利用等效杠杆法分析自动变速器行星齿轮传动

于琦

摘   要：自动变速器在实际的汽车生产过程中发挥着十分重要的作用，同时在客户选择汽车时，更加关注自动变速器的工作状况及实际运营过程中能量的传递效率，因此加快自动变速器的技术研发就十分关键。就当前的科研现状和实际需求来说，加快对行星齿轮的传动进行优化就成为了必须解决的技术性难题。本文就将基于等效杠杆的理论基础上对自动变速器行星齿轮的传动相关问题进行分析探讨，以求能够对自动变速器的优化提出有用的建议。

关键词：等效杠杆法  自动变速器  行星齿轮传动

中图分类号：TH13                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）02（a）-0098-02

行星齿轮作为一种啮合型的传动装置，在机械的传动过程中应用较为广泛，通过对行星齿轮的位置进行调解就能实现动力的阶梯化条件，在传动过程中其传动比是通过离合器的离与合来实现的，而且通过增减行星齿轮的排列顺序和行星齿轮的数量，能够较为理想地达到传动效果，因此被广泛地应用在各种传动场合。

自动变速器中行星齿轮的常见分析的方法包括：相对速度比较法、速度分解分析法、力矩分析法等，这些方法大多是在二维空间中对行星齿轮的相关数据进行分析，这几种方法在操作上较为简单，并且能够较为比较直观地分析相关数据，但是对于自动变速器中的行星齿轮中三自由度上的数据分析就存在一定的技术难度。同时，自动变速器的内部结构较为复杂，在进行相关数据的采集上存在一定的困难，因此利用等效杠杆的方法能够更加快速简便的解决这些问题。就目前市面上的机械而言，大多数是采用2K-H型行星齿轮进行动力传递，因此本文就以2K-H型行星齿轮为研究对象。

1  等效杠杆法的概述

（1）单行星排齿轮传动等效。该行星齿轮结构是由太阳轮、行星轮、齿环、行星齿架以及其他各部件共同构成的。根据其实际工作特点，对其运行情况进行简单抽象，在通过将行星的一個有效助推过程作为研究对象，如图1（a）所示s代表太阳轮，行星支架用PC代表，齿圈用R代表，但行星的行星安排通常是在围绕太阳轮进行自由运动，中间的几点记为行星支架PC，而s支点与其两端的交叉距离就是其实际的工作运营范围，分别如图1（a）（b）所示，在实际的运行过程中，更多的还应关注其单排与双排行星齿轮的等效图。通过对其一个完整的过程的分析就能够采集到只够多的实际数据，为后续的优化工作提供必要的技术支持。

（2）多排行星排齿轮传动等效。多排行星是采用并联的方式进行动力传输，并且在并联过程中，每个行星齿轮系统单元都可以看作一个独立的个体，在垂直方向上与三角支架形成闭合相连，行星之间的跨件连接点也是相互连接的。在通过杠杆图上将各支点是为其连接点，将能够最大化的减化运动过程中带来的各项影响因素，在进行相关处理时，应根据实际需求将杠杆进行重复折叠，并且在必要时要将部分杠杆进行重新打开，在进行重新折叠时，要注意相互连接的部分是否为达到合并点，在进行水平连接时，也应对两种情况进行利弊性评价并及时进行调整。如图1（b）所示，在离合器c和制动器b以及输出构件i上，多排行星连接装置呈现出等效的杠杆图，并且在相关作用的发挥上有着更大的优势，工作状况并没有因为并联而产生影响。

2  利用等效杠杆法对行星齿轮结构进行运动综合分析

想要利用等效杠杆法对行星齿轮的运动情况进行分析那么首先需要对其相关结构进行深入的研究和运动分析。

充分利用等效杠杆法的优势，能够快速建立起行星齿轮结构内部的联系，并且能够更加直观地观察到各部分的运行情况，各基本构件和各行星齿轮的转速都是相对转速的关系，因此在实际的测量和计算过程中，只需确定其中一项，其他部件的运营情况就已经基本确定了。

（1）各工况转速线。如图3中（a）图所示，当行星齿轮的转速达到一定值，是其他相应参数都会与其产生交点，而这些交点就是其他部位和各部件的相应转速，通过这一转速能够更加准确地确定出其他部件在实际工作过程中的转速情况，并且对于机械损耗来说也有一定的参考价值，同理，对其他工况曲线的实际测量能够使其动能的转化，更加直观地体现在数据上，对于其功放平行线上的素质，也应该采取保守的方式进行数据分析，通过这样的方式能够最大化地实现采集数据的科学性和全面性，从而保证提分析数据的准确性。

（2）各工况下传动效率。每个行星的转速比和转速工况要求，是以行星齿轮的转动为基础的，因此在进行相关转速动能传输效率的计算时，应增加考虑其转速线上R点时的工况，输入其构件的转速和工况条件，按照实际的转速比例进行相应的换算，能够得到其他工况的转速比。这一转速比具有一定的理论意义价值，但是在实际的测量过程中，应该与理论误差较小，只有这样才能真正保证其设计的准确性和可靠性，从而论证其设计的合理性。

（3）各连接件的相对转速。就各连接部件而言，由于其在分离状态下处于空转状态，而这一部分的实际转速很难把握，因此在分离状态时，对其连接部件的相对转速计算就成为十分关键的一个部分，一般来说是通过结合元件和分立元件，两个基本构成元件的转速差来进行相关内容的求解，如图2所示，在行星齿轮的工况为1时，其相对转速能够通过图表查出，当工作状况为2时，又能查出另一个转速，在两个转速差的平均值，即为其空转时的转速，而这一转速是其稳定的一个转速，同理，在其他工况条件下个元件进行相应转速求解。

（4）各行星轮相对转速。对于各行星之间的相对转速而言，需要对其轴距及齿半径进行合理的换算，同理在各种工况条件下其下排的齿轮转速较上排齿轮转速较大，同时在实际的工作过程中容易磨损。如图3所示，在图（b）上做几条辅助线能够更加直观地观察到两者之间的差距，在不同的交叉点上转速差别较大，同时随着转速越来越快，两者的差距会逐渐拉大，在转速达到某一恒定点时，这一点之间的差距是可以忽略不计的，这也是自动变速箱的理想工作状态，这样的状态下能够达到传动比例的最优化，并且对于自动变速箱本身也是一种保护。

3  结语

想要真正利用好等效杠杆的测量方法，就需要真正了解其内在的原理，还需要多利用、多研究。这样的理想化模型能够解决很多的棘手问题，同时在实际的运用过程中应该认真思考以下几方面的问题：

（1）行星齿轮运动传动装置在实际的工作过程中是否符合抽象化的条件，同时能够十分准确地画出简化图。

（2）对于主动输入的构件和被动制动的构件的确定。

（3）能够熟练掌握各行星齿轮运动过程中转速的换算关系，利用三角形法则能够较快地计算出其传动效率和传动比等数据，同时对其整体的工作情况也能有一个更加全面、准确的了解。

参考文献

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