【正文】 角。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，這個(gè)楔入角（2φ）一般為6186。在其他條件相同時(shí)，楔入角越大，單向離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也就越大，所以設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用較大的楔入角。為了改善單向離合器的工作，常常裝設(shè)彈簧作為可壓縮的固定器，以改善最初的楔入。為了在接觸區(qū)段保持不變的楔入角，常常將內(nèi)圈或外圈的凸輪表面加工成對(duì)數(shù)螺旋線。 圖24所示即為外圈驅(qū)動(dòng)，凸輪表面為對(duì)數(shù)螺旋線的單向離合器。 Fp作用在每個(gè)滾柱上的負(fù)荷； FNFp力的法向分力； FFp力的切向分力；圖24 外圈具有對(duì)數(shù)螺旋線凸輪表面的單向離合器單向離合器的設(shè)計(jì)步驟如下：根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和強(qiáng)度要求，初選楔入角2φ= 8186。為保證單向離合器的可靠工作，應(yīng)滿足自鎖條件，即： tanφ=181。滾柱和內(nèi)外圈之間的摩擦因數(shù)。sinφ= FN=Fp由于滾柱兩側(cè)的力相等，且滾柱與內(nèi)圈的凸面的接觸面積要比外圈凹面的小，因此，最大應(yīng)力發(fā)生在滾柱與內(nèi)圈的接觸表面上，單向離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力也取決于這個(gè)應(yīng)力。 E材料彈性系數(shù)； r滾柱半徑； R內(nèi)圈半徑； l滾柱長度。((FN/l)根據(jù)單向離合器的工作條件，其許用接觸應(yīng)力[σC]可以高達(dá)2100MPa,故上述設(shè)計(jì)參數(shù)符合要求。 p=ZFpmax當(dāng)單向離合器工作時(shí)，滾柱由于受離心力的作用，總是力圖從與從動(dòng)件的接觸點(diǎn)向外偏移，這種偏移應(yīng)當(dāng)借助將滾柱向驅(qū)動(dòng)件壓緊的彈簧來加以防止。作用在滾柱上的離心力F1可由下式確定： F1=GRρω2=GRρ(nл/30)/g式中 G滾柱重力； Rρ滾柱中心到單向離合器軸線的距離，即滾柱繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑； n驅(qū)動(dòng)件的最大轉(zhuǎn)速。第3章 行星齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析自動(dòng)變速箱中的液力變矩器雖能在一定范圍內(nèi)無級(jí)地改變轉(zhuǎn)矩比和傳動(dòng)比，但其傳動(dòng)效率卻只有在輸出軸轉(zhuǎn)速接近輸入軸轉(zhuǎn)速時(shí)達(dá)到最大值，而且其增扭作用也只有2～4倍，不能很好地滿足汽車的使用要求。自動(dòng)變速箱的齒輪變速機(jī)構(gòu)有普通齒輪和行星齒輪兩種，絕大多數(shù)自動(dòng)變速器都采用行星齒輪機(jī)構(gòu)。行星齒輪變速箱的組成包括行星齒輪機(jī)構(gòu)和換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分，行星齒輪機(jī)構(gòu)的作用是提供幾個(gè)不同數(shù)值的傳動(dòng)比供選擇，而換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)檔位的變換。單排行星齒輪機(jī)構(gòu)包括一個(gè)太陽輪，若干行星齒輪及行星架和一個(gè)內(nèi)齒圈。圖31單排行星齒輪機(jī)構(gòu)圖31中，1—齒圈軸；2—齒圈；3—行星架；4—行星輪；5—行星輪軸；6—太陽輪；7—太陽輪軸由于簡單的單排行星齒輪機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)自由度，如果沒有固定的元件就沒有固定的傳動(dòng)比。 由于在單排行星齒輪機(jī)構(gòu)中，行星齒輪只起中間輪（惰輪）的作用，因此單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比取決于太陽輪的齒數(shù)和齒圈齒數(shù)，與行星齒輪的齒數(shù)無關(guān)。2）太陽輪固定 齒圈主動(dòng) 行星架從動(dòng)即可獲得減速傳動(dòng)，其傳動(dòng)比表達(dá)式為因?yàn)樘栞喌凝X數(shù)小于齒圈的齒數(shù)，故這一傳動(dòng)比大于1小于2。4）如果將行星架固定，即行星齒輪的軸線被固定，行星齒輪只能自傳，不能公轉(zhuǎn)，行星齒輪機(jī)構(gòu)成為一個(gè)定軸式齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且太陽輪和齒圈的旋轉(zhuǎn)方向相反。5）若3個(gè)基本構(gòu)件都沒有被固定，各個(gè)基本元件都可以自由旋轉(zhuǎn)，那么此時(shí)該機(jī)構(gòu)具有2個(gè)自由度，因而不論以哪兩個(gè)基本構(gòu)件為主動(dòng)件、被動(dòng)件，都不能獲得動(dòng)力傳遞，即此時(shí)該機(jī)構(gòu)失去傳動(dòng)能力而處于空擋狀態(tài)。此時(shí)不論以哪兩個(gè)基本構(gòu)件為主動(dòng)件、從動(dòng)件，它的傳動(dòng)比都是1，此時(shí)相當(dāng)于直接擋。其結(jié)構(gòu)見下圖：圖32拉維娜行星齒輪機(jī)構(gòu)圖32中，1—第二太陽輪輸入軸；2—主太陽輪輸入軸；3—第二太陽輪；4—行星架；5—主太陽輪；6—主行星輪（3個(gè)）；7—輸出軸；8—齒圈；9—第二行星輪（3個(gè)）由兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成，前排是單行星輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)，后排是雙行星輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)，前后排共用一個(gè)齒圈和行星架。整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)有4個(gè)獨(dú)立構(gòu)件，分別是小太陽輪、大太陽輪、齒圈、共用行星架。通過拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性方程，可以分析自動(dòng)變速箱處于各檔位時(shí)各個(gè)基本構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，計(jì)算各擋的傳動(dòng)比。圖33辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)這兩種類型的行星齒輪機(jī)構(gòu)都是由兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)組合而成，都具有4個(gè)基本構(gòu)件、2個(gè)自由度。單排單行星輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)示意圖見下圖34，圖34 單排行星齒輪機(jī)構(gòu)示意圖圖中，1齒圈；2太陽輪；3行星架；4行星輪其運(yùn)動(dòng)特性方程式為： (1)式中：—太陽輪（中心輪）轉(zhuǎn)速；—齒圈轉(zhuǎn)速；—行星架轉(zhuǎn)速；—行星齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)，它是齒圈齒數(shù) 與太陽輪齒數(shù)之比。圖35 為單排雙行星輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)示意圖。短行星輪4和長行星輪5分別與太陽輪1和齒圈2相嚙合，在它們中間起著惰輪的作用。圖35 單排雙行星齒輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)示意圖圖35中，1太陽輪；2齒圈；3行星架；4短行星輪；5長行星輪行星輪4所受的力分別為、。將式（8）代入（9）可得單排雙行星齒輪機(jī)構(gòu)一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性方程式 (10) 如上所述，拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)是由1個(gè)單排單行星輪式行星排和1個(gè)單排雙行星輪式行星排組合而成。、 分別為前排和后排行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。這里采用的6速自動(dòng)變速器，其結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，運(yùn)用高精度液壓離合器控制系統(tǒng)使變速器換擋平順，它的變速機(jī)構(gòu)由兩組行星齒輪組組成，前排是一個(gè)簡單的行星齒輪機(jī)構(gòu)；后排是一個(gè)拉維娜行星齒輪機(jī)構(gòu)，后排行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈是動(dòng)力輸出端。其換擋執(zhí)行元件使用3組多片式離合器、1組多片式制動(dòng)器、1個(gè)制動(dòng)帶及1組滾柱式單向離合器來對(duì)行星齒輪組進(jìn)行控制。表31 各換擋執(zhí)行元件的作用 表32 不同檔位時(shí)各換擋執(zhí)行元件的狀態(tài)（注：0表示作用）該變速箱各檔傳動(dòng)比見下表33： 表33 各檔傳動(dòng)比1. 1擋動(dòng)力傳遞路線 1 擋動(dòng)力傳遞路線如圖37所示，為了便于理解，現(xiàn)將減速行星齒輪機(jī)構(gòu)和拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的狀態(tài)分別說明如下：（1）減速行星齒輪機(jī)構(gòu)：動(dòng)力由渦輪軸傳至減速行星齒輪機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒圈，太陽輪被固定，則行星架同向減速輸出；離合器C1 工作，將減速行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架和拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的后排太陽輪連接在一起，將渦輪軸動(dòng)力經(jīng)減速行星齒輪機(jī)構(gòu)減速后傳至拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的后排太陽輪圖37 1擋動(dòng)力傳遞路線（2）拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)：動(dòng)力由拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的后排太陽輪輸入；單向離合器F1鎖止，單向固定拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架，拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的后排是一個(gè)雙行星輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)，那么齒圈同向減速輸出。由以上分析可以得知，在1擋時(shí)，單向離合器F1鎖止是保證動(dòng)力傳遞的前提。2. M1擋動(dòng)力傳遞路線M1擋動(dòng)力傳遞路線如圖38所示，為了便于理解，現(xiàn)將減速行星齒輪機(jī)構(gòu)和拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的狀態(tài)分別說明如下：圖38 M1擋動(dòng)力傳遞路線（1）減速行星齒輪機(jī)構(gòu)：與1擋時(shí)的工作狀態(tài)相同。制動(dòng)器B2與單向離合器F1是并聯(lián)的關(guān)系，單向離合器F1鎖止不再是動(dòng)力傳遞的前提，因而可以獲得發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。（2）拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)：動(dòng)力由拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的后排太陽輪輸入；制動(dòng)器B1作用，固定拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的前排太陽輪，則齒圈同向減速輸出。圖39 2擋動(dòng)力傳遞路線2擋時(shí)，前排太陽輪被固定，行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因而轉(zhuǎn)速要比1擋時(shí)快一些。圖310 3擋動(dòng)力傳遞路線（2）由以上分析可知，拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的前后兩個(gè)太陽輪同時(shí)被驅(qū)動(dòng)，因而整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)一起旋轉(zhuǎn)，拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為1，即拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈相對(duì)于離合器CC3 的輸入轉(zhuǎn)速而言是同向等速輸出。5. 4擋動(dòng)力傳遞路線4擋動(dòng)力傳遞路線如圖311所示，為了便于理解，現(xiàn)將減速行星齒輪機(jī)構(gòu)和拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)分別說明如下：（1）減速行星齒輪機(jī)構(gòu)：動(dòng)力由渦輪軸傳至內(nèi)齒圈，太陽輪被固定，故而行星架同向減速輸出；離合器C1作用，將減速行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架和拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的后排太陽輪連接在一起，將渦輪軸動(dòng)力經(jīng)減速行星齒輪機(jī)構(gòu)減速后傳至拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的后排太陽輪。拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)是一個(gè)雙行星輪式行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星架被以渦輪軸轉(zhuǎn)速等速驅(qū)動(dòng)，如果后排太陽輪被固定，則拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈為同向減速輸出；如果后排太陽輪被以渦輪軸轉(zhuǎn)速等速驅(qū)動(dòng)，那么拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈為同向等速輸出；而此時(shí)后排太陽輪被減速驅(qū)動(dòng)，則拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈的輸出轉(zhuǎn)速介于以上兩種情況之間，即同向減速輸出。圖312 5擋動(dòng)力傳遞路線（2）拉維娜行星齒輪機(jī)構(gòu)：離合器C2作用，將渦輪軸與拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架連接起來，渦輪軸未經(jīng)減速直接傳至拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架。7. 6擋動(dòng)力傳遞路線6擋時(shí)，傳遞動(dòng)力的只有拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳遞路線如圖313所示。制動(dòng)器B1作用，固定前排太陽輪。8. 倒擋動(dòng)力傳遞路線倒擋動(dòng)力傳遞路線如圖314所示，為了便于理解，現(xiàn)將減速行星齒輪機(jī)構(gòu)和拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)分別說明如下：圖314 倒擋動(dòng)力傳遞路線（1）減速行星齒輪機(jī)構(gòu)：動(dòng)力由渦輪軸傳至內(nèi)齒圈，太陽輪被固定，故而行星架同向減速輸出；離合器C3作用，將減速行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架和拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的前排太陽輪連接起來，渦輪軸動(dòng)力經(jīng)減速行星齒輪機(jī)構(gòu)減速后傳至拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的前排太陽輪。由以上的分析知，各檔的傳動(dòng)比如下：D1擋（M1擋）：D2擋：D3擋：D4擋：D5擋：D6擋：R擋：又有 任取其中3擋便可求得將所求結(jié)果代入其他各擋驗(yàn)算可知所求結(jié)果正確、精度等級(jí)材料及齒數(shù)根據(jù)行星齒輪變速箱特點(diǎn)，選取斜齒輪傳動(dòng)，選用七級(jí)精度；太陽輪和行星輪材料選擇40（調(diào)質(zhì)），硬度280HBS；齒圈材料選擇為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)），硬度240HBS。兩者材料硬度相差80Hbs（2）前太陽輪齒數(shù)Z1前=42，前齒圈的齒數(shù)Z3前=90，長行星輪齒數(shù)Z=24。=14186。((u177。(ZHZE/[σH])2)1/3試選Kt=，ZH=，εa1=，εa2=，則：εa=εa1+εa2=。()/Z1=cos14186。ε223。=4）計(jì)算載荷系數(shù)K查表得，使用系數(shù)KA=,動(dòng)載系數(shù)Kv=,KH223。=,KHα=KFα=,故載荷系數(shù)：K=KAKvKHαKH223。/Z1前=cos14186。cos2223。YFaYSa/[σF])1/31）計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFaKF223。=，從圖表查得螺旋角影響系數(shù)Y223。=, ZV2= Z3前/ cos3223。=4）查取齒形系數(shù)查表得：YFa1=, YSa1= YFa2=, YSa2=5）計(jì)算大、小齒輪的YFaYSa/[σF]并加以比較 YFa1YSa1/[σF]1= YFa2YSa2/[σF]2=太陽輪的數(shù)值大。)2/(1242))1/3=對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，但為了滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度的要求，這里mn取為：mn=4mm。=前內(nèi)齒圈的分度圓直徑：d2前=Z3前mn/cos223。2. 雙行星輪齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）選定太陽輪和行星輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）滲碳滲氮，硬度為380HBS,內(nèi)齒圈為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為300HBS。（3）齒輪的精度選為7級(jí)精度。=14186。((u177。(ZHZE/[σH])2)1/31）試選Kt=。3）查閱圖表，選取εa1=, εa2=,則：εa=εa1+εa2=4）許用接觸應(yīng)力材料[σH]=（[σH]1+[σH]2）/2=(+)/2=5）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算；試算后排行星輪分度圓直徑d1t，由計(jì)算公式得 d1t≥((2103/1)()()2)1/3=計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt:b=Фd d1t=1=mnt= d1tcos223。/24=h= mnt==b/h=計(jì)算縱向重合度ε223。==124tan14186。/Z1后=cos14186。cos2223。YFaYSa/[σF])1/31）計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFaKF223。=，從圖表查得螺旋角影響系數(shù)Y223。=, ZV2= Z3前/ cos3223。=4）查取齒形系數(shù)查表得：YFa1=, YSa1= YFa2=, YSa2=5）計(jì)算大、小齒輪的YFaYSa/[σF]并加以比較 YFa1YSa1/[σF]1= YFa2YSa2/[σF]2=太陽輪的數(shù)值大。)2/(1242))1/3=對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，但為了滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度的要求，這里mn取為：mn=4mm。=344/cos14186。=904/cos14186。拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的換擋執(zhí)行元件使用3組多片式離合器、1組多片式制動(dòng)器、1個(gè)帶式制動(dòng)器及1組滾柱式單向離合器來對(duì)行星齒輪組進(jìn)行控制。在拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)中，有三個(gè)離合器CC2和C3，其共同作用都是傳遞轉(zhuǎn)矩，具體作用見表31。離合器C2可以將渦輪軸與拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架連接為一體，渦輪軸未經(jīng)減速直接傳至拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的行星架。圖315 多片離合器圖315中，1—離合器殼（驅(qū)動(dòng)件）；2—離合器板；3—離合器輪轂（被動(dòng)件）；4—和離合器輪轂連接；5—和離合器殼內(nèi)花鍵連接；6—輸入軸；7—離合器殼；8—離合器活塞；9—回位彈簧總成