辛普森式行星齒輪變速器的結(jié)構(gòu)與工作原理[1]

1、辛普森式行星齒輪變速器的結(jié)構(gòu)與工作原理辛普森式行星齒輪變速器的結(jié)構(gòu)與工作原理[圖片圖片]辛普森式行星齒輪變速器是由辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的換檔執(zhí)行元件組成的，目前大部分轎車自動(dòng)變速器都采用這種行星齒輪變速器。辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)是一種十分著名的雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)，根據(jù)這兩排在變速器中的位置，分別稱之為前行星齒輪機(jī)構(gòu)和后行星齒輪機(jī)構(gòu)，這兩組齒輪機(jī)構(gòu)由共用的太陽輪相連接。前后行星輪機(jī)構(gòu)有兩種連接方式，一種是前行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈和后行星齒輪機(jī)

2、構(gòu)的行星架相連，稱為前齒圈和后行星架組件，輸出軸通常與前齒圈和后行星架組件連接。另一種是前行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架和后行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈相連，稱為前行星架和后齒圈組件，輸出軸通常與前行星架和后齒圈組件連接。經(jīng)過上述組合，該機(jī)構(gòu)成為一種具有四個(gè)獨(dú)立元件的行星齒輪機(jī)構(gòu)。根據(jù)前進(jìn)檔的檔數(shù)不同，可將辛普森式行星齒輪變速器分為三速和四速兩種在辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)中設(shè)置了二個(gè)離合器、二個(gè)制動(dòng)器和一個(gè)單向離合器，共有五個(gè)換檔執(zhí)行元件，即可使之成為一個(gè)具有

3、三個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔的行星齒輪變速器，各換檔執(zhí)行元件的功能見下表。來自輸入軸的動(dòng)力由前進(jìn)離合器C1輸入到后齒圈或由高、倒檔離合器C2傳至前后太陽輪組件，不同工況下，各換檔元件起作用，使動(dòng)力經(jīng)前齒圈和后行星架輸出至輸出軸。辛普森式三速行星齒輪變速器換檔執(zhí)行元件功能表換檔執(zhí)行元件功能前進(jìn)離合器C1用來連接輸入軸和后齒圈高、倒檔離合器C2用來連接輸入軸和前后太陽輪組件2檔制動(dòng)器B2用來制動(dòng)前后太陽輪組件低、倒檔制動(dòng)器B3用來制動(dòng)前行星架單向離

4、合器F1防止前行星架逆轉(zhuǎn)辛普森式三速行星齒輪變速器的工作規(guī)律離合器制動(dòng)器單向離合器選檔桿檔位C1C2B2B3F11檔○○2檔○○D3檔○○R倒檔○○1檔○○SL或212檔○○注：○接合、制動(dòng)或鎖止；由表可知:當(dāng)行星齒輪變速器處于停車檔和空檔之外的任何一個(gè)檔位時(shí)，五個(gè)換檔執(zhí)行元件中都有兩個(gè)處于工作狀態(tài)，即接合、制動(dòng)或鎖止?fàn)顟B(tài)，其余三個(gè)不工作，即分離、釋放或自由后排:n1α2n2’(1＋α2)n2＝0由于前行星架的轉(zhuǎn)速n3＝0，代入(1)式

5、得：n1＋α1n2＝0代入(2)式，整理后可以得到一檔的傳動(dòng)比為：i1＝n2’n2＝（1α1α2）α2當(dāng)汽車在一檔行駛時(shí)，若駕駛員突然松開油門踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速立即降至怠速。此時(shí)汽車在慣性的作用下，仍以原來的車速前進(jìn)，而與驅(qū)動(dòng)輪連接的自動(dòng)變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速并未立即下降，反向帶動(dòng)行星齒輪變速器運(yùn)轉(zhuǎn)。行星齒輪機(jī)構(gòu)的后行星架和前齒圈組件成為主動(dòng)件，后齒圈則成為從動(dòng)件。當(dāng)后行星架朝順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，后齒圈朝順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的速度較低，后行星輪在向順時(shí)針方向公

6、轉(zhuǎn)的同時(shí)也朝逆時(shí)針方向作自轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)前后太陽輪組件以較高轉(zhuǎn)速向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致前太陽輪和前齒圈同時(shí)以較高的轉(zhuǎn)速朝順時(shí)針方向帶動(dòng)前行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使前行星輪在自轉(zhuǎn)的同時(shí)對(duì)前行星架產(chǎn)生一個(gè)順時(shí)針方向的力矩。由于單向離合器F1只能防止前行星架的逆轉(zhuǎn)，因此，前行星架順時(shí)針自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在這種情況下，辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)的四個(gè)獨(dú)立元件中有兩個(gè)處于自由狀態(tài)，使行星齒輪機(jī)構(gòu)失去傳遞動(dòng)力的作用，與驅(qū)動(dòng)輪連接的輸出軸的反向驅(qū)動(dòng)力無法經(jīng)過行星齒輪變速器傳給變

7、速器輸入軸，此時(shí)汽車相當(dāng)于作空檔滑行，這種情況在一般使用條件下有利于提高汽車的乘坐舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性，但在汽車下陡坡時(shí)卻無法利用發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)阻力來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，讓汽車減速。為了使裝用自動(dòng)變速器的汽車也能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，必須讓它在前進(jìn)一檔有兩種不同的選擇狀態(tài)，即有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)和無發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)兩種，這兩種狀態(tài)的選擇通常是改變自動(dòng)變速器選檔桿的位置來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)選檔桿位于D位時(shí)，自動(dòng)變速器的一檔處于不能產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的狀態(tài)；當(dāng)選檔桿位于L位

8、或1位時(shí)，自動(dòng)變速器的一檔處于能產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的狀態(tài)。2）有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的一檔具有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的一檔是通過低、倒檔制動(dòng)器B3來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)選檔桿位于L位或1位時(shí)，若行星齒輪變速器處于一檔，前進(jìn)離合器C1和低、倒檔制動(dòng)器B3同時(shí)起作用，此時(shí)行星齒輪變速器的工作狀態(tài)和D位一檔相同，但由于低、倒檔制動(dòng)器B3處于制動(dòng)狀態(tài)，無論是踩下油門踏板加速，還是松開油門踏板滑行，前行星架都是固定不動(dòng)的，因此行星齒輪變速器的傳動(dòng)比也都是固定不變的。當(dāng)汽

9、車滑行，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況而車速仍較高時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪在汽車慣性的作用下通過變速器輸出軸帶動(dòng)行星齒輪變速器運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)行星齒輪變速器輸入軸以原來的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致與行星齒輪變速器輸入軸連接的變扭器渦輪轉(zhuǎn)速高于與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸連接的變扭器泵輪的轉(zhuǎn)速，來自汽車驅(qū)動(dòng)車輪的反向驅(qū)動(dòng)力通過變扭器作用于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。同樣，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的牽制阻力通過變速器和行星齒輪變速器作用于驅(qū)動(dòng)輪，使驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速下降，汽車隨之減速，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。3）二檔汽車以一檔行駛，當(dāng)車速