行星齿轮传动机构

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自动变速器行星齿轮机构---第三章

2. 功率流分析规则：（1）一端所受转矩方向与其转速方向相同（M、n或-M、-n），功率为正，输入端（2）一端所受转矩方向与其转速方向相反（M、-n或-M、n），功率为负，输出端转速(+,-)
三、传动效率相对功率法：根据行星排各构件的相对转速、转矩和传递功率计算。两点假设： 1. 只计算和相对运动有关的齿轮啮合损失，其它不计； 2. 相对运动的齿轮啮合损失与定轴传动相同，外啮合效率0.97，内啮合效率0.98。
2. 档位情况
选档杆位置换档执行元件 C1 1 D 2 3 2 L R 1 2 1 倒档 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ C2 B1 B2 B3 F1 F2 ○ 发动机制动
档位
P
N
驻车档
空档
○
3. 各档动力传动路线：
1) D1档：C1、F2
主动太阳轮
从动行星架
行星小齿轮
主动齿圈
• 8) 如果所有元件无约束，则动力无法传动 • 空档
太阳轮
行星架
行星小齿轮
主动齿圈
二、车辆传动用行星齿轮机构 1. 单星行星排：一个行星轮同时内外啮合普通式行星排复式双联行星排
2. 双星行星排：两个行星轮普通式长短行星轮式 3. 圆锥行星齿轮行星排行星架输入动力，太阳轮输出对称结构非对称结构
z
w 3 1 2
实现一个档要结合2-1个
操纵件
如有2个操纵件
可得
C 2
1 z
个档
2. 行星机构速度关系式（数学分析法）给整个行星机构加反向转速nj，对绝对座标：行星架转速＝ nj－ nj＝0 太阳轮转速＝ nt－ nj 齿圈转速＝ nq－nj，按定轴传动处理

行星齿轮机构的三个基本元件

行星齿轮机构的三个基本元件
行星齿轮机构是一种常见的传动机构，由三个基本元件组成，分别是行星轮、太阳轮和内齿圈。

1. 行星轮：行星轮是行星齿轮机构中的一个轮子，通常固定在一个轴上并绕着太阳轮旋转。

行星轮通常有多个齿，与太阳轮和内齿圈相配合，实现传动。

2. 太阳轮：太阳轮是行星齿轮机构中的另一个轮子，通常位于中间，不旋转而是固定在机构的中心轴上。

太阳轮与行星轮和内齿圈相配合，实现传动。

3. 内齿圈：内齿圈是行星齿轮机构中的第三个轮子，通常是一个环形结构，内部有齿。

内齿圈不旋转而是固定在机构中，与太阳轮和行星轮相配合，实现传动。

这三个基本元件相互配合，构成了行星齿轮机构，可以实现高效的传动和变速。

行星齿轮机构广泛应用于各种机械和设备中，如汽车变速器、机床传动装置等。

行星齿轮传动机构

5)行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动。
此种组合为降速传动，传动比一般为1.5～4，转向相反。
6)行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动。
此种组合为升速传动，传动比一般为0.25～0.67，转向相反。
注意以下情况：
1)把三元件中任意两元件结合为一体的情况：当把行星架和齿圈结合为一体作为主动件，太阳
当发动机曲轴带动泵轮旋转时，泵轮带动自动变速器油一
起旋转，在离心力的作用下，自动变速器油从叶片的内缘向外缘流动。
冲击涡轮的叶片，自动变速油沿着涡轮叶片由外向内流动，冲击到导轮叶片，然后沿着导轮叶片流动，回到泵轮进入下一个循环。
我们把从泵轮、涡轮、导轮又到泵轮的液体流动叫涡流。
自动变速器油在进行涡流的同时，又绕曲轴中心线旋转，我们把液体绕轴线旋转的流动，称为环流。
（三）典型液力变矩器它包含锁止离合器和单向离合器
1、单向离合器
1) 单向离合器的组成：由外座圈，内座圈、保持架、
楔块等组成。
2) 工作原理：当内座圈固定时，外座圈顺时针方向转动楔块不锁止，外座
圈可自由转动；当外座圈逆时针转动时，楔块锁止，外座圈不能转动。保持架的作用是使楔块总是朝着锁止外座圈的方向略微倾斜，以加强楔块的锁止功能。
液力变矩器的工作原理
液力变矩器的工作原理
用空气传递动力会有能量损失，且电风扇B的转速永远小于A的转速。如果我们将电风扇A与B用一个轴连接在一起，此时电风扇A可直接带动B同速转动，就没有能量损失。
此时的电风扇A相当于液力变矩器的泵轮，电风扇B相当
于涡轮，导管相当于导环，空气相当于自动变速器油，连接轴相当于锁止离合器。
行星齿轮传动机构
三、行星齿轮传动机构换档控制元件 1、单向自由轮 2、离合器（液压执行元件） 3、制动器（液压执行元件）

行星齿轮机构的结构与传动原理

四、直接传动★
n1
n2 刚性联接3
直接传动：传动比=1 条件：任何两元件被刚性联接。 n1+αn2-(1+α) n3 = 0 n3= n1或n3= n2或n1= n2 传动比=1
五、增速传动
制动n1
输出n2 输入n3
一）、 ★增速传动：传动比=α/（1+α ）条件：主动件-行星架，被动件-齿圈，固定件-太阳轮。 n1+αn2-(1+α) n3 = 0 n1=0 传动比=n3/n2=α/ （1+α ）
三、带式制动器
带式制动器结构：
1-变速器壳体 2-制动带 3-制动鼓 4-活塞 5-液压缸施压腔 6-液压缸端盖 7-液压缸释放腔 8-推杆 9-调整螺钉 10-回位弹簧
带式制动器工作过程：
间隙如何测量、调整？
1.2.3、单向离合器
常见类型有：棘轮式、滚柱斜槽式和楔块式单向（超越）离合器作用：连锁作用，固定作用，改善换档的平稳性。
1、滚柱斜槽式单向（超越）离合器
1-外环 2-内环 3-滚柱 4-弹簧。
二、楔块式单向（超越）离合器
1-外环 2-内环 3-楔块。
三、棘轮式单向（超越）离合器
1-外轮 2-棘爪 3-棘轮 4-叶片弹簧。
四、单向离合器作用
(1) 连锁作用 ---将二元件直接连接使之一起运动。
(2) 固定作用—将行星齿轮机构中某一元件与壳体相连，使该元件被固定。
制动n2
输出n1
输入n3
二）、增速传动：传动比=1/ （1+α ）条件：主动件-行星架，被动件-太阳轮，固定件-齿圈。 n1+αn2-(1+α) n3 = 0 n2=0 传动比=n3/n1=1/ （1+α ）

双排行星齿轮工作原理

双排行星齿轮工作原理
双排行星齿轮是一种常见的齿轮传动机构，它由两个行星齿轮和一个太阳齿轮组成。

它的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 太阳齿轮：太阳齿轮位于两个行星齿轮之间，它与传动输入轴相连。

当太阳齿轮转动时，会产生动力输入。

2. 行星齿轮：行星齿轮是两个，并且它们的齿轮数相同。

行星齿轮上有多颗齿与太阳齿轮咬合，行星齿轮可以绕自身轴线旋转，并且可以绕太阳齿轮转动。

3. 轴：行星齿轮的轴即为输出轴，通过与齿轮连接，实现输出扭矩和转速。

工作原理如下：
1. 开始时，太阳齿轮和行星齿轮静止不动。

2. 动力输入：当太阳齿轮开始转动时，由于行星齿轮与太阳齿轮的咬合，行星齿轮也会开始绕太阳齿轮旋转。

3. 输出：行星齿轮的旋转会带动输出轴一起旋转，从而实现输出扭矩和转速。

4. 变速：通过改变太阳齿轮的转速和行星齿轮的咬合方式，可以实现不同的变速比。

需要注意的是，双排行星齿轮传动具有高效、扭矩稳定、结构紧凑等优点，广泛应用于各种机械传动系统中。

三齿轮传动机构

◆ O/D档→输入轴→C1→后圈→后星
后架→
└太阳轮→前星→前圈→→ 输出轴
└前架F2逆止
◆ D1传动比；1.00×2.804
47
AT
AT
丰田A340E－D2档（后两排传动）
◆ O/D档→输入轴→C1→后圈→后星→后架→→→→→输出轴 └太阳轮被B2.F1锁住
◆ D2档传动比：1.00×1.531
一个外齿轮与一个内齿轮啮合时，转动方向相同。
太阳轮、齿圈、行星架、三者齿数的关系是：行星架＞齿圈＞太阳轮
7
AT
AT
§3.2 行星齿轮机构的变速原理
◇ 行星齿轮机构参数α：
z2 ＞1
z1
Z1－太阳轮齿数 Z2－齿圈齿数
◇ 单排行星齿轮机构运动特性方程式：
n1 n2 1 n3 0
外圈转速）、前排滑转。
37
AT
AT
4T65E－D3档
D3档动力传动路线 ;
┌→ C3→F2←前太← ┐
链轮┴→ C2→→→前架 →┴→前圈→主减速器
D3档传动比; 1.00
↓
传动；C2+C3 锁止；F2
→
38
AT
AT
D3 档动力传递说明
输入输入
输出
C2和C3分别传递动力前架后圈和前太阳轮。 F2逆向锁止（内圈转速＞外圈转速），故C3
50
AT
AT
丰田A340E－R档
◆ O/D档→输入轴→C2→太阳轮→前星→前圈→输出轴 └前架被B3锁住
◆ R档传动比：1.00×2.220
51
AT
AT
大众01M自动变速器
B2 C2 C1
C3

自动变速器电子教案10单排行星齿轮机构原理

若太阳轮作为主动部件按顺时针方向旋转，行星架为输出时，小齿轮按反时针方向围绕小齿轮轴旋转，使行星架有顺时针，内齿圈有逆时针旋转的趋势。
但由于行星架为输出且与车身相连，阻力较大不能转动，因此，全部转矩加在齿圈上，使齿圈逆时针空转，不可能有转矩从齿轮架输出。
行星齿轮机构在此状态下处于空档状态。
4）行星齿轮传递的动力被分配到数量众多的啮合齿上。与手控变速器相比结构更为小型、紧凑。
4、传动比计算：
1）行星架等效齿数： Z圈——内齿圈齿数 Z太——太阳轮齿数 Z行架——行星架架齿数
行星小齿轮在传动过程始终用作中间齿轮，它们的齿数与行星齿轮机构的传动比无关，行星齿轮机构的传动比只取决于齿轮架、内齿圈和太阳轮的齿数，齿轮架并非齿轮因此没有实际齿，在计算传动比时对行星齿轮架指定一个想像的齿
4）同向、增速(前进档的超速档状态)：
①同向增速状态a 固定——内齿圈主动——行星架从动——太阳轮
内齿圈被固定后，当齿轮架顺时针方向旋转输入时，迫使小齿轮在内齿圈内按顺时针方向公转，同时又绕小齿轮轴反时针方向自转，使太阳轮必定按顺时针方向旋转输出。
传动比 i=从动齿齿数/主动齿齿数 = Z太/ Z行架
单排行星齿轮传动机构
影像
1、三基本元件：
太阳轮
组
成
一
齿圈
个行
星
行星轮和行星轮架
排
2、各部件相互关系:
太阳轮：
是一个具有外部齿的齿轮，可以绕自身轴线旋转，同行星齿轮外啮合。
齿圈：
是一个具有内齿的齿圈，可以绕自身轴线旋转，同行星齿轮内啮合。
行星轮和行星轮架：
行星轮通过轴安装在行星轮架上，在轴上能绕固定轴转动，即自转，还可以同行星轮架一起绕太阳轮转动，即，公转；行星轮的内端同太阳轮外啮合，外端同齿圈内啮合。

2K—H型行星齿轮机构传动的啮合效率分析

2K—H型行星齿轮机构传动的啮合效率分析H型行星齿轮机构是一种新型的传动机构，具有许多优点，例如传动效率高、结构紧凑等。

啮合效率是评价传动机构性能的重要指标之一，本文将对2K—H型行星齿轮机构的啮合效率进行详细分析。

首先，我们需要了解2K—H型行星齿轮机构的结构。

2K—H型行星齿轮机构由一个太阳轮、两个行星轮和一个内啮合的外齿圈组成，其中每个行星轮上分别有两个齿轮。

当输入轴驱动太阳轮转动时，通过行星轮上的齿轮和外齿圈的啮合，实现输出轴的转动。

为了分析啮合效率，我们首先需要确定啮合损失。

啮合损失主要包括啮合瞬时速度失配损失、摩擦损失和轴向力损失。

啮合瞬时速度失配损失是由于齿轮啮合时速度不同导致的能量损失，摩擦损失是由于齿轮啮合摩擦产生的能量损失，轴向力损失是由于齿轮啮合时的轴向力引起的能量损失。

其次，我们需要计算2K—H型行星齿轮机构的传动效率。

传动效率可以通过下式计算得出：其中，\(P_{out}\)为输出轴功率，\(P_{in}\)为输入轴功率。

传动效率与啮合效率直接相关，啮合效率越高，传动效率也就越高。

最后，我们可以通过仿真软件对2K—H型行星齿轮机构的啮合效率进行分析。

通过建立相应模型，设定合适的工作参数，进行仿真计算得出啮合效率，进而评估传动效率。

通过不断调整参数，优化设计，可以提高传动效率，使其更加稳定可靠。

总之，对2K—H型行星齿轮机构的啮合效率进行分析是非常重要的。

通过深入研究，我们可以更好地了解其工作原理，找出影响啮合效率的关键因素，进一步提高传动效率，实现更好的性能表现。

希望本文的分析能够为相关领域的研究和工程实践提供参考和帮助。

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• 由式(2-2)得
• nR1+α nR2=0 (2-3) • 则nR1=-α nR2 • 因为(由结构条件可知)nL1=nR1且nL3=nR2
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图2-4
D位HINE PRESS
• (4)D位3档(直接档) 直接档离合器C2和前/倒档离合器C1均处于接合状态,动力同时由直接档离合器C2和前/倒档离合器C1输入左齿圈和太阳轮。根据行星齿轮机构的运动规律 “三元件中的任意两个元件转速相同将形成直接档传动”可知,左排齿圈和太阳轮与输入轴连成一体后,左排行星架将与齿圈、太阳轮一同转动而形成直接档传动,其传动路线与齿轮旋向如图2-5所示。
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• 任务一
认识辛普森式行星齿轮变速器的结构与工作原理
• 辛普森(Simpson)式行星齿轮变速机构被广泛应用于汽车自动变速器,它是以其设计者霍华德·辛普森(Howard Simpson)的名字命名的。辛普森式行星齿轮机构由两排单行星齿轮机构复合而成,能够提供三个前进档和一个倒档。其特点是:由一个长太阳轮将前后两个行星轮机构连成一体,前行星架与后齿圈共同作为输出轴。辛普森式行星齿轮变速器结构如图2-1所示。其长太阳轮结构确定了前后行星齿轮机构的尺寸及齿轮齿数,其尺寸和齿轮的齿数决定了该行星机构的实际传动比。
图2-2 三速辛普森式行星齿轮变速器结构 a)结构解剖图 b)结构简图 c)运用简化功能符号和元件的轴测简图构成的示意图 C1—前/倒档离合器 C2—前进档离合器 B1—二档制动器 B2—低、倒档制动器 OC—单向离合器 P1、P2—前、后行星齿轮组
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图2-5
D位3档传动路线
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图2-6
R位(倒档)传动路线
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• (6)汽车的滑行与发动机制动自动变速器的低速档位有两个传动状态:滑行与发动机制动。滑行指汽车达到一定的运行速度,积聚了一定势能后,可借助惯性向前滑行一段距离。这时,发动机的低速运转不应成为汽车滑行的阻力。在搭载手动变速器的汽车上用空档阻断车轮与发动机的联系,实现惯性滑行。在良好路况和高速行驶时,合理利用滑行可以提高汽车燃油及使用的经济性。 • 发动机制动是指汽车在保持传动系统可靠连接状态行驶中,当发动机低速运转时,汽车在惯性力作用下欲保持发动机的较高运行转速,从而形成对发动机的逆向拖转的现象。低速运转的发动机做功会阻碍汽车的惯性运行,而降低汽车行驶速度。这种利用发动机低速运转以降低汽车行驶速度的现象称为发动机制动。发动机制动会迅速消耗汽车已经获得的高速动能。汽车经常用发动机制动辅助汽车行车制动,特别是在下坡路行驶时,利用低速档发动机产生的制动力矩减少制动器的负担,防止频繁制动出现制动器过热引起的制动材料的热衰退现象。发动机制动在汽车低速档突然减小节气门行驶时会造成剧烈的减速现象,影响汽车平顺性和经济性。
图2-1
辛普森式行星齿轮变速器结构
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• 但是,仅仅依靠图2-1的辛普森式行星齿轮机构还不能实现自动变速器传动比的改变,还要通过离合器、制动器和单向离合器等换档执行元件,执行一定的动作规律改变发动机动力的传递路线,最终获得与道路条件匹配的驱动力。所以自动变速器的机械结构是个传动整体,而且还要由其他的系统进行控制(液压系统、电子控制系统)。其中任一环节出现问题, 都会阻碍可靠的动力传递。了解辛普森式行星齿轮的传动结构和换档原理,可以清楚地了解行星齿轮组的工作特点和动力传递路线,为理解自动变速器的换档过程提供帮助,为学习自动变速器换档控制奠定基础,也为探究整体传动中的问题分析提供思路。
• 1.会分析辛普森式、拉维娜式行星齿轮变速器的动力传动并计算传动比。
• 2.能按照操作手册正确拆装辛普森式、拉维娜式行星齿轮变速器。
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• 由于液力变矩器的变矩系数尚无法满足汽车行驶需要,液力机械式自动变速器通常都采用齿轮式变速器作为其主要的变速装置,行星齿轮传动是最常采用的结构形式。行星齿轮变速器由行星齿轮机构和换档执行机构两部分组成。行星齿轮机构的作用是改变传动比和传动方向,即构成不同的档位。换档执行机构的作用是自动实现档位的变换。 • 行星齿轮式变速器具有结构简单、体积小,不需要中间轴和中间齿轮;操纵容易,各齿轮处于常啮合状态,不存在换档啮合冲击;传动比范围大等突出优点,因此行星齿轮式机构在现代轿车液力自动变速器上得到广泛应用。
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• 一、辛普森式行星齿轮变速器的结构
• 辛普森式行星齿轮自动变速器由两排行星齿轮机构和换档执行机构组成,图2-2a所示为三速自动变速器结构解剖图。由图2-2a可见,该机构采用两排齿轮齿数和尺寸相同的行星齿轮P1、P2,分别被称为前、后行星齿轮 , 构成改变传动比的基本结构。前离合器 (C1) 、后离合器 (C2) 、单向离合器 (OC) 、前制动器 (B1)和后制动器(B2)被称为换档执行元件,作用是分别控制行星齿轮机构的不同元件,按照特定的控制逻辑将动力输入或将元件制动,以实现传动比的改变。
• 图2-2b所示为辛普森式行星齿轮自动变速器结构简图,可将复杂的机械结构用简化的功能符号表示,表达不同元件的结构关系。图2-2c是运用简化功能符号和元件的轴测简图构成的示意图,可用来表现元件间的传动与驱动关系。
• 一般不同的汽车制造厂的自动变速器,结构与动作规律也不同。尽管自动变速器机械元件的基本功用相同,但在行星齿轮的主动件、从动件和固定件的设计,换档执行元件的设计有许多差别。要全面了解自动变速器,还要借助自动变速器换档执行元件动作规律表(见表2-1),才能了解哪个离合器或制动器工作时自动变速器进入哪个传动比,了解传动路线。 • 自动变速器换档执行元件动作规律表现的是动力传递路线的变化和该档位下必须由哪几个执行元件来实现动力传递或元件制动。该表是了解自动换档、进行传动路线分析和传动故障分析的重要依据。
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图2-8 P位(驻车)锁止机构的结构 a)变速杆处于P位以外的其他位置 b)变速杆处于P位
• 现代汽车大多数都采用带有超速档(即4档)的行星齿轮自动变速器,以提高汽车的动力性和燃油经济性。使用辛普森式行星齿轮机构的变速器要实现四档,需要在辛普森式行星齿轮机构的基础上再增设一个单行星齿轮机构。图2-9所示是一种带超速档的辛普森式行星齿轮传动结构。该自动变速器由三排行星齿轮组成的两个行星齿轮组构成。其中,左面的行星齿轮排P0和换档执行元件构成变速器的超速档;右面的行星齿轮排 P1 、 P2 和换档执行元件为典型辛普森式行星齿轮结构,构成自动变速器的 1 、2、3 档。该自动变速器总的传动比为两个行星齿轮组的传动比的乘积,即i=i0i1。该自动变速器换档执行元件动作规律见表2-2。
选档与档位 P R N 1 D4 2 3 4 1 D3 2 3 2-L 1 ○ ○ ○ ○ ○ C0 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ C1 C2 B0 B1 B2 B3 F0 OC1 OC2
图2-9 带超速档的辛普森式行星齿轮传动结构 C0—超速离合器 C1—前/倒档离合器 C2—直接档离合器 B0—超速档制动器 B1—2档滑行制动器 B2—2档制动器 B3—低/倒档制动器 OC—单向离合器 P— 行星齿轮排
机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS
表2-2 四档辛普森自动变速器换档执行元件动作规律
• 假设发动机转速为零,因右行星架被制动器B2锁止不能运动,汽车惯性力驱动行星齿轮组以图示方向旋转,则此时的发动机对传动结构形成阻力,可有效抑制机构旋转。
图2-7
带发动机制动时1档传动路线
机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS
• (7)P位(驻车档) 大多数自动变速器都是通过锁止输出轴实现驻车(停车)。驻车锁止机构的结构如图2-8所示,由锁止棘轮1、锁止棘爪3、锥销4和输出轴2组成。锁止棘爪一端与固定在变速器壳体上的支承销相连。锁止棘轮与输出轴为一体。锥销通过拉杆与变速杆连接。 • 当变速杆处于P位以外的任一位置时,连杆机构与弹簧将拉动锥销,棘爪在回位弹簧作用下脱离锁止棘轮,使变速器输出轴可以旋转,如图2-8a所示。 • 当变速杆拨到P位时,连杆机构与弹簧推动锥销将锁止棘爪推向输出锁止棘轮,锁止棘爪的凸齿嵌入棘轮的齿槽中,使输出轴与变速器壳体连成一体而无法转动,如图2-8b 所示。
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表2-1 3档辛普森式行星变速器换档执行元件动作规律
选档与档位 P R N ○1 ○ C1 C2 B1 B2 OC
1 D 2
3 2 L(1) ○
○ ○
○ ○ ○ ○ ○
○ ○
注:○表示换档执行元件工作。机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS
• 二、实用辛普森式行星齿轮变速机构传动分析 • (1)N或P位时(空档) 辛普森式行星齿轮组的各执行元件均不工作,前后行星排所有元件均不受约束,变速机构无法传递动力,变速器输出轴不能输出动力。 • (2)D位1档直接档离合器C2处于接合状态,使输入轴与左排齿圈连接成一体而成为输入元件。单向离合器OC产生制动作用,使右排行星架固定不动。输入动力可以经两条途径到达输出轴,传动路线与齿轮旋向如图2-3所示。一条途径是经左齿圈-左行星轮-左行星架输出轴;另一途径是经左齿圈-左行星轮-长太阳轮-右行星轮-右齿圈-输出轴。
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