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时间:2018-02-08
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1、自动变速器辛普森行星齿轮典型结构速比分析刘志忠(河北交通职业技术学院汽车工程系)【摘要】汽车自动变速器行星齿轮的基本结构之一为辛普森(Simpson)结构。TOYOTAA40DE自动变速器行星齿轮机构,齿轮机构由共太阳轮式辛普森齿系和超速行星排组成,可实现4个前进速比。TOYOTAU340自动变速器行星齿轮机构为独立太阳轮式,可实现4个前进速比。汽车自动变速器行星齿轮的基本结构之一为辛普森(Simpson)结构。辛普森齿轮传动机构的结构特点:将两个行星排中一个行星排的齿圈与另一个行星排的行星架连结,具体结构有两种,分别为:共太阳轮式和独
2、立太阳轮式。自动变速器通过换挡执行元件:制动器、离合器、单向轮的动作,实现行星齿轮机构的速比变换。制动器、离合器是液压执行元件。单向轮是机械动作元件,采用滚柱式、楔块式等结构,工作中有单向锁止和单向自由两种状态,称为单向制动器或单向离合器。1.辛普森共太阳轮式齿轮传动速比分析1.1辛普森共太阳轮式齿轮传动基本结构如图—1所示,为TOYOTAA40DE自动变速器行星齿轮机构,齿轮机构由共太阳轮式辛普森齿系和超速行星排组成,可实现4个前进速比。图—1TOYOTAA40DE自动变速器行星齿轮机构N01为超速太阳轮的转速,Z01为超速太阳轮的齿
3、数(33),N02为超速齿圈的转速,Z02为超速齿圈的齿数(73),N03为超速行星架的转速,Z03为超速行星架的齿数,Z03=Z01+Z02;N11为前太阳轮的转速,Z11为前太阳轮的齿数(33),N12为前齿圈的转速,Z12为前齿圈的齿数(73),N13为前行星架的转速,Z13为前行星架的齿数,Z13=Z11+Z12。传动规律为:N11+α前•N12=(1+α前)N13α前=Z12/Z11(=2.212)N21为后太阳轮的转速,Z21为后太阳轮的齿数(33),N22为后齿圈的转速,Z22为后齿圈的齿数(73),N23为后行星架的转速
4、,Z23为后行星架的齿数,Z23=Z21+Z22。传动规律为:N21+α后•N22=(1+α后)N23α后=Z22/Z21(=2.212)表-1为各档的换挡执行元件动作表。表-1TOYOTAA40DE各档制动器、离合器、单向轮动作表B0C0F0C1C2B1B2F1B3F2备注RAOAAED1AOAO2AOAAO3AOAAAE4AAAAE21AOAO2AOAAAOELAOAAOEA—接合,O—单向接合,E—发动机制动C0:在超速行星排的齿圈与太阳轮之间接合或分离;B0:制动超速行星排的太阳轮;F0:为单向离合器,在超速行星排的行星架与太阳
5、轮之间接合或分离。当太阳轮相对行星架转速较高时,单向离合器F0锁止,使太阳轮与行星架同步转动,相反,当太阳轮相对行星架转速较低时,单向离合器F0自由,使太阳轮与行星架各自独立转动;C1:接合、分离超速行星排齿圈到后行星齿圈之间的动力传递;C2:接合、分离超速行星排齿圈到后太阳轮之间的动力传递;B1:制动辛普森式行星排的太阳轮;B2:制动F1;F1:为单向制动器,在B2作用时,阻止辛普森式行星排的太阳轮逆向发动机曲轴转动;F2:为单向制动器,阻止前行星排的行星架逆向发动机曲轴转动;B3:制动辛普森式行星排的前行星架。1.21档传动速比分析
6、1.2.1自动变速器操纵杆在D、2位,速比为1档(1)换挡执行元件动作C0接合,C1接合,F2逆向发动机曲轴转动单向制动。(2)动力传动分析汽车正常行驶时,动力传递:发动机曲轴→变扭器输出→超速行星排的行星架→超速行星排的齿圈→C1→后齿圈→后行星架→变速器输出轴;同时,后行星轮→前(后)太阳轮→F2:逆向发动机曲轴转动单向制动前行星架→前齿圈→变速器输出轴。汽车滑行时,动力传递:车轮转动→主减速器→变速器输出轴→前齿圈与后行星架→F2(顺发动机曲轴转动单向自由转动),动力传递终止,故没有发动机制动效果。(3)速比分析由于C0接合,所以
7、超速行星排为一体同步传动,速比为1。辛普森式行星排的传动规律为:N11+α前•N12=(1+α前)N13α前=Z12/Z11N21+α后•N22=(1+α后)N23α后=Z22/Z21其中:N13=0;N11=N21;N12=N23;Z11=Z211档速比:i1=N22/N23=1+1/α后+α前/α后(=2.452)1.2.2自动变速器操纵杆在L位,速比为1档(1)换挡执行元件动作C0接合,C1接合,B3制动。(2)动力传动分析汽车正常行驶时,动力传递:发动机曲轴→变扭器输出→超速行星排的行星架→超速行星排的齿圈→C1→后齿圈→后行星
8、架→变速器输出轴;同时,后行星轮→前(后)太阳轮→B3:制动前行星架→前齿圈→变速器输出轴。汽车滑行时,动力传递:车轮转动→主减速器→变速器输出轴→前齿圈→B3:制动前行星架→前(后)太阳轮→后行星轮→后齿
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