行星齒輪傳動的工作原理

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(1)行星齒輪機構的運動規(guī)律

太陽輪、齒圈和行星架的轉速分別為n1、n2和n3，齒數(shù)分別為Z1、Z2和Z3。齒圈和太陽齒輪的齒數(shù)比。根據(jù)能量守恒定律，根據(jù)作用在機構各元件上的力矩和結構參數(shù)，可以導出代表單排行星齒輪機構一般運動規(guī)律的特征方程。(n1n2-(1) n3=0且zzz2=z3

(2)行星齒輪機構的各種運動分析；

從上式可以看出，單級齒輪機構有兩個自由度，所以三個基本部件中的兩個，太陽輪、齒圈和行星架分別作為主動部分和從動部分。

即使一個元素的旋轉速度為0，另一個元素也是固定的，或者它的運動受到限制(即它的元素)。

零件的轉速是一定值)，機構只有一個自由度，整個輪系以一定的傳動比傳遞動力。下面討論他們各自的情況。

當n3=n1或n2=n3時，同時得到n1=n2=n3。因此，如果三個元件中的任何兩個一起旋轉，第三個元件的轉速必須等于兩者的轉速。即行星輪系直接驅(qū)動，傳動比I=1；

也就是說，如果所有的機器都不受約束，可以自由轉動，那么行星齒輪機構的傳動作用就消失了，相當于空擋。

單列太陽齒輪機構的特征方程

；

行星機構的動力學和運動學特征方程如下。

M11 M22 M33=0

N1N2-(1) n3=0

2.單級齒輪機構的工作原理。

1)太陽齒輪1是驅(qū)動部分，行星架3是從動部分，齒圈2是固定的。

i13=n1/n3=1=1 z2/z1

)2)齒圈2是主動部分，行星架3是從動部分，太陽輪1是固定的。

i23=n2/n3=(1 ) /=1 z1/z2

)3)太陽輪1是主動部分，齒圈2是從動部分，行星架3是固定部分。

i12=n1/n2=-=-z2/z1

4)當太陽輪和齒圈成為一體時，n1=n2。

n1=n2=n3

綜上所述，單級齒輪機構可以獲得四種不同的傳動比。

辛普森行星齒輪變速器的工作原理

當行星齒輪變速器處于駐車檔和空擋以外的任意檔位時，五個換檔變速器中有兩個處于工作狀態(tài)，即接合、制動或鎖止，另外三個處于非工作狀態(tài)，即分離、釋放或自由。處于工作狀態(tài)的兩個換檔驅(qū)動器中至少有一個是連接輸入軸和行星齒輪系的離合器C1或C2。

當變速箱處于一個前進檔時，離合器C1接合。此時，輸入軸與行星齒輪機構的齒圈嚙合，使齒圈成為主動齒輪，因此離合器C1也稱為前進離合器。倒車時，離合器C2接合，C1分離。此時，輸入軸與行星齒輪機構的前、后太陽齒輪組件嚙合，前、后太陽齒輪組件用作驅(qū)動部件。

此外，由于離合器C2也連接在第三檔，離合器C2也被稱為高速倒檔離合器。制動B2僅在第二速度下起作用，這被稱為雙速制動。

制動B3在第一檔和倒檔都工作，這稱為低速和倒檔制動器。可以看出，換擋驅(qū)動器的組合決定了行星齒輪變速器的換擋位置。本文分析了辛普森三速行星齒輪變速器各級的動力傳遞。

1)第一檔

當換檔桿置于“D”位置時，前進離合器C1和單向離合器F1在車速低且節(jié)氣門開度大時起作用，即需要大的加速力。來自變矩器的發(fā)動機功率通過輸入軸和前進檔離合器C1傳遞到后齒圈，因此后齒圈順時針旋轉。在后行星架中，后行星架通過輸出軸0與驅(qū)動輪連接，因此在自動啟動中以一檔行駛時，自動啟動前的轉速也較低，因此后行星架由后齒圈驅(qū)動在前行星架中順時針旋轉，與輸出軸連接的前齒圈的轉速較低，因此當前行星架12通過太陽齒輪順時針旋轉時，在前行星架上產(chǎn)生逆時針扭矩。單向離合器F1相對于前行星逆時針轉動。因此，當?shù)谝粰n前進時，輸入軸的扭矩通過前行星機構和后行星機構傳遞到輸出軸。這樣，施加到行星齒輪機構的負載被分成兩部分，以避免對齒輪施加過大的力。

其傳播途徑如下

前和后行星齒輪系的齒圈和太陽輪的傳動比分別設定為1和2；前和后太陽齒輪組件、前齒圈和后支架組件以及前支架的轉速分別設定為n1、n2和n3；并且后齒圈的轉速被設定為“N2”。從單行星齒輪機構的運動特性方程出發(fā)，可以分別得到前后行星輪系的運動特性方程。

前排：n11n 2-(11)n3=0；后方：n12 N2

-(1 ^ 2)N2=0

；因為前行星架轉速n3=0，所以將其代入公式(1))；

當n1 1n2=0代入式(2)時，精加工后第一檔傳動比為i1=n2)。

/N2；

=(112 ) /

2

；

當汽車以1檔行駛時，如果駕駛員突然松開油門踏板，發(fā)動機轉速將立即降至怠速。此時汽車由于慣性以原來的速度運動，但與驅(qū)動輪相連的自動變速器輸出軸的轉速不會馬上降低，而是行星齒輪變速器反方向運動。

行星齒輪機構的后行星架和前齒圈總成為主動件，后齒圈為從動件。當后行星架順時針轉動時，后齒圈順時針轉動的速度降低，后行星齒輪在順時針轉動的同時逆時針轉動，使前、后太陽齒輪總成高速順時針轉動，前太陽齒輪和前磷齒輪

單向離合器F1只能阻止前行星架反轉，所以前行星架順時針自由轉動。在這種情況下，辛普森行星齒輪機構的四個獨立元件中有兩個處于自由狀態(tài)，失去了行星齒輪機構的動力傳遞功能，與驅(qū)動輪相連的輸出軸的反向驅(qū)動力沒有通過行星齒輪變速器傳遞給變速器輸入軸。在這種情況下，汽車相當于空擋滑行，有利于提高汽車在一般使用條件下的乘坐舒適性和油耗，但發(fā)動機的怠速阻力不能用于汽車陡坡時的發(fā)動機制動來使汽車減速。即使是配備自動變速器的汽車，為了實現(xiàn)發(fā)動機制動，前進一檔也必須有兩種不同的選擇狀態(tài)：發(fā)動機制動和無發(fā)動機制動。這兩種狀態(tài)的選擇通常是通過改變自動變速器變速桿的位置來實現(xiàn)的。當換檔桿處于D檔時，自動變速器的一檔處于不能產(chǎn)生發(fā)動機制動功能的狀態(tài)；當換檔桿處于L位置或1位置時，自動變速器的1檔處于能夠產(chǎn)生發(fā)動機制動的狀態(tài)。

2)帶發(fā)動機制動功能的1檔

一檔帶發(fā)動機制動功能是通過低速和反向制動B3實現(xiàn)的。當換檔桿處于L位置或1位置且行星齒輪變速箱處于1位置時，前進檔離合器C1和低速檔和倒檔制動器B3同時作用。此時，行星齒輪變速器的動作狀態(tài)與d檔第一檔相同。但是，由于低速和倒車制動器B3的制動狀態(tài)，無論是踩下加速踏板加速還是松開加速踏板滑行，前行星架都是固定的。所以當汽車滑行，發(fā)動機怠速但車速較高時，驅(qū)動輪通過汽車的慣性，通過變速器輸出軸帶動行星齒輪變速器轉動。行星齒輪變速器輸入軸以原轉速旋轉，與行星齒輪變速器輸入軸連接的液力變矩器渦輪的轉速高于與發(fā)動機曲軸連接的液力變矩器的轉速，來自汽車驅(qū)動輪的反向驅(qū)動力通過液力變矩器作用在發(fā)動機曲軸上。同樣，發(fā)動機怠速阻力通過變速器和行星齒輪變速器作用于驅(qū)動輪，使驅(qū)動輪速度降低，汽車減速，從而實現(xiàn)發(fā)動機制動。

3)二檔

當汽車在一檔行駛，車速達到一定速度時，在1-2檔換檔閥的作用下，二檔制動器B2動作，同時前進檔離合器C1繼續(xù)動作，使行星齒輪變速器處于二檔。此時，輸入軸通過前進離合器C1與后齒圈連接，并且前、后太陽輪組件由2速制動器B2制動。發(fā)動機的動力通過變矩器和行星齒輪箱的輸入軸傳遞到后齒圈，順時針旋轉。因為后太陽輪轉速為0，在后齒圈的帶動下，后行星輪順時針旋轉，另一側順時針公轉，后行星架和輸出軸順時針旋轉。此時前行星處于自由狀態(tài)，前行星通過前齒圈順時針旋轉，使前行星順時針空轉。所以二檔發(fā)動機的動力全部通過后行星齒輪傳遞到輸出軸。

雙速傳動前后行星系統(tǒng)工作原理示意圖：

輸入軸前進離合器C1后齒圈后行星架(B2保持太陽輪不動)輸出軸后行星架運動特性方程(n1 2 n2))))))))

-(1 ^ 2)N2=0；

另外，n1=0；因此，第二檔傳動比：I2=N2/N2

；=(1 2 ) /2;

在上述二檔狀態(tài)下，汽車滑行時驅(qū)動輪反方向的驅(qū)動力通過行星齒輪變速器傳遞給發(fā)動機，即具有發(fā)動機制動功能。

4)三檔

當車速從二檔連續(xù)上升到一定速度時，在2-3檔換檔閥的作用下，高速和倒檔離合器C2接合。

接合，前進檔離合器C1同時繼續(xù)接合，將輸入軸、后齒圈和前后太陽輪總成連接成一個整體，行星齒輪箱升至三檔。此時，由于后行星組上有兩個相互連接的基本元件，后行星組固定連接成整體旋轉，輸入軸的動力通過后行星組直接傳遞給輸出軸，其傳動比i3=1，即直接驅(qū)動。此時，前行星架由前齒圈驅(qū)動，順時針空轉。

第三檔的傳動路線是：

輸入軸的前進離合器C1和高速離合器C2將輸出軸鎖定在前后行星上；

在三檔狀態(tài)下，汽車滑行時，行星齒輪變速器具有反向動力傳遞的能力，可以實現(xiàn)發(fā)動機制動。

5)反轉

在倒檔時，高速和倒檔離合器C2工作，連接輸入軸和前后太陽齒輪總成，同時，制動器B3產(chǎn)生制動，固定前行星架。此時，發(fā)動機的動力通過輸入軸傳遞到前后太陽齒輪總成，使前后太陽齒輪順時針旋轉。因為前行星齒輪架不固定，在前行星齒輪架中，前行星齒輪架旋轉

倒檔的動力從前行星齒輪傳遞到輸出軸。根據(jù)單排齒輪機構的運動特性方程，n11n2-(11) n3=0為n3=0。

倒檔速度比

；我

r

=-

一個

；

倒檔傳動比；iR=-1；