第3章行星轮系.ppt

1、第三章行星轮系，3.1普通齿轮传动，3.1.1是齿轮传动用于任意两轴间的运动和动力传递，其圆周速度可达300m/s，传动功率可达105kW，齿轮直径可达1mm到150m以上，是现代机械中应用最广泛的传递动力大，效率高。 寿命长，工作流畅，可靠性高。 可确保一定的传动比，可传递任意的夹角两轴间的运动。 齿轮传动与皮带传动相比，主要有以下缺点。 因为要求制造安装精度高，所以成本也高。 不要远距离传动。 3.1.2齿轮传动的分类齿轮传动的分类如表3-1所示。1齿轮各部分名称及符号齿轮各部分名称及符号如图3-1所示。 图3-1齿轮各部分名称和符号，2标准齿轮的主要残奥表(1)模数齿轮圆周上的齿数称为齿

2、数，用z表示。 从螺距的定义可知，(2)压力角渐开线齿形上各点的压力角的大小不相等。 通常，压力角是指分度圆上的压力角。 3渐开线标准直齿圆柱齿轮主要几何尺寸的修正计算渐开线标准直齿圆柱齿轮主要几何尺寸的修正计算如表3-2所示。 4对渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动(1)正确的啮合条件，(2)标准安装，标准中心到标准中心的距离的修正计算如下： (3)渐开线齿轮的连续传动条件保证齿轮实际啮合线段Pb。 如果不这样做，前面的一对齿在点e离开时，后面的一对齿进入点a不啮合，因此前后的两对齿交替啮合会引起冲击，不能保证传动的稳定性。 重叠度：将实际啮合的线段AE与基圆节距Pb之比称为重叠度，用表示。

3、有标准的正齿圆柱齿轮，其齿数无限多，齿条越大，两齿条啮合时得到的正齿圆柱齿轮重合度的最大值为、 3.2行星齿轮传动原理，3.2.1在机器中，经常将一系列相互啮合的齿轮组合到传动系统中，实现变速、分叉传动、运动分解和合成等工作。 由这一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。 行星轮系有很多种类型，其中最简单的行星轮系由一个太阳齿轮、一个齿圈、一个行星架和由行星架支撑的几个行星齿轮组成，被称为一个行星轮系(列)。 图3-7所示的行星轮系的太阳齿轮、齿圈以及行星架具有共同的固定轴线，行星齿轮由固定在行星架上的行星齿轮轴支承，同时与太阳齿轮以及齿圈啮合。(a )行星轮系示意图(b )行星轮系构造图、1、4太

4、阳齿轮2、8齿圈3、5行星齿轮6太阳齿轮7行星齿轮轴9、h行星架、图3-7行星齿轮系、行星齿轮机构运转时在行星架上安装有惰轮的行星齿轮轴一方如同天空中行星的运动，兼有自转和公转两种运动状态(行星齿轮的名称据此)，在行星轮系中，具有固定轴线的太阳齿轮、齿轮和齿轮架被称为行星轮系的三个基本要素。简单行星轮系轴向尺寸最紧凑的工艺要求最低，应用也最广泛。 3.2.2传动原理及传动比的修正计算可以根据轮系在运动时各齿轮轴线的相对位置是否固定而分为2种。 1定轴轮系如图3-8所示，是所有齿轮的几何轴线的位置固定的轮系。 图3-8定轴轮系注：图中的数字是齿轮号，轮系的传动比是该轮系中的开头、最后的两轮角速度

5、(转速)之比。 设第一个回合a的转速为na，最后一个回合g的转速为ng，则轮系的传输比可以写为、并且可以扩展到平行轴之间的恒轴轮系的一般情况。、l和k分别为开头、末尾的表示齿轮的符号，m为轮系中外啮合齿轮对数时，2单纯行星轮系单纯行星轮系中，如果固定太阳齿轮、行星齿轮架、齿圈的任意一个，则其馀两个为输入或输出，能够得到不同的传动比。 固定齿轮，就可以输入太阳轮，输出齿轮架。此外，通过固定太阳轮、齿轮架、齿圈，其中两个部件或全部不能自由旋转固定，其组合形式共有8种，如表3-3所示。太阳齿轮、齿圈和齿轮架的转速分别为n1、n2和nH，齿数分别为zl、z2，齿圈和太阳齿轮的齿数比为a时，根据能量守恒

6、定律，得到单列太阳齿轮机构的一般运动规则的特性方程式将其中之一固定(固定的动作) 如果任意两者的转速相同，则三者同速，即传输比为1。 (相同的转速可通过离合器进行。3.3辛普森行星轮系的传动原理、构成3.3.1辛普森行星齿轮机构的辛普森行星齿轮机构的特征是，如图3-9所示，两个行星齿轮系并用一个太阳齿轮。图3-9辛普森行星齿轮机构结构图1前列行星齿轮2前列齿圈3后部齿圈4后部齿圈5太阳齿轮6前列齿轮架7后部行星齿轮，前行星轮系安装在共用太阳齿轮的前部，后行星轮系安装在共用太阳齿轮的后部。 两行星轮系都通过花键和变速器输出轴连接。 其中前行星轮系的齿轮架通过花键与变速器输出轴连接，后行星轮系的齿

7、轮通过花键与变速器输出轴连接。 另一方面，变速器的输出轴通过太阳齿轮的中间，但两者没有连接关系。 3.3.2辛普森行星齿轮机构的传动原理辛普森行星齿轮机构的传动概略图如图3-10所示，其控制装置为片式离合器、皮带制动器和单向离合器。图3-10辛普森行星齿轮机构的传动概略图注：图中1、I分别是行星轮系的太阳轮，2、ii是自行星轮系的齿轮，在采用辛普森齿轮机构的自动变速器中，采用了该传动路径和这些控制要素，但是根据厂家不同，也有这些控制机构的名称， 将H0过速行星列的行星架作为输入的H1前行星列的行星架和后行星列的齿轮一起被输出H2后行星列的行星架C0、C1、C2离合器F0、F1、F2单向离合器：

8、 B0、B1、B2、B3制动器。 1特征前后的行星列共享太阳齿轮。 将超速行星列的行星架H0作为输入。 前行星列的行星架H1和后行星列的齿圈一起输出。 按照2特征方程式特征方程式前后的行星列的运动方程式，因为前行星列的行星架H1和后行星列的齿圈ii同轴旋转，所以nH1=nii。 前后的行星列共用太阳齿轮时，nI=ni。 3各速级动作状况(1)1速级C0、C1、F2动作C0中，如果超速齿轮比为1、F2且nH2=0，则1速级齿轮比可算出为iIIii=nII/nii。 (2)二速C0、C1、B2、F1动作C0动作的超速齿轮比为1。 B2、F1动作时nI=0，二速传动比可以计算为iIIii=nII/n

9、ii。 (3)在三速(直接范围) C0、C1、C2动作C0中超速范围齿轮比为1，在C1、C2动作中前后行星齿轮比为1，因此总齿轮比为1。 (4)四速(超速级) B0、C1、C2动作C1、C2动作前后行星列传输比为1，B0动作n1=0，能够计算出四速传输比为iH0n2=nH0/n2。 (5)倒档齿轮比C0、C2、B3 C0动作时，超速齿轮比为1，B3动作时，nH2=0，倒档齿轮比可计算为iIii=nI/nii。 辛普森行星齿轮机构设有前多板离合器C1、后多板离合器C2、前制动器B1、后制动器B2、单向离合器F1这5个变速致动器。 5个变速致动器的作用效果如下。 前多板离合器C1:将来自涡轮输出轴

10、的动力接通太阳齿轮。后多板离合器C2:将来自涡轮输出轴的动力接通前齿圈。前制动器B1 :固定太阳齿轮。 后制动器B2:固定后行星架。 单向离合器F1:固定后托架。 表3-4反映了辛普森行星齿轮机构变速器变速执行机构的工作规律。3.4腊文瑙行星轮系的传动原理、3.4.1构成腊文瑙行星齿轮机构的腊文瑙行星齿轮机构，在一个托架上安装了相互啮合的两组行星齿轮，即长行星齿轮和短行星齿轮。 短行星齿轮分别与小太阳齿轮和长行星齿轮啮合，长行星齿轮与短行星齿轮、大太阳齿轮和齿轮啮合，如图3-15所示。图3-15十字轮行星齿轮结构示意图，1输入轴2第二太阳齿轮3主太阳齿轮4第二行星齿轮5主行星齿轮6行星架7齿圈

11、8输出轴C1前多板离合器C2后多板离合器B1前制动器B2后制动器F1单向离合器， 3.4.2圆锥行星齿轮机构的传动原理1特征圆锥行星齿轮传动图3-15 1输入轴2第二太阳齿轮3主太阳齿轮4第二行星齿轮5主行星齿轮6行星架7齿圈8输出轴C1前多板离合器C2后多板离合器B1前制动器B2后制动器F1单向离合器，该机构的变化前多板离合器C1、后多板离合器C2、前制动器B1、后制动器B2、单向离合器F1这5个。 其作用效果如下。 前多板分离器C1 :后部主太阳齿轮接受来自输入轴(涡轮轴)的输入动力。 后多板离合器C2:前列第二太阳轮承受来自涡轮轴的输入动力。 前制动器B1 :固定的第二太阳轮不动，结果第

12、二行星齿轮围绕第二太阳轮的外缘旋转，行星齿轮机构工作。 后制动器B2:由于固定行星架不动，因此行星齿轮仅作为过渡轮发挥功能，并绕自己的轴线旋转。 单向离合器F1:固定托架不动，单向离合器逆时针旋转时具有自锁功能。 具有与后制动器作用时相同的功能。 表3-5表示变速促动器的状态和档位的关系，即劳氏行星齿轮机构变速器促动器的动作规则。 注： *表示卡合、制动或锁定。 2动力传递(1)l挡位操作选择杆手柄位于d位置，通过C1前多板离合器作用、主太阳齿轮3为驱动子、F1单向离合器作用固定行星架。 机构动力流：主太阳齿轮传递到主行星齿轮，传递到第二行星齿轮，然后传递到齿圈，最后传递到输出轴。 在此，两个

13、长短行星齿轮仅作为过渡轮发挥作用，改变输入动力的旋转方向，不影响机构的变速比。 由于增加了一个过渡行星齿轮，引擎和输出轴的旋转方向相同。 l变速比仅取决于齿圈与主太阳齿轮的齿数之比。 主太阳齿轮向校正方向旋转时，第二行星齿轮最终齿圈也向校正方向旋转。 此时，齿圈对行星架施加反作用力的力矩，行星架有逆时针旋转的倾向。 F1单向离合器逆时针旋转进行锁定，因此固定托架。 汽车处于滑行状态时，在从驱动轮反向输入的动力的作用下，齿圈按顺时针方向高速旋转，经由第二行星架在行星架上产生按顺时针方向旋转的作用扭矩。 与此同时，主太阳齿轮被来自发动机的怠速动力驱动而顺时针低速旋转，最终将行星架从单向离合器的锁定

14、解除，顺时针自由空转。 是的，这是一速的汽车滑行。 驱动轮的转速低于某个值时，托架再次被F1单向离合器锁定，汽车的滑动状态结束，再次回到驱动状态。 (2)2速C1前离合器和B1前制动器同时作用，主太阳齿轮还是驱动子，第二太阳齿轮是用后制动带固定的。 动力的流动从主太阳齿轮传递到主行星齿轮，传递到第二行星齿轮。由于第二太阳轮是固定的，第二行星齿轮就是根据行星架的顺时针方向的旋转来实现顺时针方向的自转，最后使齿圈旋转，齿圈使输出轴旋转，其旋转方向与发动机方向一致，输出轴是减速运动。 这是因为，此时2速档的输出轴转速比1速档转速高，齿轮旋转的同时，第二行星齿轮的自转和行星架公转联动。 2速档的传动比

15、的修正计算比1速档的情况复杂，与前后2列的行星机构的齿轮齿数无关，2速档的传动比大于1，输出轴保持减速运动。 (3)3速C1前多板离合器和C2后多板离合器同时作用，主太阳轮和第二太阳轮同时作为驱动子使第二行星齿轮旋转。 此时，第二行星齿轮不能产生两个不同方向的旋转，机构整体被锁定，相互成为一体，因此直接出现阶梯，传动比为11。 如上所述，如果行星齿轮机构的任意2个要素为同速同向，则会产生直接范围。 由于这里是主太阳齿轮和第二太阳齿轮的同速同方向，所以产生直接换档的效果。 (4)倒档C2后多板离合器和B2后制动器同时作用，第二太阳齿轮作为驱动件，行星架通过后制动器固定。 动力流从涡轮机输出轴经由

16、C2，多个离合器被传递到第二太阳轮，并绕时间修正旋转，使第二行星齿轮绕反时间修正旋转。 由于行星架没有固定，第二行星齿轮只能自转，使齿圈逆时针转动。 输出轴的旋转方向与发动机相反，反转。 倒档齿轮比是齿轮与第二太阳轮的齿数之比，齿轮比大于l，输出轴为减速运动。 现在的自动变速器有4个前进挡位，通过在圆锥机构的原型上再增加一列星齿轮机构或增加变速执行机构实现4个前进挡位，2挡也存在汽车打滑和发动机制动两种状态。3.5行星齿轮机构的拆装和检查、3.5.1行星组件1的分解、2行星齿轮机构的故障与手动变速器相同，行星齿轮可能引起的故障主要是齿轮的折断、轴承的磨损等。 更换破损零件可以消除故障，但一个机

17、械零件的破损必须引起前后两侧的相邻零件的磨损或破损。 在那种情况下，请仔细检查。 特别是对于磨损零件，请检查是否有可能继续使用。 由变速齿轮机构引起的故障如下所示。 杂音。 噪音分为行驶中突然发生很大的噪音，之后车辆无法行驶的情况。 这种故障是由重大破损引起的，主要原因是输入输出轴的断裂，即齿圈、太阳轮毂、齿轮等的断裂； 行星齿轮从行星架上脱落等。 关于这样的故障，只要接通变速器就能迅速发现。 车辆可以行驶，但自动变速器内部有杂音。 此类故障在分解时请检查推力轴承是否烧结、解架。 常见的推力垫圈有平推力垫圈和带固定爪的推力垫圈。 带爪的推力垫有三个固定爪，还有四个固定爪。 固定爪脱落，垫片自动旋转也会发出异常声音。 冲击声。 碰撞声主要是在起动状态下踩下制动踏板，将变速杆从p或n档挂到d或r档时，在从变速器内部产生碰撞声的情况和从变速器内部产生碰撞声的情况这两种情况下产生的行驶中急加速或急减速时。 冲击声的原因可能是各部分的配合间隙过大，推力垫圈磨损过度，推力垫圈和推力轴承泄漏。 不能升档。 变速机构不升档的原因是，齿圈和离合器组烧结，离合器组失去原来的作用，不能升档。 3常见的破损形式和原因行星齿轮从行星架上脱落，是行星齿轮式变速器常见的故障。 其原因是零件的质量不好。 行星齿轮和行星架的间隙过大。