ZF 8HP系列自動變速器動力流分析
——列線法

克萊斯勒（中國）汽車銷售有限公司（201103）　戈華飛

ZF 8HP系列自動變速器動力流分析
——列線法

克萊斯勒（中國）汽車銷售有限公司（201103）戈華飛

眾所周知，德國采埃孚（ZF）股份公司生產的8速8HP系列自動變速器是一款主流自動變速器，很多高檔車（如寶馬、奧迪、克萊斯勒及路虎等）均使用這款自動變速器。下面筆者用列線法分析該款自動變速器動力流，希望能對大家有所幫助。

1　ZF 8HP自動變速器基礎知識

1.1ZF 8HP系列自動變速器內部構造

如圖1所示，ZF 8HP系列自動變速器主要由4組單排單級行星齒輪機構與5個換擋執行元件（3個離合器和2個制動器）組成。單排單級行星齒輪機構由太陽輪（S）、行星架（C）和齒圈（R）組成。

1.2ZF 8HP系列自動變速器各擋位換擋執行元件的工作情況

ZF 8HP系列自動變速器各擋位換擋執行元件的工作情況見表1所列。

1.3單排單級行星齒輪機構運動方程

單排單級行星齒輪機構運動方程為n太+a n圈= （1+a）n架，其中n太為太陽輪轉速，n圈為齒圈轉速，n架為行星架轉速，a為齒圈齒數與太陽輪齒數之比，即為行星齒輪傳動系數。

表1　ZF 8HP系列自動變速器各擋位換擋執行元件的工作情況

1.4計算4組行星齒輪機構傳動系數

1擋時，制動器A、制動器B及離合器C工作。制動器A工作，固定S1和S2（行星排1的太陽輪為S1，行星排1的行星架為C1，行星排1的齒圈為R1，行星排2的太陽輪為S2，以此類推）；制動器B工作，固定R1；離合器C工作，驅動S4。已知n太1=n圈1=0 r/min（行星排1的太陽輪轉速為n太1，行星排1的行星架轉速為n架1，行星排1的齒圈轉速為n圈1，行星排2的太陽輪轉速為n太2，以此類推），n架1=n圈4，n太4/n架4=4.69 （1擋傳動比），同時對行星排1和行星排2運用單排單級行星齒輪機構運動方程，解得行星排4的行星齒輪傳動系數為a4=3.69。

2擋時，制動器A、制動器B及離合器E工作。制動器A工作，固定S1和S2；制動器B工作，固定R1；離合器E工作，接合S3、R3和S4。已知n太1=n圈1=n太2=0 r/min，n架1=n圈4，n圈2=n太4，a4=3.69，n架2/n架4=3.13（2擋傳動比），同時對行星排1、行星排2和行星排4運用單排單級行星齒輪機構運動方程，解得行星排2的行星齒輪傳動系數為a2=2。

3擋時，制動器B、離合器C和離合器E工作。制動器B工作，固定R1；離合器C工作，驅動S4；離合器E工作，接合S3、R3和S4。已知n圈1=0 r/min，n架1=n圈4，n1太=n4太，a4=3.69，n太4/n架4=2.10（3擋傳動比），同時對行星排1和行星排4運用單排單級行星齒輪機構運動方程，解得行星排1的行星齒輪傳動系數為a1=1.99。

7擋時，制動器A、離合器C和離合器D工作。制動器A工作，固定S1和S2；離合器C工作，驅動S4；離合器D工作，接合C3和C4。已知n太2=0 r/min，n架2=n圈3=n太4，n太3=n圈2，n架3=n架4，n太4/n架4=0.84（7擋傳動比），同時對行星排2和行星排4運用單排單級行星齒輪機構運動方程，解得行星排3的行星齒輪傳動系數為a3=1.63。

2　用列線法分析ZF 8HP系列自動變速器動力流

列線法的關鍵是根據4組行星齒輪傳動系數及實物連接情況確定線與線之間的排列和比例關系，如行星排1的行星齒輪傳動系數為1.99，列線時S1線到C1線的距離與C1到R1的距離之比為1.99；而行星排1和行星排2共用太陽輪，列線時S1線和S2線為1條線。依據上述原則，筆者繪制ZF 8HP系列自動變速器的列線圖如圖2所示，其中制動器表示轉速為0 r/min；離合器若與輸入軸連接，則表示輸入轉速，其他則表示連接相關元件。

2.1ZF 8HP系列自動變速器1擋動力流

圖3為ZF 8HP系列自動變速器1擋動力流，制動器A和制動器B確定了C1/R4轉速為0 r/min；離合器C結合輸入轉速至S4；已知S4和R4轉速，推出C4轉速（1擋輸出轉速）。由此可知，列線法能表達出了每個元件的工作狀態及轉速。

2.2ZF 8HP系列自動變速器2擋動力流

圖4為ZF 8HP系列自動變速器2擋動力流，制動器A和制動器B確定了C1/R4轉速為0 r/min；離合器E將第3排行星架固定，一起旋轉，將S3/R2轉速傳遞至S4/S3；已知S4和R4轉速，推出C4轉速（2擋輸出轉速）。

2.3ZF 8HP系列自動變速器3擋動力流

圖5為ZF 8HP系列自動變速器3擋動力流，離合器C結合，將輸入轉速直接傳遞給S4/R3；離合器E結合，離合器E將第3排行星架固定，一起旋轉，將S4/R3的轉速傳遞至S3/ R2；C2為常輸入；R2和C2同步為輸入轉速，將第2排行星架固定，一起旋轉，S1/S2的轉速也為輸入軸轉速；制動器B固定R1，R1轉速為0 r/min，得出C1/R4轉速；已知S4和R4轉速，推出C4轉速（3擋輸出轉速）。為輸出轉速；C2為常輸入，得出S1/S2轉速；制動器B固定R1，R1轉速為0 r/min。

2.4ZF 8HP系列自動變速器4擋動力流

圖6為ZF 8HP系列自動變速器4擋動力流，由已知傳動比先在輸出軸C4上得出輸出轉速；離合器D和離合器E結合，將第3排行星架和第4排行星架固定，一起旋轉，S3/R2為輸出轉速；由于C1和R4為一體，得出C1轉速和R2轉速都

2.5ZF 8HP系列自動變速器5擋動力流

圖7為ZF 8HP系列自動變速器5擋動力流，由已知傳動比先在輸出軸C4上得出輸出轉速；離合器D結合，將C3和C4同步，C3為輸出轉速；離合器C結合，R3/S4為輸入轉速，得出S3/R2轉速；C2為常輸入，得出S1/S2轉速；制動器B固定R1，R1轉速為0 r/min。

2.6ZF 8HP系列自動變速器6擋動力流

圖8為ZF 8HP系列自動變速器6擋動力流，離合器C、離合器D和離合器E結合，輸出轉速直接等于輸入轉速，6擋為直接擋。

2.7ZF 8HP系列自動變速器7擋動力流

圖9為ZF 8HP系列自動變速器7擋動力流，制動器A固定S1/S2，使其轉速為0 r/min；C2為常輸入，得出R2/S3轉速；離合器C結合，輸入轉速直接傳至S4/R3，得出C3轉速；離合器D結合，使C3與C4轉速相同，同為輸出轉速。

2.8ZF 8HP系列自動變速器8擋動力流

圖10為ZF 8HP系列自動變速器8擋動力流，制動器A固定S1/S2，使其轉速為0 r/min；C2為常輸入，得出R2/S3轉速；離合器E結合，固定第3排行星架，得出C3轉速；離合器D結合，C4與C3轉速相同，同為輸出轉速。

2.9ZF 8HP系列自動變速器倒擋動力流

圖11為ZF 8HP系列自動變速器倒擋動力流，制動器A和制動器B工作，使C1/R4轉速為0 r/min；C2為常輸入，得出S3/R2轉速；離合器D結合，使C4和C3轉速相同，同為輸出轉速。

2015-10-10）