辛普森變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含6張cad圖紙+文檔全套資料】

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KEYWORDS:automatic transmisson lanetary gearbox torque converter 目 錄 摘　　要 Ⅰ Abstract Ⅱ 第1章　自動(dòng)變速器的基本組成 1 第2章　行星齒輪和液力變矩器的工作原理 4 2.1　行星齒輪的結(jié)構(gòu)及工作原理 4 2.2　液力變矩器的工作原理 5 第3章　自動(dòng)變速器傳動(dòng)方案及傳動(dòng)原理 6 3.1　自動(dòng)變速器的傳動(dòng)方案 6 3.2　自動(dòng)變速器的傳動(dòng)原理 6 3.2.1　空擋或駐車(chē)擋的傳動(dòng)原理 6 3.2.2　D位D1擋汽車(chē)加速與滑行時(shí)傳動(dòng)原理 7 3.2.3　汽車(chē)在L位一擋時(shí)前后行星排的傳動(dòng)原理 10 3.2.4　D位D2擋傳動(dòng)原理圖 13 3.2.5　二擋時(shí)自動(dòng)變速器的傳動(dòng)原理圖 16 3.2.6　D位D3擋時(shí)，自動(dòng)變速器的傳動(dòng)原理 18 3.2.7　超速擋傳動(dòng)原理 19 3.2.8　自動(dòng)變速器的倒檔傳動(dòng)原理 21 第4章　行星齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算…………………………………………..23 4.1　變速器齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 23 4.1.1　各擋位傳動(dòng)比分析 23 4.1.2　齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算 23 4.1.3　實(shí)際傳動(dòng)比 25 4.1.4　齒輪強(qiáng)度校核 25 4.2　換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu) 26 4.2.1　多片離合器 27 4.2.2　制動(dòng)器 27 4.2.3　單向超越離合器 28 第五章　結(jié)論 29 致　　謝 30 參考文獻(xiàn) 31 第1章 　自動(dòng)變速器的基本組成 自動(dòng)變速器的種類(lèi)和型號(hào)有很多，它們的形狀和結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜并且不相同。與此同時(shí)，大部分自動(dòng)變速器組成大致相同。液力變矩器齒輪機(jī)構(gòu)是自動(dòng)變速器的重要組成部件。自動(dòng)變速器在現(xiàn)代汽車(chē)中是迄今為止比較復(fù)雜的汽車(chē)部件之一，根據(jù)成份元件的工作原理，大致可以將這些成份元件分為五大主要部分。 自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)圖如圖1-1所示。 圖1-1　自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)圖 （1）液力變矩器 液力變矩器是在汽車(chē)中比較關(guān)鍵的部件，其主要的功能是改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸入的轉(zhuǎn)矩從而可以改變汽車(chē)的行駛車(chē)速。發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)變矩器相連接，功能主要是改變汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相連接。油液流動(dòng)過(guò)程中，工作液體能量的變化，從而可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力能夠傳遞到其輸入軸，同時(shí)它能根據(jù)汽車(chē)在行駛過(guò)程中路面狀況來(lái)判斷汽車(chē)應(yīng)具有的車(chē)速。液力變矩器如圖1-2所示。 圖1-2　液力變矩器 （2）行星齒輪機(jī)構(gòu) 自動(dòng)變速箱的行星齒輪在自動(dòng)變速器中是比較關(guān)鍵的部件，自動(dòng)變速器的變速機(jī)構(gòu)有普通齒輪和行星齒輪變速機(jī)構(gòu)式兩種。由于普通齒輪式變速器的缺點(diǎn)較多，因此在自動(dòng)變速器方面應(yīng)用較少。普通齒輪變速器主要缺點(diǎn)為尺寸比較大，同時(shí)所能提供的傳動(dòng)比小。因此，普通齒輪式變速器只在少數(shù)車(chē)型采用（本田車(chē)型上大都采用此類(lèi)變速器）。相對(duì)目前汽車(chē)市場(chǎng)而言，行星齒輪變速箱在自動(dòng)變速器中的應(yīng)用較為廣泛。自動(dòng)變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。 圖1-3　自動(dòng)變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 自動(dòng)變速器是迄今為止汽車(chē)中比較復(fù)雜的組成汽車(chē)部件。同時(shí)，自動(dòng)變速器也在汽車(chē)變速器中發(fā)揮重要。自動(dòng)變速器可以極大地緩解駕駛者駕駛偏勞，從而減少汽車(chē)交通事故的發(fā)生。與此，自動(dòng)變速器的燃油經(jīng)濟(jì)性以及汽車(chē)動(dòng)力性相比普通變速器的要好。 自動(dòng)變速器供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要通過(guò)油泵進(jìn)行齒輪變速箱內(nèi)部油路的供給。目前，電控系統(tǒng)越來(lái)越多地應(yīng)用于自動(dòng)變速器，這也極大地改善了汽車(chē)的控制系統(tǒng)和操縱機(jī)構(gòu)。 自動(dòng)變速器具有很多優(yōu)越性，其主要特點(diǎn)有： 1、自動(dòng)變速器車(chē)容易駕駛。 2、自動(dòng)變速器車(chē)換擋平順，提高乘坐舒適性。 3、自動(dòng)變速器傳動(dòng)平穩(wěn)，降低了輪胎的磨損，提高了輪胎的使用壽命，使發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系的壽命都有所提高。 4、自動(dòng)變速器能夠根據(jù)相應(yīng)狀況，自動(dòng)改變車(chē)速，及大地改善了汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性，節(jié)省了汽車(chē)行駛油耗量，降低了汽車(chē)尾氣對(duì)環(huán)境的污染。 5、自動(dòng)變速具有良好的通過(guò)性。汽車(chē)在陡坡上行駛時(shí)，不存在手動(dòng)車(chē)下滑問(wèn)題。 30 第2章　行星齒輪和液力變矩器的工作原理 2.1　行星齒輪的結(jié)構(gòu)及工作原理 行星齒輪變速器被廣泛地用于現(xiàn)代汽車(chē)變速器中，而我們知道的齒輪大部分都是軸線(xiàn)固定。轉(zhuǎn)動(dòng)軸都是通過(guò)軸承固定在機(jī)器的機(jī)體上。所以，它們的轉(zhuǎn)動(dòng)中心對(duì)機(jī)器的機(jī)體是相對(duì)固定的。有定軸齒輪與此同時(shí)那么就有動(dòng)軸齒輪，然后我們所不太熟悉的一類(lèi)齒輪被稱(chēng)為行星齒輪。我們知道這類(lèi)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)是不固定的，這類(lèi)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)安裝在一個(gè)支架上，這個(gè)支架是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的。行星齒輪不僅可以像定軸齒輪一樣，按著轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)之外，同時(shí)，它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸中心不斷地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，還跟著支架隨著其他支架而運(yùn)動(dòng)。跟隨自己軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)中心進(jìn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)被稱(chēng)為自轉(zhuǎn)。反而言之，隨其它軸線(xiàn)的中心進(jìn)行運(yùn)動(dòng)而被稱(chēng)為公轉(zhuǎn)。與行星的運(yùn)轉(zhuǎn)非常類(lèi)似，由此，其被稱(chēng)為行星齒輪，結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。 圖2-1　行星齒輪結(jié)構(gòu)圖 軸線(xiàn)被固定在機(jī)器機(jī)體上的的齒輪，其傳動(dòng)原理我們都很熟悉。一對(duì)齒輪進(jìn)行相互嚙合的過(guò)程中，一個(gè)稱(chēng)為主動(dòng)輪，從它那里不斷輸入動(dòng)力，另外一個(gè)齒輪被稱(chēng)為從動(dòng)輪，從它那里通過(guò)軸傳出動(dòng)力。同時(shí)，也有的齒輪僅僅作為傳遞動(dòng)力而不參與傳動(dòng)比改變，因此被我們稱(chēng)為惰輪。惰輪對(duì)動(dòng)力的傳動(dòng)有很大作用，它不改變齒輪傳動(dòng)的速比，而只改變動(dòng)力傳動(dòng)的方向。因而，從它那里通過(guò)，而不改變傳動(dòng)速比，只改變傳動(dòng)方向。我們所了解的行星齒輪的齒輪系統(tǒng)與定軸齒輪，它們的分析辦法就有所不同。與此同時(shí)可以用離合器或制動(dòng)器作為操縱機(jī)構(gòu)，根據(jù)條件限制其中一條軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，剩下兩條軸就可以進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力輸出。由此可以得出，行星齒輪傳動(dòng)的之間的關(guān)系的組合就可以變?yōu)楹芏喾N，常見(jiàn)的組合類(lèi)型有： 動(dòng)力從太陽(yáng)輪輸入，從外齒圈輸出，行星架通過(guò)機(jī)構(gòu)鎖死； 動(dòng)力從太陽(yáng)輪輸入，從行星架輸出，外齒圈鎖死； 動(dòng)力從行星架輸入，從太陽(yáng)輪輸出，外齒圈鎖死； 動(dòng)力從行星架輸入，從外齒圈輸出，太陽(yáng)輪鎖死； 動(dòng)力從外齒圈輸入，從行星架輸出，太陽(yáng)輪鎖死； 動(dòng)力從外齒圈輸入，從太陽(yáng)輪輸出，行星架鎖死； 兩股動(dòng)力分別從太陽(yáng)輪和外齒圈輸入，合成后從行星架輸出； 兩股動(dòng)力分別從行星架和太陽(yáng)輪輸入，合成后從外齒圈輸出； 兩股動(dòng)力分別從行星架和外齒圈輸入，合成后從太陽(yáng)輪輸出； 動(dòng)力從太陽(yáng)輪輸入，分兩路從外齒圈和行星架輸出； 動(dòng)力從行星架輸入，分兩路從太陽(yáng)輪和外齒圈輸出； 動(dòng)力外齒圈輸入，分兩路從太陽(yáng)輪和行星架輸出。 行星齒輪傳動(dòng)能得到廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)主要是是剛度大承載能力好，同軸線(xiàn)占用空間小，傳動(dòng)平穩(wěn)。制造行星齒輪要求的精度較高。有些行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率高，這類(lèi)行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比較小。當(dāng)用行星齒輪機(jī)構(gòu)作減速器時(shí)，行星齒輪機(jī)構(gòu)效率則隨著傳動(dòng)比的增大而減小。 2.2　液力變矩器的工作原理 液力變矩器是自動(dòng)變速器中比較重要的組成部件，被用于商務(wù)車(chē)上的液力變矩器。泵輪通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)的工作液體受到泵輪葉片的作用而流向外緣。流動(dòng)的液體通過(guò)泵輪流出，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的流動(dòng)變化后，渦輪葉片被流動(dòng)的液體所沖擊，相連的輸出軸被渦輪帶動(dòng)而不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)渦輪流出的工作液體，工作液體的能逐漸被消耗。輸出軸的能量就是由工作液體的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)。流入導(dǎo)輪的液體先經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪，導(dǎo)輪因?yàn)楸还潭ǘ荒軌蜣D(zhuǎn)動(dòng)。工作液體通過(guò)葉片不斷變化，液流的方向被導(dǎo)輪不斷改變，液體通過(guò)改變能量來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的改變與轉(zhuǎn)化。 自動(dòng)變速器有液力變矩器有前置后驅(qū)液力自動(dòng)變速器，與此同時(shí)，自動(dòng)變速器也有前置前驅(qū)動(dòng)液力自動(dòng)變速器。液力自動(dòng)變速器通過(guò)工作泵輪，液體流動(dòng)過(guò)程能量改變來(lái)實(shí)現(xiàn)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。 第3章　自動(dòng)變速器傳動(dòng)方案及傳動(dòng)原理 3.1　自動(dòng)變速器的傳動(dòng)方案 通過(guò)對(duì)商務(wù)車(chē)車(chē)型分析以及結(jié)合其發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力方面，總體分析自動(dòng)變速器在商務(wù)車(chē)中的布置形式，結(jié)合商務(wù)車(chē)成本的考慮，本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)變速器，其傳動(dòng)原理圖如3-1所示。 圖3-1　自動(dòng)變速器傳動(dòng)方案 3.2　自動(dòng)變速器的傳動(dòng)原理 通過(guò)分析，自動(dòng)變速器來(lái)實(shí)現(xiàn)擋位自動(dòng)變化，從而實(shí)現(xiàn)不同速比的擋位，下面我們就通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)的不同組合方式，來(lái)分析自動(dòng)變速器中的一種即辛普森式行星齒輪，并分析其原理。 3.2.1　空擋或駐車(chē)擋的傳動(dòng)原理 自動(dòng)變速器空擋或駐車(chē)擋傳動(dòng)原理如圖3-2所示。 圖3-2　N擋或駐車(chē)擋傳動(dòng)原理圖 當(dāng)選擋桿置入N擋或P擋時(shí)，主油路壓力油便通過(guò)常開(kāi)油道進(jìn)入離合器C0，此時(shí)由于離合器C0結(jié)合，已把超速擋箱內(nèi)的行星齒輪機(jī)構(gòu)中的太陽(yáng)輪與行星架連成一體。當(dāng)機(jī)構(gòu)中任意兩個(gè)自由運(yùn)動(dòng)元件連接在一起時(shí)，另一元件便不連自連，三元件成為一個(gè)剛體，彼此間無(wú)任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由此可見(jiàn)，在N擋或P擋時(shí)，超速擋箱便把液力變矩器渦輪的轉(zhuǎn)速直接向后輸出。因超速擋箱以外的各制動(dòng)器和離合器均沒(méi)有投入工作，因此此時(shí)只是超速擋的輸出軸在空轉(zhuǎn)，對(duì)外不傳遞動(dòng)力，稱(chēng)之為空擋或駐車(chē)擋。因?yàn)槠?chē)行駛速度在D1~D3擋范圍內(nèi)，變速器C0油道一直常開(kāi)，所以在D1~D3擋范圍內(nèi)，超速擋始終把發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩直接向外輸出。 3.2.2　D位D1擋汽車(chē)加速與滑行時(shí)傳動(dòng)原理 D1擋傳動(dòng)原理圖如圖3-3所示。 圖3-3　D1擋傳動(dòng)原理圖 當(dāng)選擋桿置入D位時(shí)，而汽車(chē)車(chē)速在D1擋范圍內(nèi)時(shí)，從工作圖表可知，其中元件C0參與工作另一元件F0投入工作，與此同時(shí)，結(jié)合離合器共同工作。 從圖3-3中又知，當(dāng)機(jī)構(gòu)中任意兩元件連接在一起時(shí)，另一元件便不連自連，三元件成為一個(gè)剛體，彼此間無(wú)任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)，只能隨主動(dòng)軸一同順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。此傳動(dòng)情況發(fā)生在除超速擋以外的各擋。 當(dāng)選擋手柄在D位時(shí)，汽車(chē)在D1范圍內(nèi)時(shí)，離合器C1的油道打開(kāi)，從而，液壓油推動(dòng)活塞工作，從圖可知，離合器C1工作后，把主動(dòng)軸和后齒圈連成一體，于是后齒圈便成為兩個(gè)行星排中的主動(dòng)件，同主動(dòng)軸一起順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因后行星排的齒圈順時(shí)針主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致F2單向離合器將將前行星排的行星架制動(dòng)，于是前后行星排的傳動(dòng)原理如圖3-4所示。 從圖3-4可知，后排齒圈在變矩器渦輪帶動(dòng)下順時(shí)針主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，因此后排行星輪輪齒必受齒圈輪齒一個(gè)推力P1，后排行星輪在P1的作用下必順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由于后排行星輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，行星輪輪齒必然給太陽(yáng)輪輪齒一個(gè)P2的作用力，使后排太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但由于前后排太陽(yáng)輪公用，所以便把動(dòng)力傳給了前排太陽(yáng)輪，前排太陽(yáng)輪主動(dòng)反轉(zhuǎn)，因此前排太陽(yáng) 圖3-4　D1擋加速時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理圖 同時(shí)齒圈的運(yùn)動(dòng)阻力也必給行星輪輪齒一個(gè)反作用P5，可見(jiàn)前排行星輪輪齒受P3與P5的合力作用有帶動(dòng)前排行星架反轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但前排行星架的反轉(zhuǎn)趨勢(shì)被單向離合器F2制動(dòng)，于是便形成前排太陽(yáng)輪主動(dòng)反轉(zhuǎn)，而前排行星架被制動(dòng)，齒圈成為被動(dòng)的輸出件而順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的情況。 綜上可知，在D1擋汽車(chē)加速時(shí)，后排齒圈主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后排行星輪被動(dòng)順時(shí)針自轉(zhuǎn)并帶動(dòng)后排行星架順時(shí)針公轉(zhuǎn)，所以后排行星架及輸出軸便在前齒圈帶動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而將動(dòng)力輸出。 3.2.2.1　D1擋汽車(chē)滑行時(shí)的傳動(dòng)原理 當(dāng)汽車(chē)在D1擋范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)收油，汽車(chē)滑行時(shí)，因此時(shí)C0與F0仍工作，而C1離合器也處于結(jié)合狀態(tài)，此時(shí)前后行星排的傳動(dòng)原理如圖3-5所示。 從圖可見(jiàn)，當(dāng)汽車(chē)滑行時(shí)，因慣性使后行星架仍以原速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但此時(shí)因發(fā)動(dòng)機(jī)收油，與渦輪相連的齒圈則降速順時(shí)針轉(zhuǎn)，由于后排行星架轉(zhuǎn)速高于齒圈的轉(zhuǎn)速，使齒圈的輪齒必給行星輪輪齒一個(gè)阻力P1，在P1力的作用下，行星齒輪除隨行星架順時(shí)針公轉(zhuǎn)外，又產(chǎn)生了繞其行星架逆時(shí)針自轉(zhuǎn)的情況，從圖中可以看出，后排齒輪又受到p2力作用，使后排太陽(yáng)輪變成順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 圖3-5　汽車(chē)滑行時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理圖 前后行星排太陽(yáng)輪公用，因此前排太陽(yáng)輪也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此前排齒圈也在輸出軸帶動(dòng)下原速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在兩元件轉(zhuǎn)速差的作用下，使前排行星輪輪齒受太陽(yáng)輪輪齒一個(gè)P3的推力，受齒圈輪齒一個(gè)阻力P4。因此，汽車(chē)滑行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)滑行無(wú)制動(dòng)作用。 綜上所述，汽車(chē)滑行時(shí)，后排行星架以慣性原速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后排齒圈與渦輪同速順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)。而前行星排因其太陽(yáng)輪與后排太陽(yáng)輪公用，所以前排太陽(yáng)輪必順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，前排齒圈在慣性力的作用下，同后排行星架一體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 經(jīng)以上討論可知，單向離合器F2的參與使汽車(chē)加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩通過(guò)單向離合器的作用傳給變速器的輸出軸，而當(dāng)汽車(chē)滑行時(shí)，單向離合器解鎖，而使變速器輸出軸與發(fā)動(dòng)機(jī)脫節(jié)，以確?；袝r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽車(chē)滑行不干擾。 此外，我們通過(guò)一擋的傳動(dòng)過(guò)程再來(lái)看看單向離合器F0的作用，單向離合器與離合器C0是并聯(lián)形式，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)但變速器沒(méi)掛擋時(shí)，因發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，油泵轉(zhuǎn)速很低，通過(guò)離合器C0的常開(kāi)油道進(jìn)入離合器C0的油壓也較低，但因此時(shí)處于空擋，超速擋箱無(wú)負(fù)荷空轉(zhuǎn)，因此雖然油壓較低，但離合器C0并不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，如果將選擋手柄推入D位，則離合器C1便結(jié)合，于是汽車(chē)行駛阻力便加在自動(dòng)變速器的輸出軸上，這樣因離合器C0的油壓不足，則必造成C0離合器打滑，但離合器C0油壓的提高是從掛擋到慢慢加油需要一定的時(shí)間，因此如無(wú)別的措施，離合器C0必然出現(xiàn)短期打滑，久而久之，使離合器C0摩擦片早期損壞。 由于汽車(chē)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，C0離合器工作，把行星架與太陽(yáng)輪連成一體，此時(shí)因空擋，超速擋行星排的齒圈無(wú)負(fù)荷，齒圈隨太陽(yáng)輪和行星架一同旋轉(zhuǎn)，當(dāng)選擋桿推入D擋后，便使圖3-3中的齒圈受到行駛阻力，因此，在行星架主動(dòng)順轉(zhuǎn)時(shí)，其行星輪齒便因齒圈輪齒的阻礙而受一P1的作用力，在P1作用力的作用下，行星齒輪便有一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力，這個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力便通過(guò)行星輪輪齒加在了太陽(yáng)輪的輪齒上，使太陽(yáng)輪有一個(gè)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，即有一個(gè)使C0離合器打滑的趨勢(shì)，但因太陽(yáng)輪有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)時(shí)，單向離合器F0起制動(dòng)作用，使太陽(yáng)輪不可能相對(duì)行星架運(yùn)動(dòng)，于是，在離合器C0油壓尚低時(shí)，F(xiàn)0起到了協(xié)助作用，防止了從掛D擋到起步前離合器C0因油壓不足而打滑的弊病。 3.2.3　汽車(chē)在L位一擋時(shí)前后行星排的傳動(dòng)原理 3.2.3.1　汽車(chē)加速時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理 當(dāng)選擋桿推入L擋，而汽車(chē)在1擋范圍內(nèi)行駛時(shí)，從圖3-6的傳動(dòng)圖中可知，C0與F0工作，使超速擋箱內(nèi)的行星齒輪機(jī)構(gòu)三元件均連成一體隨渦輪一同順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 圖3-6　1檔時(shí)前后行星排的傳動(dòng)原理圖 工作把雙行星排之后行星排的齒圈與超速擋箱的齒圈也連成一體，因此汽車(chē)加速時(shí)后行星排齒圈便主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)器B3工作，所以汽車(chē)加速時(shí)前后行星排便發(fā)生了如圖3-7所示的傳動(dòng)過(guò)程。 圖3-7　汽車(chē)加速時(shí)L擋1擋前后行星排傳動(dòng)示意圖 齒圈輪齒便給后排行星輪輪齒一個(gè)P1的作用力，在P1作用力的作用下，其輪齒必給太陽(yáng)輪輪齒一個(gè)P2的作用力，在P2作用下，后排太陽(yáng)輪必逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后排太陽(yáng)輪輪齒的反轉(zhuǎn)阻力必給行星輪一個(gè)反作用力P3，所以行星輪在P1與P3合力的作用下，除順時(shí)針自轉(zhuǎn)外，還要帶動(dòng)行星架順時(shí)針公轉(zhuǎn)。后排太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力是因前排行星架制動(dòng)造成的。 因前排太陽(yáng)輪與后排太陽(yáng)輪一體，因此在前行星排汽車(chē)加速時(shí)，前行星排太陽(yáng)輪逆時(shí)針主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，前排行星輪必順轉(zhuǎn)，因前排行星架已被B3制動(dòng)，并使其輪齒給前排齒圈一個(gè)推力P5，在P5的作用下，前排齒圈必克服行駛阻力而順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩傳遞出去。 綜上可知，汽車(chē)在1擋加速行駛時(shí)，后行星排齒圈主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后排行星輪即順時(shí)針自轉(zhuǎn)，又隨后排行星架順時(shí)針公轉(zhuǎn)，后排太陽(yáng)輪則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒圈則順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而輸出。 3.2.3.2　1擋汽車(chē)滑行時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理 在1擋行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)收油，汽車(chē)滑行時(shí)，前后行星排的傳動(dòng)原理如圖3-8所示。因發(fā)動(dòng)機(jī)收油后齒圈有降低轉(zhuǎn)速的趨勢(shì)。 圖3-8　1擋汽車(chē)滑行時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理 由于汽車(chē)的慣性，使前排齒圈與后排行星架保持原來(lái)的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此前齒圈輪齒必給前排行星輪輪齒一個(gè)推力P1，在P1力作用下，前排行星輪必按原速被動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此時(shí)前排行星架仍被制動(dòng)，所以前排行星輪輪齒必給前排太陽(yáng)輪輪齒一個(gè)推力P2，在P2力作用下在后行星排，因后排太陽(yáng)輪與前排太陽(yáng)輪一體，使后排行星輪仍以原速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，又因后排行星架仍按原速旋轉(zhuǎn)，所以后排行星輪輪齒必給后排齒圈輪齒一個(gè)作用力P4，使后排齒圈在P4力作用下，被動(dòng)按原速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此便帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)按原速旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在1擋時(shí)對(duì)汽車(chē)滑行產(chǎn)生制動(dòng)作用?？梢?jiàn)此擋適用于下坡或冰雪路面，以利用發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用使汽車(chē)降速。 3.2.3.3　D1擋傳動(dòng)比的計(jì)算 從前后行星排的傳動(dòng)過(guò)程可知，動(dòng)力是從后行星排傳至前行星排，經(jīng)前行星排將扭矩輸出，因此其傳動(dòng)比應(yīng)從兩級(jí)行星排的運(yùn)動(dòng)方程的連立中求得，即 （3-1） （3-2） 式（3-1）與式（3-2）中， （3-3） （3-4） 將帶入式（3-2）中，得 （3-5） 將式（3-3）、式（3-4）、式（3-5）代入式（3-1）得 （3-6） 由此可知，后排齒圈的轉(zhuǎn)數(shù)大于前排齒圈的轉(zhuǎn)數(shù)，是減速傳動(dòng)。 3.2.4　D位D2擋傳動(dòng)原理圖 當(dāng)選擋桿在D位而車(chē)速在D2范圍內(nèi)時(shí)，其傳動(dòng)原理及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作情況如圖3-9所示。從圖可知，當(dāng)車(chē)速升入D2擋時(shí)，離合器C0及單向離合器F0以及前進(jìn)離合器C1仍然工作，但由于車(chē)速的升高，通往制動(dòng)器B2的油道打開(kāi)，主油路壓力油作用在制動(dòng)器B2上，制動(dòng)器B2參與工作。從圖3-9又知，離合器C0與單向離合器F0的工作，使太陽(yáng)輪、齒圈及行星架三元件成一體，一同隨渦輪同速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而前進(jìn)離合器C1的工作，又把后排齒圈與超速擋箱內(nèi)的齒圈連成一體，所以后行星排齒圈便在D2擋成為主動(dòng)件主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這樣，當(dāng)汽車(chē)加速或滑行時(shí)。 圖3-9　D2擋傳動(dòng)原理圖 3.2.4.1　D2擋汽車(chē)加速時(shí)前后行星排傳動(dòng)情況 從圖3-10可知，當(dāng)齒圈隨液力變矩器的渦輪主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒圈齒輪必給后排行星輪輪齒一個(gè)P1的作用力，行星輪在P1、P2力作用下，太陽(yáng)輪便逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但單向離合器在太陽(yáng)輪反轉(zhuǎn)時(shí)，有鎖止作用，由于后排太陽(yáng)輪制動(dòng)，在后排行星輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，使行星輪在P1與P3合力的作用下，即順時(shí)針自轉(zhuǎn)又繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)，于是便拉動(dòng)后排行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出，成D2擋。 圖3-10　D2擋汽車(chē)加速時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理 此時(shí)在前行星排，因?yàn)樘?yáng)輪前后排公用，所以前排太陽(yáng)輪處于制動(dòng)，前排行星輪即順時(shí)針自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)，帶動(dòng)前排行星架順時(shí)針空轉(zhuǎn)而使F2解鎖，可見(jiàn)前行星排在汽車(chē)加速行駛時(shí)，對(duì)后排的動(dòng)力輸出不產(chǎn)生任何干涉。 另外，從F1在D2擋的工作過(guò)程可知，單向離合器F1是在汽車(chē)滑行時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器輸出軸脫節(jié)，保證汽車(chē)滑行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不起制動(dòng)作用，此外，它還在D2擋與D3擋切換。 3.2.4.2D　2擋汽車(chē)滑行時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理 當(dāng)汽車(chē)在D2擋，發(fā)動(dòng)機(jī)收油汽車(chē)滑行時(shí)，因自動(dòng)變速器的輸出軸在汽車(chē)慣性拖動(dòng)下仍按原速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此形成了后排行星架及前排齒圈要拖動(dòng)后排齒圈保持原速運(yùn)動(dòng)的格局。便產(chǎn)生了如圖3-11所示的傳動(dòng)情況。 圖3-11　D2發(fā)動(dòng)機(jī)收油 從圖3-11可知，對(duì)于后排行星齒輪機(jī)構(gòu)，行星輪受P1力的作用逆時(shí)針自轉(zhuǎn)，又在后排行星架的作用下順時(shí)針公轉(zhuǎn)，太陽(yáng)輪受來(lái)自行星輪的一個(gè)P2作用力，在P2力的作用下太陽(yáng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，故F1對(duì)太陽(yáng)輪的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)不進(jìn)行鎖止，這樣，汽車(chē)滑行時(shí)，前后行星排無(wú)制動(dòng)元件，因此各元件間互不干涉，各自由運(yùn)轉(zhuǎn)，即發(fā)動(dòng)機(jī)可自由怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，而后排行星架也可不受干涉自由滑行，即發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽車(chē)滑行無(wú)制動(dòng)作用。 行星輪同時(shí)在P3與P4兩力的作用下，帶動(dòng)行星架順時(shí)針空轉(zhuǎn)，因前排行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)不受干涉，所以前排行星架順時(shí)針空轉(zhuǎn)，不對(duì)后排傳動(dòng)干涉。 綜上所述，D2擋汽車(chē)滑行時(shí)前后行星排的各元件的運(yùn)動(dòng)情況為：后排行星架主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后排齒圈降速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使后排行星輪即隨行星架公轉(zhuǎn)又逆時(shí)針自轉(zhuǎn)。在前排，太陽(yáng)輪高速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒圈按原速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)不受任何干涉只是空轉(zhuǎn)，對(duì)后排滑行不產(chǎn)生干涉。 下面分析在D2擋時(shí)在制動(dòng)器B2中串入單向離合器F1的另外的作用。 保證了滑行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不對(duì)滑行產(chǎn)生制動(dòng)作用，下面再來(lái)分析一下F1的另一個(gè)重要作用。 在汽車(chē)由D2擋升入D3擋或者由D3擋降為D2擋的換擋切換時(shí)，它可以防止切換不同步，造成擋位間的相互干涉所造成的換擋沖擊和變速器的早期損壞。例如在自動(dòng)變速器由D2擋升入D3擋時(shí)，若制動(dòng)器B2沒(méi)有打開(kāi)，而離合器C2就已經(jīng)結(jié)合，如果無(wú)單向離合器串聯(lián)在制動(dòng)器B2中，就會(huì)在自動(dòng)變速器進(jìn)入D3擋的瞬間，出現(xiàn)C2與B2同時(shí)工作的情況。這就造成擋位之間的干涉，引起換擋沖擊甚至造成自動(dòng)變速器損壞的后果，如果F1的介入，雖然離合器C2過(guò)早結(jié)合，但因離合器C2工作后立即把太陽(yáng)輪與變速器主動(dòng)軸連成一體，使太陽(yáng)輪隨主動(dòng)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，雖然制動(dòng)器B2仍在結(jié)合，B2打開(kāi)過(guò)晚對(duì)自動(dòng)變速器升入D3擋無(wú)干涉。若變速器從D3擋降為D2擋時(shí)，在C2離合器沒(méi)停止工作前B2制動(dòng)器就已結(jié)合，所以制動(dòng)器雖然結(jié)合過(guò)早，但對(duì)變速器擋位切換并不產(chǎn)生干涉。 3.2.4.3　D2擋傳動(dòng)比的計(jì)算 從機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程得出： （3-7） D2擋時(shí)，動(dòng)力是直接由后行星排輸出，在后行星排中，因太陽(yáng)輪制動(dòng)，所以n1為0,代入式（3-7）得 （3-8） 從式（3-8）中可知，n2>n3，即主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速大于輸出軸的轉(zhuǎn)速，是減速擋。 3.2.5　二擋時(shí)自動(dòng)變速器的傳動(dòng)原理圖 前進(jìn)離合器C1油道打開(kāi)，使C1工作，從手動(dòng)閥去B1制動(dòng)器的油道也打開(kāi)，手動(dòng)閥B1開(kāi)啟使其參與工作。擋傳動(dòng)原理圖如圖3-12所示。 圖3-12　2擋傳動(dòng)原理圖 離合器C0及單向離合器F0將整個(gè)超速擋箱連成一體，與渦輪同方向同轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。因此后排齒圈變成此擋的主動(dòng)件，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)數(shù)與液力變矩器的渦輪相同。 3.2.5.1　2擋汽車(chē)加速時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理 前后行星排其傳遞運(yùn)動(dòng)原理如下圖3-13所示。 圖3-13　2擋加速時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理 從圖3-13可知，當(dāng)后排齒圈主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輪齒必給后排行星輪輪齒一個(gè)P1的力，在P1力的作用下，后排行星輪必順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但因太陽(yáng)輪被制動(dòng)器B1制動(dòng)，所以在后排行星輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輪齒必受太陽(yáng)輪輪齒一個(gè)阻力P2，所以行星輪除順時(shí)針自轉(zhuǎn)外，還在P1與P2合力作用下順時(shí)針繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行星架順時(shí)針繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而輸出。 2擋汽車(chē)加速時(shí)前行星排的齒圈因與后行星架連成一體，所以齒圈在后行星架的帶動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，前排齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輪齒必給前排行星輪輪齒一個(gè)推力P3，在該力的作用下，所以前排太陽(yáng)輪必給前排行星輪輪齒一個(gè)反作用力P4，在P3與P4的合力作用下，前行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，將單向離合器F2解鎖，因此前排對(duì)后排的動(dòng)力輸出不產(chǎn)生干涉。 3.2.5.2　2擋汽車(chē)滑行時(shí)，前后行星排傳動(dòng)原理 擋滑行時(shí)前后排傳動(dòng)原理如圖3-14所示。 圖3-14　2擋滑行時(shí)前后排傳動(dòng)原理 從圖3-14可知，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)收油后，后行星排齒圈欲減速旋轉(zhuǎn)，而后排行星架仍因汽車(chē)慣性原速順轉(zhuǎn)，此時(shí)因太陽(yáng)輪仍由B1制動(dòng)，在P1力的作用下，后排行星輪必按原速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，但因此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)收油，所以齒圈帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪旋轉(zhuǎn)必強(qiáng)行帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。 汽車(chē)在2擋滑行時(shí)，前行星排的齒圈因與后排行星架一體，因此前排齒圈在汽車(chē)滑行時(shí)，其慣性力必使齒圈仍按原速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這樣，前排齒圈輪齒必給行星輪輪齒一個(gè)P3的作用力，在P3與P4的合力下，前排太陽(yáng)輪除自轉(zhuǎn)外I，又繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)，并使前行星架也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而前排行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，F(xiàn)2解鎖，不對(duì)傳動(dòng)產(chǎn)生干涉，因此對(duì)滑行不干涉。 從工作圖表可知，在2擋時(shí)B2與F1仍在工作，這是為了在選擋桿在D位與L位的切換中，避免由于B1與切換不同步造成的換擋沖擊。 3.2.6　D位D3擋時(shí)，自動(dòng)變速器的傳動(dòng)原理 當(dāng)選擋桿處于D位，而車(chē)速升至D3范圍時(shí)，傳動(dòng)情況如圖3-15所示。 從圖可知，離合器C0和單向離合器F0工作，同時(shí)又把后排太陽(yáng)輪與超速擋齒圈連成一體，于是后行星排便產(chǎn)生如下的傳動(dòng)情況。 圖3-15　D3擋時(shí)自動(dòng)變速器傳動(dòng)原理圖 D3擋汽車(chē)加速時(shí)前后行星排傳動(dòng)情況如圖3-16所示。 圖3-16　D3擋汽車(chē)加速時(shí)前后行星排傳動(dòng)原理圖 使后排太陽(yáng)輪與后排齒圈均與液力變矩器渦輪相連，所以?xún)稍c渦輪同速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，行星架也必然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，又因后太陽(yáng)輪與后齒圈連成一體，彼此間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此后排行星輪也必與后太陽(yáng)輪及后齒圈間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 前行星排因前太陽(yáng)輪與后太陽(yáng)輪一體，而前齒圈與后行星架一體，所以前排太陽(yáng)輪所以前排太陽(yáng)輪與前排齒圈與渦輪同方向同轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)，使夾在其間的行星輪只能隨之同方向同速旋轉(zhuǎn)而無(wú)自轉(zhuǎn)。綜上可知，D3擋時(shí)后行星排三元件成一體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，三元件及行星輪間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此可知，此擋位為直接擋。 汽車(chē)滑行時(shí)，因D3擋無(wú)單向離合器參與，汽車(chē)滑行時(shí)，此時(shí)汽車(chē)慣性推動(dòng)變速器輸出軸按原速旋轉(zhuǎn)，因此也必然帶動(dòng)渦輪按原速旋轉(zhuǎn)。從工作圖表可知D3擋時(shí)，除C1與C2工作外，B2仍在工作。如前所述，在由D2擋升入D3擋的瞬間，由于B2一直結(jié)合，F(xiàn)1單向離合器可防止因B2 打開(kāi)過(guò)早而C2尚沒(méi)結(jié)合時(shí)造成發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)和換擋沖擊。另一方面，當(dāng)變速器由D3降至D2時(shí)，也不會(huì)因C2與B2切換不同步帶來(lái)的換擋沖擊。 3.2.7　超速擋傳動(dòng)原理 當(dāng)選擋桿在D位，汽車(chē)在D3速度的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高時(shí)，在車(chē)速進(jìn)入D4范圍時(shí)，超速擋箱內(nèi)的離合器C0泄油解除工作，而制動(dòng)器B0接入工作，如圖3-17所示。 圖3-17　超速擋時(shí)執(zhí)行元件工作示意圖 從圖3-17可知，自動(dòng)變速器進(jìn)入D4擋時(shí)，C1離合器與C2離合器和D3擋時(shí)的情況相同，即自動(dòng)變速器的雙行星排仍如D3擋時(shí)的工作情況一樣，，兩行星排仍然成一體，使兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)無(wú)變速情況，只取決于超速擋箱輸出軸的轉(zhuǎn)數(shù)，但此時(shí)在超速擋箱內(nèi)由于C0切換成B0，其傳動(dòng)情況如圖3-18所示。 從圖可知，因B0工作，將超速擋箱內(nèi)的太陽(yáng)輪制動(dòng)，而行星架則在液力變矩器渦輪的帶動(dòng)下主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。行星輪被行星架所強(qiáng)行帶動(dòng)而進(jìn)行強(qiáng)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，與此同時(shí)，太陽(yáng)輪制動(dòng)。 圖3-18　超速擋時(shí)超速擋箱傳動(dòng)原理圖 所以太陽(yáng)輪輪齒必給行星齒輪輪齒一個(gè)P1的阻力。在P1力作用下行星輪被迫強(qiáng)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。由此可見(jiàn)，行星輪既要圍繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)，又要繞行星架自轉(zhuǎn)，齒圈被動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而輸出。因此齒圈的轉(zhuǎn)數(shù)必大于主動(dòng)件行星架的轉(zhuǎn)數(shù)，將此超速的齒圈轉(zhuǎn)數(shù)輸入雙行星排，而雙行星排此時(shí)仍成一剛體，所以超速擋時(shí)輸出軸的傳動(dòng)比便是超速擋箱的傳動(dòng)比，稱(chēng)之為超速擋。 有行星機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程可以得出如下： （3-9） D2擋時(shí)，動(dòng)力是直接由后行星排輸出，在后行星排中，因太陽(yáng)輪制動(dòng)，所以n1為0,代入式（3-9）得 （3-10） 由前面所述可知，自動(dòng)變速器從選擋桿推入D位到加速至汽車(chē)起步之間可減輕離合器C0摩擦片的打滑磨損。下面再分析一下在變速器由D3升入D4的切換中，F(xiàn)0的作用。 如果沒(méi)有單向離合器，在變速器由D3升入D4擋時(shí)，如果C0打開(kāi)晚而制動(dòng)器B1已結(jié)合，便出現(xiàn)相互干涉的作用，如果離合器C0打開(kāi)過(guò)早，而B(niǎo)0上沒(méi)有工作，則必出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)空擋和換擋沖擊的弊病。有了單向離合器，B0結(jié)合晚時(shí)，F(xiàn)0工作仍可保證發(fā)動(dòng)機(jī)在D3擋速度下行駛，如果B0結(jié)合過(guò)早，而C0仍在嚙合，則F0解鎖，使C0不干涉?zhèn)鲃?dòng)。 因變速器在超速擋時(shí)沒(méi)有單向離合器的介入，因此在自動(dòng)變速器降至D3擋前，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)滑行產(chǎn)生制動(dòng)作用。 3.2.8　自動(dòng)變速器的倒檔傳動(dòng)原理 當(dāng)選擋桿推入R位時(shí)，從表3-1及圖3-19可知，此時(shí)離合器C0和單向離合器F0仍然工作，而雙行星排中C2離合器與制動(dòng)器B3也投入工作。 圖3-19　倒擋傳動(dòng)原理圖 因超速擋箱中離合器C0與F0工作，從圖3-19可知，C0與F0以把超速擋箱內(nèi)的太陽(yáng)輪與行星架連成一體，導(dǎo)致超速擋箱在倒擋時(shí)，仍以1：1的傳動(dòng)比輸出。而制動(dòng)器B3又把雙行星排的前制動(dòng)架制動(dòng)，于是便產(chǎn)生了如圖3-20所示的傳動(dòng)情況。 圖3-20　倒擋傳動(dòng)原理圖 從圖3-20可知，B3將前排行星架制動(dòng)，當(dāng)前排太陽(yáng)輪主動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，其輪齒必給前行星輪輪齒一個(gè)P1的作用力，在P1力的作用下，其輪齒又必給前排齒圈輪齒一個(gè)P2的推力。 在前行星排，太陽(yáng)輪為主動(dòng)，行星架制動(dòng)，使前排齒圈轉(zhuǎn)數(shù)低于前排太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)數(shù)，使后排齒圈逆時(shí)針空轉(zhuǎn)，可見(jiàn)后排對(duì)前排的運(yùn)動(dòng)無(wú)干涉。 由行星機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的方程可以得出如下： （3-11） 因行星架制動(dòng)，所以n3為0,代入式（3-11）得 （3-12） （3-12）式中，- 號(hào)是主被動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向相反，是減速傳動(dòng)。 第4章 　行星齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1　變速器齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1.1　各擋位傳動(dòng)比分析 由第三章的分析與計(jì)算，列出各擋位的傳動(dòng)比如表4-1所示。 表4-1　各擋位傳動(dòng)比 擋位 結(jié)合元件 傳動(dòng)比 1擋 C0、C1、F0、F2 2擋 C0、C1、B2、F0、F1 3擋 C0、C1、C2、B2、F0 4擋 C1、C2、B0、B2 R擋 C0、C2、B3、F0 4.1.2　齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算 初選標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪。 初選模數(shù)。 4.1.2.1　超速擋行星排齒輪參數(shù)計(jì)算 初選特性系數(shù)，螺旋角，齒圈分度圓直徑D=125mm。 取45， （4-1） 取15， （4-2） 同心條件校核： （4-3） 裝配條件： 其中K為行星輪數(shù)目，N為整數(shù)。 （4-4） 取行星輪數(shù)目K=4，則有 （4-5） 鄰接條件校核： （4-6） 顯然 （4-7） 4.1.2.2　前后行星排齒輪參數(shù)計(jì)算 初選特性系數(shù)a1=a2=2.3，螺旋角，齒圈分度圓直徑D=112mm。 取39， （4-8） 取17， （4-9） 同心條件校核： （4-10） 裝配條件： ，其中K為行星輪數(shù)目，N為整數(shù)。 （4-11） 取行星輪數(shù)目K=4，則有 ， （4-12） 鄰接條件校核： （4-13） 顯然 （4-14） 4.1.3　實(shí)際傳動(dòng)比 實(shí)際傳動(dòng)比如表4-2所示。 表4-2　實(shí)際傳動(dòng)比 擋位 結(jié)合元件 傳動(dòng)比 1擋 C0、C1、F0、F2 2擋 C0、C1、B2、F0、F1 3擋 C0、C1、C2、B2、F0 4擋 C1、C2、B0、B2 R擋 C0、C2、B3、F0 4.1.4　齒輪強(qiáng)度校核 因?yàn)橐粨鯐r(shí)超速擋箱作為一個(gè)剛體向后輸出動(dòng)力，因此只校核前后行星排的太陽(yáng)輪。 根據(jù)接強(qiáng)校核 由公式 =＝ （4-15） ——材料彈性系數(shù)。 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查取選擇2.433 K ——載荷系數(shù)，K=，計(jì)算得1.42 ——使用系數(shù)，查表選取1.0 ——?jiǎng)虞d系數(shù)，查表選擇1.27 ——齒向載荷分配系數(shù)，查表選擇1.12 F——圓周力，F(xiàn)= ，計(jì)算得3295N ——齒數(shù)比，計(jì)算得=2 代入數(shù)值得： =189.8 2.5 0.75 、 =415.16 （4-16） 又 = （4-17） 其中——試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限，選擇570 MP(調(diào)制碳鋼) ——接觸強(qiáng)度計(jì)算得強(qiáng)度系數(shù)，選擇1.15 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算得安全系數(shù)，一般取=1.0 帶入數(shù)據(jù)得： ==655 （4-18） 比較有<，符合條件，滿(mǎn)足要求。 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由公式 = YYY (4-19) 式中K,，F(xiàn)，b，m同前 Y——齒形系數(shù)，查取選擇2.45 Y——應(yīng)力修正系數(shù)，查取選擇1.65 Y——重合度系數(shù)，查取選擇0.7 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： R= F-R=2160-395=1711N F===1777N 又因?yàn)?= / （4-20） 式中——試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力。查取得250 MP ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)。查取選擇1.5 ——齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)。一般取=1.25 代入數(shù)據(jù)得： =2501.5/1.25=300 （4-21） 比較有<，符合條件，滿(mǎn)足要求。 4.2　換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu) 自動(dòng)變速器操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要用來(lái)控制行星齒輪的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的檔位。其功能也是用于固定行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某些成份元件，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器的不同擋位。 4.2.1　多片離合器 圖4-1　多片離合器 離合器種類(lèi)有很多種，目前濕式多片離合器在自動(dòng)變速器中比較常見(jiàn)，這些機(jī)構(gòu)通過(guò)油路進(jìn)行控制。 離合器的組成成份元件為卡環(huán)，其被限制于卡環(huán)槽內(nèi)，主要功能為限制活塞的行程主要由卡環(huán)來(lái)決定。其成份除了卡環(huán)以外還有鋼片、摩擦片、活塞等重要組成元件。 4.2.2　制動(dòng)器 片式制動(dòng)器如圖4-2所示。 圖4-2　片式制動(dòng)器 片式制動(dòng)器有很多油槽，其結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜。其固定通過(guò)螺栓與殼體相聯(lián)接，有些自動(dòng)變速器固定架直接連接變速器殼體。 4.2.3　單向超越離合器 滾柱式單向離合器如圖4-3所示。 圖4-3　滾柱式單向離合器 1---外環(huán) 2---內(nèi)環(huán) 3---滾柱 4---滾柱回位彈簧 滾柱為單向離合器的主要傳力元件，由上圖可以得，離合器有兩種工作狀態(tài)分別工作在自由狀態(tài)和鎖止?fàn)顟B(tài)。此種離合器為滾子式自由輪，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造比較容易并且維修方便，高速工作時(shí)摩擦損失小，工作可靠。 第五章　結(jié)論 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的查找資料，整理材料，消化理解資料以及設(shè)計(jì)計(jì)算，經(jīng)過(guò)不懈努力終于圓滿(mǎn)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中采用了越來(lái)越普及的自動(dòng)變速器，雖然有很多地方還有不足，但通過(guò)兩個(gè)多月的查閱資料，自學(xué)教材，大體上對(duì)自動(dòng)變速器的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分有了一定的認(rèn)識(shí)。 本次設(shè)計(jì)采用辛普森式的自動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上前面加一排超速擋行星排的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)四個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)后退擋的結(jié)構(gòu)，雖然結(jié)構(gòu)上有些復(fù)雜，但設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，零件的通用性好，可以利用現(xiàn)有的設(shè)備和工藝，從而可以減低成本。 最后，此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，因?yàn)槲覈?guó)缺乏設(shè)計(jì)和制造行星齒輪變速箱的經(jīng)驗(yàn)，所以此次設(shè)計(jì)中很多地方都有不足。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我學(xué)會(huì)了如何分析以及解決問(wèn)題。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成既是大學(xué)四年生活得結(jié)束，也對(duì)自己以后的學(xué)習(xí)有很大的指導(dǎo)。 致　　謝 在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我得到了焦運(yùn)景老師的熱心指導(dǎo)和幫助，在畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成之際，要感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝焦運(yùn)景老師，因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)是在焦運(yùn)景老師的悉心指導(dǎo)下完成的。焦運(yùn)景老師細(xì)心、認(rèn)真的工作態(tài)度對(duì)我影響非常深刻，我從老師那里學(xué)來(lái)了很多分析和解決問(wèn)題的方法，這對(duì)我以后解決和分析問(wèn)題有很大的幫助。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，老師每周兩次開(kāi)會(huì)，每次都給與我們細(xì)心的指導(dǎo)，這對(duì)我能夠順利暗示完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的幫助是非常大的。 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程雖然很辛苦，但讓我學(xué)到了許多知識(shí)。通過(guò)四年大學(xué)所學(xué)到的知識(shí)來(lái)完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也算是對(duì)我大學(xué)四年的一次總結(jié)，也讓我學(xué)會(huì)了如何靈活運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)去解決設(shè)計(jì)中所遇到的難題。這對(duì)我在以后解決與分析問(wèn)題的幫助也是非常大的，同時(shí)讓我了解到更多課本以外的關(guān)于汽車(chē)方面的知識(shí)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也知道了怎么更好的處理知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合的問(wèn)題。 參考文獻(xiàn) [1] 黃宗益. 現(xiàn)代轎車(chē)自動(dòng)變速器原理和設(shè)計(jì)[M]. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2006 [2] 楊巍、何曉玲. 機(jī)械原理[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.5 [3] 濮良貴、紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，2006.5 [4] 欒琪文. 自動(dòng)變速器實(shí)用維修圖集[M]. 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