齿轮的转动轴线是不固定的，这类齿轮的转动轴线安装在一个支架上，这个支架是可以转动的。行星齿轮不仅可以像定轴齿轮一样，按着转动轴转动中心进行转动之外，同时，它们的转动轴中心不断地进行转动，还跟着支架随着其他支架而运动。跟随自己轴线转动中心进行的转动被称为自转。反而言之，随其它轴线的中心进行运动而被称为公转。与行星的运转非常类似，由此，其被称为行星齿轮，结构如图2-1所示。

图2-1行星齿轮结构图

轴线被固定在机器机体上的的齿轮，其传动原理我们都很熟悉。一对齿轮进行相互啮合的过程中，一个称为主动轮，从它那里不断输入动力，另外一个齿轮被称为从动轮，从它那里通过轴传出动力。同时，也有的齿轮仅仅作为传递动力而不参与传动比改变，因此被我们称为惰轮。惰轮对动力的传动有很大作用，它不改变齿轮传动的速比，而只改变动力传动的方向。因而，从它那里通过，而不改变传动速比，只改变传动方向。我们所了解的行星齿轮的齿轮系统与定轴齿轮，它们的分析办法就有所不同。与此同时可以用离合器或制动器作为操纵机构，根据条件限制其中一条轴的转动，剩下两条轴就可以进行动力传动进行动力输出。

由此可以得出，行星齿轮传动的之间的关系的组合就可以变为很多种，常见的组合类型有：

动力从太阳轮输入，从外齿圈输出，行星架通过机构锁死；

动力从太阳轮输入，从行星架输出，外齿圈锁死；

动力从行星架输入，从太阳轮输出，外齿圈锁死；

动力从行星架输入，从外齿圈输出，太阳轮锁死；

动力从外齿圈输入，从行星架输出，太阳轮锁死；

动力从外齿圈输入，从太阳轮输出，行星架锁死；

两股动力分别从太阳轮和外齿圈输入，合成后从行星架输出；

两股动力分别从行星架和太阳轮输入，合成后从外齿圈输出；

两股动力分别从行星架和外齿圈输入，合成后从太阳轮输出；

动力从太阳轮输入，分两路从外齿圈和行星架输出；

动力从行星架输入，分两路从太阳轮和外齿圈输出；

动力外齿圈输入，分两路从太阳轮和行星架输出。

行星齿轮传动能得到广泛应用，其优点主要是是刚度大承载能力好，同轴线占用空间小，传动平稳。制造行星齿轮要求的精度较高。有些行星齿轮传动机构效率高，这类行星齿轮机构传动比较小。当用行星齿轮机构作减速器时，行星齿轮机构效率则随着传动比的增大而减小。

2.2液力变矩器的工作原理

液力变矩器是自动变速器中比较重要的组成部件，被用于商务车上的液力变矩器。泵轮通过发动机带动进行旋转，泵轮内的工作液体受到泵轮叶片的作用而流向外缘。流动的液体通过泵轮流出，经过一段时间的流动变化后，涡轮叶片被流动的液体所冲击，相连的输出轴被涡轮带动而不断转动。经过涡轮流出的工作液体，工作液体的能逐渐被消耗。输出轴的能量就是由工作液体的能量转化而来。流入导轮的液体先经过导轮，导轮因为被固定而不能够转动。工作液体通过叶片不断变化，液流的方向被导轮不断改变，液体通过改变能量来实现能量的改变与转化。

自动变速器有液力变矩器有前置后驱液力自动变速器，与此同时，自动变速器也有前置前驱动液力自动变速器。液力自动变速器通过工作泵轮，液体流动过程能量改变来实现改变发动机的转矩。

第3章自动变速器传动方案及传动原理

3.1自动变速器的传动方案

通过对商务车车型分析以及结合其发动机动力方面，总体分析自动变速器在商务车中的布置形式，结合商务车成本的考虑，本次设计的自动变速器，其传动原理图如3-1所示。

图3-1自动变速器传动方案

3.2自动变速器的传动原理

通过分析，自动变速器来实现挡位自动变化，从而实现不同速比的挡位，下面我们就通过行星齿轮机构的不同组合方式，来分析自动变速器中的一种即辛普森式行星齿轮，并分析其原理。

3.2.1空挡或驻车挡的传动原理

自动变速器空挡或驻车挡传动原理如图3-2所示。

图3-2N挡或驻车挡传动原理图

当选挡杆置入N挡或P挡时，主油路压力油便通过常开油道进入离合器C0，此时由于离合器C0结合，已把超速挡箱内的行星齿轮机构中的太阳轮与行星架连成一体。当机构中任意两个自由运动元件连接在一起时，另一元件便不连自连，三元件成为一个刚体，彼此间无任何相对运动。由此可见，在N挡或P挡时，超速挡箱便把液力变矩器涡轮的转速直接向后输出。因超速挡箱以外的各制动器和离合器均没有投入工作，因此此时只是超速挡的输出轴在空转，对外不传递动力，称之为空挡或驻车挡。因为汽车行驶速度在D1~D3挡范围内，变速器C0油道一直常开，所以在D1~D3挡范围内，超速挡始终把发动机的扭矩直接向外输出。

3.2.2D位D1挡汽车加速与滑行时传动原理

D1挡传动原理图如图3-3所示。

图3-3D1挡传动原理图

当选挡杆置入D位时，而汽车车速在D1挡范围内时，从工作图表可知，其中元件C0参与工作另一元件F0投入工作，与此同时，结合离合器共同工作。

从图3-3中又知，当机构中任意两元件连接在一起时，另一元件便不连自连，三元件成为一个刚体，彼此间无任何相对运动，只能随主动轴一同顺时针旋转。此传动情况发生在除超速挡以外的各挡。

当选挡手柄在D位时，汽车在D1范围内时，离合器C1的油道打开，从而，液压油推动活塞工作，从图可知，离合器C1工作后，把主动轴和后齿圈连成一体，于是后齿圈便成为两个行星排中的主动件，同主动轴一起顺时针旋转，因后行星排的齿圈顺时针主动旋转，导致F2单向离合器将将前行星排的行星架制动，于是前后行星排的传动原理如图3-4所示。

从图3-4可知，后排齿圈在变矩器涡轮带动下顺时针主动旋转，因此后排行星轮轮齿必受齿圈轮齿一个推力P1，后排行星轮在P1的作用下必顺时针旋转，由于后排行星轮顺时针旋转，行星轮轮齿必然给太阳轮轮齿一个P2的作用力，使后排太阳轮逆时针旋转，但由于前后排太阳轮公用，所以便把动力传给了前排太阳轮，前排太阳轮主动反转，因此前排太阳

图3-4D1挡加速时前后行星排传动原理图

同时齿圈的运动阻力也必给行星轮轮齿一个反作用P5，可见前排行星轮轮齿受P3与P5的合力作用有带动前排行星架反转的趋势，但前排行星架的反转趋势被单向离合器F2制动，于是便形成前排太阳轮主动反转，而前排行星架被制动，齿圈成为被动的输出件而顺时针旋转的情况。

综上可知，在D1挡汽车加速时，后排齿圈主动顺时针旋转，后排行星轮被

动顺时针自转并带动后排行星架顺时针公转，所以后排行星架及输出轴便在前齿圈带动下顺时针旋转而将动力输出。

3.2.2.1D1挡汽车滑行时的传动原理

当汽车在D1挡范围内，发动机收油，汽车滑行时，因此时C0与F0仍工作，而C1离合器也处于结合状态，此时前后行星排的传动原理如图3-5所示。

从图可见，当汽车滑行时，因惯性使后行星架仍以原速顺时针旋转，但此时因发动机收油，与涡轮相连的齿圈则降速顺时针转，由于后排行星架转速高于齿圈的转速，使齿圈的轮齿必给行星轮轮齿一个阻力P1，在P1力的作用下，行星齿轮除随行星架顺时针公转外，又产生了绕其行星架逆时针自转的情况，从图中可以看出，后排齿轮又受到p2力作用，使后排太阳轮变成顺时针旋转。

图3-5汽车滑行时前后行星排传动原理图

前后行星排太阳轮公用，因此前排太阳轮也顺时针旋转，因此前排齿圈也在输出轴带动下原速顺时针旋转，在两元件转速差的作用下，使前排行星轮轮齿受太阳轮轮齿一个P3的推力，受齿圈轮齿一个阻力P4。因此，汽车滑行时，发动机对滑行无制动作用。

综上所述，汽车滑行时，后排行星架以惯性原速顺时针旋转，后排齿圈与涡轮同速顺时针减速旋转。而前行星排因其太阳轮与后排太阳轮公用，所以前排太阳轮必顺时针旋转，前排齿圈在惯性力的作用下，同后排行星架一体顺时针旋转。

经以上讨论可知，单向离合器F2的参与使汽车加速时，发动机扭矩通过单向离合器的作用传给变速器的输出轴，而当汽车滑行时，单向离合器解锁，而使变速器输出轴与发动机脱节，以确保滑行时发动机对汽车滑行不干扰。

此外，我们通过一挡的传动过程再来看看单向离合器F0的作用，单向离合

器与离合器C0是并联形式，在发动机运转但变速器没挂挡时，因发动机怠速运转，油泵转速很低，通过离合器C0的常开油道进入离合器C0的油压也较低，但因此时处于空挡，超速挡箱无负荷空转，因此虽然油压较低，但离合器C0并不会出现打滑现象，如果将选挡手柄推入D位，则离合器C1便结合，于是汽车行驶阻力便加在自动变速器的输出轴上，这样因离合器C0的油压不足，则必造成C0离合器打滑，但离合器C0油压的提高是从挂挡到慢慢加油需要一定的时间，因此如无别的措施，离合器C0必然出现短期打滑，久而久之，使离合器C0摩擦片早期损坏。

由于汽车怠速运转，C0离合器工作，把行星架与太阳轮连成一体，此时因空挡，超速挡行星排的齿圈无负荷，齿圈随太阳轮和行星架一同旋转，当选挡杆推入D挡后，便使图3-3中的齿圈受到行驶阻力，因此，在行星架主动顺转时，其行星轮齿便因齿圈轮齿的阻碍而受一P1的作用力，在P1作用力的作用下，行星齿轮便有一个逆时针旋转的力，这个逆时针旋转的力便通过行星轮轮齿加在了太阳轮的轮齿上，使太阳轮有一个顺时针旋转的趋势，即有一个使C0离合器打滑的趋势，但因太阳轮有顺时针旋转趋势时，单向离合器F0起制动作用，使太阳轮不可能相对行星架运动，于是，在离合器C0油压尚低时，F0起到了协助作用，防止了从挂D挡到起步前离合器C0因油压不足而打滑的弊病。

3.2.3汽车在L位一挡时前后行星排的传动原理

3.2.3.1汽车加速时前后行星排传动原理

当选挡杆推入L挡，而汽车在1挡范围内行驶时，从图3-6的传动图中可知，C0与F0工作，使超速挡箱内的行星齿轮机构三元件均连成一体随涡轮一同顺时针旋转。

图3-61档时前后行星排的传动原理图

工作把双行星排之后行星排的齿圈与超速挡箱的齿圈也连成一体，因此汽车加速时后行星排齿圈便主动顺时针旋转，制动器B3工作，所以汽车加速时前后行星排便发生了如图3-7所示的传动过程。

图3-7汽车加速时L挡1挡前后行星排传动示意图

齿圈轮齿便给后排行星轮轮齿一个P1的作用力，在P1作用力的作用下，其轮齿必给太阳轮轮齿一个P2的作用力，在P2作用下，后排太阳轮必逆时针旋转，后排太阳轮轮齿的反转阻力必给行星轮一个反作用力P3，所以行星轮在P1与P3合力的作用下，除顺时针自转外，还要带动行星架顺时针公转。后排太阳轮的转动阻力是因前排行星架制动造成的。

因前排太阳轮与后排太阳轮一体，因此在前行星排汽车加速时，前行星排太阳轮逆时针主动旋转，前排行星轮必顺转，因前排行星架已被B3制动，并使其轮齿给前排齿圈一个推力P5，在P5的作用下，前排齿圈必克服行驶阻力而顺时针旋转，将发动机扭矩传递出去。

综上可知，汽车在1挡加速行驶时，后行星排齿圈主动顺时针旋转，后排行星轮即顺时针自转，又随后排行星架顺时针公转，后排太阳轮则逆时针旋转，齿圈则顺时针旋转而输出。

3.2.3.21挡汽车滑行时前后行星排传动原理

在1挡行驶时，发动机收油，汽车滑行时，前后行星排的传动原理如图3-8所示。因发动机收油后齿圈有降低转速的趋势。

图3-8 1挡汽车滑行时前后行星排传动原理

由于汽车的惯性，使前排齿圈与后排行星架保持原来的速度顺时针旋转，因此前齿圈轮齿必给前排行星轮轮齿一个推力P1，在P1力作用下，前排行星轮必按原速被动顺时针旋转，因此时前排行星架仍被制动，所以前排行星轮轮齿必给前排太阳轮轮齿一个推力P2，在P2力作用下在后行星排，因后排太阳轮与前排太阳轮一体，使后排行星轮仍以原速顺时针旋转，又因后排行星架仍按原速旋转，所以后排行星轮轮齿必给后排齿圈轮齿一个作用力P4，使后排齿圈在P4力作用下，被动按原速顺时针旋转，因此便带动发动机按原速旋转，使发动机在1挡时对汽车滑行产生制动作用。可见此挡适用于下坡或冰雪路面，以利用发动机的制动作用使汽车降速。

3.2.3.3 D1挡传动比的计算

从前后行星排的传动过程可知，动力是从后行星排传至前行星排，经前行星排将扭矩输出，因此其传动比应从两级行星排的运动方程的连立中求得，即

0)1(31211=?+-?+n a n a n （3-1） 0)1(62524=?+-?+n a n a n （3-2） 式（3-1）与式（3-2）中，

41n n = （3-3） 53n n = （3-4） 将06=n 带入式（3-2）中，得

524n a n ?-= （3-5） 将式（3-3）、式（3-4）、式（3-5）代入式（3-1）得

（3-6）

由此可知，后排齿圈的转数大于前排齿圈的转数，是减速传动。

1112152>++=a a a n n

3.2.4D位D2挡传动原理图

当选挡杆在D位而车速在D2范围内时，其传动原理及各执行机构的工作情况如图3-9所示。从图可知，当车速升入D2挡时，离合器C0及单向离合器F0以及前进离合器C1仍然工作，但由于车速的升高，通往制动器B2的油道打开，主油路压力油作用在制动器B2上，制动器B2参与工作。从图3-9又知，离合器C0与单向离合器F0的工作，使太阳轮、齿圈及行星架三元件成一体，一同随涡轮同速顺时针旋转，而前进离合器C1的工作，又把后排齿圈与超速挡箱内的齿圈连成一体，所以后行星排齿圈便在D2挡成为主动件主动顺时针旋转，这样，当汽车加速或滑行时。

图3-9D2挡传动原理图

3.2.

4.1D2挡汽车加速时前后行星排传动情况

从图3-10可知，当齿圈随液力变矩器的涡轮主动顺时针旋转时，齿圈齿轮必给后排行星轮轮齿一个P1的作用力，行星轮在P1、P2力作用下，太阳轮便逆时针旋转，但单向离合器在太阳轮反转时，有锁止作用，由于后排太阳轮制动，在后排行星轮顺时针旋转时，使行星轮在P1与P3合力的作用下，即顺时针自转又绕太阳轮公转，于是便拉动后排行星架顺时针旋转而将发动机的扭矩输出，成D2挡。

图3-10D2挡汽车加速时前后行星排传动原理

此时在前行星排，因为太阳轮前后排公用，所以前排太阳轮处于制动，前排行星轮即顺时针自转又公转，带动前排行星架顺时针空转而使F2解锁，可见前行星排在汽车加速行驶时，对后排的动力输出不产生任何干涉。

另外，从F1在D2挡的工作过程可知，单向离合器F1是在汽车滑行时使发动机与变速器输出轴脱节，保证汽车滑行时发动机不起制动作用，此外，它还在D2挡与D3挡切换。

3.2.

4.2D2挡汽车滑行时前后行星排传动原理

当汽车在D2挡，发动机收油汽车滑行时，因自动变速器的输出轴在汽车惯性拖动下仍按原速顺时针旋转，因此形成了后排行星架及前排齿圈要拖动后排齿圈保持原速运动的格局。便产生了如图3-11所示的传动情况。

图3-11D2发动机收油

从图3-11可知，对于后排行星齿轮机构，行星轮受P1力的作用逆时针自转，又在后排行星架的作用下顺时针公转，太阳轮受来自行星轮的一个P2作用力，在P2力的作用下太阳轮顺时针旋转，故F1对太阳轮的顺时针旋转不进行锁止，这样，汽车滑行时，前后行星排无制动元件，因此各元件间互不干涉，各自由运转，即发动机可自由怠速运转，而后排行星架也可不受干涉自由滑行，即发动机对汽车滑行无制动作用。

行星轮同时在P3与P4两力的作用下，带动行星架顺时针空转，因前排行星架顺时针旋转时不受干涉，所以前排行星架顺时针空转，不对后排传动干涉。

综上所述，D2挡汽车滑行时前后行星排的各元件的运动情况为：后排行星架主动顺时针旋转，后排齿圈降速顺时针旋转，使后排行星轮即随行星架公转又逆时针自转。在前排，太阳轮高速顺时针旋转，齿圈按原速顺时针旋转。因行星架顺时针旋转时不受任何干涉只是空转，对后排滑行不产生干涉。

下面分析在D2挡时在制动器B2中串入单向离合器F1的另外的作用。 保证了滑行时发动机不对滑行产生制动作用，下面再来分析一下F1的另一个重要作用。

在汽车由D2挡升入D3挡或者由D3挡降为D2挡的换挡切换时，它可以防止切换不同步，造成挡位间的相互干涉所造成的换挡冲击和变速器的早期损坏。例如在自动变速器由D2挡升入D3挡时，若制动器B2没有打开，而离合器C2就已经结合，如果无单向离合器串联在制动器B2中，就会在自动变速器进入D3挡的瞬间，出现C2与B2同时工作的情况。这就造成挡位之间的干涉，引起换挡冲击甚至造成自动变速器损坏的后果，如果F1的介入，虽然离合器C2过早结合，但因离合器C2工作后立即把太阳轮与变速器主动轴连成一体，使太阳轮随主动轴顺时针旋转，虽然制动器B 2仍在结合，B2打开过晚对自动变速器升入D3挡无干涉。若变速器从D3挡降为D2挡时，在C2离合器没停止工作前B2制动器就已结合，所以制动器虽然结合过早，但对变速器挡位切换并不产生干涉。

3.2.

4.3 D2挡传动比的计算

从机构的运动方程得出：

0)1(321=+-?+n a n a n （3-7） D2挡时，动力是直接由后行星排输出，在后行星排中，因太阳轮制动，所以n1为0,代入式（3-7）得

（3-8） 1132>+=a

a n n