辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)的組成和工作原理

齒輪機(jī)構(gòu)有兩種：普通齒輪機(jī)構(gòu)和行星齒輪機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)在，行星齒輪機(jī)構(gòu)是應(yīng)用最廣泛的一種。

行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由行星齒輪機(jī)構(gòu)和換檔執(zhí)行器組成。

行星齒輪機(jī)構(gòu)

行星齒輪機(jī)構(gòu)是自動(dòng)變速器的重要組成部分之一，由太陽(yáng)輪、齒圈、行星架和行星齒輪組成。

按照行星齒輪機(jī)構(gòu)的排列方式，有辛普森、拉維納、串聯(lián)三種機(jī)構(gòu)。辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)變速器中。行星齒輪變速機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)齒輪變速的機(jī)構(gòu)。

齒輪傳動(dòng)比的改變是通過(guò)不同運(yùn)動(dòng)元件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在運(yùn)動(dòng)中，動(dòng)力傳輸是不間斷的。

行星齒輪機(jī)構(gòu)有幾種組合，其中最簡(jiǎn)單的行星齒輪機(jī)構(gòu)由太陽(yáng)輪、齒圈、行星架和支撐在行星架上的多個(gè)行星齒輪組成，稱為行星排，如圖3所示。33.

行星齒輪機(jī)構(gòu)中的太陽(yáng)輪、齒圈和行星架具有共同的固定軸線，行星齒輪支撐在固定于行星架上的行星齒輪軸上，同時(shí)與太陽(yáng)輪和齒圈嚙合。行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，套在行星架上的行星齒輪軸上的幾個(gè)行星齒輪，一方面可以繞各自的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面可以隨行星架繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，有“自轉(zhuǎn)”和“公轉(zhuǎn)”兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

在行星排中，定軸太陽(yáng)輪、齒圈和行星架被稱為行星排的三個(gè)基本元件。

由于單排行星齒輪機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度，沒(méi)有固定的傳動(dòng)比，不能直接用于變速傳動(dòng)。為了形成具有一定傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，必須將太陽(yáng)輪、齒圈和行星架這三個(gè)基本元件中的一個(gè)固定或連接，或者必須約束其運(yùn)動(dòng)使構(gòu)件按一定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，或者必須將兩個(gè)基本元件相互連接，這樣行星齒輪就可以變成只有一個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)，從而獲得一定的傳動(dòng)比。

行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)如圖3所示。3 4.設(shè)太陽(yáng)輪齒數(shù)為Z1，齒圈齒數(shù)為Z2，太陽(yáng)輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2和n3，齒圈與太陽(yáng)輪的傳動(dòng)比為A，即

a=Z2/Z1

行星齒輪機(jī)構(gòu)的一般運(yùn)動(dòng)公式是

n1 an2=(1 a)n3

從上式可以看出，三個(gè)基本元件中的兩個(gè)，即太陽(yáng)輪、齒圈和行星架，可以分別選擇作為主動(dòng)和從動(dòng)元件，而另一個(gè)元件是固定的或其運(yùn)動(dòng)受到一定程度的限制，則整個(gè)輪系以一定的傳動(dòng)比傳遞動(dòng)力。不同的連接和固定方案可以獲得不同的傳動(dòng)比，三個(gè)基本元件的不同組合可以有六種不同的組合方案，加上直接齒輪傳動(dòng)和空擋，一共八種組合。

辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)

以辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)為例，介紹了齒輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳遞。

辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)(Simpson planetary gear mechanism)是一種眾所周知的行星齒輪機(jī)構(gòu)，以設(shè)計(jì)者和發(fā)明家工程師H. W. Simpson的名字命名，廣泛應(yīng)用于世界各地的汽車自動(dòng)變速器中。

辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是兩個(gè)行星排，前后太陽(yáng)輪連成一體，前行星架和后齒圈是同一個(gè)零件，與輸出軸相連。該機(jī)構(gòu)可以形成三個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔。

辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)裝有五個(gè)換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)：兩個(gè)離合器、兩個(gè)制動(dòng)器和一個(gè)單向離合器，如圖3所示。3 5.

當(dāng)高速倒檔離合器C1工作時(shí)，來(lái)自渦輪輸出軸的動(dòng)力連接到太陽(yáng)齒輪。

當(dāng)前進(jìn)檔離合器C2工作時(shí)，來(lái)自渦輪輸出軸的動(dòng)力連接到前齒圈。

當(dāng)?shù)诙苿?dòng)器B1工作時(shí)，太陽(yáng)齒輪被固定。

1.當(dāng)反向制動(dòng)B2工作時(shí)，固定后行星架。

單向離合器F1工作時(shí)，后行星架反向固定。

在一些自動(dòng)變速器中使用了辛普森機(jī)構(gòu)中的B1和B2制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器和摩擦片制動(dòng)器。

1.d文件

轉(zhuǎn)th

將操縱手柄置于D位置，前進(jìn)檔離合器C2和單向離合器F1將工作。前進(jìn)離合器C2將輸入動(dòng)力傳遞到前齒圈，單向離合器F1用于固定后行星架。其輸入動(dòng)力通過(guò)前進(jìn)離合器C2傳遞給前齒圈，使其順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，前齒圈帶動(dòng)前行星齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

因?yàn)榍靶行驱X輪可以帶動(dòng)前行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所以前齒圈的轉(zhuǎn)速通過(guò)前行星齒輪雙向傳遞。太陽(yáng)齒輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)后行星齒輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后行星齒輪帶動(dòng)后齒圈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)后齒圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，后行星架會(huì)受到一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻呐ぞ兀笮行羌軙?huì)被F1單向離合器反向固定。后行星齒輪機(jī)構(gòu)是固定的，具有后太陽(yáng)齒輪輸入和后齒圈輸出。在前行星齒輪機(jī)構(gòu)中，前齒圈為輸入，前太陽(yáng)輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，前行星架為輸出。動(dòng)力通過(guò)后齒圈和前行星齒輪架傳遞到輸出軸。

辛普森機(jī)構(gòu)的D1齒輪具有汽車滑行功能。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，來(lái)自驅(qū)動(dòng)輪的反向動(dòng)力通過(guò)后齒圈和前行星架的輸入機(jī)構(gòu)使后行星架順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并被鎖止在單向離合器F1之外，從而實(shí)現(xiàn)汽車滑行。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速低于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，單向離合器再次鎖止，變速器再次驅(qū)動(dòng)。

D2街區(qū)：

隨著車速和節(jié)氣門開度的變化，液壓控制系統(tǒng)控制第二制動(dòng)器B1與前進(jìn)離合器C2同時(shí)動(dòng)作。此時(shí)，渦輪輸出軸通過(guò)前進(jìn)離合器C2與前齒圈連接，并且太陽(yáng)輪組件由第二制動(dòng)器B1固定。它的動(dòng)力通過(guò)輸入軸傳遞到前齒圈，使其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因?yàn)樘?yáng)輪是固定的，所以由前齒圈驅(qū)動(dòng)的前行星齒輪不僅“自轉(zhuǎn)”，還隨行星架“公轉(zhuǎn)”。行星齒輪和行星架都順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，行星架最終帶動(dòng)輸出軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。D2的傳動(dòng)比取決于行星架的齒數(shù)與前齒圈的齒數(shù)之比，這是一個(gè)傳動(dòng)比大于1的減速運(yùn)動(dòng)。D2的傳動(dòng)比只與前行星齒輪機(jī)構(gòu)有關(guān)。

另外，當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也會(huì)帶動(dòng)后齒圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)太陽(yáng)輪固定。此時(shí)，后行星齒輪和后行星架順時(shí)針空轉(zhuǎn)，單向離合器F1釋放。

當(dāng)辛普森機(jī)構(gòu)處于D2工作狀態(tài)時(shí)，來(lái)自驅(qū)動(dòng)輪的反向傳遞動(dòng)力可直接傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。

D3文件：

當(dāng)車速和油門開度滿足一定要求時(shí)，液壓控制系統(tǒng)控制高速倒檔離合器C1和前進(jìn)檔離合器C2同時(shí)動(dòng)作。高速倒檔離合器C1的接合將動(dòng)力傳遞到太陽(yáng)輪，前進(jìn)檔離合器C2的接合將動(dòng)力傳遞到前齒圈。根據(jù)行星齒輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，任意兩個(gè)同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)的元件將機(jī)構(gòu)鎖定為一個(gè)整體，即直接齒輪。在D3檔狀態(tài)下，前齒圈和太陽(yáng)輪具有相同的旋轉(zhuǎn)方向和速度。當(dāng)整個(gè)機(jī)構(gòu)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，單向離合器和后行星架被釋放。

在D3擋狀態(tài)下，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功能，但是沒(méi)有滑行功能。

2檔或2檔。

將操縱桿置于S或2位置，液壓控制系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)在2檔和1檔之間自動(dòng)切換。傳動(dòng)比與D擋的二擋和一擋相同，不同的是在一擋，發(fā)動(dòng)機(jī)有制動(dòng)功能，沒(méi)有滑行功能。

3.1或者1。

把操縱桿放在L或1檔位置，液壓控制系統(tǒng)會(huì)控制不升檔，固定在1檔。液壓控制系統(tǒng)將控制f。

將操縱桿置于R位置，液壓控制系統(tǒng)控制高速倒檔離合器C1和倒檔制動(dòng)器B2同時(shí)工作。高速倒檔離合器C1的接合將動(dòng)力傳遞到太陽(yáng)齒輪，倒檔制動(dòng)器B2固定后支架。此時(shí)，動(dòng)力通過(guò)輸入軸傳遞到太陽(yáng)輪，太陽(yáng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因?yàn)楹笮行羌芤呀?jīng)固定，后行星輪變成了過(guò)渡輪，所以后行星輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后齒圈也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。最后，后齒圈帶動(dòng)輸出軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)反向驅(qū)動(dòng)。R檔傳動(dòng)比等于后齒圈齒數(shù)與太陽(yáng)輪齒數(shù)之比，是傳動(dòng)比大于1的減速運(yùn)動(dòng)。從上面可以看出，倒檔的傳動(dòng)比只與后行星齒輪機(jī)構(gòu)有關(guān)。

當(dāng)輸出軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，前行星架也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，前太陽(yáng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩個(gè)部件不同方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使前齒圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。