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1、中职 汽车机械基础（第2版）08-2 行星轮系电子课件 高教版中职 汽车机械基础（第2版）08-2 行星轮系电子课件 高教版8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系图8-5所示为行星轮系，齿轮4（共4个）的轴线可转动，是行星轮；齿轮1、2与行星轮啮合、轴线固定，称为太阳轮；构件3支持行星轮并与太阳轮共轴线，称为行星架。行星轮系由行星轮、太阳轮、行星架和机架组成。在汽车相关结构所应用的行星轮系中，我们一般把齿轮1称为太阳轮，把齿轮2称为齿圈，以示区分。图8-5单排行星齿轮机构1太阳轮 2齿圈 3行星架 4行星轮8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系8
2、 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系一、行星轮系的传动特点与应用在行星轮系中，多个行星轮均匀地分布在太阳轮的四周,载荷由多对齿轮承受，可大大提高承载能力与改善受力状况；由于在此轮系中采用内啮合有效地利用了空间，加之其输入轴与输出轴共线，可减小径向尺寸。因此在结构紧凑的条件下，可实现大功率传动。在汽车中，行星轮系多应用在减速起动机、差速器、轮边减速器、自动变速器的齿轮传动装置中。二、单排行星齿轮机构的运动规律根据能量守恒定律，由作用在单排行星齿轮机构各元件上的力矩和结构参数，可以得出表示单排行星齿轮机构运动规律的特性方程式n1+n2-(1+)n3=0 （8-2）式中，n1
3、为太阳轮转速；n2为齿圈转速；n3为行星架转速；为齿圈齿数z2与太阳轮齿数z1之比，即=z2/z1，且1。由于一个方程有三个变量，如果将太阳轮、齿圈和行星架中某个元件作为主动（输入）部分，让另一个元件作为从动（输出）部分，则由于第三个元件不受任何约束和限制，所以从动部分的运动是不确定的。因此为了得到确定的运动，必须对太阳轮、齿圈和行星架三者中的某个元件的运动进行约束和限制。由于行星齿轮是内外啮合，其形量必大于齿圈，而行星架真实存在，但却没有齿数，因此，设太阳轮齿数为Z1，内齿圈齿数为Z2，想像中的行星齿轮架齿数为ZC，那么行星齿轮架的齿数应为ZC=Z1+Z2。根据齿数的多少，三元件之间的大小关
4、系即被确定为ZCZ2Z1(见图8-6)。8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系图8-6 行星齿轮系统三元件形量关系图8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系三、单排行星齿轮机构的动力传动方式如图8-7所示，通过对不同的元件进行约束和限制，可以得到不同的动力传动方式。图8-7 单排行星齿轮机构的动力传动方式1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系1、齿圈为主动件（输入），行星架为从动件（输出），太阳轮固定,如图8-7a所示。此时，n10，则传动比i23为：i23n2/n311/1由于传
5、动比大于1，说明为减速增扭传动。2、太阳轮为主动件（输入），行星架为从动件（输出），齿圈固定,如图8-7c所示。此时，n20，则传动比i13为：i13n1/n311由于传动比大于1，说明为减速增扭传动。对比这两种情况的传动比，由于i13 i23，虽然都为降速增扭传动，但i13可作为自动变速降速档中的低档，而i23 为降速档中的高档。3、行星架为主动件（输入），齿圈为从动件（输出），太阳轮固定，如图8-7b所示。此时，n10，则传动比i32为：i32n3/n2/(1)1由于传动比小于1，说明为增速传动，可以作为自动变速器中的超速档方案。4、行星架为主动件（输入），太阳轮为从动件（输出），齿圈固定
6、，如图8-7d所示。此时，n20，则传动比i31为：i31n3/n11/(1)1，说明为降速增扭传动，可以做为自动变速器的倒档设计方案。8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系6、齿圈为主动件（输入），太阳轮为从动件（输出），行星架固定，如图8-7f所示。此时，n30，则传动比i21为：I21n2/n11/由于传动比为负值，说明主从动件的旋转方向相反；又由于|i12|1，说明为升速传动。7、如果n1=n2，则可以得到n3=n1=n2。同样，n1=n3或n2=n3时，均可以得到n1=n2=n3的结论。因此，若使太阳轮、齿圈和行星架三个元件中的任何二个元件连为一体转动，则另一
7、个元件的转速必然与前二者等速同向转动。即行星齿轮机构中所有元件(包含行星轮)之间均无相对运动，传动比i1。这种传动方式用于变速器的直接档传动。8、如果太阳轮、齿圈和行星架三个元件没有任何约束，则各元件的运动是不确定的，此时可做为自动变速器的空档设计方案。通过对以上传动方式的分析，结合三元件之间的大小关系，我们可以得出如下结论：1、行星架（1）当行星架被动时，必为降速传动。（2）当行星架主动时，必为升速传动。（3）当行星架制动时，必为反向传动（主、从动件旋向相反）。2、太阳轮（1）当太阳轮被动时，必为升速传动。（2）当太阳轮主动时，必为降速传动。（3）当太阳轮制动时，必为传动比接近1的降速传动或
8、升速传动。3、齿圈（1）当齿圈主动时，为降速传动或升速传动。（2）当齿圈被动时，为升速传动或反向传动（主、从动件旋向相反）。（3）当齿圈制动时，为升速传动或降速传动。8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系四、行星齿轮机构在汽车中的应用实例1、减速起动机中的单排行星齿轮机构图8-8行星齿轮式减速起动机8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系在减速起动机中，齿圈固定不动，太阳轮压装在电枢轴上，三个行星轮的轴压装在行星架上（行星轮在轴上可自由转动），行星架与驱动齿轮轴制成一体。由前述分析，我们可知，当齿圈固定时，以太阳轮作为主动件，行星架作为从动件，可获
9、得单排行星齿轮机构中最大的降速增扭效果。8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系2、自动变速器中的行星齿轮机构在现代汽车中，应用较广泛的是辛普森式行星齿轮变速器，如图8-9所示。图89 四档辛普森行星齿轮变速器的结构简图8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系1超速（OD）行星排行星架 2超速（OD）行星排行星轮 3超速（OD）行星排齿圈 4前行星排行星架 5前行星排行星轮 6后行星排行星架 7后行星排行星轮 8输出轴 9后行星排齿圈 10前后行星排太阳轮 11前行星排齿圈 12中间轴 13超速（OD）行星排太阳轮 14输入轴C0超速档（OD）离合器
10、 C1前进档离合器 C2直接档、倒档离合器 B0超速档（OD）制动器 B1二档滑行制动器 B2二档制动器 B3低、倒档离合器 F0超速档（OD）单向离合器 F1二档（一号）单向离合器 F2低档（二号）单向离合器四档辛普森行星齿轮变速器由四档辛普森行星齿轮机构和换档执行元件两大部分组成。其中四档辛普森行星齿轮机构由三排行星齿轮机构组成，前面一排为超速行星排，中间一排为前行星排，后面一排为后行星排。输入轴与超速行星排的行星架相连，超速行星排的齿圈与中间轴相连，中间轴通过前进档离合器或直接档、倒档离合器与前、后行星排相连。前、后行星排的结构特点是，共用一个太阳轮，前行星排的行星架与后行星排的齿圈相连
11、并与输出轴相连。换档执行机构包括三个离合器、四个制动器和三个单向离合器共十个元件。具体的功能见表82。8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系表82 换档执行元件的功能换档执行元件功 能C0超速档（OD）离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架C1前进档离合器连接中间轴与前行星排齿圈C2直接档、倒档离合器连接中间轴与前后行星排太阳轮B0超速档（OD）制动器制动超速行星排太阳轮B1二档滑行制动器制动前后行星排太阳轮B2二档制动器制动F1外座圈，当F1也起作用时，可以防止前后行星排太阳轮逆时针转动B3低、倒档离合器制动后行星排行星架F0超速档（OD）单向离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架F1二档（一号）单向离合器当B2工作时，防止前后行星排太阳轮逆时针转动F2低档（二号）单向离合器防止后行星排行星架逆时针转动8 8 8 82 2 2 2 行星轮系行星轮系行星轮系行星轮系