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1 f a an an a is no in an is no in an is a do it in It an it is 2 In we'll an We'll to we'll is of in a of a s is to to in of a of a be to to be to to at If a 0 be to in ve a If d no at be A be So to of s to at an 3 a an is of to to in an of of is in an s a at an a ? An ? A of to of a ? A of to of ? An ? A to of is of a of in is to do of it An an to to 4 ? ? ? of be or be s a at a of a 2 a 0 We of of S) C) R) 1 + R/S B C) R) S) 1 / (1 + S/R) C S) R) C) of up at a 1:1 is a - is is an - is is a is be of to in 5 So of of to or of in a we We'll of in a of a a It is of it of s at of in to he in on on on - it on 6 of of by by by of 7 n is by in to is by in 0 2, so = - 72/30 = So is , be is as - is of of to is is to in of 8 in to It to a of as So of is is by is as as 1 + R/S = 1 + 36/30 = .2 of At as is as as so 1 / (1 + S/R) = 1 / (1 + 36/72) = To we by 2.2 x to a it a 1:1 in ll we to do to a 1:1 is of of in it is - we to do is of to If in in to to as a a 1:1 y an a It's a - of a In at If In to a up so of to 9 In is a is to of is to of is by to is by is to s go to 1 / (1 + S/R) = 1 / ( 1 + 36/72) = So of a of If is 000 000 to at is to of by is in is by to to we = 72/36 = So in is a in s 02 206 26 30- 62 26 62 10 is by a of In we'll in n we of is by we we In is a is to of is to of is by to is by is to To of to be by to by a by a so it is to by a so it a of s a at a n in a of to by of 11 of n of in of is is to by a of to on of to in a In is by a is 12 on - is of is of in a he of is on it to of is on it to is he is in at ·卡瑞姆 介紹自動變速器的工作原理 如果你駕駛過帶有自動變速器的 汽車，那么你一定知道手動變速器與自動變速器之間存在兩個很大的區(qū)別： · 自動變速器中沒有離合器踏板 · 自動變速器中沒有換檔 手柄 ，一旦讓變速器傳遞動力，那么接下來的一切都是自動完成的了。 雖然自動變速器（包括液力變矩器）與手動變速器（包括離合器）完成的 功能 是相同的，但它們卻是以完全不 同 的方式來實現(xiàn)的。最終證實，自動變速器的工作方式令人驚異。 自動變速器概圖 14 本文是通過一個具體的自動變速器來闡述其中的原理，我們從整個系統(tǒng)的關鍵 —— 行星齒輪系入手 ， 然后我們將看到自動變速器是如何 組裝 在一起的，學習控制裝置是如 何工作的，討論在自動變速器控制方面的一些復雜的關系。 自動變速器和手動變速器一樣，主要功能就是允許發(fā)動機工作在小范圍變速的速度內(nèi)，變速器卻能夠輸出較大變速范圍的速度。 自動變速器 ,剖 面立體圖 如果沒有變速器 ，汽車將被限制 在一種傳動比 ，并且那個 傳動 必須被選 擇 作為汽車的 最高 期望 速度。 如果您想要 以 80 英里 /小時的最高速度 行駛 ，則 傳動比 類似 于 手動 變速器 汽車的第三檔。 您大概從未 嘗試 僅 使用 第三檔駕駛一輛手動 變速的 汽車。 如果您 嘗試過 ，您 馬上 會發(fā)現(xiàn) 啟動時幾乎 沒有加速 過程 ， 而是直接以很高的速度啟動，引擎是工作在警戒線附近 的。這樣 汽車很快就會損害，而且?guī)缀鯚o法駕駛。 因此 變速器 是 利用齒輪來更有效地利用發(fā)動的扭矩 的 ，并且使得發(fā)動機工作在適當?shù)乃俣取? 15 手動 和自動 變速器 之間的關鍵性區(qū)別 在于：手動變速器采用鎖止或打開不同的齒輪 ，從而使輸出軸獲得不同傳動比，而在自動變速器中，同樣是 這些齒輪 ，但是能得到 一定 范圍內(nèi)所有的不同的傳動比。 而 行星齒輪系是使此成為可能的 裝置 。 讓我們來看一下行星齒輪系是如何工作的。 行星齒輪系和齒輪傳動比 當您拆散 自動變速器往里面觀察，可以發(fā)現(xiàn)，在一個相對狹小的空間里布滿了很多零件。在這些零件中有： ? 一個精巧的行星齒輪系 ? 一套 鎖止齒輪的鋼帶 ? 三個鎖住另外一些 齒輪的 濕式片式離合器 ? 控制離合器和 鋼帶的 復雜液壓系統(tǒng) ? 為變速器 提供液壓 的 齒輪泵 關注的重點是行星齒輪系 。 變速器所產(chǎn)生的所有不同的傳動比決定于齒輪系尺寸的大小。變速器里其他的零 部件是協(xié)助行星輪系產(chǎn)生不同傳動比的。這套裝置曾經(jīng)出現(xiàn)在《材料的工作方式》中 。 您可以從 《 電螺絲刀 》中找到。 一個自動變速器中包含有由兩套行星齒輪系組合在一起而成的一個部件。其介紹 可以 參見《齒輪系工作方式》。 16 從左到右：內(nèi)齒圈，行星架，和兩個太陽輪 行星齒輪系有三個主要的組成部分： ? 太陽輪 ? 行星 輪和行星 架 ? 內(nèi)齒圈 這三個組 成 中的 任何一組成都可以作為 輸入 或輸出 ， 或者被固定。 哪些組成充當何種角色取決于行星齒輪系的速度比。 下面的動畫可以顯示出其中的 關系。 17 這是變速器中 其中 的一個行星齒輪系，內(nèi)齒圈齒數(shù)為 72，太陽輪齒數(shù)為 30。我們可以從中的到很多不同的速比。 輸入 輸出 固定 計算 齒輪 速 比 A 太陽 輪 (S) 行星 架 (C) 內(nèi)齒圈 (R) 1 + R/S b 行星 架 (C) 內(nèi)齒圈 (R) 太陽 輪 (S) 1/(1 + S/R) C 太陽 輪 (S) 內(nèi)齒 圈 (R) 行星 架 (C) - R/S 并且，鎖 住三個組成中的 任何 兩個組成將鎖止整個個行星系，而此時速比為 1： 1。從表中可以看出，第一個中方案的速比為減速 —— 輸出速度小于輸入。第二種方案為加速 —— 輸出速度高于輸入。最后一種方案也是減速， 但 輸出 速度的方向相反 。這個行星齒輪系 還可以得到其他很多的速比，而剛才的這些速比僅和我們的自動變速器有 關。 因此這一套 行星 齒輪 系 可 以產(chǎn)生所有需要的不同的齒輪傳動比 ， 卻不需要 接合 或不接合其他齒輪。把兩套行星齒輪系置于一行，我們可以得到四個前進檔和一個后退檔。下一部分內(nèi) 容我們將這兩個齒輪系組裝在一起。 復合行星齒輪系 自動變速器中使用了一系列的行星齒輪系，我們稱之為 復合 行星齒輪系，看起來好像只有一個簡單的行星齒輪系，實際上卻實現(xiàn)這兩套齒輪系的功能。其中包含一個總是作為輸出的內(nèi)齒圈、兩個太陽和兩套行星裝置。 讓 我們看 其中的一些 零件： 18 變速器中的齒輪的組裝 從左到右： 內(nèi)齒圈，行星架，和兩個太陽輪 下圖 中，行星輪裝 在行星 架上，可以看到，右邊的行星輪低于左邊的行星輪 。 右邊 的行星輪不與內(nèi)齒圈嚙合 —— 它和另一個行星輪嚙合。而只有左邊的行星輪與內(nèi)齒圈嚙合。 行星架：兩 個行 星輪 在 下個圖中， 您 可 看到 在 行星 架 的 內(nèi)部 ， 短 行星輪與小太陽輪嚙合，長行星輪同時與大太陽輪和小太陽輪嚙合。 19 行星架 內(nèi)部 ：兩 個 行星輪 自動變速檔位 第一檔 在一檔， 小太陽輪在變矩器的渦輪驅(qū)動下順時針旋轉(zhuǎn)。 行星 架 將自動做逆時針轉(zhuǎn)動 ，但是 被離合器阻止了（離合器只允許單向旋轉(zhuǎn)），從而內(nèi)齒圈變成 了 輸出。 小太陽輪有 30 齒，內(nèi)齒圈 72 齒，則速比為： = - 72/30 = 因此 旋轉(zhuǎn)速率為負的 ， 這 意味著 輸出方向同輸入的方向是相反的。但事實上，輸出方向是與輸入方向相同的，這就是要引入兩套 行星齒輪系 的原因。第一套與第二套嚙合，而第二套輸出至內(nèi)齒圈，這樣的組合把方向轉(zhuǎn)回原先輸入的方向。這樣還是使得大太陽輪自轉(zhuǎn)，而這時的離合器是不作用的，大太陽輪以同渦輪相反的方向（逆時針）自轉(zhuǎn)。 20 第二檔 變速器做一些單獨的事情來獲得二檔所需的傳動比。它像相互連接的兩套行星輪和共同的行星架相連接。 行星架的第一級事實上是把大太陽輪用作內(nèi)齒圈。所以第一級包括太陽輪（小太陽輪）、 行星架 和“內(nèi)齒圈”（大太陽輪） 。 輸入是 小太陽輪 ，內(nèi)齒圈 (大太陽 輪 )由 鋼 帶 保持靜止，輸出是行星架。 對于 一級 ， 太陽輪作為輸入，行星架作為輸出，而內(nèi)齒圈固定，其公式為： 1 + R/S = 1 + 36/30 = 小太陽輪旋轉(zhuǎn)一圈，行星架則轉(zhuǎn)過 。在第二級，行星架作為第二套行星齒輪系的輸入，大太陽輪（被固定）作為太陽輪，而內(nèi)齒 圈則作為輸出，其齒輪速比為： 1 / (1 + S/R) = 1 / (1 + 36/72) = 要 得到二檔的 減速比 ，我們 把 第一 級減速比和第二級減速比相乘 ， 2.2 x 到 。 這也許聽起來 有些 怪，但 卻是這么 運作 的 。 第三檔 絕大多數(shù)的自動變速器在第三檔 是 1： 1 的速比。您還記得前面我們已經(jīng)得到速比為 1： 1 的方法 —— 三個組成中鎖住任何兩個組成。這樣的裝置實現(xiàn) 就比較容易 —— 我們所要做的就是接合離合器來鎖住太陽輪中的一個。 如果兩個太陽輪以同一方向旋轉(zhuǎn)，行星輪則被鎖定，因為它們 反向旋轉(zhuǎn)。內(nèi)齒圈和行星輪固定使得它們作為一個整體旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生 1： 1 的速比。 21 加速 檔 根據(jù)定義， 輸出 的速度要高于輸入的速度。它是速度的增加 —— 減速的對立面。在變速器中，加速時在同一時刻完成兩件事情。如果您看過《變矩器是如何工作的》，就知道變矩器的鎖止的情況。為了提高效率，一些汽車用機械方式鎖住變矩器，使得發(fā)動機的扭矩直接輸出到變速器。 變速器中，當加速時，聯(lián)接到變矩器的外 殼（用螺栓連接到發(fā)動機的飛輪）的軸通過離合器的接合連接到行星架， 小太陽輪和大太陽輪 與加速鋼帶同步 ， 渦輪不接其他東西，而變矩器的外殼作為輸出 。我們回顧一下，此時行星架作為輸入，太陽輪固定，而內(nèi)齒圈作為輸出。 1 / (1 + S/R) = 1 / ( 1 + 36/72) = 可得到，發(fā)動機輸入旋轉(zhuǎn)速度為輸出的三分之二。例如，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速為每分鐘 2000 轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)速就為 3000 轉(zhuǎn)每分鐘。這就允許發(fā)動機以相對合適的速度運轉(zhuǎn)，汽車也能夠在高速公路上行駛 。 倒檔 倒檔和一檔非常類似，區(qū)別在于，不是小太陽輪被驅(qū)動，而是大太陽輪被驅(qū)動，而小 行星輪 以相反方向旋轉(zhuǎn)。行星架與變矩器外殼同步，則根據(jù)上述的公式可以得到： = 72/36 = 可見，變速器倒檔的傳動比比一檔稍小一些。 齒輪 傳動比 此變速器有四個前進檔和一個倒檔，讓我們用傳動比、輸入和輸出總結(jié)一下： 22 檔 位 輸 入 輸 出 固 定 齒輪 傳動比 第 1 檔 30 齒 太陽 輪 72 齒內(nèi)齒圈 行星 架 第 2 檔 30 齒 太陽 輪 行星 架 36 齒內(nèi)齒圈 行星 架 72 齒內(nèi)齒圈 30 齒 太陽 輪 兩級總比 第 3 檔 30 和 36 齒 太陽 72 齒內(nèi)齒圈 加速檔 行星 架 72 齒內(nèi)齒圈 36 齒 太陽 倒 檔 30 齒 太陽 輪 72 齒內(nèi)齒圈 行星 架 在讀 完 這部分 之 后，您大概想知道不同的輸入 是 怎么 接合 與斷開的 。這 是 由 變速器中的離合器和 鋼 帶完成的。在下一部分中，我們將看到 它 們是如何工作的。 變速器中的離合器和鋼帶 在上一部分，我們討論了變速器是如何得到不同檔位的傳動比的。例如，討論加速檔是，我們說： 變速器中，當加速時，聯(lián)接到變矩器的外殼（用螺栓連接到發(fā)動機的飛輪）的軸通過離合器的接合連接到行星架 ， 小太陽輪和大太陽輪與加速鋼帶同步， 渦輪不接其他東西，而變矩器 的外殼作為輸出。 要讓變速器工作在加速檔，很多零部件要通過離合器和鋼帶連接或斷開。行星架通過離合器與變矩器外殼連接。小太陽輪通過離合器斷開與渦輪連接，使其空轉(zhuǎn)。大太陽輪利用鋼帶與外殼同步，使其無法旋轉(zhuǎn)。像這樣通過離合器與鋼帶的接合或不接合，每個齒輪運動都會觸發(fā)一系列的事件。讓我們看一下鋼帶。 23 鋼帶 變速器中有兩條鋼帶，這兩條鋼帶事實上是包貼在齒輪組切面周圍的，并且連接到外殼，由變速器的液壓缸推動執(zhí)行的。 其中的鋼帶 在上圖 中 ，您 可以 看到 在變速器外殼上 其中 的 一條 鋼帶。此時齒輪都已經(jīng)被 移 走了，金屬推桿與 活塞相連，用來推動鋼帶。 活塞推動鋼帶 24 上圖可看到驅(qū)動鋼帶的兩個活塞。油壓通過液壓閥控制進入液壓缸，驅(qū)動活塞推動鋼帶，從而使得齒輪系中的某個組成與外殼鎖止。 變速器中的離合器共有四個，而且相對來說要復雜一些。被壓縮的液壓油進入離合器內(nèi)部的活塞，從而驅(qū)動離合器。當油壓降低 時 ，彈簧確保離合器分離 后 回復原位。下圖所示 為 活塞和離合器從動鼓，還要注意到活塞上的密封橡膠圈，當變速器被重新修理裝配時，要求更換這個橡膠圈。 變速器中的一個離合器 下圖所示的是離合器中相互交替的摩擦片與金屬片。摩擦片內(nèi)側(cè)由花鍵聯(lián)接， 與輪系的其中一個組成鎖止。金屬片外側(cè)用花鍵與離合器外殼固接。同樣，變速器被修理時，這些離合器片要被更換。 離合器片 離合器的油壓是通過經(jīng)由軸內(nèi)通道來供應的。在 任 一時刻，離合器和鋼帶的運動都是有液壓系統(tǒng)控制的。 注：本文來源 :