行星齿轮变速机构ppt课件.ppt

行星齿轮变速机构自动变速器增加齿轮变速的原因•液力变矩器虽然能在一定范围内自动地、无级地改变变矩比，但由于液力变矩器存在着变矩能力与效率之间的矛盾，其转矩比在1~3范围内，难以满足汽车的使用要求，所以在汽车上广泛采用的是液力变矩器与齿轮式变速器组成的液力机械变速器•发动机动力经液力变矩器传至机械变速器，经机械变速器输出至传动轴，液力变矩器在自动变速器中的主要作用是使汽车起步平稳，并在换档时减缓传动系的冲击载荷，汽车在行驶过程中主要是靠齿轮变速器部分实现变速的，可使转矩再最大2~4倍齿轮变速器的组成•齿轮变速机构：改变传动比和传动方向，即构成不同的档位•换档执行元件：实现档位的变化Ø主要包括：•离合器•制动器•单向离合器齿轮变速机构的类型•行星齿轮式变速机构Ø辛普森式Ø拉维奈尔赫式Ø串联式（辛普森改进型）•固定轴线式齿轮变速机构（平行轴式）行星齿轮机构的基本组成•由一个太阳轮、一个齿圈、一个行星架和几个行星齿轮组成•太阳轮、齿圈及行星架有共同的固定轴线，行星齿轮支承在固定于行星架的行星齿轮轴上，并同时与太阳轮和齿圈啮合•当行星齿轮机构运转时，空套在行星架上的几个行星齿轮，一方面可以绕自己的轴线旋转，另一方面又可以随行星架一起绕着太阳轮旋转，就象天上的行星运动一样，兼有自转和公转两种运动状态，行星齿轮因此而得名。

行星齿轮机构的类型•单排单级行星齿轮机构•单排双级行星齿轮机构•单排行星齿轮机构有两个自由度，因此没有固定的传动比，不能直接用于变速传动•为了组成具有一定传动比的传动机构，必须将太阳轮、齿圈和行星架这三个基本元件中的一个加以固定，或使其运动受到一定的约束，也可将某两个基本元件互相连接在一起，使行星齿轮机构变为只有一个自由度的机构，从而获得确定的传动比•行星齿轮机构在运转时，由于行星齿轮存在着自转和公转两种运动状态，因此其传动比的计算方法和普通的定轴轮系齿轮传动的计算方法不同单排单级行星齿轮机构各部分名称•r1：太阳轮节圆半径；•r2 ：齿圈节圆半径；•r3 ：行星齿轮与太阳轮中心距（行星架回转半径）；•Z1 ：太阳轮齿数；•Z2 ：齿圈的齿数；•F1 ：齿圈给行星齿轮的力；•F2 ：太阳轮给行星齿轮的力；•F3 ：行星架给行星齿轮的力单排单级行星齿轮机构受力分析F1F2F3r3r2r1•作用在太阳轮受到力矩：M1＝F1r1；•作用于齿圈上的力矩：M2=F2r2；•作用于行星架上的力矩：M3=F3r3单排单级行星齿轮机构运动特性F1=F2F3=F1+F2=2F2M1=F1r1M1=αF1r1M1=﹣(1+α)F1r1M1ω1+M2ω2+M3ω3=0ω1+αω2﹣(1+α)ω3=0n1+αn2﹣(1+α)n3=0根据能量守恒定律，三个元件上的输入和输出功率之代数和应等于零得出单排单级行星齿轮机构的运动•太阳轮、齿圈和行星架三者具有同一旋转轴线。

将此三者中的任一构件与主动轴相连，第二构件与从动轴相连，加上第三个条件，第三构件被强制固定或使其受到一定的约束，即该构件个转速为某一定值，则整个系统就以一定的传动比传递动力，实现不同档位速度的变化•按连接情况的不同可以有八种组合齿圈制动、太阳轮输入、行星架输出•太阳轮顺时针旋转；•引起行星齿轮分别绕各自的行星齿轮轴线做逆时针旋转；•使齿圈有逆时针转动的趋势，但其已被制动；•行星齿轮沿齿圈按顺时针方向绕太阳轮公转，行星架顺时针旋转•特性方程： n1+αn2﹣(1+α)n3=0•n2=0•传动比i为：i=n1/n3=1+ α＝1+Z1/Z2•同向减速传动齿圈制动、行星架输入、太阳轮输出•行星架顺时针转动；•齿圈固定则行星齿轮顺时针方向沿齿圈转动；•行星齿轮在各自行星齿轮轴上逆时针旋转；•太阳轮顺时针转动；•特性方程： n1+αn2﹣(1+α)n3=0•n2=0•传动比i为：i=n3/n1=1/（1+ α）＝ Z1/（Z1＋Z2）•同向超速传动太阳轮制动、齿圈输入、行星架输出•齿圈顺时针旋转；•行星齿轮绕各自的轴线顺时针旋转；•行星齿轮沿太阳轮顺时针公转；•行星架顺时针旋转•特性方程式： n1+αn2﹣(1+α)n3=0•n1=0•传动比i：i=n2/n3=（1+ α） / α ＝ 1+ Z1/Z2•同向减速传动。

太阳轮制动、行星架输入、齿圈输出•行星架顺时针旋转；•太阳轮固定；•行星齿轮沿太阳轮顺时针公转；同时行星齿轮绕自身轴线顺时针旋转；•齿圈顺时针旋转•特性方程：n1+αn2﹣(1+α)n3=0•n1=0•传动比i：i=n3/n2=α/（1+ α） ＝ Z2 /（Z1+ Z2）•同向增速传动行星架制动、太阳轮输入、齿圈输出•行星架制动；•太阳轮顺时针旋转；•行星齿轮只有自转，没有公转，行星齿轮逆时针自转；•齿圈逆时针旋转•特性方程：n1+αn2﹣(1+α)n3=0•n3=0•传动比i：i=n1/n2=－α＝ － Z2 / Z1•反向减速传动行星架制动、齿圈输入、太阳轮输出•行星架制动；•齿圈顺时针旋转；•行星齿轮只有自转，没有公转，行星齿轮顺时针自转；•太阳轮逆时针旋转•特性方程：n1+αn2﹣(1+α)n3=0•n3=0•传动比i：i=n2/n1=－1/α＝ － Z1 / Z2•反向增速传动直接档传动•任意两个元件连接在一起；•n1＝n2；•特性方程：n1+αn2﹣(1+α)n3=0•n1＝n2 ＝n3•所以在太阳轮、行星架和齿圈三者中，有任意两个元件连锁成一个整体，各个齿轮间均无相对运动，整个行星齿轮机构成为一个整体而旋转，此时为直接档传递动力。

•传动比为1空档•太阳轮、齿圈和行星架三者中，无任何一个元件被制动，而且也无任何两个元件被连锁成一体，各构件自由转动，行星齿轮机构不能传递动力得到空档单排单级行星齿轮机构的传动方案方案 主动件 被动件 固定件传动比备注1太阳轮 行星架齿圈1+ α同向减速增矩2齿圈行星架 太阳轮（1+ α）/ α同向减速增矩3太阳轮齿圈行星架－α反向减速增矩4行星架齿圈太阳轮α/（1+ α）同向增速减矩5行星架 太阳轮齿圈1/（1+ α）同向增速减矩6齿圈太阳轮 行星架－1/α反向增速减矩7任意两个连成一体1直接传动8既无任一元件制动又无任二元件连成一体三元件自由转动不传递动力行星齿轮机构的基本特征•两个外齿轮相互啮合时，其转动方向相反；•一个外齿轮与一个内齿轮相啮合时，其转动方向相同；•小齿轮驱动大齿轮时，输出扭矩增大而输出转速降低；•大齿轮驱动小齿轮时，输出扭矩减小而输出转速提高；•若行星架作为被动件，则它的旋转方向和主动件同向；•若行星架作为主动件，则被动件的旋转方向和它同向；•若行星架被固定，则主动件和被动件的旋转方向相反•在简单行星齿轮机构中，太阳轮齿数最少，行星架的当量齿数最多，而齿圈齿数则介于中间（行星架的当量齿数＝太阳轮齿数＋齿圈齿数）。

•若行星齿轮机构兆欧概念的任意两个预计同速同向转动，则第三元件的转速和方向必然和前两者相同，即机构锁止，成为直接档单排双级行星齿轮机构•由太阳轮、内齿圈及装有两组行星齿轮的行星架等组成•外面的一组行星齿轮和内齿圈啮合，里面的一组行星齿轮和太阳轮啮合•运动特性方程式：n1﹣αn2﹣(1﹣α)n3=0单排双级行星齿轮机构结构图内齿圈太阳轮内行星齿轮外行星齿轮行星架单排双级行星齿轮机构传动方案方案 主动件被动件固定件传动比备注1太阳轮行星架齿圈1－ α增速反向2齿圈行星架太阳轮1－ 1/ α增速同向3太阳轮齿圈行星架α增速同向4行星架齿圈太阳轮1/（α －1）减速同向5行星架太阳轮齿圈1/（1－ α）减速同向6齿圈太阳轮行星架1/α增速同向7任意两个连成一体1直接传动8既无任一元件制动又无任二元件连成一体三元件自由转动不传递动力双排行星齿轮机构的辛普森组合•将两个单排行星齿轮机构按照一定的方式组合在一起可以实现多个档位的传递，从而以适应汽车的需要•辛普森组合的特点：前后两个行星排的齿轮参数完全相同；前后两个太阳轮连接为一个整体，即共用一个太阳轮；前行星排的行星架和后行星排的内齿圈连接在一起，并作为输出轴；前行星排的内齿圈和太阳轮，通常作为动力输入元件；后行星架一般为约束件。

•辛普森组合后两个行星排构成一种具有四个独立元件的行星齿轮机构•加工量最小、工艺性好、制造费用低结构紧凑、传动效率高、换档平稳前齿圈前后太阳轮组件前行星齿轮后行星齿轮后行星架前行星架和后齿圈辛普森行星齿轮机构结构图辛普森行星齿轮机构的运动特性•前排：n11+αn12﹣(1+α)n13=0•后排：n21+αn22﹣(1+α)n23=0•由于共用太阳轮，所以n11 = n21•由于前行星架和后齿圈相连，所以n13 = n22拉维奈尔赫式传动方式•由一排单级行星齿轮机构和一排双级行星齿轮机构组成•前排是一个单级行星齿轮机构，后排是一个双级行星齿轮机构•前后共用一个内齿圈；共用一组行星齿轮（后排外行星齿轮和前排行星齿轮）；共用行星架•通常以内齿圈作为输出元件；以前后两太阳轮作为动力输入元件•结构简单、尺寸小、传动比变化范围大、灵活多变•可以组成具有三或四个前进挡的行星齿轮变速器•奥迪、大众、奔驰、福特和马自达等车型采用拉维奈尔赫式行星齿轮机构结构图前太阳轮（大）前后共用内齿圈行星架（前后、内外共用）后太阳轮（小）拉维奈尔赫式行星齿轮机构运动特性•前排：n11+αn12﹣(1+α)n13=0•后排：n21﹣αn22﹣(1﹣α)n23=0•由于共用内齿圈，所以n12 = n22。

•由于共用前后行星架，所以n13 = n23。