【正文】 確使用，故障分析與診斷， 以及 給維修工作增加了很多麻煩。通過(guò)液力傳動(dòng)及微電腦 控制換檔，消除或降低了動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中的沖擊和動(dòng)載，使汽車(chē)的行駛性能更加良好。此外，變速器檔位不同，傳動(dòng)效率的高低也有所不同。此種復(fù)合式行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的求解方法較用解聯(lián)立方程組的求解方法，更為簡(jiǎn)單方便 ，易于掌握。 本科畢業(yè)論文 題目名稱(chēng)： 復(fù)合行星齒輪變速器傳動(dòng)比的分 析與計(jì)算方法的探討 學(xué) 院： 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 二 XXX 年 六 月 十 日摘要 I 摘要 通過(guò)實(shí)際調(diào)研，汽車(chē)自動(dòng)變速器 的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作過(guò)程難于理解，主要是因?yàn)樵擃?lèi)型變速器傳動(dòng)比的分析與計(jì)算較為復(fù)雜。這對(duì)迅速掌握該類(lèi)型變速器結(jié)構(gòu)原理， 提高維修能力，具有十分重要的意義。因此 ，要讓汽車(chē)在每一種負(fù)載、路況下都能兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)的最低油耗和變速器的最高效率。 在提高車(chē)輛安全性上，由于減少了煩瑣操作的換檔動(dòng)作，減少了駕駛時(shí)注意力的分散，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了行車(chē)事故，保證了行車(chē)安全，提高了平均車(chē)速。簡(jiǎn)單快捷掌 握自動(dòng)變速器傳動(dòng)比的計(jì)算與分析方法，是熟悉該類(lèi)型變速器結(jié)構(gòu)原理 最 行之 有效的手段 。 第二種計(jì)算方法 力矩法 對(duì)于單行星排， Mo=aMi，而輸入的力矩 Mi 一般為已知的 ,所以只需要求出 Mo 便可以求出傳動(dòng)比 i。最后根據(jù)三角形的相關(guān)知識(shí)，求出傳動(dòng)比。裝有自動(dòng)變速器的汽車(chē)能根據(jù) 路面狀況自動(dòng)變速變矩，駕駛者可以全神貫注 地注 視路面交通而不會(huì)被換 檔 搞得手忙腳亂。 液力變矩器 液力變矩器 安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，以液壓油（ ATF）為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩，變矩，變速及離合的作用。導(dǎo)輪對(duì)液體的導(dǎo)流作 用使液力變矩器的輸出扭矩可高于或低于輸入扭矩，因而稱(chēng)為變矩器。液力變矩器的特點(diǎn)是：能消除沖擊和振動(dòng) ,過(guò)載保護(hù)性能和起動(dòng)性能好 ； 輸出軸的轉(zhuǎn)速可大于或小于輸入軸的轉(zhuǎn)速，兩軸的轉(zhuǎn)速差隨傳遞扭矩的大小而不同 ； 有良好的自動(dòng)變速性能 ， 載荷增大時(shí)輸出轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降 ， 反之自動(dòng)上升 ； 保證動(dòng)力機(jī)有穩(wěn)定的工作區(qū)，載荷的瞬態(tài)變化基本不會(huì)反映到動(dòng)力機(jī)上。最常見(jiàn)的是正轉(zhuǎn) (輸出軸和輸入軸轉(zhuǎn)向一致 )、單級(jí)（只有一個(gè)渦輪）液力變矩器。汽車(chē)所用液力變矩器的工作輪一般都是鋼板沖壓焊接而成，而工程機(jī)械和一些軍用車(chē)輛所用液力變矩器的工作輪則是用鋁合金精密鑄造成的。在 車(chē)輛起 步時(shí)，一般輸出轉(zhuǎn)矩較輸入轉(zhuǎn)矩增 加 2～ 3倍 。目前絕大多數(shù)轎車(chē)自動(dòng)變速器中的齒輪變速器采用的是行星齒輪式。在速比改變的過(guò)程中 ，整個(gè)行星齒輪組還存在運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力傳遞沒(méi)有中斷，因而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力換 檔 。單向超越離合器也是行星齒輪變速器的換 檔元件之 一，其作用和多片式離合器及制動(dòng)器基本相同，也是用于固定或連接幾個(gè)行星排中的某些太陽(yáng)輪、行星架、齒圈等基本元件，讓行星齒輪變速器組成不同傳動(dòng)比的 檔位。一般設(shè)置 3～ 4 個(gè) 前進(jìn)檔和 1個(gè)倒檔。這也提示我們?cè)诜治鰪?fù)合式行星齒輪機(jī)構(gòu)變速器時(shí)，過(guò)大或過(guò)小的傳動(dòng)比不符和有級(jí)變速器設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，是沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值的。這樣，工作液壓油進(jìn)入相應(yīng)的執(zhí)行元件，使離合器結(jié)合或分離，制動(dòng)器制動(dòng)或松開(kāi)，控制行星齒輪變速器的升 檔 或降 檔 ，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速。 2 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 7 復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)的自由度 單排單行星齒輪機(jī)構(gòu)如圖 2 所示。由于單排單行星齒輪機(jī)構(gòu)所能提供的變速比十分有限，所以通常在汽車(chē)自動(dòng)變速器中多采用多排行星齒輪機(jī)構(gòu)。 即機(jī)構(gòu) 自由度： F=3n2PlPh =3 62 64 =2 大學(xué)本科畢業(yè)論 文 8 圖 3 辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu) 1— 前齒圈 2— 太陽(yáng)輪組件 3— 行星齒輪 4— 后行星架 5— 前行星架和后齒圈組件 該機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)組合具有 4 個(gè)獨(dú)立構(gòu)件， 2 個(gè)自由度。該機(jī)構(gòu)也是 2個(gè)自由度。行星齒輪安裝與行星架的行星齒輪軸上，與齒圈和太陽(yáng)輪兩者嚙合。 按照太陽(yáng)輪和齒圈之間行星齒輪的組數(shù)不同，行星齒輪機(jī)構(gòu)又分為單行星排和雙行星排。 由于行星架是一個(gè)無(wú)齒元件，所以根據(jù)方程式 1，就可以求出行星架的假想齒數(shù)： 即令 n2=0 ， n1與 n2 必同向旋轉(zhuǎn) 傳動(dòng)比： ｉ １３ =ｎ １／ ｎ ３＝Ｚ ３／Ｚ １＝ １＋ ａ 或 Ｚ １＝Ｚ ３／（１＋ ａ ） 令 n2=0 ， n2與 n3 也必同向旋轉(zhuǎn) 傳動(dòng) 比： ｉ ２３ ＝ ｎ ２ ／ ｎ ３ ＝Ｚ ３ ／Ｚ ２ ＝１＋ ａ 或 Ｚ ２ ＝Ｚ ３ ａ ／（１＋ ａ ） 令Ｚ １ ＋Ｚ ２ ＝Ｚ ３ ∴ az?13 + aaz?13 = a az ???1 )1(3 =Ｚ ３ 單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架假想齒數(shù) Ｚ ３ ，即 為太陽(yáng)輪齒數(shù) Ｚ １ 和齒圈齒數(shù) Ｚ ２ 之和。 （ 1） 太陽(yáng)輪固定，齒圈為主動(dòng)元件，行星架為從動(dòng)元件。太陽(yáng)輪與行星齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反 。太陽(yáng)輪與行星架的旋轉(zhuǎn)方向相反。 （ 4）太陽(yáng)輪和齒圈為主動(dòng)元件，行星架為從動(dòng)元件。在一直輸入元件的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向時(shí)，輸出元件的轉(zhuǎn) 速和轉(zhuǎn)向，取決于約束元件的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。前后行星排在單獨(dú)完成3 行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理 11 動(dòng)力傳遞任務(wù)時(shí)，傳動(dòng)比計(jì)算與前面說(shuō)的單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算方法是相同的。即 能以固定傳動(dòng)比轉(zhuǎn)動(dòng)的行星排，我們稱(chēng)之為動(dòng)力排。在求這種復(fù)合式行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比時(shí)，不再 是主被動(dòng)齒輪的齒數(shù)比，而是動(dòng)力排中的動(dòng)力輸入元件與動(dòng)力輸出元件的轉(zhuǎn)速比。 拉維奈爾赫式行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比與運(yùn)動(dòng)規(guī)律 拉維奈爾赫式行星齒輪機(jī)構(gòu)如 圖 4 所 示， 也是雙行星齒輪機(jī)構(gòu)，它的特點(diǎn)是：兩行星排具有公共行星架和齒圈，前太陽(yáng)輪，短行星輪 ， 長(zhǎng)行星輪 ， 行星架及齒圈組成一個(gè)雙行星輪式行星排，后太陽(yáng)輪，長(zhǎng)行星輪，行星架及齒圈組成一個(gè)單行星輪式行星排，長(zhǎng)行星輪與齒圈都是前后行星排公用的。當(dāng)該輪系之一元件被鎖定時(shí)，其傳動(dòng)比也可按照定軸輪系求解。 （ 2） 太陽(yáng)輪被鎖定，行星架為主動(dòng)元件，齒圈為被動(dòng)元件。 （ 4） 齒圈被鎖定，行星架為主動(dòng)元件，太陽(yáng)輪為被動(dòng)元件。 （ 6） 行星架被鎖定，齒圈為主動(dòng)元件，太陽(yáng)輪為被動(dòng)元件。 四檔辛普森式行星齒輪變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 B0— 超速檔離合器 B1— 2 檔制動(dòng)器 B2— 2 檔強(qiáng)制動(dòng)器 C0— 直接檔離合 C1— 前進(jìn)檔離合器 C2— 倒檔及高檔離合器 F0— 直接檔單向離合器 F1—低擋單向離合器 F2— 2檔單向離合器 如圖所示 ,動(dòng)力經(jīng)變矩器渦輪輸出后 ,先通過(guò)有超速和直接兩個(gè)狀態(tài)的單排行星齒輪機(jī)構(gòu) (簡(jiǎn)稱(chēng)超速排 ),再通過(guò)辛普森齒輪機(jī)構(gòu) ,它有 1 檔、 2檔、 3 檔 (直接檔 )3個(gè)檔位。B0使太陽(yáng)輪制動(dòng) ,行星架輸入 ,齒圈輸出。正常起步是以自由輪 F1來(lái)替代制動(dòng)器 B1。 α ] n23 ② 2 檔工作 時(shí) :C1繼續(xù)工作 ,后齒圈繼續(xù)為主動(dòng)件 ,此時(shí) B2工作 ,使太陽(yáng)輪制動(dòng) (轉(zhuǎn)速為 0)。α ] n23 此時(shí)在前排行星 齒輪機(jī)構(gòu)中 ,由于前行星架的自由輪是超越的 ,而制動(dòng)器 B1是解除的 ,允許后排動(dòng)力傳 。代入后排方程 : n1+ n3=0 n1= n2= n3=1 即 :I=1 此時(shí) ,前排行星齒輪機(jī)構(gòu)雖然也同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn) ,但由于前行星架的無(wú)約束 ,前排是不參與動(dòng)力傳遞的 ,此時(shí)前部的超速檔行星齒輪機(jī)構(gòu)仍處在直接檔位置上保持不變 。) n2= n2 即 :I= 也就是說(shuō) ,這種辛普森齒輪機(jī)構(gòu)的超速檔是由另外添加的超速檔行星齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成的 ,它除了行星齒輪機(jī)構(gòu)外 ,還須增加離合器 C0、制動(dòng)器 B0 和自由輪 F0。代入前排方程 : n11+ n13=0 因?yàn)?n13=0,齒圈輸出 ,所以 : n11= n12 即 :I= 從以上各檔位的速比計(jì)算可知除了 1 檔是雙排的復(fù)合運(yùn)動(dòng)外 ,其它各檔仍是單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單方程計(jì)算。若齒圈被鎖定，三元件一同旋轉(zhuǎn)，直至 B0工作。 四檔 拉維奈爾赫式行星齒輪變速器 B1— 倒檔及低檔制動(dòng)器 B2— 高檔制動(dòng)器 F1— 單向離合