自動變速器傳動機構設計

宋小艷

摘 要：本文完成了汽車自動變速器的傳動機構的設計，包括各檔位傳動方案的確定，最終完成行星齒輪傳動機構的具體結構參數的設計。

關鍵詞：行星齒輪傳動機構；離合器；制動器

中圖分類號：U463.212 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0061-01

1 引言

變速器是汽車傳動系統中最主要的結構之一，其作用是可以在較大范圍內改變汽車行駛速度和驅動輪上扭矩的大小，可實現倒車行駛和空擋。自動變速器，利用行星齒輪機構進行變速，它能根據油門踏板程度和車速變化，自動地進行變速，駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。自動變速器由于檔位少變化大，操作簡單，頗受廣大用戶的喜歡。

2 自動變速器結構

自動變速器包括液力傳動和機械傳動兩部分，其中機械傳動即齒輪傳動組，目前絕大多數轎車采用行星齒輪式自動變速器，包括行星齒輪機構和換檔執行機構兩部分。

2.1 行星齒輪傳動機構

行星齒輪機構，是自動變速器的重要組成部門之一，主要因為太陽輪（也稱中心輪）、齒圈、行星架和行星齒輪等元件組成。行星齒輪機構是實現變速的機構，速比的改變是通過以不同的元件作主動件和限制不同元件的運動而實現的。在速比改變的過程中，整個行星齒輪組還存在運動，動力傳遞沒有間斷，因而實現了動力換擋。自動變速器一般由兩到三排行星齒輪機構組成。

2.2 換擋執行機構

換擋執行機構主要是用來改變行星齒輪中的主動元件或限制某個元件的運動，改變動力傳遞的方向和速比，主要由多片式離合器、制動器和單向離合器等組成。

3 換擋執行機構設計

3.1 結構組成及作用

本文設計的換擋執行機構結構簡潔，僅用三個離合器（C1，C2，C3），兩個制動器（B1，B2），一個單向離合器（F），該變速器可實現了四擋變速，具體結構見圖1。

系統中各個結構的作用：

（1）離合器：連接軸和行星排的某個基本元件，或將行星排的某兩個元件連接一體，使之成為一個整體轉動。目前所用的離合器均為濕式多片離合器。

（2）制動器：將行星排中的某一元件加以固定，使之不能轉動。目前在自動變速器中常見的制動器有濕式多片式制動器和帶式制動器兩種。

（3）單向離合器是一種單向固定裝置能在一個方向鎖止行星齒輪的某一元件，而另一方向則允許自由轉動。

3.2 各檔位傳動比計算

（1）一擋：后行星排的特征方程式為：

其中：為小太陽輪轉速，等于輸入轉速；為齒圈轉速，等于輸出轉速；為行星架轉速，此時為0；為齒圈齒數和小太陽輪齒數之比。故傳動比由上式可得為。

（2）二擋：前排行星輪特征方程

后排行星輪

由以上兩式可得傳動比為

（3）三擋（直接擋）：傳動比為。

（4）四擋（超速擋）：前行星排的特征方程式為：

故得其傳動比為

（5）倒擋：前行星排的特征方程式為：，可得其傳動比為

（6）空擋：各離合器和制動器都在閑置狀態，此時行星齒輪機構各部分可以自由運動，則行星齒輪機構不傳遞動力，變速器處于空（N）擋位置。

3.3 各元件在不同擋位時的工作狀態

在該設計中，摩擦結合元件主要包括3個多片濕式離合器、2個制動器和1個單向離合器，它們之間的相互配合和總體布置見表1。

4 行星齒輪結構參數設計

4.1 齒圈參數設計

本設計初選端面模數為，齒圈分度圓直徑 ，壓力角取標準值，對于斜齒輪傳動而言，螺旋角越大，輪齒越傾斜，傳動平穩性越好，通常取，本次設計斜齒輪螺旋角取。所以法向模數 。則齒圈齒數為，取整后取。

4.2 大太陽輪參數設計

設計各擋傳動比為：

根據一檔傳動比計算可知后行星排特性參數為，則小太陽輪齒數為：，取整后。

根據二擋傳動比可計算出前行星排的特性參數為 =1.874，則大太陽輪齒數，取整后。

4.3 同心條件

在行星傳動機構中，為了提高其承載能力，大多采用幾個行星輪，將行星輪均勻地分布在傳動的同一圓周上，行星輪的數目取值范圍為3～6個。本設計中取行星輪數（即3個長行星輪，3個短行星輪）。長行星輪齒數：，查機械設計手冊可取短行星輪齒數：。

4.4 裝配條件

前行星排安裝條件為：（N為整數），由于，所以符合安裝條件。

5 結語

本課題設計的自動變速器采用了3個離合器，2個制動器和1個單向離合器，通過對傳動比設計確定了變速器的具體方案，完成了行星齒輪傳動機構的傳動比計算及齒輪參數等的確定。

參考文獻

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