行星齿轮传动的工作原理

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(1)行星齿轮机构的运动规律

太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为Z1、Z2和Z3。齿圈和太阳齿轮的齿数比。根据能量守恒定律，根据作用在机构各元件上的力矩和结构参数，可以导出代表单排行星齿轮机构一般运动规律的特征方程。(n1n2-(1) n3=0且zzz2=z3

(2)行星齿轮机构的各种运动分析；

从上式可以看出，单级齿轮机构有两个自由度，所以三个基本部件中的两个，太阳轮、齿圈和行星架分别作为主动部分和从动部分。

即使一个元素的旋转速度为0，另一个元素也是固定的，或者它的运动受到限制(即它的元素)。

零件的转速是一定值)，机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。下面讨论他们各自的情况。

当n3=n1或n2=n3时，同时得到n1=n2=n3。因此，如果三个元件中的任何两个一起旋转，第三个元件的转速必须等于两者的转速。即行星轮系直接驱动，传动比I=1；

也就是说，如果所有的机器都不受约束，可以自由转动，那么行星齿轮机构的传动作用就消失了，相当于空挡。

单列太阳齿轮机构的特征方程

；

行星机构的动力学和运动学特征方程如下。

M11 M22 M33=0

N1N2-(1) n3=0

2.单级齿轮机构的工作原理。

1)太阳齿轮1是驱动部分，行星架3是从动部分，齿圈2是固定的。

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

)2)齿圈2是主动部分，行星架3是从动部分，太阳轮1是固定的。

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

)3)太阳轮1是主动部分，齿圈2是从动部分，行星架3是固定部分。

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

4)当太阳轮和齿圈成为一体时，n1=n2。

n1=n2=n3

综上所述，单级齿轮机构可以获得四种不同的传动比。

辛普森行星齿轮变速器的工作原理

当行星齿轮变速器处于驻车档和空挡以外的任意档位时，五个换档变速器中有两个处于工作状态，即接合、制动或锁止，另外三个处于非工作状态，即分离、释放或自由。处于工作状态的两个换档驱动器中至少有一个是连接输入轴和行星齿轮系的离合器C1或C2。

当变速箱处于一个前进档时，离合器C1接合。此时，输入轴与行星齿轮机构的齿圈啮合，使齿圈成为主动齿轮，因此离合器C1也称为前进离合器。倒车时，离合器C2接合，C1分离。此时，输入轴与行星齿轮机构的前、后太阳齿轮组件啮合，前、后太阳齿轮组件用作驱动部件。

此外，由于离合器C2也连接在第三档，离合器C2也被称为高速倒档离合器。制动B2仅在第二速度下起作用，这被称为双速制动。

制动B3在第一档和倒档都工作，这称为低速和倒档制动器。可以看出，换挡驱动器的组合决定了行星齿轮变速器的换挡位置。本文分析了辛普森三速行星齿轮变速器各级的动力传递。

1)第一档

当换档杆置于“D”位置时，前进离合器C1和单向离合器F1在车速低且节气门开度大时起作用，即需要大的加速力。来自变矩器的发动机功率通过输入轴和前进档离合器C1传递到后齿圈，因此后齿圈顺时针旋转。在后行星架中，后行星架通过输出轴0与驱动轮连接，因此在自动启动中以一档行驶时，自动启动前的转速也较低，因此后行星架由后齿圈驱动在前行星架中顺时针旋转，与输出轴连接的前齿圈的转速较低，因此当前行星架12通过太阳齿轮顺时针旋转时，在前行星架上产生逆时针扭矩。单向离合器F1相对于前行星逆时针转动。因此，当第一档前进时，输入轴的扭矩通过前行星机构和后行星机构传递到输出轴。这样，施加到行星齿轮机构的负载被分成两部分，以避免对齿轮施加过大的力。

其传播途径如下

前和后行星齿轮系的齿圈和太阳轮的传动比分别设定为1和2；前和后太阳齿轮组件、前齿圈和后支架组件以及前支架的转速分别设定为n1、n2和n3；并且后齿圈的转速被设定为“N2”。从单行星齿轮机构的运动特性方程出发，可以分别得到前后行星轮系的运动特性方程。

前排：n11n 2-(11)n3=0；后方：n12 N2

-(1 ^ 2)N2=0

；因为前行星架转速n3=0，所以将其代入公式(1))；

当n1 1n2=0代入式(2)时，精加工后第一档传动比为i1=n2)。

/N2；

=(112 ) /

2

；

当汽车以1档行驶时，如果驾驶员突然松开油门踏板，发动机转速将立即降至怠速。此时汽车由于惯性以原来的速度运动，但与驱动轮相连的自动变速器输出轴的转速不会马上降低，而是行星齿轮变速器反方向运动。

行星齿轮机构的后行星架和前齿圈总成为主动件，后齿圈为从动件。当后行星架顺时针转动时，后齿圈顺时针转动的速度降低，后行星齿轮在顺时针转动的同时逆时针转动，使前、后太阳齿轮总成高速顺时针转动，前太阳齿轮和前磷齿轮

单向离合器F1只能阻止前行星架反转，所以前行星架顺时针自由转动。在这种情况下，辛普森行星齿轮机构的四个独立元件中有两个处于自由状态，失去了行星齿轮机构的动力传递功能，与驱动轮相连的输出轴的反向驱动力没有通过行星齿轮变速器传递给变速器输入轴。在这种情况下，汽车相当于空挡滑行，有利于提高汽车在一般使用条件下的乘坐舒适性和油耗，但发动机的怠速阻力不能用于汽车陡坡时的发动机制动来使汽车减速。即使是配备自动变速器的汽车，为了实现发动机制动，前进一档也必须有两种不同的选择状态：发动机制动和无发动机制动。这两种状态的选择通常是通过改变自动变速器变速杆的位置来实现的。当换档杆处于D档时，自动变速器的一档处于不能产生发动机制动功能的状态；当换档杆处于L位置或1位置时，自动变速器的1档处于能够产生发动机制动的状态。

2)带发动机制动功能的1档

一档带发动机制动功能是通过低速和反向制动B3实现的。当换档杆处于L位置或1位置且行星齿轮变速箱处于1位置时，前进档离合器C1和低速档和倒档制动器B3同时作用。此时，行星齿轮变速器的动作状态与d档第一档相同。但是，由于低速和倒车制动器B3的制动状态，无论是踩下加速踏板加速还是松开加速踏板滑行，前行星架都是固定的。所以当汽车滑行，发动机怠速但车速较高时，驱动轮通过汽车的惯性，通过变速器输出轴带动行星齿轮变速器转动。行星齿轮变速器输入轴以原转速旋转，与行星齿轮变速器输入轴连接的液力变矩器涡轮的转速高于与发动机曲轴连接的液力变矩器的转速，来自汽车驱动轮的反向驱动力通过液力变矩器作用在发动机曲轴上。同样，发动机怠速阻力通过变速器和行星齿轮变速器作用于驱动轮，使驱动轮速度降低，汽车减速，从而实现发动机制动。

3)二档

当汽车在一档行驶，车速达到一定速度时，在1-2档换档阀的作用下，二档制动器B2动作，同时前进档离合器C1继续动作，使行星齿轮变速器处于二档。此时，输入轴通过前进离合器C1与后齿圈连接，并且前、后太阳轮组件由2速制动器B2制动。发动机的动力通过变矩器和行星齿轮箱的输入轴传递到后齿圈，顺时针旋转。因为后太阳轮转速为0，在后齿圈的带动下，后行星轮顺时针旋转，另一侧顺时针公转，后行星架和输出轴顺时针旋转。此时前行星处于自由状态，前行星通过前齿圈顺时针旋转，使前行星顺时针空转。所以二档发动机的动力全部通过后行星齿轮传递到输出轴。

双速传动前后行星系统工作原理示意图：

输入轴前进离合器C1后齿圈后行星架(B2保持太阳轮不动)输出轴后行星架运动特性方程(n1 2 n2))))))))

-(1 ^ 2)N2=0；

另外，n1=0；因此，第二档传动比：I2=N2/N2

；=(1 2 ) /2;

在上述二档状态下，汽车滑行时驱动轮反方向的驱动力通过行星齿轮变速器传递给发动机，即具有发动机制动功能。

4)三档

当车速从二档连续上升到一定速度时，在2-3档换档阀的作用下，高速和倒档离合器C2接合。

接合，前进档离合器C1同时继续接合，将输入轴、后齿圈和前后太阳轮总成连接成一个整体，行星齿轮箱升至三档。此时，由于后行星组上有两个相互连接的基本元件，后行星组固定连接成整体旋转，输入轴的动力通过后行星组直接传递给输出轴，其传动比i3=1，即直接驱动。此时，前行星架由前齿圈驱动，顺时针空转。

第三档的传动路线是：

输入轴的前进离合器C1和高速离合器C2将输出轴锁定在前后行星上；

在三档状态下，汽车滑行时，行星齿轮变速器具有反向动力传递的能力，可以实现发动机制动。

5)反转

在倒档时，高速和倒档离合器C2工作，连接输入轴和前后太阳齿轮总成，同时，制动器B3产生制动，固定前行星架。此时，发动机的动力通过输入轴传递到前后太阳齿轮总成，使前后太阳齿轮顺时针旋转。因为前行星齿轮架不固定，在前行星齿轮架中，前行星齿轮架旋转

倒档的动力从前行星齿轮传递到输出轴。根据单排齿轮机构的运动特性方程，n11n2-(11) n3=0为n3=0。

倒档速度比

；我

r

=-

一个

；

倒档传动比；iR=-1；