自动变速器传动比的计算

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汽车自动变速器各档传动比的计算
摘要：本文通过用机械基础知识解析汽车自动变速器各档传动比，为读者提供一
种学习、钻研汽车专业知识的方法，提高学习汽车专业知识的兴趣及水平。
关键词：汽车自动变速器，行星齿轮机构，传动比
汽车自动变速器中的行星齿轮机构，通过液压控制装置，使各制动器、离合
器、单向离合器等配合动作，能得到不同的传动比，许多学生觉得传动比的计算
较难，不容易掌握。其实，在“汽车机械基础”这门课程中，学生们学习过“齿
轮传动”和“齿轮系”两个内容，他们已经接触过“行星齿轮机构传动比计算”
的相关内容，只要教师进一步引导，由浅入深，循序渐进，逐步深化分析，还是
能使学生们把这部分内容消化、吸收并融会贯通的。
在“汽车机械基础”、 “机械基础”或“机械设计基础”等教科书中，常以
汽车差速器作为典型的行星齿轮机构来讲解传动比问题，但是这完全是圆锥齿轮
组成的行星轮系，包括两个中心轮，即半轴齿轮，一组行星轮（四个齿轮）都是
圆锥齿轮，而全部由圆柱齿轮组成的行星齿轮机构，在汽车上最典型的例子就是
自动变速器里的行星齿轮系了。“汽车机械基础”作为汽车专业基础课程，如结
合汽车专业讲解自动变速器中的行星齿轮机构，有利于学生更好地掌握现代汽车
技术，同时也能使他们的机械基础、机械原理知识得到拓展和提高，对以后学习
汽车专业知识更有帮助。
我看了一些有关“汽车自动变速器”的教科书后，觉得在阐述自动变速器中
行星齿轮机构的传动比方面也不够清楚、完整。现将一种典型的自动变速器行星
齿轮机构传动比作一计算分析。机构简图如下：
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图中210,,CCC为离合器，3210,,,BBBB为制动器，210,,FFF 为单向离合器，
共有三排行星齿轮组。第1排为超速行星齿轮组。
在无超速状态时，离合器0C工作，使超速行星架与太阳轮连接，此时

IIHInnn31

，即第1排行星齿轮组的传动比13IHInni，此时，第2、3排行

星齿轮组的工作情况如下：
一）1D档，离合器1C和单向离合器2F工作。输入轴与第3排齿圈连接，输出轴

与第2排齿圈及第3排行星架连接，传动比应为ⅢⅢHDnni31。
由于是差动行星轮系，第3排行星轮系有

ⅢⅢⅢⅢⅢⅢ3113ZZnnnnH
H





⑴

第2排行星轮系有ⅡⅡⅡⅡⅡⅡ3113ZZnnnnHH
因单向离合器2F作用，0ⅡHn，故ⅡⅡⅡⅡ3113ZZnn ⑵
从⑴得；ⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢ＝HHnnZZnZZn311313
因2、3排太阳轮为一体，且从⑵得

第Ⅰ排超速行星齿轮组 第Ⅱ、Ⅲ排行星齿轮组
3

ⅢⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅢ＝HnZZnZZnn1331311

代入⑶ ⅢⅢⅢⅢⅢⅡⅡⅢⅢⅢHHHnnZZnZZZZn3113313
传动比131133131ⅢⅢⅡⅢⅡⅢⅢⅢZZZZZZnniHD
如果2、3排太阳轮齿数相等，即111ZZZ＝＝ⅢⅡ
则13311ⅢⅡZZZiD
二）2D档，离合器1C、制动器2B和单向离合器1F工作，输入轴与第3排齿圈连
接，输出轴为第3排行星架，此时太阳轮不转，即01＝Ⅲn

ⅢⅢⅢⅢⅢⅢ3113ZZnnnnH
H













131313ⅢⅢⅢⅢⅢⅢⅢ＝＝ZZnnnZZn
HHH
Ⅲ

传动比ⅢⅢⅢⅢⅢ33132ZZZnniHD，其中ⅢⅢ31ZZ可以看作第3排行星架的
当量齿数。
三）3D档，离合器1C、2C同时工作，即ⅢⅢ13nn

ⅢⅢⅢⅢⅢⅢ3113ZZnnnnH
H





ⅢⅢⅢHnnn13

传动比133ⅢⅢHDnni相当于直接档。
四）在超速状态，可以称为4D档，即超速档。制动器0B工作，超速太阳轮固定，
01＝Ⅰn
。超速行星齿轮组，成为简单行星轮系。故有：

ⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠ＝＝3313
1
3311ZZZZZiiHH



4

传动比11313334ⅠⅠⅠⅠⅠⅠ＝ZZZinniHHD
其中ⅠⅠ31ZZ可看作超速行星架的当量齿数。超速档时，第2、3排行星齿
轮组处于直接档。
五）倒档，离合器2C、制动器3B工作。第2排行星架固定，成为定轴轮系，输
入轴接太阳轮。
传动比ⅡⅡⅡⅡ＝1331ZZnniR。
通过以上分析，学生们能运用机械原理知识，理解、掌握自动变速器主要各
档的传动比计算。
为了提高学生学习行星齿轮机构传动比计算的兴趣，对一些基础好、学习钻
研精神足的同学，我还给他们介绍了一种采用制动器控制换档的三排行星齿轮机
构的变速器。结构如图：

其中28611＝＝＝‘ZZZ，80353＝＝＝’ZZZ，26742＝＝＝ZZZ
图中第一排行星轮系中的齿圈3、第二排行星轮系中的行星架、第三排行星
轮系中的齿圈3’为同一构件，第二排的齿圈5、第三排的行星架与鼓轮B为同
一构件。这种行星齿轮变速器，操作简便，只要分析刹住鼓轮A、B、C时，就可
以得到不同传动比。但计算有一定难度。现分析如下：
（一）当刹住A时，第一排的行星架被固定。
5

1
Z
、2Z、3Z组成定轴轮系。

传动比7202880131ZZiH＝
（二）当刹住B时，第二排的齿圈5被固定，‘1Z、4Z、5Z及H组成简单行星轮
系。
传动比727288011115151’＝＝ZZiiHH
（三）当刹住C时，第三排的中心轮6被固定，传动通过两排行星轮系。
1）6Z、7Z、‘3Z及B（此时作第三排的行星架）组成简单行星轮系。

传动比5'366'3'320278028111HBBHBiZZiii
2）'1Z、4Z、5Z及H组成差动行星轮系
传动比7202880'155'15'1ZZnnnniHHH



720115'15'1HHHHHHi

innnn
nn

联立解得 2747112720720117205'11HHHiii
可见，对各种变速器的行星齿轮机构，都能根据他们的机械结构原理，弄清齿轮
传动路线，分清轮系类型，列出传动比计算式，并解出各档传动比大小，掌握这
个基本思路和方法 ，学生们面对更复杂的变速器行星齿轮机构的传动比问题，
也能举一反三、迎刃而解了。

汽车机械教师
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注： Z1Ⅰ—第Ⅰ排行星齿轮组（即超速档）太阳轮齿数
Z3Ⅰ—第Ⅰ排行星齿轮组（即超速档）齿圈齿数

Z1Ⅱ—第Ⅱ排行星齿轮组太阳轮齿数

Z3Ⅱ—第Ⅱ排行星齿轮组齿圈齿数
Z1Ⅲ—第Ⅲ排行星齿轮组太阳轮齿数

Z3Ⅲ—第Ⅲ排行星齿轮组齿圈齿数