底盘讲义之自动变速器(二) 作者:佚名 来源: 发布时间:2010年03月23日 课题4.3 单排行星齿轮机构 学习目标 1. 掌握单排行星齿轮机构的基本组成 2. 掌握单排行星齿轮机构的运动规律和不同的动力传动方式 行星齿轮变速器是由多排行星齿轮机构和换档执行机构等组成,本课题介绍单排行星齿轮机构以便有助于后续课程的学习。 一、单排行星齿轮机构的组成 鉴定标准 教学建议 应知:单排行星齿轮建议:以教师讲解和示范机构的组成、运动规为主,可辅助以多媒体课律和传动方式 件 如图4-19所示,单排行星齿轮机构主要由一个太阳轮(或称为中心轮)、一个带有若干个行星齿轮的行星架和一个齿圈组成。 图4-19 单排行星齿轮机构 1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮 齿圈又称为齿环,制有内齿,其余齿轮均为外齿轮。太阳轮位于机构的中心,行星轮与之外啮合,行星轮与齿圈内啮合。通常行星轮有3~6个,通过滚针轴承安装在行星齿轮轴上,行星齿轮轴对称、均匀地安装在行星架上。行星齿轮机构工作时,行星轮除了绕自身轴线的自转外,同时还绕着太阳轮公转,行星轮绕太阳轮公转,行星架也绕太阳轮旋转。由于太阳轮与行星轮是外啮合,所以二者的旋转方向是相反的;而行星轮与齿圈是内啮合,则这二者的旋转方向是相同的。 二、单排行星齿轮机构的运动规律 根据能量守恒定律,由作用在单排行星齿轮机构各元件上的力矩和结构参数,可以得出表示单排行星齿轮机构运动规律的特性方程式 n1+αn2-(1+α)n3=0 式中,n1为太阳轮转速;n2为齿圈转速;n3为行星架转速;α为齿圈齿数z2与太阳轮齿数z1之比,即α=z2/z1,且α>1。 由于一个方程有三个变量,如果将太阳轮、齿圈和行星架中某个元件作为主动(输入)部分,让另一个元件作为从动(输出)部分,则由于第三个元件不受任何约束和限制,所以从动部分的运动是不确定的。因此为了得到确定的运动,必须对太阳轮、齿圈和行星架三者中的某个元件的运动进行约束和限制。 三、单排行星齿轮机构不同的动力传动方式 如图4-20所示,通过对不同的元件进行约束和限制,可以得到不同的动力传动方式。 图4-20 单排行星齿轮机构的动力传动方式 1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮 (1)齿圈为主动件(输入),行星架为从动件(输出),太阳轮固定,如图4-20a)所示。此时,n1=0,则传动比i23为: i23=n2/n3=1+1/α>1 由于传动比大于1,说明为减速传动,可以作为降速档。 (2)太阳轮为主动件(输入),行星架为从动件(输出),齿圈固定,如图4-20c)所示。此时,n2=0,则传动比i13为: i13=n1/n3=1+α>1
由于传动比大于1,说明为减速传动,可以作为降速档。
对比这两种情况的传动比,由于i13 > i23,虽然都为降速档,但i13是降速档中的低档,而i23为降速档中的高档。
(3)行星架为主动件(输入),齿圈为从动件(输出),太阳轮固定,如图4-20b)所示。此时,n1=0,则传动比i32为:
i32=n3/n2=α/(1+α)<1
由于传动比小于1,说明为增速传动,可以作为超速档。
(4)行星架为主动件(输入),太阳轮为从动件(输出),齿圈固定,如图4-20d)所示。此时,n2=0,则传动比i31为:
i31=n3/n1=1/(1+α)<1
由于传动比小于1,说明为增速传动,可以作为超速档。
(5)太阳轮为主动件(输入),齿圈为从动件(输出),行星架固定,如图4-20e)所示。此时,n3=0,则传动比i12为:
i12=n1/n2=-α
由于传动比为负值,说明主从动件的旋转方向相反;又由于|i12|>1,说明为增速传动,可以作为倒档。
(6)如果n1=n2,则可以得到n3=n1=n2。同样,n1=n3或n2=n3时,均可以得到n1= n2 = n3的结论。因此,若使太阳轮、齿圈和行星架三个元件中的任何二个元件连为一体转动,则另一个元件的转速必然与前二者等速同向转动。即行星齿轮机构中所有元件(包含行星轮)之间均无相对运动,传动比i=1。这种传动方式用于变速器的直接档传动。
(7)如果太阳轮、齿圈和行星架三个元件没有任何约束,则各元件的运动是不确定的,此时为空档。
自动变速器中的行星齿轮变速器一般是采用2~3排行星齿轮机构传动,其各档传动比就是根据上述单排行星齿轮机构传动特点进行合理组合得到的。常见的行星齿轮变速器有辛普森式的和拉威挪式的。
测试题:1.对照实物、模型或图片说明单排行星齿轮机构的组成和连接关系。
2.对于单排行星齿轮机构,试说明如何才能得到变速器所需的各种档
位。
学习目标 1. 掌握辛普森行星齿轮变速器的结构和各档动力传动路线 2. 掌握换档执行元件的结构、原理与检修 鉴定标准 教学建议 应知:辛普森行星齿建议:以教师讲解和示范轮变速器组成、结构、工作原理 为主,并结合多媒体课件或录像组织教学。故障检应会:辛普森行星齿修部分也可由学生分组轮变速器的检修和简单故障诊断与排除 讨论,然后由教师总结。 课题4.4 辛普森式行星齿轮变速器
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