辛普森式行星齿轮变速器的结构与工作原理[1]

《辛普森式行星齿轮变速器的结构与工作原理[1]》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、辛普森式行星齿轮变速器的结构与工作原理[图片]辛普森式行星齿轮变速器是由辛普森式行星齿轮机构和相应的换档执行元件组成的，目前大部分轿车自动变速器都采用这种行星齿轮变速器。辛普森行星齿轮机构是一种十分著名的双排行星齿轮机构，根据这两排在变速器中的位置，分别称之为前行星齿轮机构和后行星齿轮机构，这两组齿轮机构由共用的太阳轮相连接。前后行星轮机构有两种连接方式，一种是前行星齿轮机构的齿圈和后行星齿轮机构的行星架相连，称为前齿圈和后行星架组件，输出轴通常与前齿圈和后行星架组件连接。另一种是前行星齿轮机构的行星架和后行星齿轮机构的齿圈相连，称为前行星架和后齿圈

2、组件，输出轴通常与前行星架和后齿圈组件连接。经过上述组合，该机构成为一种具有四个独立元件的行星齿轮机构。根据前进档的档数不同，可将辛普森式行星齿轮变速器分为三速和四速两种在辛普森式行星齿轮机构中设置了二个离合器、二个制动器和一个单向离合器，共有五个换档执行元件，即可使之成为一个具有三个前进档和一个倒档的行星齿轮变速器，各换档执行元件的功能见下表。来自输入轴的动力由前进离合器C1输入到后齿圈或由高、倒档离合器C2传至前后太阳轮组件，不同工况下，各换档元件起作用，使动力经前齿圈和后行星架输出至输出轴。辛普森式三速行星齿轮变速器换档执行元件功能表换档执行元

3、件功能前进离合器C1用来连接输入轴和后齿圈高、倒档离合器C2用来连接输入轴和前后太阳轮组件2档制动器B2用来制动前后太阳轮组件低、倒档制动器B3用来制动前行星架单向离合器F1防止前行星架逆转 辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律选档杆档位离合器制动器单向离合器C1C2B2B3F1 D1档○   ○2档○ ○  3档○○   R倒档 ○ ○ SL或211档○  ○ 2档○ ○  注：○-接合、制动或锁止； 由表可知:当行星齿轮变速器处于停车档和空档之外的任何一个档位时，五个换档执行元件中都有两个处于工作状态，即接合、制动或锁止状态，其余三个不工作，即分

4、离、释放或自由状态。处于工作状态的两个换档执行元件中至少有一个是离合器C1或C2，以便使输入轴和行星排连接。当变速器处于任一前进档时，离合器C1都处于接合状态，此时输入轴与行星齿轮机构的后齿圈接合，使后齿圈成为主动件，因此，离合器C1也称前进离合器。倒档时，离合器C2接合，C1分离，此时输入轴与行星齿轮机构的前后太阳轮组件接合，使前后太阳轮组件成为主动件。另外，离合器C2在三档时也接合，因此离合器C2也称高、倒档离合器。制动器B2仅在二档时才工作，称为二档制动器。制动器B3在一档和倒档时都工作，称为低、倒档制动器。由此可知，换档执行元件的不同组合决定

5、了行星齿轮变速器所处的档位。下面分析辛普森式三速行星齿轮变速器各档的动力传递情况。1）一档当将选档杆置于“D”位，此时车速较低而节气门阀开度较大，也就是需要较大加速力时，前进离合器C1和单向离合器F1起作用。来自液力变扭器的发动机动力经输入轴、前进离合器C1传给后齿圈，使后齿圈朝顺时针方向转动。在后行星排中，由于后行星架经输出轴0和驱动轮相连，在汽车起步之前其转速为，汽车起步后以一档行驶时，其转速也很低，因此后行星轮在后齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向作公转，带动后行星架朝顺时针方向转动，另一方面作顺时针方向的自转，并带动前后太阳轮组件朝逆时针方向转动

6、。在前行星排中，由于和输出轴连接的前齿圈转速很低，当前行星轮12在太阳轮的驱动下朝顺时针方向作自转时，对前行星架产生一个逆时针方向的力矩，而单向离合器F1对前行架在逆时针方面有锁止作用，此时，相当于前行星架被固定，使前齿圈在后行星轮的驱动下朝顺时针方向转动。因此，在前进一档时，输入轴的转矩，即通过前行星排机构，又通过后行星排机构传到功率输出轴。这样行星轮机构所承受的负载分为两部分，防止齿轮受力过大。其传动路线如下：    设前、后行星排齿圈和太阳轮的齿数之比分别为α1、α2，前后太阳轮组件、前齿圈和后行星架组件、前行星架的转速分别为n1、n2、n3，

7、后齿圈的转速为n2’。根据单排行星齿轮机构的运动特性方程，可以分别得出前、后行星排的运动特性方程。前排：n1+α1n2-(1＋α1)n3＝0后排:n1+α2n2’-(1＋α2)n2＝0由于前行星架的转速n3＝0，代入(1)式得：n1＋α1n2＝0代入(2)式，整理后可以得到一档的传动比为：i1＝n2’/n2＝（1+α1+α2）/α2当汽车在一档行驶时，若驾驶员突然松开油门踏板，发动机转速立即降至怠速。此时汽车在惯性的作用下，仍以原来的车速前进，而与驱动轮连接的自动变速器输出轴的转速并未立即下降，反向带动行星齿轮变速器运转。行星齿轮机构的后行星架和前齿

8、圈组件成为主动件，后齿圈则成为从动件。当后行星架朝顺时针转动，后齿圈朝顺时针转动的速度较低，后行星轮在向顺时