【正文】 電控單元根據(jù)這些信號，通過電磁閥控制液壓控制裝置的換擋閥，使其打開或關(guān)閉通往換擋離合器和制動(dòng)器的油路，從而控制換擋時(shí)刻和擋位的變換，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速。 換擋操縱機(jī)構(gòu) 自動(dòng)變速器的換擋操縱機(jī)構(gòu)包 括手動(dòng)選擇閥的操縱機(jī)構(gòu)和節(jié)氣門閥的操縱機(jī)構(gòu)等。油泵是自動(dòng)變速器最重要的總成之一，它通常安裝在變矩器的后方，由變矩器殼后端的軸套驅(qū)動(dòng)。 行星齒輪機(jī)構(gòu)，是自動(dòng)變速器的重要組成部分之一，主要由于太陽輪（也稱中心輪）、內(nèi)齒圈、行星架和行星齒輪等元件組成。它用在嚴(yán)重交通堵塞的情況和斜度較大的斜坡上最能發(fā)揮功用。由于各國車型有不同的設(shè)計(jì)，所以 “D” 擋一般包括從 1 擋至高擋或者 2 擋至高擋，并會(huì) 因車速及負(fù)荷的變化而自動(dòng)換擋。另外，自動(dòng)變速轎車 — [裝置空擋啟動(dòng)開關(guān)，使得汽車只能在 “P” 或 “N” 擋才能啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，以避免在其他擋 位上誤啟動(dòng)時(shí)使汽車突然前竄。 汽車自動(dòng)變速器常見的有三種型式：分別是液力自動(dòng)變速甜(AT)、機(jī)械無級自動(dòng)變速器 (CVT)、電控機(jī)械自動(dòng)變速器 (AMT)。 22 致 謝 本論文是在導(dǎo)師郭新華教授的悉心指導(dǎo)下得已完成的。取得的主要研究結(jié)果如下： 1）比較辛普森式和拉威娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，選定拉威娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的自動(dòng)變速器；分析了拉威娜式自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，基于它的特點(diǎn)，確定選用 01M 拉威娜自動(dòng)變速器作為研究對象。綜合效率也得到了提高。最初用 Pspice 和 Saber 來實(shí)現(xiàn)，但這種設(shè)計(jì)復(fù)雜且工作量大，后來有學(xué)者就在 Matlab 中進(jìn)行集成設(shè)計(jì) ，使設(shè)計(jì)工作更趨向簡單化。 檔位 一檔 二檔 三檔 四檔 頻度（ %） 汽車各前進(jìn)檔使用 頻度 因此，目標(biāo)函數(shù)中各加權(quán)系數(shù)分別取為： C1=、 C2=、C3=、 C4= 所以，目標(biāo)函數(shù) U= + + + = 設(shè)計(jì)變量的選取 對目標(biāo)函數(shù)影響較大的基本參數(shù)都可以取為設(shè)計(jì)變量，一般行星齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)為：模數(shù) m、齒數(shù) Zs、螺旋角 β以及變位系數(shù) x。 2）計(jì)算了不同檔位時(shí)行星排的嚙合效率，對變速器行星排升速傳動(dòng)和減速傳動(dòng)的效率進(jìn)行了比較分析。 三檔時(shí)的輪齒嚙合效率為 η th=η 1η 2η 3η 4I0= I0=1 減速傳動(dòng)與加速傳動(dòng)效率的比較 經(jīng)計(jì)算得出變速器分別在一檔、二檔、直接檔和四檔時(shí)行星排的傳動(dòng)效率， 如表所示。 內(nèi)嚙合傳動(dòng)在升速時(shí)基本嚙合效率的計(jì)算式： ? ? ? ?? ? ? ?110 s i n/11 ????? ???? ftaRR fZZntAaGgGGnG ????? ntpgpkpA aRRR ?? s in22 ??? ngGKGtGR t GRaR 22s i n ???? ?costn tgatga ? ?c o s2/nGG mZR ? ?c o s2/c o s tnZgG amZR ? 13 ?c o s2/c o s tnpgp amZR ? ? ?npanpkp xhmRR ??? ? ?nGanGkG xhmRR ??? 而且： ｔ ｎ — 齒輪的端面齒距 μ 通常取 ~； εA、 εR— 為齒輪內(nèi)嚙合的嚙入和嚙出重合度 RgP、 RP— 分別是外齒輪的基圓半徑和節(jié)圓半徑 ZP、 ZG— 分別是外齒輪和內(nèi)齒輪的齒數(shù)； αn、 αt— 分別是斜齒輪的法面和端面壓力角； mn— 斜齒輪的模數(shù)； β — 斜齒輪的螺旋角； ha*— 斜齒輪的法向齒 頂高系數(shù)； RkP、 RkG— 分別是內(nèi)齒輪和外齒輪的齒頂圓半徑； xnp、 xnG— 分別是內(nèi)齒輪和外齒輪的法面變位系數(shù)； 同理，可以推導(dǎo)出內(nèi)嚙合斜齒輪傳動(dòng)在減速時(shí)基本嚙合效率的計(jì)算式： ? ? ? ?? ? ? ?1221212 s i n/1/11 ????? ??? ftaRR fZZtZntragno ??? ??? 其中， εa(=εA)和 εr(=εR)分別為斜齒輪內(nèi)嚙合的嚙入和嚙出重合度。本文采用的 01M型自動(dòng)變速器可以提供四個(gè)前進(jìn)檔：即前進(jìn) 1 檔、前進(jìn) 2 檔、直接檔和超速檔，還 可以實(shí)現(xiàn)倒檔功能。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)輸入軸傳給前太陽輪，使前太陽輪朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)長行星輪朝逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 3 檔： 3 檔時(shí)，前進(jìn)離合器 C3 和前進(jìn)單向離合器 F2 及超速檔離合器C4 同時(shí)接合，使輸入軸同時(shí)和前后太陽輪連接。設(shè)齒圈與前后太陽輪的齒數(shù)比分別為α 1和α 2，根據(jù)特性方程組可以得到 1 檔的傳動(dòng)比為 i1=α 2。拉威娜式 4檔行星齒輪變速機(jī)構(gòu)在拉威娜式 3 檔行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)超速檔離合器 C4。針對以上兩種行星機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，本論文將選用拉威娜式行星齒輪變速器作為研究對象。后太陽輪和長行星輪、行星架、齒圈共同組成一個(gè)單行星輪式行星排；前太陽輪、短行星輪、長行星輪、行星架和齒圈共同組成一個(gè)雙行星輪式行星排。這 4 個(gè)獨(dú)立元件是：前齒圈、前后太陽輪組件，后行星架，前行星架和后齒圈組件。一般具有三或四個(gè)前進(jìn)檔的自動(dòng)變速器至少需要兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)。最后得出了各個(gè)檔位時(shí)整個(gè)行星排總效率的計(jì)算公式。多排行星齒輪機(jī)構(gòu)是由幾個(gè)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成的。 行星齒輪變速箱由行星齒輪機(jī)構(gòu)和換檔操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。m 的產(chǎn)品。 由于行星齒輪傳動(dòng)具有功率分流和動(dòng)軸線的運(yùn)動(dòng) 特點(diǎn)，因此行星齒輪傳動(dòng)被人們廣泛用來代替普通齒輪傳動(dòng)作為減速、升速和變速裝置。還能防止因汽車過載而造成的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。 近年來，國內(nèi)的各汽車廠家也已認(rèn)識到 AT 在轎車上裝備率不斷提高的必然趨勢，已經(jīng)開始在轎車上安裝 AT。同時(shí)，簡化了手動(dòng)操作， 使駕駛更加輕松自如，由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，長期以來一直是汽車自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)的主要型式。 I。它是自動(dòng)變速傳動(dòng)技術(shù)中發(fā)展最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。與手動(dòng)變速相比， AT 自動(dòng)變速系統(tǒng)主要有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）消除了駕駛員換檔技術(shù)的差異性。 6）零件使用壽命長。尤其是在那些普通齒輪傳動(dòng)難以滿足要求的場合，如要求重量最輕、結(jié)構(gòu)最緊湊的航空和某些運(yùn)輸機(jī)械；對需要差速機(jī)構(gòu)的車輛傳動(dòng)等，行星齒輪傳動(dòng)更能發(fā)揮其無可比擬的特長。如用于大型膠帶輸送機(jī)的 NGW153 型雙排直齒行星減速器，用于礦井提升機(jī)的 XL30 型行星減速器等。行星齒輪機(jī)構(gòu)的作用是改變傳動(dòng)比和傳動(dòng)方向，即構(gòu)成不同的檔位。在汽車自動(dòng)變速器中通常采用由 2 個(gè)或 3 個(gè)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成的多排行齒輪機(jī)構(gòu)。 3）對各個(gè)檔位的效率進(jìn)行了計(jì)算，對變速器各個(gè)檔位的效率進(jìn)行了比較分析，得出了新的結(jié)論。 行星齒輪變速機(jī)構(gòu) 在自動(dòng)變速器中，兩排或多排行星齒輪機(jī)構(gòu)聯(lián)接在一起，用以提供滿足汽車行 駛需要的多種傳動(dòng)比。此機(jī)構(gòu)前后行星排的尺寸或者齒輪的齒數(shù)不必一定相同。兩個(gè)行星排共用一個(gè)齒圈和一 個(gè)行星架。 拉 威娜式行星齒輪變速器 自上世紀(jì) 70 年代開始應(yīng)用于許多轎車自動(dòng)變速器，特別是前輪驅(qū)動(dòng)轎車的自動(dòng)變速器，如奧迪、大眾、福特、馬自達(dá)等車型。 拉威娜行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 拉威娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)由于元件配置比較靈活，在行星齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不做大的改變的前提下，可以通過換擋執(zhí)行元 件的不同組合方式，獲得 3或 4 個(gè)前進(jìn)擋的傳動(dòng)比。 當(dāng)汽車滑行，輸出軸反向驅(qū)動(dòng)行星齒輪變速器時(shí)，齒圈通過長行星輪對行星架產(chǎn) 生一個(gè)順時(shí)針方向的力矩，此時(shí) 1 檔單向離合器 F1 脫離鎖止?fàn)顟B(tài)，使行星架朝順時(shí)針方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，行星齒輪因此失去傳遞動(dòng)力的能力，無法實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。由于前后太陽輪成為一個(gè)整體，兩者以相同轉(zhuǎn) 速歲輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因此短行星輪和長行星輪不能做自轉(zhuǎn)，只能同前后太陽輪一起公轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)行星架以相同轉(zhuǎn)速隨后太陽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而導(dǎo)致齒圈及前后行星排所有元件作為一個(gè)整體，一同轉(zhuǎn)動(dòng)。由于行星架固定不動(dòng)，長行星輪只能作自轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)齒圈和輸出軸朝逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。其中兩個(gè)前進(jìn)檔是行星排輸出軸轉(zhuǎn)速低于輸入軸轉(zhuǎn)速的減速傳動(dòng)（即 1 檔和 2 檔），直接檔是輸入軸轉(zhuǎn)速和輸出軸轉(zhuǎn)速相等的直接傳動(dòng)，超速檔是輸出軸轉(zhuǎn)速高于輸入軸轉(zhuǎn)速的升速傳動(dòng)。 外嚙合斜齒輪傳動(dòng)在升速時(shí)基本嚙合效率的計(jì)算式： ? ? ? ?? ? ? ?11s i n/1/11 ????? ??? ftaRR fZZtZntrapgpGpnpo ??? ??? 外嚙合斜齒輪傳動(dòng)在減速時(shí)基本嚙合效率的計(jì)算式： 14 ? ? ? ?? ? ? ?111211 s i n/1/11 ????? ??? ftaRR fZZtZntrapgno ??? ??? 各檔位 傳動(dòng)效率分析 減速傳動(dòng) 一、二檔時(shí)的效率 對變速器中行星排的效率進(jìn)行分析需要考慮幾個(gè)方面：行星排各工作齒輪之間的嚙合效率；工作軸承的效率；以及液力損失對效率的影響。 一檔 二檔 三檔 四檔 嚙合效率 軸承效率 液力損失 總效率 行星排各個(gè)檔位的傳動(dòng)效率 由計(jì)算結(jié)果可以看出：自動(dòng)變速器在不同檔位時(shí)的效率不相等。結(jié)果顯示：同一行星排的嚙合效率和整體效率升速傳動(dòng)比減速傳動(dòng)時(shí)要高。而對于變速器而言，行星排齒輪的齒數(shù)和模數(shù)是固定的，因此這里不把齒數(shù)和模數(shù)選為設(shè)計(jì)變量。此外可用于齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的軟件還有： Mathcad 、 頻 域 仿 真 軟 件 FREDOMSIM 和 EDEN （ Electrical Design Enviorment）等等。 本章小結(jié) 本章用優(yōu)化軟件 Matlab 對 AT 各個(gè)檔位行星排的齒輪參數(shù)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。并分別分析了其工作原理及各個(gè)檔位的動(dòng)力傳遞路線，計(jì)算了其傳動(dòng)比。從論文的選題、研究、撰寫到定稿，無不滲透著導(dǎo)師的心血郭秦老師高尚的品德、淵博的學(xué)識、深邃的思想、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)、開拓的創(chuàng)新思維、教書育人的責(zé)任心都給我留下了深刻的印象，將使我受益匪淺，終生難忘。目前轎車普遍使用的是 AT， AT 幾乎成為自動(dòng)變速器的代名詞。 R(Reverse)：倒擋，車輛倒后之用。將撥桿放置在 “D” 擋上，駕車者控制車速快慢只要控制好油門踏板就可以了。上斜坡或下斜坡時(shí)，可充分利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的扭力。行星齒輪機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)變速的機(jī)構(gòu)，速比的改變是通過以不同的元件作主動(dòng)件和限制不同元件的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不論汽車是否行駛，油泵都在運(yùn)轉(zhuǎn)，為自動(dòng)變速器中的變矩器、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)部分提供一定油壓的液壓油。駕駛員通過自動(dòng)變速器的操縱手柄改變閥板內(nèi)的手動(dòng)閥位置，控制系統(tǒng)根據(jù)手動(dòng)閥的位置及節(jié)氣門開度、車速、控制開關(guān)的狀態(tài)等因素，利用液壓自動(dòng)控制原理或電子自動(dòng)控制原理，按照一定的規(guī)律控制齒輪變速器中的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。 29 附錄 2 Automatic transmission with easy and fortable to drive, motorists can reduce the fatigue of the advantages of modern cars has bee a kind of configuration development. Automatic transmission equipped vehicles according to road conditions change moment automatic transmission, the driver can concentrate on the road to monitor traffic and makeshift will not be confused. Automotive automatic transmission has three mon forms: They are sweet hydraulic automatic transmission (AT), mechanical stepless automatic transmission (CVT), electronically controlled automatic transmission machinery (AMT). At present, the widespread use of the car is AT, AT bee almost synonymous with automatic transmission. AT by hydraulic Torque, plaary gears and hydraulic control system, hydraulic and transmission gear bination approach to achieve the speed change moment. One hydraulic Torque AT is the mos