§5.3 行星齿轮机构

1. §5.3行星齿轮机构 §5.3 行星齿轮机构 • §5.3.1 简单的行星齿轮机构 • §5.3.2 SIMPSON行星齿轮机构 • §5.3.3 SIMPSON行星齿轮机构的 执行元件及检修

2. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构 §5.3.1简单的行星齿轮机构 一、 简单行星齿轮机构的结构 二、简单行星齿轮机构的工作原理 • 1、行星齿轮机构实现动力传递的条件 • 2、单排行星齿轮机构工作情况分析

3. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构 太阳轮S （Sun Gear） 齿圈R （Ring Gear） 行星架C （Planetary Carrier） 1、在行星轮系中，太阳轮、齿圈和行星轮为常啮合； 2、太阳轮、行星架和齿圈三者的轴线同轴，星星轮轴绕三者 的轴线旋转，故行星齿轮变速机构又称旋转轴线式变速机构。

4. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——动力传递条件§5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——动力传递条件 行星齿轮机构实现动力传递的条件 1、行星齿轮系的传动，取决于太阳轮、行星架和齿圈的 运动状态。传动比计算也与三者有关。 2、行星齿轮机构实现传动的条件： 1）将三者中的任意两个结合在一起，作为输入或输出； 2）将三者中的任意一个固定，另外两个分别作为输入和 输出。 3）如果三个均为自由转动，则行星齿轮不能传动，相当 于空档。

5. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析§5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析 单排行星齿轮机构工作分析 齿数 太阳轮Zs 齿圈Zr 行星架Zc 1、固定齿圈 1）太阳轮主动，行星架从动 运动情况如图a所示。传动比i= Zc/ Zs﹥2减速增扭、低速档 2）行星架主动，太阳轮从动 运动情况如图b所示。传动比i= Zs / Zc﹤0.5 增速降扭超速 一、固定一 个元件时 Zc= Zr +Zs

6. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析§5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析 齿数 太阳轮Zs 齿圈Zr 行星架Zc Zc= Zr +Zs 2、太阳轮固定 1）齿圈主动，行星架从动 运动情况如图a所示。传动比i= 1﹤Zc/ Zr﹤1.5减速增扭、低速档 2）行星架主动，齿圈从动 运动情况如图b所示。传动比i= 0.5 ﹤ Zr / Zc﹤1 增速降扭超速当

7. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析§5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析 齿数 太阳轮Zs 齿圈Zr 行星架Zc Zc= Zr +Zs 3、行星架固定 1）太阳轮主动，齿圈从动 运动情况如图a所示。传动比i=- Zr / Zs ﹥1减速增扭、低速档 2）齿圈主动，太阳轮从动 运动情况如图b所示。传动比i= -Zs / Zr ﹤1 增速降扭超速当

8. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析§5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析 二、任意两个元件结合在一起，做主动或从动 齿数 太阳轮Zs 齿圈Zr 行星架Zc 1、当任意两个元件结合在一起时，三个元件的 转动方向相同，转速相同，传动比为1。相当于 直接档。 2、此时行星齿轮静止不动，没有自转，只有公 转。 Zc= Zr +Zs

9. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析§5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析

10. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析§5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析 1、单排行星齿轮机构 ns+αnr-（1+α）nc=0；其中α=Zr/Zs 2、多排行星齿轮机构传动比的计算（以两排行星齿轮机构为例） ※已知：α1 =Zr1/Zs1；α2 =Zr2/Zs2 ※公式： ns1+α1nr1-（1+α1）nc1=0 ① ns2+α2nr2-（1+α2）nc2=0 ② ※条件：（根据行星齿轮机构的连接关系和运动特点找出三个相等要素） • 例：ns1＝ns2；①nr1＝nc2 ；②nc1＝０③

11. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析§5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析 举例： 某三速变速器如下图所示，前齿圈输入，后齿圈输出。前行星架和后齿圈连接在一起，前、后太阳轮连接在一起。求各档传动比。 已知：两排行星齿轮机构的参数完全相同，Zr1 =Zr2 、Zs1 =Zs1 。

12. §5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析§5.3行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析 已知：α1 =Zr1/Zs1＝66/30＝2 .2；α2 =Zr2/Zs2＝ 66/30＝2 .2 公式： ns1+α1nr1-（1+α1）nc1=0；（１） ns2+α2nr2-（1+α2）nc2=0；（２） 条件：nc1= nr2； ① ns1＝ns2； ② nc2＝０ ③ і= nr1／nr2 ＝［α2＋（1＋α1）］/α1 ＝（1＋2α）/α ＝（1＋2×2.20）/2.20 ＝2.45

13. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构 §5.3.2 SIMPSON行星齿轮机构 一、普通SIMPSON行星齿轮机构 • （一）SIMPSON行星齿轮机构的结构 • （二）SIMPSON行星齿轮机构的工作情况分析 二、改进SIMPSON行星齿轮机构

14. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的结构§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的结构 1、齿轮机构认识

15. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的结构§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的结构

16. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的结构§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的结构 后两排行星齿轮机构特点： 前齿圈与后行星架连接，前后太阳轮一体，大小相同，前行星架和后齿圈独立。

17. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的结构§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的结构 2、执行元件认识 3个离合器、4个制动器和3个单项离合器共10个。 C0：超速档离合器，除超速档外均工作（P、R、N、D、2、L）； C1：前进档离合器，除倒档外均工作（手柄在D、2、L位置）； C2：高档、倒档离合器，D3、OD、R档工作； B0：超速档制动器，只有OD档时工作； B1：2档滑行制动器，自22档时工作； B2（F1）：2档制动器在D2、D3、OD、22均工作。 B3：低、倒档制动器，在R、L档工作； F0：超速档离单向合器，防止太阳轮超过行星 架， 除P、R、OD均工作； F1：与B2一起，阻止太阳轮逆时针 转，在D2 、 22工作； F2：阻止前行架逆时针转动，在D1时工作。

18. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 3、SIMPSON齿轮机构的工作原理 1）D1和21档　　C0、C1、F2、Ｆ2工作 该档无发动机制动效果

19. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 传动比计算 已知：α1 =Zr1/Zs1；α2 =Zr2/Zs2 公式： ns1+α1nr1-（1+α1）nc1=0；（１） ns2+α2nr2-（1+α2）nc2=0；（２） 条件： nr1＝nc2；① ns1＝ns2；② nc1＝０ ③ і= nr2／nr1 ＝［ α2＋（1＋ α1）］/ α2 ＝1＋ ( 1+ α1）/ α2 ＝1+（Zs1＋Zr1 ）／Zr2

20. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 2）D２档　　C0、C1、Ｂ２、Ｆ0、F1工作 该档无发动机制动效果

21. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 传动比计算 已知：α1 =Zr1/Zs1；α2 =Zr2/Zs2 公式： ns1+α1nr1-（1+α1）nc1=0；（１） ns2+α2nr2-（1+α2）nc2=0；（２） 条件： nr1＝nc2； ① ns1＝ns2 ；② ns1＝０ ③ і＝nr２/nc2 ＝Zc2 /Zr2 ＝1＋ 1/α2

22. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 3）D3档　C0、C1、C2、Ｂ2、F0工作 该档有发动机制动效果 所有太阳轮、行星架和齿圈都同步旋转，行星轮只有公转没 有自转，传动比为1。

23. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 4）OD档　　C1、C2、 B0、Ｂ2工作 该档有发动机制动效果 OD档时，后两排齿轮机构的传动比为1，变速器的传动比取 决于超速行星排，其传动比为：iOD=nc0/nr0=Zr0/Zc0

24. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 5）L档　　C0、C1、Ｂ3、F0工作 该档有发动机制动效果 该档时，变速器一般不升档，其动力传递路线及传动比与D1、21 时相同，与以上两档的区别是该档有发动机制动效果。

25. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 6）22档　　C0、C1、Ｂ1、 B2、 F0、F1工作 该档有发动机制动效果 该档为2位置的第二个档，其传动比与D2相同，与之不同的是 该档有发动机制动。

26. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 7）R档　　C0、C2、Ｂ3、F0工作 该档有发动机制动效果 该档的传动比为iR=- Zs1/Zr1

27. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 8）N 档 C0工作 由于C1、C2没有工作，变矩器到变速器输出轴的路线 是中断的，没有动力输出。 9）P档 C0、B3工作 该档时，变速器的输出轴被锁止，使车辆能可靠停驻。 虽然B3工作，但由于C1、C2不工作，因此变速器内没 有动力传递。此时使B3工作的主要原因是为了避免变速器 从P档移至R档时，C2和B3同时充油开始接合，若两者速度 不一致，就会导致换档冲击。

28. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 4、单向离合器的作用 1）改善换档品质 若没有单向离合器，变速器在自动升降档过程中，若执行元件的充泄油速度配合 不好，有可能会出现短时动力中断，造成换档冲击；或者可能造成齿轮机构短时 的运动干涉。 2）使变速器带档滑行 若没有单向离合器，变速器在所有档位都有发动机制动，要想滑行必须和手动变 速器一样，把手柄放到N档。 有了单向离合器后，凡有单向离合器（FO除外）工作的档均没有发动机制动， 可以实现变速器的带档滑行。 一般来说，选档手柄每个位置的最高档位都有发动机制动效果，如L、22、D3、 OD、R档等。

29. §5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构§5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构 1、改进型SIMPSON行星齿轮机构的结构 1）前齿圈与后行架连接并作为动的输出元件。双星排不共用太阳轮。 2）动力输入有三： ⓐ后太阳轮； ⓑ前太阳轮——C1工作，实现倒档； ⓒ前行星架——C2工作，实现直接档和超速档。 C1：倒档离合器；C2：高档离合器；C3：前进档离合器；C4：前进档强制离合器；B1：带式制动器；B2：低、倒档制动器；F1：向前单向离合器；F2：低档单向离合器

30. §5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构§5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构 2、改进型SIMPSON行星齿轮机构工作原理 1）D1档： C3、F1、F2工作 无发动机制动 2）L档： C4、B2工作 有发动机制动 传动比： і= ns2／nc2 =Z c2/ Z s2 =Z后行星架/Z后太阳轮 =（Z后齿圈＋Z后太阳轮）/Z后太阳

31. §5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构§5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构 3）D2档： C3、F1、B1工作 无发动机制动 4）22档： C4、B1工作 有发动机制动

32. §5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构§5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构 2档传动比计算 ns1＋α1nr1－（1＋α1）nc1=0； ns2＋α2nr2－（1＋α2）nc2=0； ⓐns1= 0 ⓑnr1=nc2 ⓒnc1= nr2 i= ns2／nc2 =（1＋α1＋α2）/（1＋α1） =（1＋Z后齿圈/Z后太阳轮＋Z前齿圈/Z前太阳轮）/（1＋Z前齿圈/Z前太阳轮）

33. §5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构§5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构 5）D3档：C2、C3、F1工作 无发动机制动 传动比为1 6）33档：C2、C4工作 有发动机制动 传动比为1

34. §5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构§5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构 7）OD档： C2、B1工作 有发动机制动 i= nc1／nr1 = Zr1 / Z c1 = Z前齿圈/（Z前齿圈＋Z前太阳轮）

35. §5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构§5.3行星齿轮机构——改进型SIMPSON行星齿轮机构 7）R档： C1、B2工作 有发动机制动 i= ns1／nr1 = Zr1 / Zs1 =Z前齿圈/Z前太阳轮

36. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件 3、执行元件的结构 1）离合器将两个运动部件连接起来，实现运动方式和档位的变换。

37. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件 2）离合器单向阀 1）离合器的充油和泄油要通过同一条油道； 2）旋转离心力可以改善充油效果，但会减慢泄油速度，影响换档质量。 3）单向阀在不影响充油质量的前提下，可提高排油速度。

38. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件 作用： 将行星齿轮机构中的某个元件固，使其不能转动，以实现传动比的改变。 类型： 湿式多片式制动器和带式制动器。 3）制动器

39. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件

40. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件 作用： 内圈固定不动时，外圈只有一个方向的旋转自由度。 安装时，要注意方向性。 类型： 有楔块式和滚柱式两种。 4）单向离合器

41. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件

42. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的执行元件

43. §5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的检修§5.3行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构的检修 二、齿轮机构的检查 1、齿轮的检查 齿轮的检查包括检查齿轮是否折断，轴承是否磨损而松旷。齿面是否有烧蚀和斑点等。 2、行星架的检查 检查每个齿轮是否松旷，转动是否正常，如果松动会造成齿轮在承载时抖动。检查行星架是否有变形、裂痕或其他故障。检查行星齿轮断面跳动，一般跳动值为0.15～0.70mm，极限值为1mm。不正常应更换。齿轮机构主要检查内容、方法见右图所示。