拉维奈尔赫行星齿轮变速装置结构与工作原理

2、拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置（01M）结构与工作原理
拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置由两行星排组成，每级 行星排也是由太阳轮、行星轮及架、齿圈三部分组成，轮与
轮之间装有离合器或单向离合器，轮与壳体间有制动器，通
过离合器、单向离合器和制动器，对三轮进行不同的连接或 制动组合，使变速器得到各种档位的输出。
（2）
根据已知条件，解联立方式即可将传动比计算出来。
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R n1 C
单元三
C
R
n2
大太阳轮
S2 行星齿轮变速装置
S
小太阳轮
｝
C1
R
n2 n1 S1 R C S2
R S n1
S S 2）用矢量作图法计算传动比 n1 （ n3 n2
齿圈
1）确定拉维奈尔赫式自动变速器矢量图的垂直线段
R行星架 2
R S
行星架 C齿圈 2
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单元三
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1）D3档转矩传动分析
当换档杆在D位，汽车车速升入D3档范围时，此时离 合器C1仍工作，但制动器B2切换成离合器C2，其传动 原理图如图3-70所示。 C1将后排小太阳轮与涡轮相连，而前排大太阳轮因
离合器C2工作也与涡轮相连，因此前后太阳轮便连成
一体。 由于前后排齿圈共用，使两个行星排连成一刚体，
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单元三
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2）D2档传动比的计算
①用运动方程计算D2档传动比
从传动过程可知，D2档时，输入件是后排太阳轮，输出件是齿圈，但制动 件是前排大太阳轮，因此，必须通过两个行星排运动方程的联立才能求出后 排太阳轮与齿圏的传动比，才能求出D2档的传动比。 1n -(1+α )· 1 前排运动方程为： 1n1+α1· 2 1 n3=0 （1） 2n –（1–α ）· 2n =0 （2） 后排运动方程为：2n1–α2· 2 2 3 式中： 1n1、1n2、1n3为前排大太阳轮转速、齿圈转速和行星架转速； 2n1、 2n 、2n 为后排小太阳轮转速、齿圈转速和行星架转速α 为齿圈齿数与前排 2 3 1 太阳轮齿数之比α1＞1。α2为齿圈齿数与后排太阳轮齿数之比α2＞1 因后排与前排齿圏公用，因此：1n2=2n2 前后排共用一个行星架，因此：1n3= 2n3 因B2工作， 1n1=0 因输入件是后排太阳轮2n1，齿圈1n2=2n2 输出，求传动比2n1／2n2， 解上述联立方程即得D2档传动比i= 2n1/2n2=（α1+α2）／（1+α1）＞1 即D2档为同向减速增矩。
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（2）用仿真与示意结合方式表示拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置
图3-62拉维奈尔赫式变速器传动结构剖视仿真示意图
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用结构简图表示拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置
B2 C2 C3 C1
F1
B1
图3-60拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置结构简图
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单元三
n
1
行星齿轮变速装置
n1 n2
n1
②用矢量图法计算D2档传动比
1 D2档加速时传动矢量图如右图所示。
在垂直线段S2CRS1上过S1点画右向
S1 R C
S1
α -1
α -1 矢量线n （小太阳轮输入）。
1 S2点矢量为0）与过R点做的水平线相
交得n2，n2即为齿圈输出矢量（转速
2 S2点（因大太阳轮制动 连接n1端点和
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3、拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置传动比的计算 （1）用运动方程计算传动比 前排是单排单级行星齿轮机构，运动方程为：
1n1+α · 1 1 1 n2-(1+α1)·n3=0
（1）
后排是单排双级行星齿轮机构，运动方程为：
2n –α · 2 2 1 2 n2–（1–α2）·n3=0
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单元三
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D1档汽车滑行时传动原理
图3-66所示为D1 档汽车滑行时传动原理图。从图可知，抬加 速踏板瞬间，汽车因惯性作用仍按原速行驶，使输出轴即齿圈
按原转速顺时针旋转。
此时离合器C1仍工作，所以抬加速踏板则使小太阳轮低速顺 转，于是便产生了以下传动情况：齿圈由原来输出变成滑行时
的输入按原转速顺时针旋转，长行星轮顺时针旋转（两齿轮内
1n +α · 1 1 1 1 n2-(1+α1)·n3=0
（1）
2n –（1–α ）· 2n =0 （2） 后排运动方程为：2n1–α2· 2 2 3
因C1将后排小太阳轮与涡轮相连，而前排大太阳轮因离合器C2 工作也与涡轮相连，因此前后太阳轮便连成一体。又前后排齿圈
共用，因此使两个行星排连成一刚体。
在涡轮带动下使齿圈顺转并以1∶1的传动比输出，称
为直接档。
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单元三
行星齿轮变速装置
B2 C2 C3 C1
F1
B1
图3-70b D3档行星齿轮变速装置转矩传动结构简图
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单元三
行星齿轮变速装置
图3-70c D3档行星齿轮变速装置转矩传动仿真图
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单元三
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2）D3档传动比的计算
①用运动方程计算D3档传动比 D3档时，前排运动方程为：
n
R C
1
α 根据相似三角形原理n1/n2=（α21+1+α1）/（1+α1）=（α1+α2）/
与转向）。
α
2 1 （1+α1）＞
即D2档传动比i＞1 。D2档为同向减 速增矩。
S
S2
D2档加速时传动矢量图
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单元三
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（3）D3档转矩传动分析与传动比计算
图3-70a D3档行星齿轮变速装置转矩传动示意图
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（1）D1档转矩传动分析与传动比计算
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单元三
行星齿轮变速装置
B2 C2 C3 C1
F1
B1
图3-64b D1档行星齿轮变速装置转矩传动结构简图
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单元三
1）D1档转矩传动分析
行星齿轮变速装置
从图3-64可知，离合器C1工作后，把后排小太阳轮与涡轮连成一体，于 是小太阳轮便主动顺时针旋转，短行星轮必逆时针旋转（两齿轮外啮合）， 长行星轮必顺时针旋转（两齿轮外啮合），行星架以小太阳轮为轴逆时针旋
啮合），短行星轮逆时针旋转（两齿轮外啮合）空转，使行星 架顺转，单向离合器F1解锁。 可见滑行时通过行星架的顺时针空转使小太阳轮不干涉发动 机的顺时针低速运转，使发动机对滑行无制动作用。
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单元三
行星齿轮变速装置
B2 C2 C3 C1
F1
B1
图3-66b D1档滑行时行星齿轮变速装置转矩传动结构简图
所以1n1=1n2=1n3= 2n1=2n2=2n3 传动比i=D3=2n1/2n2=1
即D3档传动比i=D3=1， D3档传动为同向、同速、同矩。
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单元三
行星齿轮变速装置
2
② D位D3档加速时传动用矢量图计算D3档传动比
D3档加速时传动矢量图如右图所示。 在垂直线段1S1CR2S1上过2S1、1S1 画右向矢量线2n1和1n1（大小太阳轮 通过离合器C1 、C2均与涡轮相连输 入转速转向相同）。 连接矢量线2n1和1n1端点线段与 2S 1S 线段平行与过R点n 相交得n ， 1 1 2 2 n2即为齿圈输出。 2n =n 2n /n =1 即D 档传动比i=1 1 2 1 2 3 D3档传动为同向同速同矩。
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单元三
行星齿轮变速装置
4、拉维奈尔赫式行星齿轮变速装置机构各档传动分析与传动比计算
表3-4 拉维奈尔赫式变速器执行元件工作表 档位 R
C1
C2
○
C3
B1
○
B2
F
D1
D2 D3 D4 L1
○
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
○
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单元三
1）D1档转 矩传动分析 C1-前进离 合器； C2高倒离合器； B1-2档制动 器； B2-低 倒制动器 F-1档单向 离合器
2）D1档传动比的计算 ①用运动方程计算D1档传动比 从图可知，该变速器D1档是制动行星架，后排太阳轮 输入，因此后行星排直接输出，只用单排双级行星齿轮机 构运动方程便可计算出D1档传动比。 单排双级行星齿轮机构运动方程为： 2n –α · 2 2 1 2 n2–（1–α2）·n3=0 式中： 2n1、2n2、2n3为后排行星齿轮机构的太阳轮转速、 齿圈转速和行星架转速；α2为齿圈齿数与后排太阳轮齿数 之比α2＞1。 2n –（1–α ）· 2n =0中 因2n3=0 将2n3=0代入方程 2n1–α2· 2 2 3 得： 2n –α · 2 2n =α · 2 2n /2n =α 1 2 n2 =0 1 2 n2 1 2 2 即传动比i= 2n1/2n2 =α2＞1 即D1档传动同向减速增矩。
又因制动器B2制动了大太阳轮，所以齿圈顺时针旋而输出动 力。由于长行星轮自转加公转，带动行星架顺时针旋转，但对
输出不起干涉作用。
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单元三
行星齿轮变速装置
B2 C2 C3 C1
F1
B1
图3-67b D2档行星齿轮变速装置转矩传动结构简图
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单元三
行星齿轮变速装置
图3-67c D2档时行星齿轮变速装置转矩传动仿真图
C
图3为两行星排各组件在垂直线段 S2 C R S2上的位置，其中后排小太阳轮S1在 1 最上面，前排大太阳轮S1在最下面，R为共用齿圈，C为共用行星架, S2C=α， 齿圈 1。 CR=1，RS =α-1