《辛普森式商務(wù)車自動變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【行星齒輪變速箱含6張CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《辛普森式商務(wù)車自動變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【行星齒輪變速箱含6張CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】（38頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 開題報告 學(xué)生姓名 專 業(yè) 班 級 指導(dǎo)教師姓名 職 稱 工作單位 課題來源 教師自擬課題 課題性質(zhì) 應(yīng)用設(shè)計(jì) 課題名稱 辛普森變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù) （科學(xué)意義和應(yīng)用前景，國內(nèi)外研究概況，目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等 ） 一、 辛普森變速器研究的依據(jù)與意義 汽車工業(yè)作為一個國家的支柱產(chǎn)業(yè)，對國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著舉足輕重的作用。從 19 世紀(jì)末卡爾本茨制造出的第一輛汽車到今天的智能型多功能汽車，汽車以從單純的代步工具發(fā)展成為現(xiàn)代社會的象征。汽車工業(yè)發(fā)展水平、家庭平均擁有汽車數(shù)量以及公路網(wǎng)的 建設(shè)規(guī)模等已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。在當(dāng)今一些發(fā)達(dá)的國家，其汽車工業(yè)的發(fā)展更是對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展社會進(jìn)步有著直接的影響。 二、辛普森變速器的國內(nèi)外研究概況 目前，從市場上不同車型所配置的變速器來看，變速器主要分為以下幾種 : 1、手動變速器 手動變速器采用齒輪組，每檔的齒輪組德齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個定值。 2、 自動變速器 自動變速器，利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。雖說自動變速器沒有離合器，但自動變 速器中有很多離合器，這些離合器能隨車速變化自動分離或閉合，從而達(dá)到自動變速的目的。 3、無級變速器 無級變速器系統(tǒng)不像手動變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個滑輪和一個剛帶來變速，其傳動比可以隨意變化，沒有換擋的突跳感覺。它能克服普通自動變速器突然換擋，油門反應(yīng)慢，油耗高等缺點(diǎn)。無級變速器能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)速比的無極變換，并選定幾個常用的速比作為常用的檔。裝配該技術(shù)的發(fā)動機(jī)可在任何轉(zhuǎn)速下自動獲得最合適的傳動比。 三 綠色汽車、節(jié)能減排已經(jīng)成為當(dāng)今汽車工業(yè)發(fā)展的主旋律，未來新能源汽車 的應(yīng)用與車輛“智能化”結(jié)合，也是汽車工業(yè)發(fā)展的方向。發(fā)達(dá)國家車輛變速器發(fā)展?fàn)顩r和需求各有特點(diǎn)，手動與自動并存，不同地域需求比例不同。國內(nèi)變速器主要以手動擋為主，自動變速器占有率正在快速提升。 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期成果 （具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題、預(yù)期成果和 提 供 的 形式） 一、辛普森變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 首先經(jīng)過實(shí)體拆裝，然后測量出所需數(shù)據(jù)，應(yīng)用三維繪圖軟件繪制實(shí)體圖，完成零部件二維圖的繪制及尺寸標(biāo)注。一張 0 號裝配圖，若干零部件圖。 擬采取設(shè)計(jì)方法和技術(shù)支持 （設(shè)計(jì)方案、技術(shù)要求、實(shí)驗(yàn)方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 一、 設(shè)計(jì)方法 查閱資料，變速器的參數(shù)并運(yùn)用 出產(chǎn)品的零件圖和裝配圖。 二、 可能遇到的問題 若制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)不正確，可以請教老師； 若裝配圖有問題，可以查閱資料或請教同學(xué)； 實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目已具備的條件 （包括過去學(xué)習(xí)、研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有主要儀器設(shè)備、設(shè)計(jì)環(huán)境及 協(xié) 作 條 件等） 汽車設(shè)計(jì)參數(shù)可參考相關(guān)書籍自己擬定 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進(jìn)度 (以周為單位 ) 1 完成開題報告 5 查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案 7 計(jì)算所需參數(shù) 9 畫出各個零件圖和裝配圖 11 轉(zhuǎn)向和制動系統(tǒng)測試 13 細(xì)節(jié)工作，準(zhǔn)備答辯 開 題 報 告 審 定 紀(jì) 要 時 間 地點(diǎn) 主持人 參 會 教 師 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導(dǎo) 教 師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 摘 要 目前，自動變速器在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。其中主要原因是自動變速器能夠根據(jù)路面狀況自動改變車速，這極大地方便了駕駛者。不僅能夠緩解駕駛者駕駛疲勞減少路面交通事故，而且還能夠提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。同時，還能提高汽車的動力性。 行星齒輪變速箱 主要結(jié)構(gòu)為行星 齒輪機(jī)構(gòu)， 行星齒輪機(jī)構(gòu)主要由太陽輪、外齒圈、行星輪、行星架組成。由于行星齒輪機(jī)構(gòu)具有兩個自由度，因此行星齒輪機(jī)構(gòu)沒有固定的的傳動比，不能直接應(yīng)用于變速器。為了能夠?qū)⑿行驱X輪變速器應(yīng)用于自動變速器，必須將齒輪機(jī)構(gòu)中的元件固定使其具有一個自由度。只有一個自由度的行星齒輪機(jī)構(gòu)具有固定的傳動比，因此可以應(yīng)用于自動變速器中。我設(shè)計(jì)的為商務(wù)車行星齒輪變速箱，行星齒輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛度大、傳動平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪變速箱動力改變由液力變矩器進(jìn)行控制，其操縱機(jī)構(gòu)為離合器和制動器，并通過液壓油進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動換擋。但是，自動變速器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對自動變速器原理做了大量的工作并參考商務(wù)車車型最終 確定了其傳動方案，并對各檔傳動比做了詳細(xì)的說明。 關(guān)鍵詞 ： 自動變速器 行星齒輪變速箱 液力變矩器 t in of in is to it of it of a is of of so no be to to be to be in of be a of is of of a be in of by so as to is a of on to 目 錄 摘 要 .............................................................................................................. Ⅰ ............................................................................................................... Ⅱ 第 1 章 自動變速器的基本組成 ........................................................................ 1 第 2 章 行星齒輪和液力變矩器的工作原理 .................................................... 4 星齒輪的結(jié)構(gòu)及工作原理 ............................................................... 4 力變矩器的工作原理 ....................................................................... 5 第 3 章 自動變速器傳動方案及傳動原理 ........................................................ 6 動變速器的傳動方案 ....................................................................... 6 動變速器的傳動原理 ....................................................................... 6 擋或駐車擋的傳動原理 ........................................................ 6 位 汽車加速與滑行時傳動原理 ................................. 7 車在 L 位一擋時前后行星排的傳動原理 ......................... 10 位 傳動原理圖 ........................................................... 13 擋時自動變速器的傳動原理圖 .......................................... 16 位 時，自動變速器的傳動原理 ............................... 18 速擋傳動原理 ...................................................................... 19 動變速器的倒檔傳動原理 .................................................. 21 第 4 章 行星齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 ………………………………………… .速器齒輪傳動的設(shè)計(jì)及 計(jì)算 ......................................................... 23 擋位傳動比分析 .................................................................. 23 輪參數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算 .............................................................. 23 際傳動比 .............................................................................. 25 輪強(qiáng)度校核 .......................................................................... 25 擋執(zhí)行機(jī)構(gòu) ..................................................................................... 26 片離合器 .............................................................................. 27 動器 ...................................................................................... 27 向超越離合器 ...................................................................... 28 第五章 結(jié)論 ...................................................................................................... 29 致 謝 .............................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 31 1 第 1章 自動變速器的基本組成 自動變速器的種類和型號有很多，它們的形狀和結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜并且不相同。與此同時，大部分自動變速器組成大致相同。 液力變矩器齒輪機(jī)構(gòu)是自動變速器的重要組成部件。自動變速器在現(xiàn)代汽車中是迄今為止比較復(fù)雜的汽車部件之一，根據(jù)成份元件的工作原理，大致可以將這些成份元件分為五大主要部分。 自動 變速器結(jié)構(gòu)圖如圖 1示。 圖 1動變速器結(jié)構(gòu)圖 （ 1）液力變矩器 液力變矩器是在汽車中比較關(guān)鍵的部件，其主要的功能是改變發(fā)動機(jī)輸入的轉(zhuǎn)矩從而可以改變汽車的行駛車速。發(fā)動機(jī)與汽車變矩器相連接，功能主要是改變汽車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩相連接。油液流動過程中，工作液體能量的變化，從而可以使發(fā)動機(jī)的動力能夠傳遞到其輸入軸，同時它能根據(jù)汽車在行駛過程中路面狀況來判斷汽車應(yīng)具有的車速。液力變矩器如圖 1示。 圖 1力變矩器 2 （ 2）行星齒輪機(jī)構(gòu) 自動變速箱的行星齒輪在自動 變速器中是比較關(guān)鍵的部件，自動變速器的變速機(jī)構(gòu)有普通齒輪和行星齒輪變速機(jī)構(gòu)式兩種。由于普通齒輪式變速器的缺點(diǎn)較多，因此在自動變速器方面應(yīng)用較少。普通齒輪變速器主要缺點(diǎn)為尺寸比較大，同時所能提供的傳動比小。因此，普通齒輪式變速器只在少數(shù)車型采用（本田車型上大都采用此類變速器）。相對目前汽車市場而言，行星齒輪變速箱在自動變速器中的應(yīng)用較為廣泛。 自動變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1示。 圖 1動變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 自動變速器是迄今為止汽車中比較復(fù)雜的組成汽車部件。同時，自動變速器也在汽車變 速器中發(fā)揮重要。自動變速器可以極大地緩解駕駛者駕駛偏勞，從而減少汽車交通事故的發(fā)生。與此，自動變速器的燃油經(jīng)濟(jì)性以及汽車動力性相比普通變速器的要好。 自動變速器供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要通過油泵進(jìn)行齒輪變速箱內(nèi)部油路的供給。目前，電控系統(tǒng)越來越多地應(yīng)用于自動變速器，這也極大地改善了汽車的控制系統(tǒng)和操縱機(jī)構(gòu)。 自動變速器具有很多優(yōu)越性，其主要特點(diǎn)有： 1、自動變速器車容易駕駛。 2、自動變速器車換擋平順，提高乘坐舒適性。 3、自動變速器傳動平穩(wěn)，降低了輪胎的磨損，提高了輪胎的使用壽命，使發(fā)動機(jī)、傳動系的壽 命都有所提高。 4、自動變速器能夠根據(jù)相應(yīng)狀況，自動改變車速，及大地改善了汽車的燃 3 油經(jīng)濟(jì)性，節(jié)省了汽車行駛油耗量，降低了汽車尾氣對環(huán)境的污染。 5、自動變速具有良好的通過性。汽車在陡坡上行駛時，不存在手動車下滑問題。 4 第 2 章 行星齒輪和液力變矩器的工作原理 星齒輪的結(jié)構(gòu)及工作原理 行星齒輪變速器被廣泛地用于現(xiàn)代汽車變速器中，而 我們 知道 的 齒輪大部分都是軸線固定 。 轉(zhuǎn)動軸都是 通過 軸承固定 在 機(jī)器的機(jī)體上。所以 ，它們 的轉(zhuǎn)動中心對機(jī)器的機(jī)體是相對 固定的 。有定軸齒輪與此同時那么就有動軸齒輪 ， 然后我們所 不太熟悉的一類齒輪被稱為行星齒輪。我們知道這類齒輪 的轉(zhuǎn)動軸線是不固定的， 這類齒輪的轉(zhuǎn)動軸線 安裝在一個 支架上，這個 支架 是可以轉(zhuǎn)動的 。行星齒輪 不僅可以 像定軸齒輪 一樣，按著 轉(zhuǎn)動軸 轉(zhuǎn)動中心進(jìn)行 轉(zhuǎn)動之外， 同時， 它們的轉(zhuǎn)動軸 中心不斷地進(jìn)行轉(zhuǎn)動， 還 跟著 支架 隨著其他支架而運(yùn)動 。 跟隨 自己軸線 轉(zhuǎn)動中心進(jìn)行 的轉(zhuǎn)動 被 稱為 自轉(zhuǎn)。反而言之，隨 其它 軸線的中心進(jìn)行運(yùn)動而被稱為公轉(zhuǎn)。與行星的運(yùn)轉(zhuǎn)非常類似，由此，其被稱為行星齒輪，結(jié)構(gòu)如圖 2示。 圖 2星齒輪結(jié)構(gòu)圖 軸線 被 固定 在機(jī)器機(jī)體上的 的齒輪 ，其 傳動原理 我 們都很熟悉。一對齒輪進(jìn)行相互嚙合的過程中 ， 一個稱為 主動輪， 從它那里不斷輸入動力 ，另 外 一個齒輪被稱為 從動輪，從它 那里通過軸傳出動力 。 同時，也有的 齒輪僅 僅 作為 傳遞動力而不參與傳動比改變 ， 因此被我們稱為惰輪。惰輪對動力的傳動有很大作用，它不改變齒輪傳動的速比，而只改變動力傳動的方向。因而，從它那里 通過， 而不改變傳動速比，只改變傳動方向 。 我們所了解的 行星齒輪的齒輪系統(tǒng) 與定軸齒輪 ，它們的分析辦法就有所不同 。 與此同時可以 用離合器或制動器 作為操縱機(jī)構(gòu) ， 根據(jù)條件 限制其中一條軸的轉(zhuǎn)動，剩下兩條軸 就可以 進(jìn)行 動力 傳動 進(jìn)行動力輸出 。 5 由此可以得出，行星 齒輪 傳動的 之間的關(guān)系 的組合就可以變?yōu)楹芏喾N，常見的組合類型有： 動力從太陽輪輸入，從外齒圈輸出，行星架通過機(jī)構(gòu)鎖死； 動力從太陽輪輸入，從行星架輸出，外齒圈鎖死； 動力從行星架輸入，從太陽輪輸出，外齒圈鎖死； 動力從行星架輸入，從外齒圈輸出，太陽輪鎖死； 動力從外齒圈輸入，從行星架輸出，太陽輪鎖死； 動力從外齒圈輸入，從太陽輪輸出，行星架鎖死； 兩股動力分別從太陽輪和外齒圈輸入，合成后從行星架輸出； 兩股動力分別從行星架和太陽輪輸入，合成后從外齒圈輸出； 兩股動力分別從行星架和外齒圈輸入 ，合成后從太陽輪輸出； 動力從太陽輪輸入，分兩路從外齒圈和行星架輸出； 動力從行星架輸入，分兩路從太陽輪和外齒圈輸出； 動力外齒圈輸入，分兩路從太陽輪和行星架輸出。 行星齒輪傳動 能得到廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)主要是 是 剛度大 承載能力 好 ， 同軸線占用空間小，傳動 平穩(wěn)。制造 行星齒輪要求的精度較高 。 有些 行星齒輪傳動 機(jī)構(gòu)效率高， 這類行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動比較小 。 當(dāng)用行星齒輪機(jī)構(gòu) 作減速器時， 行星齒輪機(jī)構(gòu) 效率 則 隨 著 傳動比的增大而減小。 力變矩器的工作原理 液力變矩器是自動變速器中比較重要的組成部件，被用于商務(wù)車上的液力變矩器。 泵輪通過發(fā)動機(jī)帶動進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)的工作液體受到泵輪葉片的作用而流向外緣。流動的液體通過泵輪流出，經(jīng)過一段時間的流動變化后，渦輪葉片被流動的液體所沖擊，相連的輸出軸被渦輪帶動而不斷轉(zhuǎn)動。經(jīng)過渦輪流出的工作液體，工作液體的能逐漸被消耗。輸出軸的能量就是由工作液體的能量轉(zhuǎn)化而來。流入導(dǎo)輪的液體先經(jīng)過導(dǎo)輪，導(dǎo)輪因?yàn)楸还潭ǘ荒軌蜣D(zhuǎn)動。工作液體通過葉片不斷變化，液流的方向被導(dǎo)輪不斷改變，液體通過改變能量來實(shí)現(xiàn)能量的改變與轉(zhuǎn)化。 自動變速器有液力變矩器有前置后驅(qū)液力自動變速器，與此同時，自動變速器也有前置前驅(qū)動液力自 動變速器。液力自動變速器通過工作泵輪，液體流動過程能量改變來實(shí)現(xiàn)改變發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩。 6 第 3 章 自動變速器傳動方案及傳動原理 動變速器的傳動方案 通過對商務(wù)車車型分析以及結(jié)合其發(fā)動機(jī)動力方面，總體分析自動變速器在商務(wù)車中的布置形式，結(jié)合商務(wù)車成本的考慮，本次設(shè)計(jì)的自動變速器，其傳動原理圖如 3示。 圖 3動變速器傳動方案 動變速器的傳動原理 通過分析，自動變速器來實(shí)現(xiàn)擋位自動變化，從而實(shí)現(xiàn)不同速比的擋位，下面我們就通過行星齒輪機(jī)構(gòu)的不同組合方式，來分析自動 變速器中的一種即辛普森式行星齒輪，并分析其原理。 擋或駐車擋的傳動原理 自動變速器空擋或駐車擋傳動原理如圖 3示。 7 圖 3 擋或駐車擋傳動原理圖 當(dāng)選擋桿置入 N 擋或 P 擋時，主油路壓力油便通過常開油道進(jìn)入離合器 時由于離合器 合，已把超速擋箱內(nèi)的行星齒輪機(jī)構(gòu)中的太陽輪與行星架連成一體。當(dāng)機(jī)構(gòu)中任意兩個自由運(yùn)動元件連接在一起時，另一元件便不連自連，三元件成為一個剛體，彼此間無任何相對運(yùn)動。由此可見，在 N 擋或 P 擋時，超速擋箱便把液力變矩器渦輪的 轉(zhuǎn)速直接向后輸出。因超速擋箱以外的各制動器和離合器均沒有投入工作，因此此時只是超速擋的輸出軸在空轉(zhuǎn)，對外不傳遞動力，稱之為空擋或駐車擋。因?yàn)槠囆旭偹俣仍?3 擋范圍內(nèi)，變速器 以在 3 擋范圍內(nèi)，超速擋始終把發(fā)動機(jī)的扭矩直接向外輸出。 位 汽車加速與滑行時傳動原理 傳動原理圖 如圖 3示。 圖 31 擋傳動原理圖 8 當(dāng)選擋桿置入 D 位時，而汽車車速在 范圍內(nèi)時，從工作圖表可知，其中元件 與工作另一元件 入工作，與此同時 ，結(jié)合離合器共同工作。 從圖 3又知，當(dāng)機(jī)構(gòu)中任意兩元件連接在一起時，另一元件便不連自連，三元件成為一個剛體，彼此間無任何相對運(yùn)動，只能隨主動軸一同順時針旋轉(zhuǎn)。此傳動情況發(fā)生在除超速擋以外的各擋。 當(dāng)選擋手柄在 D 位時，汽車在 圍內(nèi)時，離合器 油道打開，從而，液壓油推動活塞工作，從圖可知，離合器 作后，把主動軸和后齒圈連成一體，于是后齒圈便成為兩個行星排中的主動件，同主動軸一起順時針旋轉(zhuǎn)，因后行星排的齒圈順時針主動旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致 向離合器將將前行星排的行星架制動，于是前后行星排的傳動原理如圖 3示。 從圖 3知，后排齒圈在變矩器渦輪帶動下順時針主動旋轉(zhuǎn)，因此后排行星輪輪齒必受齒圈輪齒一個推力 排行星輪在 作用下必順時針旋轉(zhuǎn)，由于后排行星輪順時針旋轉(zhuǎn)，行星輪輪齒必然給太陽輪輪齒一個 作用力，使后排太陽輪逆時針旋轉(zhuǎn)，但由于前后排太陽輪公用，所以便把動力傳給了前排太陽輪，前排太陽輪主動反轉(zhuǎn)，因此前排太陽 圖 31 擋加速時前后行星排傳動原理圖 同時齒圈的運(yùn)動阻力也必給行星輪輪齒一個反作用 見前排行星輪輪齒受 合力作用有帶動前排行星架 反轉(zhuǎn)的趨勢，但前排行星架的反轉(zhuǎn)趨勢被單向離合器 動，于是便形成前排太陽輪主動反轉(zhuǎn)，而前排行星架被制動，齒圈成為被動的輸出件而順時針旋轉(zhuǎn)的情況。 綜上可知，在 汽車加速時，后排齒圈主動順時針旋轉(zhuǎn)，后排行星輪被 9 動順時針自轉(zhuǎn)并帶動后排行星架順時針公轉(zhuǎn)，所以后排行星架及輸出軸便在前齒圈帶動下順時針旋轉(zhuǎn)而將動力輸出。 1 擋汽車滑行時的傳動原理 當(dāng)汽車在 范圍內(nèi)，發(fā)動機(jī)收油，汽車滑行時，因此時 工作，而 合器也處于結(jié)合狀態(tài)，此時前后行星排的傳動原理如圖 3示。 從圖可見， 當(dāng)汽車滑行時，因慣性使后行星架仍以原速順時針旋轉(zhuǎn)，但此時因發(fā)動機(jī)收油，與渦輪相連的齒圈則降速順時針轉(zhuǎn)，由于后排行星架轉(zhuǎn)速高于齒圈的轉(zhuǎn)速，使齒圈的輪齒必給行星輪輪齒一個阻力 的作用下，行星齒輪除隨行星架順時針公轉(zhuǎn)外，又產(chǎn)生了繞其行星架逆時針自轉(zhuǎn)的情況，從圖中可以看出，后排齒輪又受到 作用，使后排太陽輪變成順時針旋轉(zhuǎn)。 圖 3車滑行時前后行星排傳動原理圖 前后行星排太陽輪公用，因此前排太陽輪也順時針旋轉(zhuǎn)，因此前排齒圈也在輸出軸帶動下原速順時針旋轉(zhuǎn)，在兩元件轉(zhuǎn)速差的作 用下，使前排行星輪輪齒受太陽輪輪齒一個 推力，受齒圈輪齒一個阻力 此，汽車滑行時，發(fā)動機(jī)對滑行無制動作用。 綜上所述，汽車滑行時，后排行星架以慣性原速順時針旋轉(zhuǎn)，后排齒圈與渦輪同速順時針減速旋轉(zhuǎn)。而前行星排因其太陽輪與后排太陽輪公用，所以前排太陽輪必順時針旋轉(zhuǎn)，前排齒圈在慣性力的作用下，同后排行星架一體順時針旋轉(zhuǎn)。 經(jīng)以上討論可知，單向離合器 參與使汽車加速時，發(fā)動機(jī)扭矩通過單向離合器的作用傳給變速器的輸出軸，而當(dāng)汽車滑行時，單向離合器解鎖，而使變速器輸出軸與發(fā)動機(jī)脫節(jié)，以確保滑行時發(fā)動機(jī)對汽 車滑行不干擾。 此外，我們通過一擋的傳動過程再來看看單向離合器 作用，單向離合 10 器與離合器 并聯(lián)形式，在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)但變速器沒掛擋時，因發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，油泵轉(zhuǎn)速很低，通過離合器 常開油道進(jìn)入離合器 油壓也較低，但因此時處于空擋，超速擋箱無負(fù)荷空轉(zhuǎn)，因此雖然油壓較低，但離合器 不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，如果將選擋手柄推入 D 位，則離合器 結(jié)合，于是汽車行駛阻力便加在自動變速器的輸出軸上，這樣因離合器 油壓不足，則必造成 合器打滑，但離合器 壓的提高是從掛擋到慢慢加油需要一定的時間，因此如 無別的措施，離合器 然出現(xiàn)短期打滑，久而久之，使離合器 由于汽車怠速運(yùn)轉(zhuǎn)， 合器工作，把行星架與太陽輪連成一體，此時因空擋，超速擋行星排的齒圈無負(fù)荷，齒圈隨太陽輪和行星架一同旋轉(zhuǎn)，當(dāng)選擋桿推入 D 擋后，便使圖 3的齒圈受到行駛阻力，因此，在行星架主動順轉(zhuǎn)時，其行星輪齒便因齒圈輪齒的阻礙而受一 作用力，在 用力的作用下，行星齒輪便有一個逆時針旋轉(zhuǎn)的力，這個逆時針旋轉(zhuǎn)的力便通過行星輪輪齒加在了太陽輪的輪齒上，使太陽輪有一個順時針旋轉(zhuǎn)的趨勢，即有一個使 合器打滑的趨勢，但 因太陽輪有順時針旋轉(zhuǎn)趨勢時，單向離合器 制動作用，使太陽輪不可能相對行星架運(yùn)動，于是，在離合器 壓尚低時， 到了協(xié)助作用，防止了從掛 D 擋到起步前離合器 油壓不足而打滑的弊病。 車在 L 位一擋時前后行星排的傳動原理 車加速時前后行星排傳動原理 當(dāng)選擋桿推入 L 擋，而汽車在 1 擋范圍內(nèi)行駛時，從圖 3傳動圖中可知， 作，使超速擋箱內(nèi)的行星齒輪機(jī)構(gòu)三元件均連成一體隨渦輪一同順時針旋轉(zhuǎn)。 圖 3 檔時前后行星排的傳動原理圖 11 工作把雙行星 排之后行星排的齒圈與超速擋箱的齒圈也連成一體，因此汽車加速時后行星排齒圈便主動順時針旋轉(zhuǎn)，制動器 作，所以汽車加速時前后行星排便發(fā)生了如圖 3示的傳動過程。 圖 3車加速時 L 擋 1 擋前后行星排傳動示意圖 齒圈輪齒便給后排行星輪輪齒一個 作用力，在 用力的作用下，其輪齒必給太陽輪輪齒一個 作用力，在 用下，后排太陽輪必逆時針旋轉(zhuǎn)，后排太陽輪輪齒的反轉(zhuǎn)阻力必給行星輪一個反作用力 以行星輪在 順時針自轉(zhuǎn)外，還要帶動行星架順時針公轉(zhuǎn)。 后排太陽輪的轉(zhuǎn)動阻力是因前排行星架制動造成的。 因前排太陽輪與后排太陽輪一體，因此在前行星排汽車加速時，前行星排太陽輪逆時針主動旋轉(zhuǎn)，前排行星輪必順轉(zhuǎn)，因前排行星架已被 動，并使其輪齒給前排齒圈一個推力 作用下，前排齒圈必克服行駛阻力而順時針旋轉(zhuǎn)，將發(fā)動機(jī)扭矩傳遞出去。 綜上可知，汽車在 1 擋加速行駛時，后行星排齒圈主動順時針旋轉(zhuǎn)，后排行星輪即順時針自轉(zhuǎn)，又隨后排行星架順時針公轉(zhuǎn)，后排太陽輪則逆時針旋轉(zhuǎn)，齒圈則順時針旋轉(zhuǎn)而輸出。 擋汽車滑行時前后行星排傳動原理 在 1 擋行駛時， 發(fā)動機(jī)收油，汽車滑行時，前后行星排的傳動原理如圖 3發(fā)動機(jī)收油后齒圈有降低轉(zhuǎn)速的趨勢。 12 圖 3 擋汽車滑行時前后行星排傳動原理 由于汽車的慣性，使前排齒圈與后排行星架保持原來的速度順時針旋轉(zhuǎn)，因此前齒圈輪齒必給前排行星輪輪齒一個推力 作用下，前排行星輪必按原速被動順時針旋轉(zhuǎn)，因此時前排行星架仍被制動，所以前排行星輪輪齒必給前排太陽輪輪齒一個推力 作用下在后行星排，因后排太陽輪與前排太陽輪一體，使后排行星輪仍以原速順時針旋轉(zhuǎn)，又因后排行星架仍按原 速旋轉(zhuǎn)，所以后排行星輪輪齒必給后排齒圈輪齒一個作用力 后排齒圈在 作用下，被動按原速順時針旋轉(zhuǎn)，因此便帶動發(fā)動機(jī)按原速旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動機(jī)在 1 擋時對汽車滑行產(chǎn)生制動作用。可見此擋適用于下坡或冰雪路面，以利用發(fā)動機(jī)的制動作用使汽車降速。 1 擋傳動比的計(jì)算 從前后行星排的傳動過程可知，動力是從后行星排傳至前行星排，經(jīng)前行星排將扭矩輸出，因此其傳動比應(yīng)從兩級行星排的運(yùn)動方程的連立中求得，即 0)1(31211 ?????? 3 0)1(62524 ?????? 3 式（ 3式（ 3， 41 （ 3 53 3 將 06?3，得 524 ??（ 3 將式（ 3式（ 3式（ 3入式（ 3 （ 3 由此可知，后排齒圈的轉(zhuǎn)數(shù)大 于前排齒圈的轉(zhuǎn)數(shù)，是減速傳動。 1112152 ???? a 3 位 傳動原理圖 當(dāng)選擋桿在 D 位而車速在 圍內(nèi)時，其傳動原理及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作情況如圖 3示。從圖可知，當(dāng)車速升入 時，離合器 單向離合器 1 仍然工作，但由于車速的升高，通往制動器 油道打開，主油路壓力油作用在制動器 ，制動器 與工作。從圖 3知，離合器 單向離合器 工作， 使太陽輪、齒圈及行星架三元件成一體，一同隨渦輪同速順時針旋轉(zhuǎn)，而前進(jìn)離合器 工作，又把后排齒圈與超速擋箱內(nèi)的齒圈連成一體，所以后 行星排齒圈便在 成為主動件主動順時針旋轉(zhuǎn)，這樣，當(dāng)汽車加速或滑行時。 圖 32 擋傳動原理圖 2 擋汽車加速時前后行星排傳動情況 從圖 3知，當(dāng)齒圈隨液力變矩器的渦輪主動順時針旋轉(zhuǎn)時，齒圈齒輪必給后排行星輪輪齒一個 作用力，行星輪在 作用下，太陽輪便逆時針旋轉(zhuǎn)，但單向離合器在太陽輪反轉(zhuǎn)時，有鎖止作用，由于后排太陽輪制動，在后排行星輪順時針旋轉(zhuǎn)時，使行星輪在 力的作用下，即順時針自轉(zhuǎn)又繞太陽輪公轉(zhuǎn)，于是便拉動后排行星架順時針 旋轉(zhuǎn)而將發(fā)動機(jī)的扭矩輸出，成 。 14 圖 32 擋汽車加速時前后行星排傳動原理 此時在前行星排，因?yàn)樘栞喦昂笈殴茫郧芭盘栞喬幱谥苿?，前排行星輪即順時針自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)，帶動前排行星架順時針空轉(zhuǎn)而使 鎖，可見前行星排在汽車加速行駛時，對后排的動力輸出不產(chǎn)生任何干涉。 另外，從 的工作過程可知，單向離合器 在汽車滑行時使發(fā)動機(jī)與變速器輸出軸脫節(jié)，保證汽車滑行時發(fā)動機(jī)不起制動作用，此外，它還在與 切換。 擋汽車滑行時前后行星排傳 動原理 當(dāng)汽車在 ，發(fā)動機(jī)收油汽車滑行時，因自動變速器的輸出軸在汽車慣性拖動下仍按原速順時針旋轉(zhuǎn)，因此形成了后排行星架及前排齒圈要拖動后排齒圈保持原速運(yùn)動的格局。便產(chǎn)生了如圖 3示的傳動情況。 圖 32 發(fā)動機(jī)收油 15 從圖 3知，對于后排行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星輪受 的作用逆時針自轉(zhuǎn)，又在后排行星架的作用下順時針公轉(zhuǎn)，太陽輪受來自行星輪的一個 用力，在 的作用下太陽輪順時針旋轉(zhuǎn)，故 太陽輪的順時針旋轉(zhuǎn)不進(jìn)行鎖止，這樣，汽車滑行時，前后行星排無制動元件，因此各 元件間互不干涉，各自由運(yùn)轉(zhuǎn)，即發(fā)動機(jī)可自由怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，而后排行星架也可不受干涉自由滑行，即發(fā)動機(jī)對汽車滑行無制動作用。 行星輪同時在 力的作用下，帶動行星架順時針空轉(zhuǎn)，因前排行星架順時針旋轉(zhuǎn)時不受干涉，所以前排行星架順時針空轉(zhuǎn)，不對后排傳動干涉。 綜上所述， 汽車滑行時前后行星排的各元件的運(yùn)動情況為：后排行星架主動順時針旋轉(zhuǎn)，后排齒圈降速順時針旋轉(zhuǎn)，使后排行星輪即隨行星架公轉(zhuǎn)又逆時針自轉(zhuǎn)。在前排，太陽輪高速順時針旋轉(zhuǎn)，齒圈按原速順時針旋轉(zhuǎn)。因行星架順時針旋轉(zhuǎn)時不受任何干涉只是空轉(zhuǎn)，對后排滑行不產(chǎn) 生干涉。 下面分析在 時在制動器 串入單向離合器 另外的作用。 保證了滑行時發(fā)動機(jī)不對滑行產(chǎn)生制動作用，下面再來分析一下 另一個重要作用。 在汽車由 升入 或者由 降為 的換擋切換時，它可以防止切換不同步，造成擋位間的相互干涉所造成的換擋沖擊和變速器的早期損壞。例如在自動變速器由 升入 時，若制動器 有打開，而離合器 果無單向離合器串聯(lián)在制動器 ，就會在自動變速器進(jìn)入的瞬間，出現(xiàn) 時工作的情況。這就造成擋位之間的干涉，引起換擋沖 擊甚至造成自動變速器損壞的后果，如果 介入，雖然離合器 早結(jié)合，但因離合器 作后立即把太陽輪與變速器主動軸連成一體，使太陽輪隨主動軸順時針旋轉(zhuǎn)，雖然制動器 在結(jié)合， 開過晚對自動變速器升入 無干涉。若變速器從 降為 時，在 合器沒停止工作前動器就已結(jié)合，所以制動器雖然結(jié)合過早，但對變速器擋位切換并不產(chǎn)生干涉。 2 擋傳動比的計(jì)算 從機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方程得出： 0)1( 321 ????? （ 3 時，動力是直接由后行星排輸出，在后行星排中，因太陽輪制動，所以 0,代入式（ 3 （ 3 1132 ??? a 6 從式（ 3可知， n2>主動軸的轉(zhuǎn)速大于輸出軸的轉(zhuǎn)速，是減速擋。 擋時自動變速器的傳動原理圖 前進(jìn)離合器 道打開，使 作，從手動閥去 動器的油道也打開，手動閥 啟使其參與工作。擋傳動原理圖如圖 3示。 圖 3 擋傳動原理圖 離合器 單向離合器 整個超速擋箱連成一體，與渦輪同方向同轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。因此后排齒圈變成此擋的主動件，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)數(shù)與液力變矩器的渦輪相同。 擋汽車加速時前后行星排傳動原理 前后行星排其傳遞運(yùn)動原理如下圖 3示。 圖 3 擋加速時前后行星排傳動原理 從圖 3知，當(dāng)后排齒圈主動順時針旋轉(zhuǎn)時，其輪齒必給后排行星輪輪 17 齒一個 力，在 的作用下，后排行星輪必順時針旋轉(zhuǎn)，但因太陽輪被制動器 動，所以在后 排行星輪順時針旋轉(zhuǎn)時，其輪齒必受太陽輪輪齒一個阻力 以行星輪除順時針自轉(zhuǎn)外，還在 力作用下順時針繞太陽輪公轉(zhuǎn)，帶動行星架順時針繞太陽輪公轉(zhuǎn)，帶動行星架順時針旋轉(zhuǎn)而輸出。 2 擋汽車加速時前行星排的齒圈因與后行星架連成一體，所以齒圈在后行星架的帶動下順時針旋轉(zhuǎn)，前排齒圈順時針旋轉(zhuǎn)時，其輪齒必給前排行星輪輪齒一個推力 該力的作用下，所以前排太陽輪必給前排行星輪輪齒一個反作用力 合力作用下，前行星架順時針旋轉(zhuǎn)時，將單向離合器 鎖，因此前排對后排的動力輸出不產(chǎn)生干涉。 擋汽車滑行時，前后行星排傳動原理 擋滑行時前后排傳動原理如圖 3示。 圖 3 擋滑行時前后排傳動原理 從圖 3知，當(dāng)發(fā)動機(jī)收油后，后行星排齒圈欲減速旋轉(zhuǎn)，而后排行星架仍因汽車慣性原速順轉(zhuǎn)，此時因太陽輪仍由 動，在 的作用下，后排行星輪必按原速順時針旋轉(zhuǎn)，但因此時發(fā)動機(jī)收油，所以齒圈帶動發(fā)動機(jī)渦輪旋轉(zhuǎn)必強(qiáng)行帶動發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)。 汽車在 2 擋滑行時，前行星排的齒圈因與后排行星架一體，因此前排齒圈在汽車滑行時，其慣性力必使齒圈仍按原速順時針旋轉(zhuǎn)，這樣，前排齒 圈輪齒必給行星輪輪齒一個 作用力，在 合力下，前排太陽輪除自轉(zhuǎn)外 I，又繞太陽輪公轉(zhuǎn)，并使前行星架也順時針旋轉(zhuǎn)，而前排行星架順時針旋轉(zhuǎn)時， 對傳動產(chǎn)生干涉，因此對滑行不干涉。 從工作圖表可知，在 2 擋時 在工作，這是為了在選擋桿在 D 位與 L 位的切換中，避免由于 切換不同步造成的換擋沖擊。 18 位 時，自動變速器的傳動原理 當(dāng)選擋桿處于 D 位，而車速升至 圍時，傳動情況如圖 3示。 從圖可知，離合器 單向離合器 作，同時又把后排太陽輪與超速擋齒圈連 成一體，于是后行星排便產(chǎn)生如下的傳動情況。 圖 33 擋時自動變速器傳動原理圖 汽車加速時前后行星排傳動情況如圖 3示。 圖 33 擋汽車加速時前后行星排傳動原理圖 使后排太陽輪與后排齒圈均與液力變矩器渦輪相連，所以兩元件與渦輪同速順時針旋轉(zhuǎn)，行星架也必然順時針旋轉(zhuǎn)，又因后太陽輪與后齒圈連成一體，彼此間無相對運(yùn)動，因此后排行星輪也必與后太陽輪及后齒圈間無相對運(yùn)動。 19 前行星排因前太陽輪與后太陽輪一體，而前齒圈與后行星架一體，所以前排太 陽輪所以前排太陽輪與前排齒圈與渦輪同方向同轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使夾在其間的行星輪只能隨之同方向同速旋轉(zhuǎn)而無自轉(zhuǎn)。綜上可知， 時后行星排三元件成一體順時針旋轉(zhuǎn)，三元件及行星輪間無相對運(yùn)動。因此可知，此擋位為直接擋。 汽車滑行時，因 無單向離合器參與，汽車滑行時，此時汽車慣性推動變速器輸出軸按原速旋轉(zhuǎn)，因此也必然帶動渦輪按原速旋轉(zhuǎn)。從工作圖表可知時，除 作外， 在工作。如前所述，在由 升入 的瞬間，由于 直結(jié)合， 向離合器可防止因 開過早而 沒結(jié)合時造成發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)和換 擋沖擊。另一方面，當(dāng)變速器由 至 ，也不會因 換不同步帶來的換擋沖擊。 速擋傳動原理 當(dāng)選擋桿在 D 位，汽車在 度的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高時，在車速進(jìn)入 圍時，超速擋箱內(nèi)的離合器 油解除工作，而制動器 入工作，如圖 3 圖 3速擋時執(zhí)行元件工作示意圖 從圖 3知，自動變速器進(jìn)入 時， 合器與 合器和 時的情況相同，即自動變速器的雙行星排仍如 時的工作情況一樣，，兩行星排仍然成一體，使兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)無 變速情況，只取決于超速擋箱輸出軸的轉(zhuǎn)數(shù)，但此時在超速擋箱內(nèi)由于 換成 傳動情況如圖 3示。 從圖可知，因 作，將超速擋箱內(nèi)的太陽輪制動，而行星架則在液力變矩器渦輪的帶動下主動順時針旋轉(zhuǎn)。行星輪被行星架所強(qiáng)行帶動而進(jìn)行強(qiáng)行順時針旋轉(zhuǎn)時，與此同時，太陽輪制動。 20 圖 3速擋時超速擋箱傳動原理圖 所以太陽輪輪齒必給行星齒輪輪齒一個 阻力。在 作用下行星輪被迫強(qiáng)行順時針旋轉(zhuǎn)。由此可見，行星輪既要圍繞太陽輪公轉(zhuǎn)，又要繞行星架自轉(zhuǎn)，齒圈被動順時針旋轉(zhuǎn)而輸出。因 此齒圈的轉(zhuǎn)數(shù)必大于主動件行星架的轉(zhuǎn)數(shù)，將此超速的齒圈轉(zhuǎn)數(shù)輸入雙行星排，而雙行星排此時仍成一剛體，所以超速擋時輸出軸的傳動比便是超速擋箱的傳動比，稱之為超速擋。 有行星機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方程可以得出如下： 0)1(321 ????? 3 時，動力是直接由后行星排輸出，在后行星排中，因太陽輪制動，所以 0,代入式（ 3 （ 3 由前面所述可知，自動變速器從選擋桿推入 D 位到加速至汽車起步之間可減輕離合器 擦片的打滑磨損。下面再分析一下在變速器由 入 切換中， 作用。 如果沒有單向離合器，在變速器由 入 時，如果 開晚而制動器 結(jié)合，便出現(xiàn)相互干涉的作用，如果離合器 開過早，而 沒有工作，則必出現(xiàn)發(fā)動機(jī)空擋和換擋沖擊的弊病。有了單向離合器， 合晚時， 作仍可保證發(fā)動機(jī)在 速度下行駛，如果 合過早，而 在嚙合，則 鎖，使 干涉?zhèn)?動。 因變速器在超速擋時沒有單向離合器的介入，因此在自動變速器降至 前，發(fā)動機(jī)對滑行產(chǎn)生制動作用。 1123 ??? 1 動變速器的倒檔傳動原理 當(dāng)選擋桿推入 R 位時，從表 3圖 3知，此時離合器 單向離合器 然工作，而雙行星排中 合器與制動器 投入工作。 圖 3擋傳動原理圖 因超速擋箱中離合器 作，從圖 3知， 把超速擋箱內(nèi)的太陽輪與行星架連成一體，導(dǎo)致超速擋箱在倒擋時，仍以 1： 1 的傳動比輸出。而制動器 把雙行星排的前制動架制 動，于是便產(chǎn)生了如圖 3示的傳動情況。 圖 3擋傳動原理圖 從圖 3知， 前排行星架制動，當(dāng)前排太陽輪主動順時針旋轉(zhuǎn)時，其輪齒必給前行星輪輪齒一個 作用力，在 的作用下，其輪齒又必給前排齒圈輪齒一個 推力。 在前行星排，太陽輪為主動，行星架制動，使前排齒圈轉(zhuǎn)數(shù)低于前排太陽輪的轉(zhuǎn)數(shù)，使后排齒圈逆時針空轉(zhuǎn)，可見后排對前排的運(yùn)動無干涉。 22 由行星機(jī)構(gòu)運(yùn)動的方程可以得出如下： 0)1(321 ????? 3 因行星架制動，所以 0,代入式（ 3 （ 3 （ 3中， - 號是主被動旋轉(zhuǎn)方向相反，是減速傳動。 121 ???? 3 第 4章 行星齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 速器齒輪傳動的設(shè)計(jì)及計(jì)算 擋位傳動比分析 由第三章的分析與計(jì)算，列出各擋位的傳動比如表 4示。 表 4擋位傳動比 擋位 結(jié)合元件 傳動比 1 擋 擋 擋 擋 擋 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算 初選標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪。 初選模數(shù) 5.2? 速擋行星排齒輪參數(shù)計(jì)算 初選特性系數(shù) 9.2?a ，螺旋角 ?25?? ，齒圈分度圓直徑 D=125 取 45， （ 4 取 15， （ 4 112 1 ?1211 1 a ??13??142?5c ??? ?? 齒圈太陽 4 同心條件校核： （ 4 裝配條件： 其中 K 為行星輪數(shù)目， N 為整數(shù)。 （ 4 取行星輪數(shù)目 K=4，則有 （ 4 鄰接條件校核： （ 4 顯然 （ 4 后行星排齒輪參數(shù)計(jì)算 初選特性系數(shù) a1=旋角 ??30? ，齒