自动变速器传动机构设计

宋小艳

摘 要：本文完成了汽车自动变速器的传动机构的设计，包括各档位传动方案的确定，最终完成行星齿轮传动机构的具体结构参数的设计。

关键词：行星齿轮传动机构；离合器；制动器

中图分类号：U463.212 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）06-0061-01

1 引言

变速器是汽车传动系统中最主要的结构之一，其作用是可以在较大范围内改变汽车行驶速度和驱动轮上扭矩的大小，可实现倒车行驶和空挡。自动变速器，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速，驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。自动变速器由于档位少变化大，操作简单，颇受广大用户的喜欢。

2 自动变速器结构

自動变速器包括液力传动和机械传动两部分，其中机械传动即齿轮传动组，目前绝大多数轿车采用行星齿轮式自动变速器，包括行星齿轮机构和换档执行机构两部分。

2.1 行星齿轮传动机构

行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部门之一，主要因为太阳轮（也称中心轮）、齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。行星齿轮机构是实现变速的机构，速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在速比改变的过程中，整个行星齿轮组还存在运动，动力传递没有间断，因而实现了动力换挡。自动变速器一般由两到三排行星齿轮机构组成。

2.2 换挡执行机构

换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动，改变动力传递的方向和速比，主要由多片式离合器、制动器和单向离合器等组成。

3 换挡执行机构设计

3.1 结构组成及作用

本文设计的换挡执行机构结构简洁，仅用三个离合器（C1，C2，C3），两个制动器（B1，B2），一个单向离合器（F），该变速器可实现了四挡变速，具体结构见图1。

系统中各个结构的作用：

（1）离合器：连接轴和行星排的某个基本元件，或将行星排的某两个元件连接一体，使之成为一个整体转动。目前所用的离合器均为湿式多片离合器。

（2）制动器：将行星排中的某一元件加以固定，使之不能转动。目前在自动变速器中常见的制动器有湿式多片式制动器和带式制动器两种。

（3）单向离合器是一种单向固定装置能在一个方向锁止行星齿轮的某一元件，而另一方向则允许自由转动。

3.2 各档位传动比计算

（1）一挡：后行星排的特征方程式为：

其中：为小太阳轮转速，等于输入转速；为齿圈转速，等于输出转速；为行星架转速，此时为0；为齿圈齿数和小太阳轮齿数之比。故传动比由上式可得为。

（2）二挡：前排行星轮特征方程

后排行星轮

由以上两式可得传动比为

（3）三挡（直接挡）：传动比为。

（4）四挡（超速挡）：前行星排的特征方程式为：

故得其传动比为

（5）倒挡：前行星排的特征方程式为：，可得其传动比为

（6）空挡：各离合器和制动器都在闲置状态，此时行星齿轮机构各部分可以自由运动，则行星齿轮机构不传递动力，变速器处于空（N）挡位置。

3.3 各元件在不同挡位时的工作状态

在该设计中，摩擦结合元件主要包括3个多片湿式离合器、2个制动器和1个单向离合器，它们之间的相互配合和总体布置见表1。

4 行星齿轮结构参数设计

4.1 齿圈参数设计

本设计初选端面模数为，齿圈分度圆直径 ，压力角取标准值，对于斜齿轮传动而言，螺旋角越大，轮齿越倾斜，传动平稳性越好，通常取，本次设计斜齿轮螺旋角取。所以法向模数 。则齿圈齿数为，取整后取。

4.2 大太阳轮参数设计

设计各挡传动比为：

根据一档传动比计算可知后行星排特性参数为，则小太阳轮齿数为：，取整后。

根据二挡传动比可计算出前行星排的特性参数为 =1.874，则大太阳轮齿数，取整后。

4.3 同心条件

在行星传动机构中，为了提高其承载能力，大多采用几个行星轮，将行星轮均匀地分布在传动的同一圆周上，行星轮的数目取值范围为3～6个。本设计中取行星轮数（即3个长行星轮，3个短行星轮）。长行星轮齿数：，查机械设计手册可取短行星轮齿数：。

4.4 装配条件

前行星排安装条件为：（N为整数），由于，所以符合安装条件。

5 结语

本课题设计的自动变速器采用了3个离合器，2个制动器和1个单向离合器，通过对传动比设计确定了变速器的具体方案，完成了行星齿轮传动机构的传动比计算及齿轮参数等的确定。

参考文献

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