自動(dòng)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

宋小艷

摘 要：本文完成了汽車自動(dòng)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括各檔位傳動(dòng)方案的確定，最終完成行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；離合器；制動(dòng)器

中圖分類號(hào)：U463.212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）06-0061-01

1 引言

變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中最主要的結(jié)構(gòu)之一，其作用是可以在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度和驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小，可實(shí)現(xiàn)倒車行駛和空擋。自動(dòng)變速器，利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變速，駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。自動(dòng)變速器由于檔位少變化大，操作簡(jiǎn)單，頗受廣大用戶的喜歡。

2 自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)

自動(dòng)變速器包括液力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)兩部分，其中機(jī)械傳動(dòng)即齒輪傳動(dòng)組，目前絕大多數(shù)轎車采用行星齒輪式自動(dòng)變速器，包括行星齒輪機(jī)構(gòu)和換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分。

2.1 行星齒輪傳動(dòng)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門之一，主要因?yàn)樘?yáng)輪（也稱中心輪）、齒圈、行星架和行星齒輪等元件組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)變速的機(jī)構(gòu)，速比的改變是通過(guò)以不同的元件作主動(dòng)件和限制不同元件的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。在速比改變的過(guò)程中，整個(gè)行星齒輪組還存在運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力傳遞沒有間斷，因而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力換擋。自動(dòng)變速器一般由兩到三排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成。

2.2 換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)

換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是用來(lái)改變行星齒輪中的主動(dòng)元件或限制某個(gè)元件的運(yùn)動(dòng)，改變動(dòng)力傳遞的方向和速比，主要由多片式離合器、制動(dòng)器和單向離合器等組成。

3 換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)組成及作用

本文設(shè)計(jì)的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，僅用三個(gè)離合器（C1，C2，C3），兩個(gè)制動(dòng)器（B1，B2），一個(gè)單向離合器（F），該變速器可實(shí)現(xiàn)了四擋變速，具體結(jié)構(gòu)見圖1。

系統(tǒng)中各個(gè)結(jié)構(gòu)的作用：

（1）離合器：連接軸和行星排的某個(gè)基本元件，或?qū)⑿行桥诺哪硟蓚€(gè)元件連接一體，使之成為一個(gè)整體轉(zhuǎn)動(dòng)。目前所用的離合器均為濕式多片離合器。

（2）制動(dòng)器：將行星排中的某一元件加以固定，使之不能轉(zhuǎn)動(dòng)。目前在自動(dòng)變速器中常見的制動(dòng)器有濕式多片式制動(dòng)器和帶式制動(dòng)器兩種。

（3）單向離合器是一種單向固定裝置能在一個(gè)方向鎖止行星齒輪的某一元件，而另一方向則允許自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

3.2 各檔位傳動(dòng)比計(jì)算

（1）一擋：后行星排的特征方程式為：

其中：為小太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速，等于輸入轉(zhuǎn)速；為齒圈轉(zhuǎn)速，等于輸出轉(zhuǎn)速；為行星架轉(zhuǎn)速，此時(shí)為0；為齒圈齒數(shù)和小太陽(yáng)輪齒數(shù)之比。故傳動(dòng)比由上式可得為。

（2）二擋：前排行星輪特征方程

后排行星輪

由以上兩式可得傳動(dòng)比為

（3）三擋（直接擋）：傳動(dòng)比為。

（4）四擋（超速擋）：前行星排的特征方程式為：

故得其傳動(dòng)比為

（5）倒擋：前行星排的特征方程式為：，可得其傳動(dòng)比為

（6）空擋：各離合器和制動(dòng)器都在閑置狀態(tài)，此時(shí)行星齒輪機(jī)構(gòu)各部分可以自由運(yùn)動(dòng)，則行星齒輪機(jī)構(gòu)不傳遞動(dòng)力，變速器處于空（N）擋位置。

3.3 各元件在不同擋位時(shí)的工作狀態(tài)

在該設(shè)計(jì)中，摩擦結(jié)合元件主要包括3個(gè)多片濕式離合器、2個(gè)制動(dòng)器和1個(gè)單向離合器，它們之間的相互配合和總體布置見表1。

4 行星齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)

4.1 齒圈參數(shù)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)初選端面模數(shù)為，齒圈分度圓直徑 ，壓力角取標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)而言，螺旋角越大，輪齒越傾斜，傳動(dòng)平穩(wěn)性越好，通常取，本次設(shè)計(jì)斜齒輪螺旋角取。所以法向模數(shù) 。則齒圈齒數(shù)為，取整后取。

4.2 大太陽(yáng)輪參數(shù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)各擋傳動(dòng)比為：

根據(jù)一檔傳動(dòng)比計(jì)算可知后行星排特性參數(shù)為，則小太陽(yáng)輪齒數(shù)為：，取整后。

根據(jù)二擋傳動(dòng)比可計(jì)算出前行星排的特性參數(shù)為 =1.874，則大太陽(yáng)輪齒數(shù)，取整后。

4.3 同心條件

在行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，為了提高其承載能力，大多采用幾個(gè)行星輪，將行星輪均勻地分布在傳動(dòng)的同一圓周上，行星輪的數(shù)目取值范圍為3～6個(gè)。本設(shè)計(jì)中取行星輪數(shù)（即3個(gè)長(zhǎng)行星輪，3個(gè)短行星輪）。長(zhǎng)行星輪齒數(shù)：，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可取短行星輪齒數(shù)：。

4.4 裝配條件

前行星排安裝條件為：（N為整數(shù)），由于，所以符合安裝條件。

5 結(jié)語(yǔ)

本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)變速器采用了3個(gè)離合器，2個(gè)制動(dòng)器和1個(gè)單向離合器，通過(guò)對(duì)傳動(dòng)比設(shè)計(jì)確定了變速器的具體方案，完成了行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)算及齒輪參數(shù)等的確定。

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