自动变速器的齿轮传动机构幻灯片.ppt
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1、自动变速器的齿轮传动机构第1页,共106页,编辑于2022年,星期二 液液力力变变矩矩器器虽虽能能在在一一定定范范围围内内自自动动地地、无无级级改变扭矩和转速比。改变扭矩和转速比。缺缺点点:存存在在传传动动效效率率低低的的缺缺点点,且且变变矩矩范范围围最最多多只只能能达达到到倍倍,难难以以满满足足汽汽车车实实际际使使用用要求。要求。因因此此,它它在在自自动动变变速速器器中中的的主主要要作作用用是是使使汽汽车起步平稳,并在换挡时减缓传动系的冲击载荷。车起步平稳,并在换挡时减缓传动系的冲击载荷。汽汽车车上上采采用用液液力力变变矩矩器器与与齿齿轮轮变变速速器器串串联联组组成成的的液液力力机机械械传传
2、动动。齿齿轮轮变变速速器器的的作作用用是是使使扭扭矩矩、转转速速再再扩扩倍倍的的变变化化范范围围,同同时时实实现现倒倒挡挡和和空挡。空挡。第2页,共106页,编辑于2022年,星期二自自动动变变速速器器中中采采用用的的齿齿轮轮变变速速器器有有普通齿轮式和行星齿轮式普通齿轮式和行星齿轮式两种。两种。目目前前,绝绝大大多多数数轿轿车车自自动动变变速速器器中中的的齿齿轮轮变变速速器器为为行行星星齿齿轮轮式式,只只有有少数车型采用普通齿轮式。少数车型采用普通齿轮式。第3页,共106页,编辑于2022年,星期二学习情景一学习情景一行星齿轮机构结构与工作原理行星齿轮机构结构与工作原理第4页,共106页,编
3、辑于2022年,星期二1.齿轮变速的基础知识齿轮变速的基础知识1.两个齿轮外啮合时,主动件和从动件的旋两个齿轮外啮合时,主动件和从动件的旋转方向相反。转方向相反。2.两个齿轮内啮合时,主动件和从动件的旋两个齿轮内啮合时,主动件和从动件的旋转方向相同。转方向相同。3.传动比等于从动齿数比主动办法齿数;也传动比等于从动齿数比主动办法齿数;也等于主动转速比从动转速(齿数比为正值,等于主动转速比从动转速(齿数比为正值,转速比可能为负值)。转速比可能为负值)。4.多个齿轮啮合时,中间齿轮只起传力和换多个齿轮啮合时,中间齿轮只起传力和换向作用,不起变速作用。向作用,不起变速作用。5.例题例题第5页,共10
4、6页,编辑于2022年,星期二 最简单的行星齿轮机最简单的行星齿轮机构由一构由一个太阳轮、一个内齿个太阳轮、一个内齿圈、一个行星架及若干个行圈、一个行星架及若干个行星齿轮星齿轮组成,一般称为单排组成,一般称为单排行星齿轮机构。太阳轮、齿行星齿轮机构。太阳轮、齿圈和行星架是行星排的三个圈和行星架是行星排的三个基本构件基本构件,并且它们具有公并且它们具有公共的固定轴线。共的固定轴线。2行星齿轮机构的组成行星齿轮机构的组成第6页,共106页,编辑于2022年,星期二 行行星星齿齿轮轮机机构构安安装装于于行行星星架架的的行行星星齿齿轮轮轴轴上上,与与齿齿圈圈和和太太阳阳轮轮两两者者啮啮合合。行行星星齿
5、齿轮轮既既可可绕绕行行星星齿齿轮轮轴轴自自传传,又又可可在在齿齿圈圈内内行行走走,绕绕太太阳阳轮轮公公转转,如如图图所所示示。这这种种运运动动方方式式,有有两两个个自由度。自由度。行星齿轮机构1-齿圈;2-行星齿轮;3-行星架;4-太阳轮第7页,共106页,编辑于2022年,星期二第8页,共106页,编辑于2022年,星期二 按齿轮排数的不同,按齿轮排数的不同,行星齿轮机构分为行星齿轮机构分为单排行单排行星齿轮机构和多排行星齿星齿轮机构和多排行星齿轮机构。轮机构。图图a a为单排行星为单排行星齿轮机构,图齿轮机构,图b b为多排行为多排行星齿轮机构,它由几个星齿轮机构,它由几个单排行星齿轮机构
6、组成。单排行星齿轮机构组成。自动变速器中的行星齿自动变速器中的行星齿轮变速器采用的就是多轮变速器采用的就是多排行星齿轮机构。排行星齿轮机构。行星齿轮机构简图1-太阳轮;2-齿圈;3-行星架;4-行星齿轮第9页,共106页,编辑于2022年,星期二 按按照照太太阳阳轮轮和和齿齿圈圈之之间间行行星星齿齿轮轮的的组组数数不不同同,又又分分为为单单星星行行星星排排和和双双星星行行星星排排。双双星星行行星星排排在在太太阳阳轮轮和和齿齿圈圈之之间间有有两两组组互互相相啮啮合合的的行行星星齿齿轮轮,其其中中外外面面一一组组行行星星轮轮与与齿齿圈圈啮啮合合,里里面面一一组组行行星星轮轮与与太太阳阳轮轮啮合,如
7、图所示。啮合,如图所示。双星行星排1-太阳轮;2-齿轮;3-行星架;4-外行星齿轮;5-内行星齿轮第10页,共106页,编辑于2022年,星期二 第11页,共106页,编辑于2022年,星期二与液力变矩器配合使用的机械变速器多为行星与液力变矩器配合使用的机械变速器多为行星齿轮变速器,少数用定轴式齿轮变速器。齿轮变速器,少数用定轴式齿轮变速器。行星齿轮变速器的优点:行星齿轮变速器的优点:1、行星传动是一种常啮合传动,有利于实现、行星传动是一种常啮合传动,有利于实现自动换档;自动换档;2、它是共轴传动,多点啮合,尺寸小、重量、它是共轴传动,多点啮合,尺寸小、重量轻、对称性好、运转平稳、寿命长;轻、
8、对称性好、运转平稳、寿命长;3、无外力矩支点,有二自由度,便于动力的、无外力矩支点,有二自由度,便于动力的汇流与分流;汇流与分流;4、能形成较理想的传动比。、能形成较理想的传动比。行星齿轮变速器的缺点:行星齿轮变速器的缺点:结构复杂、制造和安装困难。结构复杂、制造和安装困难。第12页,共106页,编辑于2022年,星期二1、结构、结构 4个基本元件组成:个基本元件组成:太阳轮、齿圈、行星架、行星齿轮太阳轮、齿圈、行星架、行星齿轮 行星齿轮通常有行星齿轮通常有36个,即绕行星轴式自转,又绕太阳轮公转。个,即绕行星轴式自转,又绕太阳轮公转。行星轮行星轮齿圈齿圈Z2太阳轮Z1行星架行星架Z3一、单排
9、行星齿轮机构一、单排行星齿轮机构第13页,共106页,编辑于2022年,星期二行星排行星排3个基本元件的齿数关系个基本元件的齿数关系1.单行星轮行星排:行星架虚拟齿数单行星轮行星排:行星架虚拟齿数Z3=内内齿圈齿数齿圈齿数Z2+太阳轮齿数太阳轮齿数Z1;且;且Z3Z2Z1.2.双行星轮行星排:行星架虚拟齿数双行星轮行星排:行星架虚拟齿数Z3=内内齿圈齿数齿圈齿数Z2-太阳轮齿数太阳轮齿数Z1;且;且Z2Z3Z1.3.比比值值=Z2/Z1第14页,共106页,编辑于2022年,星期二由行星轮由行星轮4的受力平衡条件可得的受力平衡条件可得:因此太阳轮力矩、齿圈力矩行星架力因此太阳轮力矩、齿圈力矩行
10、星架力矩分别为:矩分别为:(1)r第15页,共106页,编辑于2022年,星期二依能量守衡定律,齿圈和行星架依能量守衡定律,齿圈和行星架三个部件上输入与输出功率的代数和三个部件上输入与输出功率的代数和等于零,即等于零,即 (2)式中式中 、分别为太阳轮、齿圈分别为太阳轮、齿圈和行星架的转速和行星架的转速 将上式代入将上式代入(1)得)得 即为单排行星轮机构即为单排行星轮机构运动规律特性方程运动规律特性方程式式。第16页,共106页,编辑于2022年,星期二2单排行星齿轮机构变速原理 设设太太阳阳轮轮、齿齿圈圈和和行行星星架架的的转转速速分分别别为为n n1 1、n n2 2和和n n3 3,齿
11、齿圈圈与与太太阳阳轮轮的的齿齿数数比比为为。则则根根据据能能量量守守恒恒定定律律,由由作作用用在在该该机机构构各各元元件件上上的的力力矩矩和和结结构构参参数数可可导导出出表表示示单单排排行行星星齿齿轮轮机机构构一一般般运运动动规规律律的的特特性方程式:性方程式:n n1 1 n n2 2(1+(1+)n n3 30 0第17页,共106页,编辑于2022年,星期二 由由上上式式可可知知,由由于于单单排排行行星星齿齿轮轮机机构构具具有有两两个个自自由由度度,在在三三个个基基本本件件中中,任任选选两两个个分分别别作作为为主主动动件件和和从从动动件件,而而使使另另一一元元件件固固定定不不动动(该该元
12、元件件转转速速为为)或或使使其其运运动动受受到到一一定定的的约约束束(该该元元件件的的转转速速为为定定值值),则则机机构构只只有有一一个个自自由由度度,整整个个轮轮系系将将以以一定的传动比传递动力。一定的传动比传递动力。第18页,共106页,编辑于2022年,星期二太阳轮为主动件,行星架为从动件,太阳轮为主动件,行星架为从动件,齿圈固定。齿圈固定。如图所示,特性方程如图所示,特性方程中中n n2 20 0,因此有:,因此有:n n1 1(1+(1+)n n3 30 0,传动比:传动比:=n n1 1/n n3 3=1+=1+传动比传动比大于且为正值,大于且为正值,因此同向降速。因此同向降速。第
13、19页,共106页,编辑于2022年,星期二齿圈为主动件,行星架为从动件,太阳轮齿圈为主动件,行星架为从动件,太阳轮固定固定 如图所示,特性方如图所示,特性方程中程中n n0 0,因此有:,因此有:n n(1+(1+)n n0 0传动比:传动比:=n n /n n=(1+=(1+)传动比大于传动比大于1 1且为正值,且为正值,因此同向降速。因此同向降速。第20页,共106页,编辑于2022年,星期二行星架为主动件,齿圈为从动件,太阳轮固定行星架为主动件,齿圈为从动件,太阳轮固定 如图所示,特性方程中如图所示,特性方程中n n0 0,因此有:因此有:nn(1+(1+)n n0 0 传动比:传动比
14、:=n n/n n1+1+1 1 传动比小于传动比小于1 1且为正值,因此且为正值,因此同向增速。同向增速。第21页,共106页,编辑于2022年,星期二太阳轮为主动件,齿圈为从动件,太阳轮为主动件,齿圈为从动件,行星架固定行星架固定 如图所示,特性如图所示,特性方程中方程中n n0 0,因此有:因此有:n n+n n0 0传动比:传动比:=n n/n n因传动比为负值,所因传动比为负值,所以反向传力。以反向传力。第22页,共106页,编辑于2022年,星期二任意两元件互相连接任意两元件互相连接任任意意两两元元件件互互相相连连接接,也也就就是是说说n=n或或n=n,则则由由运运动动特特性性方方
15、程程可可知知,第第三三个个基基本本元元件件的的转转速速必必与与前前两两个个基基本本元元件件的的转转速速相相同同,即即行行星星排排按按直直接接挡挡传传动动,传动比传动比=1。第23页,共106页,编辑于2022年,星期二 任一个为主动件任一个为主动件 任任一一个个为为主主动动件件,无无夹夹持持部部件件,该该机机构构有有两两个个自自由由度度,因因此此不不论论以以哪哪两两个个基基本本元元件件为为主主动动件件、从从动动件件,都都不不能能传传递递动动力力,处处于空挡状态。于空挡状态。第24页,共106页,编辑于2022年,星期二 3双星行星排行星齿轮机构的变速原理 设设太太阳阳轮轮、齿齿圈圈和和行行星星
16、架架的的转转速速分分别别为为n n、n n和和n n ,齿齿圈圈和和太太阳阳轮轮的的齿齿数数比比为为,则则该该行行星星齿齿轮轮的的一一般运动规律的特性方程式为:般运动规律的特性方程式为:n n n n(1-(1-)n n 0 0 它它与与单单排排行行星星轮轮机机构构有有所所不不同同,但但当当其其中中一一元元件件受受约约束束,另另外外两两个个基基本本元元件件一一个个主主动动,一一个个从从动动时时,依依然然可可按按照照前前述述方方法法计计算算传传动动比比和和判判别别旋转方向。旋转方向。第25页,共106页,编辑于2022年,星期二第26页,共106页,编辑于2022年,星期二3.行星齿轮的检修行星
17、齿轮的检修 在自动变速器所有的零件中,行在自动变速器所有的零件中,行星齿轮机构的寿命是最长的,它们不星齿轮机构的寿命是最长的,它们不承受任何的换挡冲击,在正常使用的承受任何的换挡冲击,在正常使用的条件下它的工作寿命不会低于条件下它的工作寿命不会低于4040万公万公里。其中太阳轮和齿圈几乎没有损坏里。其中太阳轮和齿圈几乎没有损坏的可能,行星齿轮自身损坏的可能也的可能,行星齿轮自身损坏的可能也很小,唯一可能出问题的是很小,唯一可能出问题的是行星轮架行星轮架。第27页,共106页,编辑于2022年,星期二1 1行星齿轮机构故障行星齿轮机构故障 同手动变速器一样,行星齿轮机构可同手动变速器一样,行星齿
18、轮机构可能引起的故障主要是齿轮折断,轴承摩损能引起的故障主要是齿轮折断,轴承摩损等。将损坏部件更换后,故障就可排除,等。将损坏部件更换后,故障就可排除,但某一机械部件的损坏必须引起其前、后但某一机械部件的损坏必须引起其前、后两侧相邻部件的摩损甚至损坏,这时就要两侧相邻部件的摩损甚至损坏,这时就要仔细检查,尤其是对摩损部件,应检查其仔细检查,尤其是对摩损部件,应检查其是否有继续使用的可能。是否有继续使用的可能。变速齿轮机构能引起的故障如下:变速齿轮机构能引起的故障如下:第28页,共106页,编辑于2022年,星期二(1 1)异响)异响 异响可分为两种情况:行驶中突然产生异响可分为两种情况:行驶中
19、突然产生很大的异响,然后车辆不能行驶。此类故障很大的异响,然后车辆不能行驶。此类故障是由于有严重损坏造成,主要原因有输入、是由于有严重损坏造成,主要原因有输入、输出轴断裂;齿圈、太阳轮鼓、齿轮等断裂;输出轴断裂;齿圈、太阳轮鼓、齿轮等断裂;行星齿轮从行星架中脱出等。这类故障只要行星齿轮从行星架中脱出等。这类故障只要打开变速器后便可迅速发现。车辆能够行驶,打开变速器后便可迅速发现。车辆能够行驶,但自动变速器内部有异响。此类故障在拆解但自动变速器内部有异响。此类故障在拆解时要注意检查止推轴承是否烧结、散架。常时要注意检查止推轴承是否烧结、散架。常见的止推垫片有平止推垫片和带固定爪的止见的止推垫片有
20、平止推垫片和带固定爪的止推垫片。带爪的止推垫片有推垫片。带爪的止推垫片有3 3个固定爪的,也个固定爪的,也有有4 4个固定爪的。固定爪脱落,垫片自动转动个固定爪的。固定爪脱落,垫片自动转动也可引起异响。也可引起异响。第29页,共106页,编辑于2022年,星期二(2)撞击声)撞击声 撞击声主要在以下两种情况下出现:撞击声主要在以下两种情况下出现:在在起起动动状状态态踩踩住住制制动动踏踏板板,将将选选挡挡手手柄柄从从P P或或N N挡挡挂挂入入D D或或R R挡挡时时,变变速速器器内内部部发发出出撞撞击声;行驶中急加速或急减速时。击声;行驶中急加速或急减速时。引引起起撞撞击击声声的的原原因因有有
21、各各部部件件间间配配合合间间隙隙过过大大;止止推推垫垫片片摩摩损损过过度度;止止推推垫垫片片或或止止推推轴承漏装。轴承漏装。第30页,共106页,编辑于2022年,星期二(3 3)不能升挡)不能升挡 变速器机构造成的不升挡的原因变速器机构造成的不升挡的原因是由于齿圈与离合器组烧结在一起,是由于齿圈与离合器组烧结在一起,离合器组失去其应有的作用,从而引离合器组失去其应有的作用,从而引起不能升挡。起不能升挡。第31页,共106页,编辑于2022年,星期二2常见损坏形式及原因常见损坏形式及原因行星齿轮从行星架上脱落,这是行星行星齿轮从行星架上脱落,这是行星齿轮式变速器较常见的故障。主要原因是配齿轮式
22、变速器较常见的故障。主要原因是配件质量差。件质量差。行星轮与行星架间隙过大。主要原因行星轮与行星架间隙过大。主要原因是自然摩损。是自然摩损。止推轴承或止推垫片破碎。主要原因止推轴承或止推垫片破碎。主要原因是装配时受伤或配件质量差。是装配时受伤或配件质量差。卡环脱落。主要原因是配件质量差或卡环脱落。主要原因是配件质量差或拆卸时将卡环撬变形了。拆卸时将卡环撬变形了。第32页,共106页,编辑于2022年,星期二3 3检查检查(1 1)行星齿轮和轴有无烧蚀现象)行星齿轮和轴有无烧蚀现象 行行星星齿齿轮轮和和轴轴出出现现烧烧蚀蚀(边边黑黑),说说明明在在工工作作时时严严重重超超载载,行行星星轮轮架架或
23、或行行星星轮轮轴轴可可能能会会发发生生变变形形。修修理理时时要要么么更更换换行行星星齿齿轮轮机机构构总总成成(齿齿轮轮应应成成对对更更换换),要要么么就就更更换换行行星星轮轮架架和和行行星星轴轴。若若行行星星轮轮轴轴部部有有旋旋具具刀刀口口时时,需需用用旋旋具具将将轴轴拆拆下下,安安装装时时要要用用凡凡士士林林把把轴轴与与套套简简间间的的滚滚针针轴轴承承粘粘好。好。第33页,共106页,编辑于2022年,星期二(2 2)行星齿轮变速机构的工作间隙检查)行星齿轮变速机构的工作间隙检查 对对行行星星齿齿轮轮式式自自动动变变速速器器,需需检检查查行行星星轮轮与与行行星星架架间间隙隙、齿齿轮轮衬衬套套
24、直直径径。如如图图所所示示为为A340EA340E自自动动变变速速器器变变速速齿齿轮轮机机构构的的检检查查方方法法。行行星星轮轮与与行行星星架架标标准准间间隙隙为为0.200.200.60mm0.60mm。极极限值为限值为1mm1mm;齿圈衬套直径最大为;齿圈衬套直径最大为24.08mm24.08mm。各各种种自自动动变变速速器器标标准准数数值值不不一一样样,我我们们可可用用手手转转动动行行星星齿齿轮轮感感觉其与行星架的松紧程度;将圈套在轴上感觉齿圈衬套与轴的间隙。觉其与行星架的松紧程度;将圈套在轴上感觉齿圈衬套与轴的间隙。自动变速器变速齿轮机构的检查方法第34页,共106页,编辑于2022年
25、,星期二学习任务二学习任务二换挡执行机构换挡执行机构的结构和工作原理的结构和工作原理第35页,共106页,编辑于2022年,星期二 行行星星齿齿轮轮变变速速器器中中所所有有的的齿齿轮轮都都是是处处于于常常啮啮合合状状态态,其其挡挡位位变变换换必必须须通通过过以以不不同同的的方方式式对对行行星星齿齿轮轮机机构构的的基基本本元元件件进进行行约约束束(即即固固定定或或连连接接某某些些基基本本元元件件)来来实实现现。能能对对这这些些基基本本元元件件实实施施约约束束的的机机构构,就就是是行行星星齿齿轮轮变变速速器器的的换挡执行机构。换挡执行机构。行星齿轮变速器的换挡执行机构由行星齿轮变速器的换挡执行机构
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