复合行星齿轮变速器传动比分析毕业论文(编辑修改稿)

复合行星齿轮变速器传动比分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

轮机构中的某个元件抱住，使之不动。 单向超越离合器也是行星齿轮变速器的换 档元件之 一，其作用和多片式离合器及制动器基本相同，也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件，让行星齿轮变速器组成不同传动比的 档位。 汽车自动变速器常见的有三种型式：分别是液力自动变速器 (AT)、机械无级自动变速器 (CVT)、电控机械自动变速器 (AMT)。 目前轿车普遍使用的是 AT， AT几乎成为自动变速器的代名词。 多数电控自动变速器都是由复合式行星齿轮机构组成。 一般设置 3～ 4 个 前进档和 1个倒档。 并要求各档的转速比都能使发动机总在一定转速范围内加速，这样才能保证加速过程最快，提高平均行驶速度。 即符合： i1/i2=i2/i3„„ =常数 考虑到换档过程中，由于空气和道路阻力的作用，在空档的一瞬间车速会下降，所以靠近高档的邻档公比应比靠近低档的小。 同时由于受到齿轮结构因素的限制，各档的几何级数也不可避免也要发生一些差异。 这也提示我们在分析复合式行星齿轮机构变速器时，过大或过小的传动比不符和有级变速器设计的一般规律，是没有应用价值的。 自动变速器 的工作过程 自动变速器之所以能够实现自动换 档 是因为工作中驾驶员踏下油门的位置或发动机进气歧管的真空度和汽车的行驶速度能指挥自动换 档 系统工作，自动换 档 系统中各控 制阀不同的工作状态将控制变速齿轮机构中离合器的分离与结合和制动器的制动与释放，并改变变速齿轮机构的动力传递路线，实现变速器 档 位的变换。 传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变速 档 位。 其换 档 控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号转换成控制油压，并将该油压加到换 档 阀的两端，以控制换 档 阀的位置，从而改变换 档 执行元件（离合器和制动器）的油路。 这样，工作液压油进入相应的执行元件，使离合器结合或分离，制动器制动或松开，控制行星齿轮变速器的升 档 或降 档 ，从而实现自动变速。 电 控液力自动变速器是在液力自动变速器基础上增设电子控制系统而形成的。 它通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，并将所获得的信息转换成电信号输入到电控单元。 电控单元根据这些信号，通过电磁阀控制液压控制装置的换 档 阀，使其打开或关闭通往换 档 离合器和制动器的油路，从而控制换 档 时刻和 档 位的变换，以实现自动变速。 2 基础知识介绍 7 复合行星齿轮机构的自由度 单排单行星齿轮机构如图 2 所示。 该机构有 4 个活动构件（太阳轮 行星架 行星齿轮 3和齿圈 4， 即太阳轮、齿圈、行星架组合件 3个独立元件组成。 即机构自由度： F=3n2PLPH =3 42 42 =2 式中： n—— 活动机构数 PL—— 低副数 PH —— 高副数 图 2单排单行星齿轮机构 该机构有两个自由度，一般也称差动轮系。 如果不对其中一个自由度加以限制或约束，该机构将无法传递动力。 由于单排单行星齿轮机构所能提供的变速比十分有限，所以通常在汽车自动变速器中多采用多排行星齿轮机构。 辛普森式行星齿轮机构如图 3所示。 该机构特点是前后行星排太阳轮连为一体，称为太阳轮组件 1，前齿圈和后行星架连为一体，称齿圈行星架组件 4。 该机构由 6 个活动构件组成。 即机构 自由度： F=3n2PlPh =3 62 64 =2 大学本科毕业论 文 8 图 3 辛普森式行星齿轮机构 1— 前齿圈 2— 太阳轮组件 3— 行星齿轮 4— 后行星架 5— 前行星架和后齿圈组件 该机构经过组合具有 4 个独立构件， 2 个自由度。 拉维奈尔赫式行星齿轮机构如图 4 所示。 该机构特点是前后行星排共用一个齿圈，后排行星轮机构具有双行星轮 4 和 6，长行星轮 4为前、后行星排共用，行星架 3 也是双行星轮共用。 通过组合，机构有 6个活动构件与 4个独立元件，分别是前大太阳轮、后小太阳轮、行星架组件和齿圈。 该机构也是 2个自由度。 图 4 拉维奈尔赫式行星齿轮机构 1— 前太阳轮 2— 后太阳轮 3— 行星架 4— 短行星轮 5— 长行星轮 6— 齿圈 3 行星齿轮机构的结构和工作原理 9 3 行星齿轮机构的结构和工作原理 行星齿轮机构的组成 行星齿轮机构有很多不同的类型。 其中最为简单的行星齿轮机构是由一个太阳轮、一个齿圈、一个行星架及若干个行星齿轮组成，一般称为单排行星齿轮机构。 太阳轮、齿圈和行星架是行星排的三个基本构件，并且它们具有公共的固定轴线。 行星齿轮安装与行星架的行星齿轮轴上，与齿圈和太阳轮两者啮合。 行星齿轮即可围绕行星齿轮轴旋转，又可在齿圈内行走，围绕太阳轮旋转。 按照齿轮的排 数不同，行星齿轮机构又分为单排行星齿轮机构和多 排行星齿轮机构。 汽车自动变速器中的行星齿轮变速器采用的就是多排行 星齿轮机构。 按照太阳轮和齿圈之间行星齿轮的组数不同，行星齿轮机构又分为单行星排和双行星排。 上面所说的全是单行星排，而双 行星排在太阳轮和齿圈之间有两组相互啮合的行星齿轮，其中一组行星轮与齿圈啮合，里面的一组行星轮与太阳轮啮合。 单排行星齿轮机构的传动比与运动规律 根据能量守恒定律，由作用在该机构个元件上的力矩和结构参数可以导出表示单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式； n1+an2(1+a)n3=0 —— 式 1 式中： n1—— 太阳轮转速 n2—— 齿圈转速 n3—— 行星架转速 一 、 传动比的计算 当三个独立元件任何一个被锁 定时，剩余两个元件一个为 动力输入一个为输出。 而传动比 ｉ =n主 /n 被 = z被 / z主。 由于行星架是一个无齿元件，所以根据方程式 1，就可以求出行星架的假想齿数： 即令 n2=0 ， n1与 n2 必同向旋转 传动比： ｉ １３ =ｎ １／ ｎ ３＝Ｚ ３／Ｚ １＝ １＋ ａ 或 Ｚ １＝Ｚ ３／（１＋ ａ ） 令 n2=0 ， n2与 n3 也必同向旋转 传动 比： ｉ ２３ ＝ ｎ ２ ／ ｎ ３ ＝Ｚ ３ ／Ｚ ２ ＝１＋ ａ 或 Ｚ ２ ＝Ｚ ３ ａ ／（１＋ ａ ） 令Ｚ １ ＋Ｚ ２ ＝Ｚ ３ ∴ az13 + aaz13 = a az 1 )1(3 =Ｚ ３ 单排行星齿轮机构的行星架假想齿数 Ｚ ３ ，即 为太阳轮齿数 Ｚ １ 和齿圈齿数 Ｚ ２ 之和。 这样当该轮系 一元件锁定，其传动比可按定轴轮系求解。 使传动比的计算更为简便。 大学本科毕业论 文 10 二 、 元件运动规律 该轮系在太阳轮、齿圈 和行星架这三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，而另一个元件固定不动，或者让起运动受约束，则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。 （ 1） 太阳轮固定，齿圈为主动元件，行星架为从动元件。 齿圈与行星架的旋转方向相同，而太阳轮是按反时针方向旋转。 因 n1=0， 所以传动比 i23=32nn = aa1 =1+21zz 由此得到较小的减速比。 （ 2） 齿圈固定，太阳轮为主动元件，行星架为从 动元件。 太阳轮与行星齿轮的旋转方向相反。 行星轮的这种运动是齿圈按逆时针方向旋转，可是齿圈已经固定住了，行星轮只能在围绕齿圈运动时带动行星架按顺时针方向旋转，与太阳轮的转速相比行星架的转速较低，两者旋转方向相同。 因 n2=0,所以传动比 i13=31nn =1+a=1+12zz 因 z3 远大于 z1 ，故得到较大的减速比。 （ 3） 行星架固定，太阳轮为主动元件，齿圈为从动元件。 太阳轮与行星架的旋转方向相反。 因行星架被固定，与行星轮内啮合 的齿圈按逆时针方向旋转。 与太阳轮相比，齿圈的转速低并且旋转方向相反。 因 n3=0,所以传动比 i12=21nn =－ a=－12zz 这里， n1与 n2符号不同，表示主动轴于从动轴旋转的方向不同，既可得到倒档。 （ 4）太阳轮和齿圈为主动元件，行星架为从动元件。 当太阳轮与齿圈以相同的转速、按相同的方向旋转是，行星轮被夹住，不能绕其轴转动。 因此，太阳轮、齿圈、行星架和行星轮成为一体，各元件之间没有相对运动，从而形成直接档，既传动比为i=1。 （ 5）当该行星齿轮机构二元件作为动力输出与输入元件，第三元件不。