汽車自動(dòng)變速器典型齒輪變速機(jī)構(gòu)分析

趙海賓（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系,石家莊　050091）

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汽車自動(dòng)變速器典型齒輪變速機(jī)構(gòu)分析

趙海賓
（河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系,石家莊050091）

摘 要：汽車用自動(dòng)變速器的齒輪變速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常采用多行星排結(jié)構(gòu)，且不同行星排組合形式多樣，是汽車維修中比較棘手的項(xiàng)目，本文針對(duì)常見(jiàn)的齒輪變速機(jī)構(gòu)辛普森式和拉維納式行星齒輪機(jī)構(gòu)，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理，有利于快速拆裝自動(dòng)變速器及其故障診斷。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)變速器；行星齒輪；典型

1　引言

液力變矩器雖然能在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地、無(wú)級(jí)地改變傳動(dòng)比和變矩比，但其變矩系數(shù)較小，難以滿足汽車使用要求。為此汽車上采用液力變矩器串聯(lián)齒輪變速機(jī)構(gòu)組成的液力機(jī)械傳動(dòng)。齒輪變速機(jī)構(gòu)能夠使扭矩?cái)U(kuò)大2至4倍的變化范圍，同時(shí)實(shí)現(xiàn)倒檔和空檔。目前，在自動(dòng)變速器上使用的多排行星齒輪機(jī)構(gòu)中，應(yīng)用較多的是辛普森（Simpson）式行星齒輪機(jī)構(gòu)和拉維納式（Ravigneaux）行星齒輪機(jī)構(gòu)。

2　行星齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

最基本的行星齒輪機(jī)構(gòu)稱為單排行星齒輪機(jī)構(gòu)，主要由太陽(yáng)輪、齒圈、行星架和行星輪等組成。

齒圈軸心與太陽(yáng)輪中心在一條軸線上，行星輪一般有3～6個(gè)，支承在行星架的行星輪軸上，并同時(shí)與齒圈和太陽(yáng)輪嚙合。當(dāng)行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，行星輪既可繞自身軸線進(jìn)行自轉(zhuǎn)，又可以隨著行星架一起繞太陽(yáng)輪進(jìn)行公轉(zhuǎn)。在該行星齒輪機(jī)構(gòu)中，具有固定軸線的太陽(yáng)輪、齒圈和行星架被稱為三個(gè)基本元件。

由于結(jié)構(gòu)的限制，單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比變化范圍有限，往往不能滿足汽車行駛的需要。因此在實(shí)際應(yīng)用的行星齒輪變速器中一般有兩至三排單行星齒輪機(jī)構(gòu)組成。不同型號(hào)的自動(dòng)變速器常采用辛普森式和拉維納式行星齒輪機(jī)構(gòu)。

3　辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)分析

辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)是由美國(guó)褔特汽車公司的工程師Howard Simpson設(shè)計(jì)發(fā)明的。辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)就是將雙行星排中其中一排的齒圈和另一排的行星架連接為一體，可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)或4個(gè)前進(jìn)檔，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳動(dòng)效率高、工藝性好、制造費(fèi)用低、換檔平穩(wěn)、操縱性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，適用于各種自動(dòng)變速器和動(dòng)力換檔變速器。

辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)常用的有公共太陽(yáng)輪式和獨(dú)立太陽(yáng)輪式兩種結(jié)構(gòu)類型。

3.1公共太陽(yáng)輪式

公共太陽(yáng)輪式辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)是指將前、后兩行星齒輪組的太陽(yáng)輪連接為一個(gè)整體，輸出軸通常與“行星架/齒圈組件”相連接，工作原理如圖1所示。豐田汽車自動(dòng)變速器多采用此類結(jié)構(gòu)。

3.2獨(dú)立太陽(yáng)輪式

獨(dú)立太陽(yáng)輪式辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)是指在前、后兩行星齒輪組中各有一個(gè)獨(dú)立太陽(yáng)輪，通常將該種型式也稱為辛普森改進(jìn)式，工作原理如圖2所示。別克君威自動(dòng)變速器、馬自達(dá)汽車公司生產(chǎn)的自動(dòng)變速器多采用此類結(jié)構(gòu)。

4　拉維納式行星齒輪機(jī)構(gòu)分析

拉維納式行星齒輪機(jī)構(gòu)由兩個(gè)行星排組合而成：大太陽(yáng)輪和長(zhǎng)行星齒輪、行星架、內(nèi)齒圈共同組成一個(gè)單行星齒輪式行星齒輪組；小太陽(yáng)輪、短行星齒輪、長(zhǎng)行星齒輪、行星架和內(nèi)齒圈共同組成一個(gè)雙行星齒輪式行星齒輪組；該行星齒輪機(jī)構(gòu)共用一個(gè)內(nèi)齒圈和一個(gè)行星架，其工作原理如圖3所示。因此，它有四個(gè)獨(dú)立元件：大太陽(yáng)輪、小太陽(yáng)輪、行星架、內(nèi)齒圈。

與辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)相比，拉維納式行星齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、相互嚙合的齒數(shù)較多，可以傳遞較大的扭矩，傳動(dòng)比變化范圍大，一般應(yīng)用于前驅(qū)式轎車的自動(dòng)變速器上。其應(yīng)用車型有：德系，福特、 大眾、通用等汽車公司生產(chǎn)的自動(dòng)變速器。

5　結(jié)論

辛普森式和拉維納式行星齒輪機(jī)構(gòu)是自動(dòng)變速器齒輪變速機(jī)構(gòu)中典型的兩種類型。只有充分了解典型齒輪變速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，才能在后期自動(dòng)變速器的維修中得心應(yīng)手。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：趙海賓(1978-)，男，河北魏縣人，碩士,講師，研究方向:汽車電子控制技術(shù)及故障診斷。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.236