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第3章 行星齿轮变速器布局与事情道理_图文

发表: 2019-07-29

  第三章 行星齿轮变速器布局取工做道理 沈阳理工大学使用手艺学院 进修方针: 控制行星齿轮机构变速道理 控制辛普森式从动变速器行星齿轮机构的 布局及从动换挡道理 控制拉威娜式从动变速器行星齿轮机构的 布局及从动换挡道理 控制从动变速器施力安拆的布局及工做原 理 工商职业手艺学院 3.1 齿轮传动的一般纪律 齿轮传动的特点: 长处:传动平稳、靠得住、效率高、寿命长、 布局紧凑、传动速度和功率范畴广 错误谬误:制制、加工成本高 工商职业手艺学院 3.1.1 齿轮传动的构成 构成:自动齿轮取从动齿轮 齿轮传动要求精确平稳,即要求正在传 动过程中,瞬时传动比连结不变,免得 发生冲击振动和噪声。 工商职业手艺学院 a) 齿轮机构实物 图3-1 齿轮传动机构 b) 齿轮机构简化图 工商职业手艺学院 图3-2 渐开线 渐开线齿轮传动特征 工商职业手艺学院 渐开线)发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆 上被滚过的响应弧长 2)渐开线上肆意一点法线必然取基圆相切。 换言之,基圆的切线必为渐开线)渐开线齿廓上某点的法线取该点的速度 标的目的所夹的锐角称为该点的压力角。 4)渐开线的外形只取决于基圆大小。 5)基圆内无渐开线。 工商职业手艺学院 渐开线齿轮的力学阐发: 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 3.1.2 齿轮的速比取传动比 从公式能够获知,若想获得大的传动比,必需彼此啮合 的齿轮所具有的齿数相差较大,又因为彼此啮合的齿轮模数 不异,所以,必然两个齿轮尺寸相关较大,这必然占领较大 的安插空间,给机械设想带来必然难度。 为领会决这一难题,采用行星齿轮机构,独一的错误谬误是 添加了工拆婚配难度。 工商职业手艺学院 3.1.3 齿轮的传动纪律 渐开线齿轮传动的可分性:渐开线 齿轮的传动比不受现实核心距的影响。 迄今为止可分性是渐开线齿轮所独 有的特征,这对渐开线齿轮的加工、安 拆和利用都是十分有益的。 工商职业手艺学院 3.2 行星齿轮机构的布局取传动原 理 3.2.1 行星齿轮机构的构成 图3-5 单排行星齿轮机构 1-太阳轮;2-行星轮;3-齿圈;4-太阳轮输入轴;5-行星轮轴;6-行星架;7-行星架输出轴 工商职业手艺学院 行星齿轮机构的分类: 按行星架上所安拆的行星齿轮的组数 分歧,分为单行星排和双行星排; 按行星齿轮组数分歧,分为单排行 星齿轮机构和多排行星齿轮机构。 工商职业手艺学院 3.2.2 单排行星齿轮机构的活动纪律 无任何元件固定,无固定传动比 固定某一元件,有固定传动比 固定两元件,三元件一同扭转 工商职业手艺学院 3.2.3 行星齿轮机构的变速道理 图3-6 单排行星齿轮机构各类传动方案 工商职业手艺学院 正在单排行星齿轮机构中,行星轮只起两头轮感化, 因而单排行星齿轮机构的传动比取决于太阳轮齿数Z1和 内齿圈齿数Z2,取行星齿轮的齿数无关。 即内齿圈取太阳轮的齿数比为: α=Z2/Z1 因 Z2Z1 所以 α1,则行星齿轮机构的一般活动纪律可 表达为: 工商职业手艺学院 1)将内齿圈固定,以太阳轮为自动件,行星架为从动件, 传动比为1+α。即可获得减速传动,且α2. 2)将太阳轮固定,以行星架为自动件,内齿圈为从动件, i=α/(1+α).即可获得增速传动,0.5i1。 3)将行星架固定,以太阳轮为自动件,内齿圈为从动件, i=α,即可获得减速反向传动。 4)将内齿圈固定,以行星架为自动件,太阳轮为从动件, 可获得增速传动,i0.5。 工商职业手艺学院 5)将太阳轮固定,以内齿圈为自动件,行星架 为从动件, i=1+(1/α),是2)的逆传动,即 可获得减速传动, 0.5i1。 6)将行星架固定,以内齿圈为自动件,太阳轮 为从动件,i=﹣1/α。是3)的逆传动,可获增 速反向传动。 工商职业手艺学院 表3-1 行星齿轮机构传动方案选配表 序 号 1 2 3 4 传动特征 大减速比 大增速比 小减速比 小增速比 方案 (a) (d) (e) (b) 固定 齿圈 齿圈 太阳轮 太阳轮 自动 太阳轮 行星架 齿圈 行星架 从动 行星架 太阳轮 行星架 齿圈 使用 各类减速机,汽车变速器 等。 使用相对较小。 汽车从动变速器减速挡。 汽车从动变速器超速挡。 5 6 减速反向 增速反向 (c) (f) 行星架 行星架 太阳轮 齿圈 齿圈 太阳轮 汽车从动变速器倒挡。 使用相对较小。 工商职业手艺学院 3.2.4 多排行星齿轮机构 图3-7 多排行星齿轮机构 1-前齿圈;2-前行星轮;3-前行星架和后齿圈组件;4 -前后太阳轮组件;5-后行星轮;6-后行星架 工商职业手艺学院 表3-2 双排行星齿轮机构传动方案特征表 序号 1 2 3 4 5 6 7 输入端 件1 件1 件1 件1 件4 件4 件1及件4 输入元件 前齿圈 前齿圈 前齿圈 前齿圈 共用太阳轮 共用太阳轮 前齿圈/太阳轮 输出端 件3 件6 件3 件6 件3 件6 件3 输出元件 前行星架及后齿圈 后行星架 后齿圈 固定元件 件4 件4 件6 传动比i 1 (较大) 约等1 1 (较小) 无传动 后齿圈 件6 -1 无传动 前行星架及后齿圈 1 8 件1及件4 前齿圈/太阳轮 件6 后行星架 1 工商职业手艺学院 3.2.5 行星齿轮传动的优错误谬误: 长处: ⑴体积小、质量小、布局紧凑、承载能力大。 ⑵传动效率高 ⑶传动比力大,可实现活动的合成取分化 ⑷活动平稳 错误谬误: 材料价钱高、布局复杂、制制安拆坚苦 工商职业手艺学院 3.3 行星齿轮变速器的换挡施行机 构的工做道理 3.3.1 离合器 1、离合器的感化 ⑴变速器动力的输入或输出,其功能等于通俗 机械变速器的离合器。 ⑵毗连行星齿轮机构中的两个部件,使行星齿 轮机构等速传动。 工商职业手艺学院 2、离合器的构成 图3-8 从动变速器离合器 工商职业手艺学院 3、离合器的工做过程 各钢片取摩擦片压紧接 合正在一路时,具有配合 转速并传送响应的转矩。 芯体或壳体能够取输入轴、 输出轴、太阳轮、内齿圈、 行星架、单向离合器中任 意一个部件间接或间接相 连。 通过壳体或芯体可将输入(力矩 及转速)导入或将输出(变换后 的力矩及转速)导出,也可将行 星齿轮机构中的任两个元件毗连 一路,实现间接传动。 工商职业手艺学院 卸去油压时,活塞正在回 位弹簧感化下前往原位,钢 片和摩擦片分手。但这 种分手不完全。 活塞正在弹射感化下处于 左极限,钢片和摩擦片 之间有必然的间隙,此时 动力传送线被堵截 工商职业手艺学院 压力油经油道进入活 塞左腔室后,液压感化力 降服弹射张力使活塞左 移,将所有的钢片和摩 擦片顺次压紧,离合器 接合,传送动力。 工商职业手艺学院 3.3.2 制动器 从动变速器中制动器,也称换档制动器, 取汽车通俗制动器感化分歧,它不是用来 动力输出,而是按照行星齿轮机构的特征,限 制三个根基元件之一不克不及动弹,并取离合器相 互共同感化,实现分歧的传动比。 工商职业手艺学院 3.3.2 制动器 1、制动器的分类及构成 ⑴湿式多片制动器 工商职业手艺学院 取湿式多片离合器的分歧点: ? 湿式多片离合器钢片固定正在输出轴,分歧之处 是制动器钢片固定正在从动变速器壳体上,仅能 轴向挪动而不克不及动弹。 ?制动器是从上方进油,进油孔正在变速器壳体上; 离合器是从两头扭转进油,进油孔正在轴上。 工商职业手艺学院 图3-9 片式制动器布局及工做道理 工商职业手艺学院 ⑵带式制动器 由制动带 和伺服拆 置构成。 图3-10 带式制动器布局 工商职业手艺学院 按变形能力分: 刚性制动带 制动带 挠性制动带 按布局分: 单边式制 制动带 动带 双边式挠性 制动带 工商职业手艺学院 间接感化式 制动器伺服安拆 间接感化式 制动带启齿处的一端通 过摇臂支承于固定正在变 速器壳体的支承销上, 另一端支承于油缸活塞 杆端部。 制动带启齿的一端支承于推 杆端部,活塞杆通过杠杆控 制推杆的动做。因为采用杠 杆布局将活塞感化力放大, 制动力矩进一步添加。 工商职业手艺学院 2、离合器和片式制动器的区别 ⑴所毗连元件:离合器毗连轴;离合器可 毗连行星排中所有元件 ⑵所毗连元件数量:离合器最多可毗连两 个行星排元件;一组制动器只能固定一 个 ⑶离合器是扭转的;制动器是固定的 工商职业手艺学院 3.3.3 单向离合器 内座圈取外座圈只能相对一个标的目的扭转 ,而反标的目的则锁止不克不及扭转。 图3-11滚柱式单向离合器 1-外座圈;2-滚子;3-弹簧;4-内座圈 工商职业手艺学院 ? 单向离合器的表里圈此中一个静止,另一个反向扭转 时,其锁止功能相当于制动器。 ? 单向离合器有两品种型:滚柱式和楔块式 楔块式 滚柱式 工商职业手艺学院 楔块式单向离合器的锁止标的目的取决于楔 块的安拆标的目的 图3-12 楔块式单向离合器 1-外座圈;2-卡块;3-弹簧;4-内座圈 工商职业手艺学院 单向离合器的工做机能对变速器的换档质量有很大 影响。从动变速器通过行星齿轮系统施行机构的工做实 现换档,施行机构的活络性间接影响换档的平顺性。单 向离合器具有活络度高的长处,可霎时锁止(或解除锁 止),从而大大提高了换档机会的精确性。别的,单向 离合器不需要附加的液压或机械安拆,布局简单, 不易发生毛病。 离合器、制动器、单向离合器统称为从动变速器行星 齿轮机构换档施行元件或施力元件。 工商职业手艺学院 3.4 典型行星齿轮传动道理及工做 阐发 3.4.1 拉威娜式行星齿轮传动道理 图3-13 拉威娜式行星齿轮变速机构 1-小(前)太阳轮;2-行星架;3-短行星轮;4-长行星齿轮;5-齿圈;6-大(后)太阳轮 工商职业手艺学院 工做过程: 1)小太阳轮输入,行星架固定 轮正转 Ⅰ、短行星轮反转→ 长行星轮正转→内 齿圈正向减速 Ⅱ、短行星轮反转→ 长行星轮正转→大 太阳轮反向减速 工商职业手艺学院 2)行星架输入,小太阳轮固定 行星架绕太阳轮正转→短行星轮正转→长 行星轮反转→齿圈正转 工商职业手艺学院 3)小太阳轮取行星架固定,一同输入。 两个元件固定正在一路,因为行星轮不克不及自转,输 入取输出同步 工商职业手艺学院 拉威娜式从动变速器的布局特点 行星架、小行星轮、 大行星轮均可做为输 入;齿圈做为输出 小太阳轮的轴和 行星架轴向左反 向从空心的大太 阳轮轴穿出,输 入有三种体例, 齿圈固定为输出。 图3-14 拉威娜式从动变速器行星齿轮机构 工商职业手艺学院 1、拉威娜式行星齿轮机构的施力安拆 工商职业手艺学院 1)前进档离合器C1:驱动小太阳轮 2)间接档及倒档离合器C2:驱动大太阳轮 3)强制低档离合器C3:驱动小太阳轮 4)超速档离合器C4:驱动行星架 5)2档及4档制动器B1:固定大太阳轮 6)低速档及倒档制动器B2:固定行星架 7)低档单向离合器F1:单标的目的固定行星架 8)前进挡单向离合器F2:毗连输入轴取小 太阳轮 工商职业手艺学院 2、拉威娜式从动变速器齿轮机构动力传送 线)行星架制动,小太阳轮输入 传动线: 小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮(仅有 自转)→内齿圈→输出轴,此变速成果为 同向减速传动。 工商职业手艺学院 2)大太阳轮制动,小太阳轮输入 传动线: 小太阳轮→短行星齿轮→长行星齿轮(随 行星架公转)→内齿圈→输出轴,此变 速成果为同向减速传动。 工商职业手艺学院 3)大太阳轮制动,行星架输入 传动线: 行星架→长行星齿轮(随行星架公转)→ 内齿圈→输出轴,此变速成果为同向增 速传动。 工商职业手艺学院 4)行星架制动,大太阳轮输入 传动线: 大太阳轮→长行星齿轮(仅有自转)→内 齿圈→输出轴,此变速成果为反向减速 传动。 工商职业手艺学院 1)D位一档传动线 小太阳轮→短行星 齿轮→长行星齿轮 →内齿圈→输出轴 长行星齿轮正在带动内 齿圈顺时针动弹的同 时,对行星架发生逆 时针力矩,F1正在逆 时针标的目的合行星架固 定。 图3-16 D位1挡传动线-低挡单向离合器; F2-前进挡向离合器 此时,策动机的动力 经输入轴,小太阳轮、 短行星齿轮、长行星 齿轮传给内齿圈和输 出轴。 工商职业手艺学院 2)D位2档传动线 小太阳轮→短行 星齿轮→长行星 齿轮→内齿圈→ 输出轴 大太阳轮被制动器B1 固定,长行星轮正在顺 时针动弹,同时还将 朝顺时针标的目的公转, 带动内具圈和输出轴 以时针动弹。策动机 动力由小太阳轮经短 行星齿轮、长行星齿 轮传送至内齿圈和输 图3-17 D位2挡传动线挡制动器出轴,将动力输出。 工商职业手艺学院 3)D位3档传动线挡传动线-间接挡及倒挡离合器; F2-前进挡向离合器 C1、C2同时接合, F2锁止,使输入轴同 时和小、大太阳轮相 毗连。大、小太阳轮 同时随输入轴动弹, 短行星轮和长行星轮 不克不及做自转,只能同 小、大太阳轮一路公 转,同时带动行星架 以不异的转速动弹, 此时内齿圈和前后排 行星排所有元件做为 全体,此时传动比为 1,为间接档传动。 工商职业手艺学院 4)D位4档传动线 行星架→长太阳轮 →内齿圈→输出轴 图3-19 D-4挡传动线挡制动器 大太阳轮被B1固定,行 星架又带动长行星轮顺 时针自转和公转,其公 转特征可使内齿圈和输 出轴顺时针同步动弹, 而自转特征可使内齿圈 和输出轴相对输入轴顺 时针加快传动,它的传 动比小于1,为超速档。 虽然C1接合,但F2内圈 转速高于外圈,所以不 影响传动。 工商职业手艺学院 5)倒档传动线 大太阳轮→长行星轮 →内齿圈→输出轴 因为行星架被固定, 长行星齿轮不克不及自 转,从而带动内齿 圈和输出轴朝逆时 针标的目的减速传动, 实现倒档。 图3-20 R(倒)挡传动线-间接挡及倒挡离合器;B2-低挡及倒挡制动器 工商职业手艺学院 6)L1档传动线不异, 驱动轮可通过变速器 反拖策动机,操纵发 动机制动 图3-21 L1挡传动线-强制低挡离合器; B2-低挡及倒挡制动器 工商职业手艺学院 表3-3 拉威娜从动变速器施力安拆感化表 离合器 挡位 1挡 C1 ● C2 C3 C4 制动器 B1 B2 单向离合器 F1 ● F2 ● 2挡 3挡 4档 R挡 L挡 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 工商职业手艺学院 3.4.2 辛普森式行星齿轮传动道理 图3-22 辛普森从动变速器布局 工商职业手艺学院 1、四速辛普森式汽车从动变速器的施力安拆 工商职业手艺学院 1)B0:固定超速行星排的太阳轮 2)C0:毗连超速行星排的齿圈取行星架 3)F0:毗连超速行星排的齿圈取行星架 4)C1:毗连前传动轴取后传动轴 5)C2:毗连前传动轴取太阳轮 6)B1:固定太阳轮 7)B2:固定F1外圈,取F1共同太阳轮逆时针动弹 8)F1:毗连B2取太阳轮,太阳轮逆时针动弹 9)B3:毗连壳体取前行星架 10)F2:毗连壳体取前行星架 工商职业手艺学院 2、辛普森式行星齿轮机构的传动线档传动线 超速档离合器 前进档离合器 1档单向离合器 F2前行星架 反向扭转 C0将超速档的太 阳轮和行星架连挡正在一 起,使超速档行星排以 间接档形式输出。 前行星架固定不动,各行星轮正向扭转。 动画演示 带动前齿圈和后行星架正向扭转。后行星 架的活动是两种活动的合成 工商职业手艺学院 ⑵D位2档传动线 超速档制 动器 前进档离 合器 2档制动器 2档单向离 合器 B2固定F1外壳,F1防止 太阳轮反向扭转,太阳轮固 定不动,后齿圈间接带动后行星轮减速输出,变速器构成 2档。 工商职业手艺学院 ⑶D位3档传动线 超速档离 合器 前进档离 合器 高速及倒 档离合器 行星排的三个元件中有两个元件毗连正在一路,复合行星排 就构成了间接档 工商职业手艺学院 ⑷ D位4档传动线(超速档) 超速档制 动器 前进档离 合器 高速及倒 档离合器 B0固定住 超速档行 星排的太 阳轮,此 时行星架 输入,内 齿圈输出, 构成超速 档。 超速档行星排为超速档,复合行星排是间接档 动画演示 工商职业手艺学院 ⑸强制(手动)2档传动 超速档制 动器 前进档离 合器 2位1档传动线档,该档位同样没有策动机制动, 但随下坡车速添加,变到2位2档,有策动机制动,了下坡 车速。 工商职业手艺学院 ⑹强制(手动)1档传动线 超速档制 动器 前进档离 合器 强制1档及倒 档制动器 强制1档取强制2档雷同,仅仅适合于更陡的长坡或 低速大负荷工况。取 D位1档的区别是,不需要单向离合器,而是 动画演示 通过强制1档及倒档制动器B3间接锁止前行星架。 工商职业手艺学院 ⑺倒档传动线 超速档制 动器 强制1档及倒 档制动器 高速及倒 档离合器 超速档行星排为间接档,复合行星排为倒档,变 动画演示 速器以倒档形式输出。 工商职业手艺学院 表3-4 辛普森从动变速器施力安拆感化表 施力安拆 挡位 C0 离合器 C1 C2 B0 制动器 B1 2B2 B3 F0 单向离合器 F1 F2 1挡 D 前 进 挡 2挡 间接挡 超速挡 强制 ( 手动 )2 挡 强制 ( 手动 )1 挡 R( 倒 ) 挡 接合 接合 接合 接合 接合 接合 接合 接合 接合 锁止 锁止 锁止 接合 锁止 锁止 辅帮 辅帮 辅帮 锁止 锁止 接合 接合 接合 接合 接合 辅帮 辅帮 辅帮 工商职业手艺学院 3、行星齿轮两头安插机构的辛普森式四档 从动变速器 行星齿轮两头安插是另一种典型辛普森式四档自 动变速器,采用这种布局的变速器的具体型号为:丰 田公司的A-340系列、 A-350系列、 A-140系列、 A240系列、U240系列、 A-540系列、 A-650系列、 A750系列、沃尔沃AW40、克莱斯勒AW-4、42RE、 44RE、44RE、44HE。 其变速道理取前者根基不异,仅仅是复合行星轮安插问题, 两个行星轮排功能交换,各施力安拆的名称有所变化,见表3-5。 工商职业手艺学院 表3-5 两种辛普森从动变速器复合行星排施力安拆区别表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 施力安拆名称 前进挡离合器 高速挡及倒挡离合器 强制2挡制动器 2挡制动器 强制1挡及倒挡制动器 2挡单向离合器 1挡单向离合器 后端安插代号 C1 C2 B1 B2 B3 F1 F2 两头安插代号 C2 C1 B3 B1 B2 F2 F1 后端安插施力对象 毗连两头轴和后轴 毗连两头轴和太阳轮 固定太阳轮 固定2挡单向离合器 固定前行星架 太阳轮反转 前行星架反转 两头安插施力对象 毗连两头轴和太阳轮 毗连两头轴和后轴 固定太阳轮 固定2挡单向离合器 固定后行星架 太阳轮反转 后行星架反转 工商职业手艺学院 图3-29 两头安插辛普森式4挡从动变速器半剖图 工商职业手艺学院 本章功课: 3-1;3-4 若辛普森式从动变速器太阳轮齿数为12, 齿圈齿数为24,试计较该变速器二档速 比? 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