行星齒輪傳動的工作原理

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(1)行星齒輪機構的運動規律

太陽輪、齒圈和行星架的轉速分別為n1、n2和n3，齒數分別為Z1、Z2和Z3。齒圈和太陽齒輪的齒數比。根據能量守恒定律，根據作用在機構各元件上的力矩和結構參數，可以導出代表單排行星齒輪機構一般運動規律的特征方程。(n1n2-(1) n3=0且zzz2=z3

(2)行星齒輪機構的各種運動分析；

從上式可以看出，單級齒輪機構有兩個自由度，所以三個基本部件中的兩個，太陽輪、齒圈和行星架分別作為主動部分和從動部分。

即使一個元素的旋轉速度為0，另一個元素也是固定的，或者它的運動受到限制(即它的元素)。

零件的轉速是一定值)，機構只有一個自由度，整個輪系以一定的傳動比傳遞動力。下面討論他們各自的情況。

當n3=n1或n2=n3時，同時得到n1=n2=n3。因此，如果三個元件中的任何兩個一起旋轉，第三個元件的轉速必須等于兩者的轉速。即行星輪系直接驅動，傳動比I=1；

也就是說，如果所有的機器都不受約束，可以自由轉動，那么行星齒輪機構的傳動作用就消失了，相當于空擋。

單列太陽齒輪機構的特征方程

；

行星機構的動力學和運動學特征方程如下。

M11 M22 M33=0

N1N2-(1) n3=0

2.單級齒輪機構的工作原理。

1)太陽齒輪1是驅動部分，行星架3是從動部分，齒圈2是固定的。

i13=n1/n3=1=1 z2/z1

)2)齒圈2是主動部分，行星架3是從動部分，太陽輪1是固定的。

i23=n2/n3=(1 ) /=1 z1/z2

)3)太陽輪1是主動部分，齒圈2是從動部分，行星架3是固定部分。

i12=n1/n2=-=-z2/z1

4)當太陽輪和齒圈成為一體時，n1=n2。

n1=n2=n3

綜上所述，單級齒輪機構可以獲得四種不同的傳動比。

辛普森行星齒輪變速器的工作原理

當行星齒輪變速器處于駐車檔和空擋以外的任意檔位時，五個換檔變速器中有兩個處于工作狀態，即接合、制動或鎖止，另外三個處于非工作狀態，即分離、釋放或自由。處于工作狀態的兩個換檔驅動器中至少有一個是連接輸入軸和行星齒輪系的離合器C1或C2。

當變速箱處于一個前進檔時，離合器C1接合。此時，輸入軸與行星齒輪機構的齒圈嚙合，使齒圈成為主動齒輪，因此離合器C1也稱為前進離合器。倒車時，離合器C2接合，C1分離。此時，輸入軸與行星齒輪機構的前、后太陽齒輪組件嚙合，前、后太陽齒輪組件用作驅動部件。

此外，由于離合器C2也連接在第三檔，離合器C2也被稱為高速倒檔離合器。制動B2僅在第二速度下起作用，這被稱為雙速制動。

制動B3在第一檔和倒檔都工作，這稱為低速和倒檔制動器。可以看出，換擋驅動器的組合決定了行星齒輪變速器的換擋位置。本文分析了辛普森三速行星齒輪變速器各級的動力傳遞。

1)第一檔

當換檔桿置于“D”位置時，前進離合器C1和單向離合器F1在車速低且節氣門開度大時起作用，即需要大的加速力。來自變矩器的發動機功率通過輸入軸和前進檔離合器C1傳遞到后齒圈，因此后齒圈順時針旋轉。在后行星架中，后行星架通過輸出軸0與驅動輪連接，因此在自動啟動中以一檔行駛時，自動啟動前的轉速也較低，因此后行星架由后齒圈驅動在前行星架中順時針旋轉，與輸出軸連接的前齒圈的轉速較低，因此當前行星架12通過太陽齒輪順時針旋轉時，在前行星架上產生逆時針扭矩。單向離合器F1相對于前行星逆時針轉動。因此，當第一檔前進時，輸入軸的扭矩通過前行星機構和后行星機構傳遞到輸出軸。這樣，施加到行星齒輪機構的負載被分成兩部分，以避免對齒輪施加過大的力。

其傳播途徑如下

前和后行星齒輪系的齒圈和太陽輪的傳動比分別設定為1和2；前和后太陽齒輪組件、前齒圈和后支架組件以及前支架的轉速分別設定為n1、n2和n3；并且后齒圈的轉速被設定為“N2”。從單行星齒輪機構的運動特性方程出發，可以分別得到前后行星輪系的運動特性方程。

前排：n11n 2-(11)n3=0；后方：n12 N2

-(1 ^ 2)N2=0

；因為前行星架轉速n3=0，所以將其代入公式(1))；

當n1 1n2=0代入式(2)時，精加工后第一檔傳動比為i1=n2)。

/N2；

=(112 ) /

2

；

當汽車以1檔行駛時，如果駕駛員突然松開油門踏板，發動機轉速將立即降至怠速。此時汽車由于慣性以原來的速度運動，但與驅動輪相連的自動變速器輸出軸的轉速不會馬上降低，而是行星齒輪變速器反方向運動。

行星齒輪機構的后行星架和前齒圈總成為主動件，后齒圈為從動件。當后行星架順時針轉動時，后齒圈順時針轉動的速度降低，后行星齒輪在順時針轉動的同時逆時針轉動，使前、后太陽齒輪總成高速順時針轉動，前太陽齒輪和前磷齒輪

單向離合器F1只能阻止前行星架反轉，所以前行星架順時針自由轉動。在這種情況下，辛普森行星齒輪機構的四個獨立元件中有兩個處于自由狀態，失去了行星齒輪機構的動力傳遞功能，與驅動輪相連的輸出軸的反向驅動力沒有通過行星齒輪變速器傳遞給變速器輸入軸。在這種情況下，汽車相當于空擋滑行，有利于提高汽車在一般使用條件下的乘坐舒適性和油耗，但發動機的怠速阻力不能用于汽車陡坡時的發動機制動來使汽車減速。即使是配備自動變速器的汽車，為了實現發動機制動，前進一檔也必須有兩種不同的選擇狀態：發動機制動和無發動機制動。這兩種狀態的選擇通常是通過改變自動變速器變速桿的位置來實現的。當換檔桿處于D檔時，自動變速器的一檔處于不能產生發動機制動功能的狀態；當換檔桿處于L位置或1位置時，自動變速器的1檔處于能夠產生發動機制動的狀態。

2)帶發動機制動功能的1檔

一檔帶發動機制動功能是通過低速和反向制動B3實現的。當換檔桿處于L位置或1位置且行星齒輪變速箱處于1位置時，前進檔離合器C1和低速檔和倒檔制動器B3同時作用。此時，行星齒輪變速器的動作狀態與d檔第一檔相同。但是，由于低速和倒車制動器B3的制動狀態，無論是踩下加速踏板加速還是松開加速踏板滑行，前行星架都是固定的。所以當汽車滑行，發動機怠速但車速較高時，驅動輪通過汽車的慣性，通過變速器輸出軸帶動行星齒輪變速器轉動。行星齒輪變速器輸入軸以原轉速旋轉，與行星齒輪變速器輸入軸連接的液力變矩器渦輪的轉速高于與發動機曲軸連接的液力變矩器的轉速，來自汽車驅動輪的反向驅動力通過液力變矩器作用在發動機曲軸上。同樣，發動機怠速阻力通過變速器和行星齒輪變速器作用于驅動輪，使驅動輪速度降低，汽車減速，從而實現發動機制動。

3)二檔

當汽車在一檔行駛，車速達到一定速度時，在1-2檔換檔閥的作用下，二檔制動器B2動作，同時前進檔離合器C1繼續動作，使行星齒輪變速器處于二檔。此時，輸入軸通過前進離合器C1與后齒圈連接，并且前、后太陽輪組件由2速制動器B2制動。發動機的動力通過變矩器和行星齒輪箱的輸入軸傳遞到后齒圈，順時針旋轉。因為后太陽輪轉速為0，在后齒圈的帶動下，后行星輪順時針旋轉，另一側順時針公轉，后行星架和輸出軸順時針旋轉。此時前行星處于自由狀態，前行星通過前齒圈順時針旋轉，使前行星順時針空轉。所以二檔發動機的動力全部通過后行星齒輪傳遞到輸出軸。

雙速傳動前后行星系統工作原理示意圖：

輸入軸前進離合器C1后齒圈后行星架(B2保持太陽輪不動)輸出軸后行星架運動特性方程(n1 2 n2))))))))

-(1 ^ 2)N2=0；

另外，n1=0；因此，第二檔傳動比：I2=N2/N2

；=(1 2 ) /2;

在上述二檔狀態下，汽車滑行時驅動輪反方向的驅動力通過行星齒輪變速器傳遞給發動機，即具有發動機制動功能。

4)三檔

當車速從二檔連續上升到一定速度時，在2-3檔換檔閥的作用下，高速和倒檔離合器C2接合。

接合，前進檔離合器C1同時繼續接合，將輸入軸、后齒圈和前后太陽輪總成連接成一個整體，行星齒輪箱升至三檔。此時，由于后行星組上有兩個相互連接的基本元件，后行星組固定連接成整體旋轉，輸入軸的動力通過后行星組直接傳遞給輸出軸，其傳動比i3=1，即直接驅動。此時，前行星架由前齒圈驅動，順時針空轉。

第三檔的傳動路線是：

輸入軸的前進離合器C1和高速離合器C2將輸出軸鎖定在前后行星上；

在三檔狀態下，汽車滑行時，行星齒輪變速器具有反向動力傳遞的能力，可以實現發動機制動。

5)反轉

在倒檔時，高速和倒檔離合器C2工作，連接輸入軸和前后太陽齒輪總成，同時，制動器B3產生制動，固定前行星架。此時，發動機的動力通過輸入軸傳遞到前后太陽齒輪總成，使前后太陽齒輪順時針旋轉。因為前行星齒輪架不固定，在前行星齒輪架中，前行星齒輪架旋轉

倒檔的動力從前行星齒輪傳遞到輸出軸。根據單排齒輪機構的運動特性方程，n11n2-(11) n3=0為n3=0。

倒檔速度比

；我

r

=-

一個

；

倒檔傳動比；iR=-1；