【文章內(nèi)容簡介】 輪機(jī)構(gòu)中的某個(gè)元件抱住，使之不動(dòng)。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。 汽車自動(dòng)變速器常見的有三種型式：分別是液力自動(dòng)變速器 (AT)、機(jī)械無級(jí)自動(dòng)變速器 (CVT)、電控機(jī)械自動(dòng)變速器 (AMT)。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。 多數(shù)電控自動(dòng)變速器都是由復(fù)合式行星齒輪機(jī)構(gòu)組成。一般設(shè)置 3～ 4 個(gè) 前進(jìn)檔和 1個(gè)倒檔。并要求各檔的轉(zhuǎn)速比都能使發(fā)動(dòng)機(jī)總在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)加速，這樣才能保證加速過程最快，提高平均行駛速度。 即符合： i1/i2=i2/i3?? =常數(shù) 考慮到換檔過程中，由于空氣和道路阻力的作用，在空檔的一瞬間車速會(huì)下降，所以靠近高檔的鄰檔公比應(yīng)比靠近低檔的小。同時(shí)由于受到齒輪結(jié)構(gòu)因素的限制，各檔的幾何級(jí)數(shù)也不可避免也要發(fā)生一些差異。這也提示我們在分析復(fù)合式行星齒輪機(jī)構(gòu)變速器時(shí)，過大或過小的傳動(dòng)比不符和有級(jí)變速器設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，是沒有應(yīng)用價(jià)值的。 自動(dòng)變速器 的工作過程 自動(dòng)變速器之所以能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換 檔 是因?yàn)楣ぷ髦旭{駛員踏下油門的位置或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的真空度和汽車的行駛速度能指揮自動(dòng)換 檔 系統(tǒng)工作，自動(dòng)換 檔 系統(tǒng)中各控 制閥不同的工作狀態(tài)將控制變速齒輪機(jī)構(gòu)中離合器的分離與結(jié)合和制動(dòng)器的制動(dòng)與釋放，并改變變速齒輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳遞路線，實(shí)現(xiàn)變速器 檔 位的變換。 傳統(tǒng)的液力自動(dòng)變速器根據(jù)汽車的行駛速度和節(jié)氣門開度的變化，自動(dòng)變速 檔 位。其換 檔 控制方式是通過機(jī)械方式將車速和節(jié)氣門開度信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制油壓，并將該油壓加到換 檔 閥的兩端，以控制換 檔 閥的位置，從而改變換 檔 執(zhí)行元件（離合器和制動(dòng)器）的油路。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，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。 電 控液力自動(dòng)變速器是在液力自動(dòng)變速器基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制系統(tǒng)而形成的。它通過傳感器和開關(guān)監(jiān)測汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，接受駕駛員的指令，并將所獲得的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入到電控單元。電控單元根據(jù)這些信號(hào)，通過電磁閥控制液壓控制裝置的換 檔 閥，使其打開或關(guān)閉通往換 檔 離合器和制動(dòng)器的油路，從而控制換 檔 時(shí)刻和 檔 位的變換，以實(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。該機(jī)構(gòu)有 4 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件（太陽輪 行星架 行星齒輪 3和齒圈 4， 即太陽輪、齒圈、行星架組合件 3個(gè)獨(dú)立元件組成。 即機(jī)構(gòu)自由度： F=3n2PLPH =3 42 42 =2 式中： n—— 活動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù) PL—— 低副數(shù) PH —— 高副數(shù) 圖 2單排單行星齒輪機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度，一般也稱差動(dòng)輪系。如果不對其中一個(gè)自由度加以限制或約束，該機(jī)構(gòu)將無法傳遞動(dòng)力。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，所以通常在汽車自動(dòng)變速器中多采用多排行星齒輪機(jī)構(gòu)。 辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)如圖 3所示。該機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是前后行星排太陽輪連為一體，稱為太陽輪組件 1，前齒圈和后行星架連為一體，稱齒圈行星架組件 4。該機(jī)構(gòu)由 6 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件組成。 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)過組合具有 4 個(gè)獨(dú)立構(gòu)件， 2 個(gè)自由度。 拉維奈爾赫式行星齒輪機(jī)構(gòu)如圖 4 所示。該機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是前后行星排共用一個(gè)齒圈，后排行星輪機(jī)構(gòu)具有雙行星輪 4 和 6，長行星輪 4為前、后行星排共用，行星架 3 也是雙行星輪共用。通過組合，機(jī)構(gòu)有 6個(gè)活動(dòng)構(gòu)件與 4個(gè)獨(dú)立元件，分別是前大太陽輪、后小太陽輪、行星架組件和齒圈。該機(jī)構(gòu)也是 2個(gè)自由度。 圖 4 拉維奈爾赫式行星齒輪機(jī)構(gòu) 1— 前太陽輪 2— 后太陽輪 3— 行星架 4— 短行星輪 5— 長行星輪 6— 齒圈 3 行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理 9 3 行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理 行星齒輪機(jī)構(gòu)的組成 行星齒輪機(jī)構(gòu)有很多不同的類型。其中最為簡單的行星齒輪機(jī)構(gòu)是由一個(gè)太陽輪、一個(gè)齒圈、一個(gè)行星架及若干個(gè)行星齒輪組成，一般稱為單排行星齒輪機(jī)構(gòu)。太陽輪、齒圈和行星架是行星排的三個(gè)基本構(gòu)件，并且它們具有公共的固定軸線。行星齒輪安裝與行星架的行星齒輪軸上，與齒圈和太陽輪兩者嚙合。行星齒輪即可圍繞行星齒輪軸旋轉(zhuǎn)，又可在齒圈內(nèi)行走，圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)。 按照齒輪的排 數(shù)不同，行星齒輪機(jī)構(gòu)又分為單排行星齒輪機(jī)構(gòu)和多 排行星齒輪機(jī)構(gòu)。汽車自動(dòng)變速器中的行星齒輪變速器采用的就是多排行 星齒輪機(jī)構(gòu)。 按照太陽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。上面所說的全是單行星排，而雙 行星排在太陽輪和齒圈之間有兩組相互嚙合的行星齒輪，其中一組行星輪與齒圈嚙合，里面的一組行星輪與太陽輪嚙合。 單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比與運(yùn)動(dòng)規(guī)律 根據(jù)能量守恒定律，由作用在該機(jī)構(gòu)個(gè)元件上的力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)可以導(dǎo)出表示單排行星齒輪機(jī)構(gòu)一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性方程式； n1+an2(1+a)n3=0 —— 式 1 式中： n1—— 太陽輪轉(zhuǎn)速 n2—— 齒圈轉(zhuǎn)速 n3—— 行星架轉(zhuǎn)速 一 、 傳動(dòng)比的計(jì)算 當(dāng)三個(gè)獨(dú)立元件任何一個(gè)被鎖 定時(shí)，剩余兩個(gè)元件一個(gè)為 動(dòng)力輸入一個(gè)為輸出 。 而傳動(dòng)比 ｉ =n主 /n 被 = z被 / z主 。 由于行星架是一個(gè)無齒元件，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 為太陽輪齒數(shù) Ｚ １ 和齒圈齒數(shù) Ｚ ２ 之和。這樣當(dāng)該輪系 一元件鎖定，其傳動(dòng)比可按定軸輪系求解。使傳動(dòng)比的計(jì)算更為簡便。 大學(xué)本科畢業(yè)論 文 10 二 、 元件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 該輪系在太陽輪、齒圈 和行星架這三個(gè)基本構(gòu)件中，任選兩個(gè)分別作為主動(dòng)件和從動(dòng)件，而另一個(gè)元件固定不動(dòng)，或者讓起運(yùn)動(dòng)受約束，則機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，整個(gè)輪系以一定的傳動(dòng)比傳遞動(dòng)力。 （ 1） 太陽輪固定，齒圈為主動(dòng)元件，行星架為從動(dòng)元件。齒圈與行星架的旋轉(zhuǎn)方向相同，而太陽輪是按反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。因 n1=0， 所以傳動(dòng)比 i23=32nn = aa1? =1+21zz 由此得到較小的減速比。 （ 2） 齒圈固定，太陽輪為主動(dòng)元件，行星架為從 動(dòng)元件。太陽輪與行星齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反 。行星輪的這種運(yùn)動(dòng)是齒圈按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，可是齒圈已經(jīng)固定住了，行星輪只能在圍繞齒圈運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)行星架按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，與太陽輪的轉(zhuǎn)速相比行星架的轉(zhuǎn)速較低，兩者旋轉(zhuǎn)方向相同。因 n2=0,所以傳動(dòng)比 i13=31nn =1+a=1+12zz 因 z3 遠(yuǎn)大于 z1 ，故得到較大的減速比。 （ 3） 行星架固定，太陽輪為主動(dòng)元件，齒圈為從動(dòng)元件。太陽輪與行星架的旋轉(zhuǎn)方向相反。因行星架被固定，與行星輪內(nèi)嚙合 的齒圈按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。與太陽輪相比，齒圈的轉(zhuǎn)速低并且旋轉(zhuǎn)方向相反。因 n3=0,所以傳動(dòng)比 i12=21nn =－ a=－12zz 這里， n1與 n2符號(hào)不同，表示主動(dòng)軸于從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的方向不同，既可得到倒檔。 （ 4）太陽輪和齒圈為主動(dòng)元件，行星架為從動(dòng)元件。當(dāng)太陽輪與齒圈以相同的轉(zhuǎn)速、按相同的方向旋轉(zhuǎn)是，行星輪被夾住，不能繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，太陽輪、齒圈、行星架和行星輪成為一體，各元件之間沒有相對運(yùn)動(dòng)，從而形成直接檔，既傳動(dòng)比為i=1。 （ 5）當(dāng)該行星齒輪機(jī)構(gòu)二元件作為動(dòng)力輸出與輸入元件，第三元件不