基于杠桿法的拉維納式變速器傳動方案分析

張鵬飛

杭州職業技術學院 浙江省杭州市 310018

到目前為止，傳統燃油車上所使用的自動變速器大致可以分為兩類，一類稱為辛普森式，另一類稱為拉維娜式。拉維娜式自動變速器相對于辛普森式自動變速器在結構式更加緊湊，因此拉維娜式自動變速器在家用轎車中的應用更為廣泛，所以本篇論文中將利用杠桿法介紹這類自動變速器的一種簡單的檔位分析方法。

1 拉維娜式自動變速器簡介

1.1 變速器結構

拉維娜自動變速器由三部分組成：液力元件、控制機構及變速機構。

1.2 拉維納變速器特點

（1）行駛平穩，舒適性好

自動變速器換擋過程比較平順，沒有沖擊，汽車行駛比較平穩，乘車的舒適性良好。

（2）易于操作

相比較于之前的手動變速器來說，自動變速器在結構上省去了離合器踏板，簡化了換擋過程，駕駛過程中對駕駛人員的體力要求降低，駕駛樂趣更高。

（3）提高了汽車的平順性

但此類自動變速器也存在相應的缺點：相對于傳統手動變速器來說，結構設計上更加困難，對零件的加工要求也更高，基于這兩點，自動變速器的制造成本明顯高于手動變速器，并且也給后期的維修帶來一定的難度。

2 單排行星輪系的等效方法

通常情況下，自動變速器所使用的行星輪系都是由多排行星排組合而成，在等效時先將每排行星排單獨畫出，找到每個行星排之間的連接點，并用直線將兩點相連，調整各行星排的相對位置，并按比例調整各支點的長度，保證對應兩點間的長度比與所表示的齒輪副的齒數比一致。如圖1所示。

圖1 行星排杠桿原理圖

利用三角形相似原理就可以得出杠桿法的水平角速度符合轉速方程式。

3 杠桿法分析拉維納式變速器的傳動方案

3.1 檔位分析

變速器是由行星機構加上結合原件組成，在上圖的基礎上加上摩擦結合原件（離合器和制動器）和自由輪，并畫上和標出輸入和輸出構件既得到行星變速器等效杠桿圖。大眾汽車上使用的01N和01M等都是拉維納變速機構的典型應用，如圖2，下面以01M為研究對象，采用杠桿法進行檔位分析。

圖2 01M傳動簡圖

利用等效杠桿速度線圖來表示拉維娜自動變速器各檔位，各個構件的基本轉速和各結合原件的相對轉速，繪制如圖3所示的等效杠桿圖。

3.2 用檔位線計算傳動比

下面將單獨分析各檔的檔位線杠桿圖：

圖3 杠桿圖

3．2．1 D 位 1 檔

D位1檔位前進檔位，來自發動機的動力從后排的太陽輪輸入，在齒圈處輸出至車輪，驅動汽車行駛，根據此檔位傳動路線可知，該狀態下齒圈和太陽輪旋轉方向相同，因此D位1檔的檔位線應是圖3中所繪制的情況，利用數學關系式可計算出該檔位的傳動比。

根據拉維娜變速器特性，有

3．2．2 D 位 2 檔

二擋的動力輸入與一檔相同，都有后排太陽輪完成，固定件變成了前排太陽輪S1，動力由齒圈輸出，可得2檔檔位線如圖3。

2檔時，太陽輪S2為輸入元件，行星架PC1約束，根據相似三角形原理得：

根據相似三角形定理，傳動比

根據公式（1）（2）（3）求出 ，

3．2．3 D 位 3 檔（直接檔）

根據行星齒輪系的傳動特點，系統中任意兩個構件以相同速度旋轉時，第三個構件必定以相同的速度旋轉，可將整個系統作為一個剛性整體，因此3檔的傳動比不需要計算，可直觀看出是1。

3．2．4 D 位 4 檔（超速檔）

根據該檔位的狀態可知，系統中太陽輪S1被制動，視為固定件，發動的動力由行星架輸入，動力輸出依然由共用齒圈完成，因此可繪制如圖3所示的超速檔檔位線，傳動比可計算如下：

根據相似三角形定理，傳動比

3．2．5 R 檔

倒擋工作過程中，系統中的固定件位行星架，動力輸入元件為前排太陽輪，齒圈作為系統的動力輸出元件，繪制檔位線如圖3，并可直觀看出輸入和輸出元件的旋轉方向相反，實現倒擋，檔位傳動比i可計算如下：

根據相似三角形定理，傳動比

4 結語

本文簡單的介紹了拉維納變速器的結構及工作原理，并闡述了杠桿法的主要方法和步驟，最后利用杠桿法的基本原理具體分析了拉維納式自動變速器01M的各檔位，并計算傳動比予以驗證，結果正確。

杠桿法集所有圖解法之大成，熟練運用可以解決更多的問題，所以更有開發性，研究性。