AL4自动变速器机械部分.pptx

汽车自动变速器近代史汽车自动变速器近代史 了解中国近代的汽车自动变速器的发展状况了解中国近代的汽车自动变速器的发展状况 东新华网杭州月日电澳大利亚当地时东新华网杭州月日电澳大利亚当地时间月日时许，吉利汽车收购澳大利间月日时许，吉利汽车收购澳大利亚自动变速器公司签字仪式在澳大利亚新南威亚自动变速器公司签字仪式在澳大利亚新南威尔士州政府大厦举行。这标志着中国民营自主尔士州政府大厦举行。这标志着中国民营自主品牌汽车生产企业吉利集团，成功收购了全球品牌汽车生产企业吉利集团，成功收购了全球第二大自动变速器公司。第二大自动变速器公司。汽车自动变速器汽车自动变速器汽车自动变速器汽车自动变速器AL4AL4自动变速器概述自动变速器概述自自动动变变速速箱箱实实物物图图AL4AL4AL4自动变速器概述自动变速器概述AL4AL4自动变速器概述自动变速器概述 AL4自动变速箱是一个全电子控制横置、全密封、少维护的自动变速箱是一个全电子控制横置、全密封、少维护的自动变速箱，具有四个前进档和一个倒档，输出扭矩覆盖范围广。自动变速箱，具有四个前进档和一个倒档，输出扭矩覆盖范围广。该变速箱计算机为模糊逻辑自动适配电子计算机，具有接近人脑该变速箱计算机为模糊逻辑自动适配电子计算机，具有接近人脑智能功能，可以精确的控制换档、主油路的压力、通过热交换器智能功能，可以精确的控制换档、主油路的压力、通过热交换器的流量、控制变扭器活塞的运动。的流量、控制变扭器活塞的运动。变速箱计算机采用模糊控制理论，可根据驾驶员的驾驶风变速箱计算机采用模糊控制理论，可根据驾驶员的驾驶风格，车辆的载荷和程序选择器选择的程序来选择最佳的换档规则。格，车辆的载荷和程序选择器选择的程序来选择最佳的换档规则。变速箱计算机和发动机计算机相互连接，传递信息，使液力变扭变速箱计算机和发动机计算机相互连接，传递信息，使液力变扭器的锁止，离合器、制动器的接合更加平稳，极大的提高了驾驶器的锁止，离合器、制动器的接合更加平稳，极大的提高了驾驶舒适性和操作稳定性，当车辆出现故障时，计算机控制系统采用舒适性和操作稳定性，当车辆出现故障时，计算机控制系统采用后备值的方式运行，协助驾驶员把车开到服务站进行维修，维修后备值的方式运行，协助驾驶员把车开到服务站进行维修，维修人员利用诊断工具与计算机自诊断系统对话，能快速查找，排除人员利用诊断工具与计算机自诊断系统对话，能快速查找，排除故障。变速箱计算机控制系统通过各种电磁阀来防止驾驶员的误故障。变速箱计算机控制系统通过各种电磁阀来防止驾驶员的误操作，提高了使用安全性。操作，提高了使用安全性。AL4AL4自动变速器构造自动变速器构造AL4AL4自变箱由四部分组成：自变箱由四部分组成：1 1、液力传动部分、液力传动部分 2 2、机械传动部分、机械传动部分 3 3、液压控制单元、液压控制单元 4 4、电子控制单元、电子控制单元。AL4AL4自动变速器结构自动变速器结构液力分配器液力分配器来自发动机的动力来自发动机的动力动力输出动力输出动力输出动力输出机械装置机械装置一级减速主动齿轮一级减速主动齿轮主减速器主减速器泵泵第二轴第二轴变矩器变矩器 AL4自动变速器自动变速器由液力传动部分、机由液力传动部分、机械传动部分、液压控械传动部分、液压控制单元和电子控制单制单元和电子控制单元四部分组成。元四部分组成。AL4自动变速器液力变矩自动变速器液力变矩器为锁止式变矩器。器为锁止式变矩器。变速器采用辛普森变速器采用辛普森型行星齿轮系，结构型行星齿轮系，结构紧凑。离合器为片式。紧凑。离合器为片式。制动器为一个片式，制动器为一个片式，2个带式，传递扭矩大。个带式，传递扭矩大。所有运动副及齿轮润所有运动副及齿轮润滑均为压力润滑。变滑均为压力润滑。变速器为全密封式，更速器为全密封式，更换传动轴不须放油。换传动轴不须放油。AL4AL4自动变速器零件总图自动变速器零件总图1-液力变扭器液力变扭器 2-输入轴（一轴）输入轴（一轴）3-机油泵总成机油泵总成 4-第一级减速从动齿轮第一级减速从动齿轮 5-停车轮停车轮 6-第二轴第二轴 7-第二级减速主动齿轮第二级减速主动齿轮 8-差速器齿圈差速器齿圈 9-差速器壳差速器壳 10-液力分配器罩液力分配器罩 11-换档棘轮卡片换档棘轮卡片 12-液力分配器液力分配器 13-手动阀手动阀 14-辅助液力分配器辅助液力分配器 15-离合器离合器E1（倒档和（倒档和1档）档）16-离合器离合器E2（2、3、4档）档）17-供油通道供油通道 18-制动器制动器F1（4档）档）19-制动器制动器F2（倒（倒 档）档）20-制动器制动器F3（1、2档）档）21-行星齿轮系行星齿轮系 22-第一级减速主第一级减速主动齿轮动齿轮 AL4自动变速器的特点自动变速器的特点 1、液力变扭器为锁止式变扭器。液力变扭器为锁止式变扭器。2、采用辛普森、采用辛普森型行星齿轮系，结构紧凑。型行星齿轮系，结构紧凑。3、离合器为片式，制动器为一个片式、两离合器为片式，制动器为一个片式、两 个带式，传递扭矩大。个带式，传递扭矩大。4、所有运动副及齿轮润滑均为压力润滑。、所有运动副及齿轮润滑均为压力润滑。5、变速箱为全封闭式，更换传动轴不需放、变速箱为全封闭式，更换传动轴不需放 油。油。AL4AL4自动变速器保养参数自动变速器保养参数 发动机发动机 TU5JPK/EW10/12 变速箱油量变速箱油量6升左右升左右放油量放油量3升左右升左右变速箱油变速箱油97.36.22换油周期换油周期终生润滑终生润滑检查变速箱油液面周期检查变速箱油液面周期 60000公里公里 变速箱润滑方式变速箱润滑方式 在压力下在压力下减速机构润滑方式减速机构润滑方式 在压力下在压力下 变速箱质量变速箱质量 大约大约70公斤公斤 最大输出扭矩最大输出扭矩 在在2000到到4500转转/分钟之间分钟之间时，时，210mN AL4AL4自动变速器各档位传动比和齿数自动变速器各档位传动比和齿数 档位档位 传动比传动比/齿数齿数1档档2.752档档1.53档档14档档0.71R档档 2.45一级减速主被动齿数一级减速主被动齿数5267二级减速主被动齿数二级减速主被动齿数2571 里程表主被动齿数里程表主被动齿数2420AL4AL4自动变速器传动机理自动变速器传动机理 AL4自自动动变变速速箱箱控控制制原原理理（如如图图），变变速速箱箱计计算算机机根根据据各各个个传传感感器器采采集集的的信信号号，变变速速杆杆及及程程序序选选择择按按钮钮位位置置，精精确确控控制制主主油油路路油油压压、油油温温、变变扭扭器器锁锁止止，换换档档及及组组合合仪仪表表的的显显示示。发发动动机机计计算算机机和和变变速速箱箱计计算算机机互互通通信信息息，在在变变换换档档位位时时，通通过过减减小小点点火火提提前前角角来来降降低低发发动动机机扭扭矩矩，提提高高换换档档舒适性。舒适性。传动轴传动轴 +差速器差速器变速箱变速箱机械部分机械部分液力变扭器液力变扭器 电电液液分分配配阀阀油油温温交交换换调调节节器器调调节节流流量量故故障障灯灯闪闪亮亮申申请请 发发动动机机电电控控单单元元显显示示器器蜂蜂鸣鸣器器选选档档杆杆组组合合仪仪表表电电液液控控制制电电控控油油温温降降档档信信息息制制动动信信息息锁锁止止阀阀机械（发动机机械（发动机曲轴动力输入）曲轴动力输入）电电磁磁阀阀油压调节油压调节 电磁阀电磁阀 程程序序选选择择 车轮车轮AL4AL4自动变速器传动机理自动变速器传动机理AL4AL4自动变速器换当规则自动变速器换当规则 计算机有十二条换档规则，计算机根据不同条件选择其中一计算机有十二条换档规则，计算机根据不同条件选择其中一条，使车辆的运行符合驾驶员的意愿、车辆载荷和各种道路条件条，使车辆的运行符合驾驶员的意愿、车辆载荷和各种道路条件的需要。的需要。L1规则：规则：经济规则，油温达经济规则，油温达30C以后进入该规则。以后进入该规则。L2规则：规则：中间规则，介于中间规则，介于L1和和L3中间。中间。L3规则：规则：运动规则，计算机测出驾驶员运动风格后或按运动规则，计算机测出驾驶员运动风格后或按“S键键”后，优先进入该规则。后，优先进入该规则。L4规则：规则：上缓坡规则，计算机换档优先考虑上缓坡需要的动上缓坡规则，计算机换档优先考虑上缓坡需要的动 力。力。L5规则：规则：上陡坡规则，计算机换档优先考虑上陡坡需要的动力。上陡坡规则，计算机换档优先考虑上陡坡需要的动力。L6规则：规则：下坡规则，计算机换档较平路滞后，利用发动机制动。下坡规则，计算机换档较平路滞后，利用发动机制动。AL4AL4自动变速器换挡规则自动变速器换挡规则L7规则：规则：雪地规则，按雪地规则，按“*”键后，进入该规则，计算机控制变键后，进入该规则，计算机控制变速速 箱用二档起步，防止车轮打滑，适用低附着系数路面。箱用二档起步，防止车轮打滑，适用低附着系数路面。L8规则：规则：低温保护规则，油温小于低温保护规则，油温小于14C时，进入该规则，禁时，进入该规则，禁 止变扭器锁止。止变扭器锁止。L9规则：规则：防污染规则，油温防污染规则，油温15-30C时，进入该规则，提高怠时，进入该规则，提高怠 速防止污染。速防止污染。L10规则：高温保护规则，油温大于规则：高温保护规则，油温大于118C时，进入该规则，时，进入该规则，变扭器锁止。变扭器锁止。L11规则：正常规则：正常CM1（手动换挡）规则。（手动换挡）规则。L12规则：高温规则：高温CM1（手挡换挡）规则。（手挡换挡）规则。AL4AL4自动变速器变速杆的操纵方法自动变速器变速杆的操纵方法1、变速杆装在驾驶员右侧的控制面板上（如图可以在图变速杆装在驾驶员右侧的控制面板上（如图可以在图7-6中六个位置移动）。中六个位置移动）。2、变速杆带有机械安全装置，要想改变变速杆的位置必须先作用一侧向力，变速杆带有机械安全装置，要想改变变速杆的位置必须先作用一侧向力，然后才能换档。然后才能换档。3、只有把变速杆放在只有把变速杆放在P或或N位置才能起动发动机位置才能起动发动机4、关闭发动机后需把变速杆挂入关闭发动机后需把变速杆挂入P以便锁止停车轮以便锁止停车轮5、打开点火开关到打开点火开关到M位后，踩制动才能将变速杆退出位后，踩制动才能将变速杆退出P位置位置6、打开点火开关到打开点火开关到M位后，仪表板上的档位、程序显示器显示变速杆位置和位后，仪表板上的档位、程序显示器显示变速杆位置和 程序选择器的程序。程序选择器的程序。7、P位置为停车位置；位置为停车位置；R为倒档；为倒档；N位为空档，前轮未抬起拖车时必须挂在位为空档，前轮未抬起拖车时必须挂在N 档；档；D为前进档，挂在此位置，可实现为前进档，挂在此位置，可实现1、2、3、4四个档的自动升降；四个档的自动升降；3为为 前进档，挂在此位置，可实现前进档，挂在此位置，可实现1、2、3三个档的自动升降；三个档的自动升降；2为前进档，挂为前进档，挂 在此位置，可实现在此位置，可实现1、2二个档的自动升降。二个档的自动升降。AL4AL4自动变速器程序使用方法自动变速器程序使用方法 1、通过程序选择器可选择三个程序：通过程序选择器可选择三个程序：“自适配自适配”或或“正常正常”程程序、序、“运动运动”程程 序和序和“雪地雪地”程序。程序。2、打开点火开关不按任何键，电控单元选择自适配程序。这是打开点火开关不按任何键，电控单元选择自适配程序。这是基本程序，变速器电控单元使自动变速器的运行适应于驾驶风格、道基本程序，变速器电控单元使自动变速器的运行适应于驾驶风格、道路、车辆载荷，以省油优先。路、车辆载荷，以省油优先。3、按按“S”键，电控单元选择运动程序，此程序优先考虑运动驾键，电控单元选择运动程序，此程序优先考虑运动驾驶，而不是优先考虑省油。驶，而不是优先考虑省油。4、按按“*”键，电控单元选择雪天程序，此程序适用于低附着力键，电控单元选择雪天程序，此程序适用于低附着力路面行驶；电控单元控制变速器用二档起步，以防车辆打滑。路面行驶；电控单元控制变速器用二档起步，以防车辆打滑。5、把变速杆放在把变速杆放在“2”位置，再按程序选择器上的位置，再按程序选择器上的“1”键可得键可得到强制一档，即自动变速器无自动升档动作。到强制一档，即自动变速器无自动升档动作。6、每次关闭点火开关重新打开之后，电控单元自动回到自适配每次关闭点火开关重新打开之后，电控单元自动回到自适配程序。程序。AL4AL4自动变速器程序使用方法自动变速器程序使用方法操操纵纵手手柄柄实实物物图图AL4自动变速器拖挂和注意事项自动变速器拖挂和注意事项 发发动动机机转转动动时时泵泵轮轮轴轴套套带带动动机机油油泵泵运运转转，产产生生压压力力润润滑滑变变速速器器内内各各部部件件。因因此此，拖拖挂挂时时应应在在升升起起驱驱动动轮轮的的情情况况下下进进行行拖拖车车，如如果果在在不不升升起起前前轮轮时时拖拖挂挂必必须须把把变变速速杆杆放放在在“N”位位置置，不不加加变变速速器器油油，行行程程不不得得超超过过50公公里里，车车速速不不得得超超过过50km/h。注意事项：注意事项：（1）不要关闭点火钥匙滑行；）不要关闭点火钥匙滑行；（2）不能推车来起动车辆；）不能推车来起动车辆；（3）只有当发动机转动时，自动变速器才能得到润滑；）只有当发动机转动时，自动变速器才能得到润滑；（4）发动机转动时不要拨掉蓄电池正负极；）发动机转动时不要拨掉蓄电池正负极；（5）点火开关打开后，不要拨掉电控单元插头；）点火开关打开后，不要拨掉电控单元插头；（6）电瓶应正确充电；）电瓶应正确充电；（7）发电机电压不得起过）发电机电压不得起过16V；（8）没有保护措施，不要把自动变速器放在地上；）没有保护措施，不要把自动变速器放在地上；（9）从发动机上拆装自动变速器必须使用专用工具。）从发动机上拆装自动变速器必须使用专用工具。AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器2、组成、组成 AL4自动变速箱由自动变速箱由液压传动部分液压传动部分（液力变扭器）、（液力变扭器）、机械传动部分机械传动部分、液压控制单元液压控制单元和和电子控制单元电子控制单元四部分组四部分组成。成。1、作用、作用 液力变扭器是自动变速箱中不可缺少的重要组成部液力变扭器是自动变速箱中不可缺少的重要组成部分之一，它柔性装在发动机飞轮上，其作用是将发动机分之一，它柔性装在发动机飞轮上，其作用是将发动机的动力传递给自动变速箱的行星齿轮系统，并具有一定的动力传递给自动变速箱的行星齿轮系统，并具有一定的自动变速功能，自动变速箱的传动效率主要取决于液的自动变速功能，自动变速箱的传动效率主要取决于液力变扭器，该变扭器具有扭矩放大作用，锁止时传动效力变扭器，该变扭器具有扭矩放大作用，锁止时传动效率达率达100%。AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器液力变扭器的实物图液力变扭器的实物图AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器液力变扭器的零件图液力变扭器的零件图1-锁止活塞锁止活塞2-双面摩擦片双面摩擦片3-减震器减震器4-涡轮涡轮5-泵机泵机6-导轮导轮7-单向离合器单向离合器8-机油泵传动齿机油泵传动齿9-涡轮花键套涡轮花键套AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器 液力变矩器外形图与装配关系液力变矩器外形图与装配关系 1-起动齿圈起动齿圈2-传动法兰盘传动法兰盘3-液力变矩器液力变矩器AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器液力变扭器由以下部分构成：液力变扭器由以下部分构成：与发动机相连接的泵轮与发动机相连接的泵轮 与变速箱相连的涡轮与变速箱相连的涡轮 位于泵轮和涡轮之间的导轮位于泵轮和涡轮之间的导轮 由计算机控制的锁止装置，包括活塞、摩由计算机控制的锁止装置，包括活塞、摩 擦片和减震器。擦片和减震器。AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器 液力变扭液力变扭器固定在变扭器支架上。它的作用器固定在变扭器支架上。它的作用是是确保发动机好变速器之间的柔性、自动连接，在确保发动机好变速器之间的柔性、自动连接，在车辆停止时，可逐步的与发动机分离，确保发动机车辆停止时，可逐步的与发动机分离，确保发动机不熄火。不熄火。它有以下两个功能：它有以下两个功能：增扭增扭 它可以把发动机的力矩增加到它可以把发动机的力矩增加到2.2倍。倍。传递力矩传递力矩 它可以把发动机的力矩以它可以把发动机的力矩以0.98的效率传的效率传 递；在锁止时，效率可以达到递；在锁止时，效率可以达到1。AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器泵轮泵轮导轮导轮涡轮涡轮液压油流液压油流 动回路动回路 显显然然在在起起步步时时涡涡轮轮得得到到最最大大转转矩矩。高高速速流流动动的的液液压压油油通通过过涡涡轮轮叶叶片片后后反反冲冲导导轮轮正正面面，欲欲使使导导轮轮向向相相反反方方向向转转动动，但但其其单单向向锁锁止止提提供供一一反作用力反作用力液力变矩器中三个元件的功用：液力变矩器中三个元件的功用：AL4AL4自动变速器液力变矩器元件自动变速器液力变矩器元件 泵轮泵轮：将发动机的机械能转变：将发动机的机械能转变 为自动变速器油的动能；为自动变速器油的动能；涡轮涡轮：将自动变速器油的动能转变：将自动变速器油的动能转变 为涡轮轴上的机械能；为涡轮轴上的机械能；导轮导轮：改变自动变速器油的流动方：改变自动变速器油的流动方 向，从而达到增矩的作用。向，从而达到增矩的作用。AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器 P泵轮泵轮 T涡轮涡轮 R导轮导轮AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器“涡流涡流”的产生：的产生：当泵轮随飞轮转动时，由于离心力的作用，当泵轮随飞轮转动时，由于离心力的作用，液体沿泵轮叶片间的通道向外缘流动，外缘液体沿泵轮叶片间的通道向外缘流动，外缘油压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡油压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡轮外缘，又从涡轮内缘流入泵轮内缘，可见轮外缘，又从涡轮内缘流入泵轮内缘，可见在轴向断面（循环圆）内，液体流动形成循在轴向断面（循环圆）内，液体流动形成循环流，称为环流，称为“涡流涡流”。AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器“环流环流”的产生的产生 因涡流的产生，液体冲向涡轮使两轮间产生牵连运动，因涡流的产生，液体冲向涡轮使两轮间产生牵连运动，涡轮产生绕轴旋转的扭矩。可见，循环圆内的液体绕轴旋转涡轮产生绕轴旋转的扭矩。可见，循环圆内的液体绕轴旋转形成形成“环流环流”。将将上述两种油流的合成，形成一条首尾相接上述两种油流的合成，形成一条首尾相接的的螺旋流螺旋流。只有当涡轮的扭矩大于汽车的行驶阻力矩时，汽。只有当涡轮的扭矩大于汽车的行驶阻力矩时，汽车才能行驶。车才能行驶。AL4AL4自动变速器液力变矩器自动变速器液力变矩器涡涡流流与与环环流流液力变矩器工作原理液力变矩器工作原理增矩过程：增矩过程：MW=MB+MD偶合点：偶合点：MW=MB液力变矩器工作原理液力变矩器工作原理 减矩过程：减矩过程：Mw=MB-MD（导轮不转）（导轮不转）MT=MP(加装单向离合器后加装单向离合器后，导轮转动，导轮转动)液力变矩器工作原理液力变矩器工作原理 泵轮通过液流带动涡轮旋转，总是存在着转泵轮通过液流带动涡轮旋转，总是存在着转速差，因此传动效率低，变速箱油温度容易升高，速差，因此传动效率低，变速箱油温度容易升高，为了提高变扭器传动效率，降低油温，充分利用为了提高变扭器传动效率，降低油温，充分利用发动机制动，发动机制动，AL4自动变速箱通过电脑控制液力自动变速箱通过电脑控制液力分配器上的锁止电磁阀形成不同油路来控制锁止分配器上的锁止电磁阀形成不同油路来控制锁止活塞的接合和分离。活塞的接合和分离。液力变扭器的锁止可作用在液力变扭器的锁止可作用在2、3和和4档上，档上，1档很少如此。档很少如此。液力变矩器的锁止液力变矩器的锁止分离原理：分离原理：非锁止状态下，非锁止状态下，具有一定压力的变具有一定压力的变速箱油从油道速箱油从油道a进进入锁止活塞入锁止活塞1的左的左面，推动活塞向右面，推动活塞向右移动，然后经图中移动，然后经图中阴影区域从油道阴影区域从油道b流出。流出。液力变矩器锁止活塞分离液力变矩器锁止活塞分离 1-锁止活塞锁止活塞 2-双面摩擦片双面摩擦片 3-减震器减震器4-泵轮泵轮5-涡轮涡轮a-油道油道 b-油道油道液力变矩器锁止活塞分离液力变矩器锁止活塞分离液力变矩器锁止活塞结合液力变矩器锁止活塞结合 1-锁止活塞锁止活塞 2-双面摩擦片双面摩擦片 3-减震器减震器 4-泵轮泵轮 5-涡轮涡轮 6-壳体壳体 a-油道油道 b-油道油道 c-变扭器壳体动变扭器壳体动)锁锁止止原原理理：在在锁锁止止模模式式下下，油油道道a通通过过阀阀与与油油底底壳壳相相通通后后泄泄压压，具具有有一一定定压压力力的的变变速速箱箱油油从从油油道道b进进入入，充充满满图图中中阴阴影影区区域域后后推推动动锁锁止止活活塞塞1向向左左移移动动，把把双双面面摩摩擦擦片片压压紧紧在在壳壳体体6上上使使变变速速箱箱壳壳体体（即即泵泵轮轮4）与与涡涡轮轮5以以同同一一角角速速度度旋转。旋转。液力变矩器锁止活塞结合液力变矩器锁止活塞结合单排行星齿轮机构组成单排行星齿轮机构组成辛辛普普森森式式单单排排行行星星齿齿轮轮架架行星轮支架行星轮支架PS太阳轮太阳轮P行星轮行星轮S内齿圈内齿圈C单排行星齿轮机构组成单排行星齿轮机构组成太阳轮太阳轮行星轮行星轮内齿圈内齿圈行星架行星架内齿圈轴内齿圈轴制动带制动带太阳轮轴太阳轮轴行星架轴行星架轴常常见见单单排排行行星星齿齿轮轮架架结构：结构：4个基个基本元件组本元件组成：成：太阳太阳轮、齿圈、轮、齿圈、行星架、行星架、行星齿轮。行星齿轮。行星行星齿轮通常齿轮通常有有36个，个，即绕行星即绕行星轴式自转，轴式自转，又绕太阳又绕太阳轮公转。轮公转。单排行星齿轮系统运动分析单排行星齿轮系统运动分析行星轮受力如图所示：行星轮受力如图所示：作用在太阳轮作用在太阳轮1上的力矩为：上的力矩为：M1=F1r1 作用在齿圈作用在齿圈2上的力矩为上的力矩为:M2=F2r2 作用在行星架作用在行星架3上的力矩为上的力矩为:M3=F3r3 设齿圈齿数设齿圈齿数Z2与太阳轮齿数与太阳轮齿数Z1之比为之比为，则：，则：Z2/Z1=式中：式中：r1、r2分别为太阳轮和内齿圈的节圆半径；分别为太阳轮和内齿圈的节圆半径；r3 为行星架与行星轮的中心距为行星架与行星轮的中心距 Z1、Z2分别为太阳轮和内齿圈的齿数；分别为太阳轮和内齿圈的齿数；单排行星齿轮系统运动分析单排行星齿轮系统运动分析由行星轮由行星轮4的受力平衡条件可得的受力平衡条件可得:根据汽车工程数学中根据汽车工程数学中“有效力臂有效力臂”公式，公式，得得因此太阳轮力矩、齿圈力矩行星架力矩分别为：因此太阳轮力矩、齿圈力矩行星架力矩分别为：（1）依能量守衡定律，齿圈、行星架、太阳轮三个部依能量守衡定律，齿圈、行星架、太阳轮三个部件上输入与输出功率的代数和等于零，即件上输入与输出功率的代数和等于零，即单排行星齿轮系统运动分析单排行星齿轮系统运动分析（2）式中式中n1、n2、n3 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式。运动规律特性方程式。单排行星齿轮系统运动分析单排行星齿轮系统运动分析齿圈齿圈太阳轮太阳轮行星架行星架11+单排行星齿轮传动比分析单排行星齿轮传动比分析 将太阳轮、齿圈和行星架之一作为主动件与输入轴相连；另一将太阳轮、齿圈和行星架之一作为主动件与输入轴相连；另一元件作为被动件与输出轴相连；将第三个元件约束制动，这样，元件作为被动件与输出轴相连；将第三个元件约束制动，这样，整个行星齿轮机构就以一定传动比传递动力。整个行星齿轮机构就以一定传动比传递动力。有六种不同组合方案：有六种不同组合方案：设：太阳轮齿数设：太阳轮齿数Z Z1 1=24=24，齿圈齿数，齿圈齿数Z Z2 2=56=56，则，则(1)太阳轮太阳轮1输入，行星架输入，行星架3输出，齿圈输出，齿圈2固定固定(n2=0)减速传动减速传动根据特性方程：根据特性方程：用于低档用于低档当太阳轮顺时针转时，行星轮既自转又公转，同时带动行星架绕太当太阳轮顺时针转时，行星轮既自转又公转，同时带动行星架绕太阳轮顺时针方向旋转。输出与输入旋转阳轮顺时针方向旋转。输出与输入旋转方向相同方向相同,但但转速低于输入转速低于输入单排行星齿轮传动比分析单排行星齿轮传动比分析(2)行星架行星架3输入，太阳轮输入，太阳轮1输出，齿圈输出，齿圈2固定固定(n2=0)超速传动超速传动根据特性方程：根据特性方程：用于超速档用于超速档当行星架顺时针转动时，行星轮分别饶各自的轴沿逆时针方向转当行星架顺时针转动时，行星轮分别饶各自的轴沿逆时针方向转动（自转），同时驱动太阳轮顺转。动（自转），同时驱动太阳轮顺转。输出与输入旋转输出与输入旋转方向相同方向相同，但但转速高于输入转速高于输入。单排行星齿轮传动比分析单排行星齿轮传动比分析（3）齿圈）齿圈2输入，行星架输入，行星架3输出，输出，太阳轮固定太阳轮固定(n1=0)减速传动减速传动根据特性方程：根据特性方程：用于高档当齿圈按顺时针方向转动时，各行星轮既要自转又要公转，同时带当齿圈按顺时针方向转动时，各行星轮既要自转又要公转，同时带动行星架沿顺时针方向旋转。动行星架沿顺时针方向旋转。输出与输入旋转输出与输入旋转方向相同方向相同，但，但转速低转速低于输入于输入。单排行星齿轮传动比分析单排行星齿轮传动比分析（4）行星架）行星架3输入，齿圈输入，齿圈2输出，太阳轮输出，太阳轮1固定固定(n1=0)超速传动超速传动根据特性方程：根据特性方程：用于超速档用于超速档当行星架绕太阳轮顺转时，就会带动行星轮沿顺时针滚动（公转）当行星架绕太阳轮顺转时，就会带动行星轮沿顺时针滚动（公转）和绕其轴顺转（自转）和绕其轴顺转（自转）,同时，带动齿圈顺转。同时，带动齿圈顺转。输出与输入旋转输出与输入旋转方方向相同向相同，但，但转速高于输入转速高于输入。单排行星齿轮传动比分析单排行星齿轮传动比分析（5 5）太阳轮）太阳轮1 1输入输入,齿圈齿圈2 2输出输出,行星架行星架3固定固定(n3=0)倒档减速传动倒档减速传动根据特性方程：根据特性方程：式中负号表示从动件与主动件的旋转方向相反。式中负号表示从动件与主动件的旋转方向相反。当行星架固定不动时，各个行星轮只能自转而无公转，输出与输入当行星架固定不动时，各个行星轮只能自转而无公转，输出与输入旋转旋转方向相反方向相反，且，且转速低于输入转速低于输入。用于低速倒档用于低速倒档单排行星齿轮传动比分析单排行星齿轮传动比分析（6）齿圈）齿圈2输入输入,太阳轮太阳轮1输出输出,行星架行星架3固定固定(n3=0)倒档升速传动倒档升速传动根据特性方程：根据特性方程：当行星架固定、齿圈为主动轮时，行星轮为惰轮，输出与输入旋转当行星架固定、齿圈为主动轮时，行星轮为惰轮，输出与输入旋转方向相反方向相反，且，且转速高于输入转速高于输入。用于高速倒档用于高速倒档单排行星齿轮传动比分析单排行星齿轮传动比分析 太阳轮、齿圈和行星架三元件中，任意联锁两个元件，太阳轮、齿圈和行星架三元件中，任意联锁两个元件，则第三个元件必然与联锁的两元件转速相同，行星齿轮机则第三个元件必然与联锁的两元件转速相同，行星齿轮机构所有元件没有相对运动，形成构所有元件没有相对运动，形成直接传动直接传动。i.（7）、直接传动直接档）、直接传动直接档代入特性方程：代入特性方程：如把三个元件中的任意两个元件联锁成一体，即当：如把三个元件中的任意两个元件联锁成一体，即当：得：得：单排行星齿轮传动比分析单排行星齿轮传动比分析（8）、自由转动）、自由转动空挡空挡 在太阳轮、齿圈和行星架三个元件在太阳轮、齿圈和行星架三个元件中，如果即无任何元件受约束，也无任中，如果即无任何元件受约束，也无任何两个元件联琐成一体，则各元件将自何两个元件联琐成一体，则各元件将自动转动。即输出轴可以不动，行星齿轮动转动。即输出轴可以不动，行星齿轮机构将不传递动力。因此可以得到空档。机构将不传递动力。因此可以得到空档。单排行星齿轮动力传递的单排行星齿轮动力传递的8 8种方案种方案 方案方案主动件主动件从动件从动件固定件固定件传动比传动比适合档位适合档位备注备注1太阳轮太阳轮 1行星架行星架1+齿圈齿圈1+低档低档减速增扭减速增扭2行星架行星架1+太阳轮太阳轮 1齿圈齿圈1/1+超速档超速档增速减扭增速减扭3齿圈齿圈行星架行星架1+太阳轮太阳轮 11+/高档高档减速增扭减速增扭4行星架行星架1+齿圈齿圈太阳轮太阳轮 1/1+超速档超速档增速减扭增速减扭5太阳轮太阳轮 1齿圈齿圈行星架行星架1+-低速倒档低速倒档减速增扭减速增扭6齿圈齿圈太阳轮太阳轮 1行星架行星架1+-1/高速倒档高速倒档减速增扭减速增扭7任两个连成一体任两个连成一体1直接档直接档直接传动直接传动8既无任一元件制动又无任两元件连成一体既无任一元件制动又无任两元件连成一体三元件自由三元件自由转动转动空挡空挡不传动动力不传动动力单排齿轮传递动力分析的结论单排齿轮传递动力分析的结论 架入为增架入为增 架出为减架出为减 架定则反架定则反 辛普森式齿轮系统机械系统辛普森式齿轮系统机械系统机械传动机构有两个功能：机械传动机构有两个功能：1、提供、提供4个前进档和个前进档和1个倒档；个倒档；2、在车辆前进过程中自动换档。、在车辆前进过程中自动换档。第一个功能是通过两组行星齿轮系实现的。第一个功能是通过两组行星齿轮系实现的。这两组行星齿轮系实现减速和将涡轮轴运动传递这两组行星齿轮系实现减速和将涡轮轴运动传递给减速齿轮。给减速齿轮。自动换档功能是通过液压元件、电子元件来实自动换档功能是通过液压元件、电子元件来实现的。现的。辛普森辛普森行星齿轮系统行星齿轮系统 AL4自自动动变变速速箱箱采采用用辛辛普普森森型型行行星星齿齿轮轮系系，由由两两个个简简单单行行星星齿齿轮轮组组组组成成，第第一一行行星星齿齿轮轮组组位位于于变变速速箱箱后后端端盖盖一一侧侧，第第二二行行星星齿齿轮轮组组位位于于液液力力变变扭扭器器一一侧侧。第第一一组组的的内内齿齿圈圈C1与与第第二二组组的的行行星星轮轮支支架架PS2和和一一级级减减速速主主动动齿齿轮轮连连在在一一起起，第第二二组组的的内内齿齿圈圈C2与与第第一一组组的的行行星星轮轮支支架架PS1连连在在一一起起。经经过过不不同同离离合合器器和和制制动动器器作作用用后后，动动力力从从一一级级减减速速主主动动齿齿轮轮输输出出，AL4自动变速箱能提供自动变速箱能提供4个前进档和个前进档和1个倒档。个倒档。辛普森辛普森行星齿轮系统特点行星齿轮系统特点1、两个中心轮、两个中心轮P1和和P2；2、两组行星轮、两组行星轮S1和和S2；3、两个行星轮支架、两个行星轮支架PS1和和PS2；4、两个内齿圈、两个内齿圈C1和和C2；5、采用两级式减速器；、采用两级式减速器；辛普森辛普森行星齿轮系统连接方式行星齿轮系统连接方式1、行星轮支架、行星轮支架PS1和内齿圈和内齿圈C2连在一起；连在一起；2、行星轮支架、行星轮支架PS2和内齿圈和内齿圈C1连在一起；连在一起；辛普森辛普森行星齿轮系统动力输出齿轮行星齿轮系统动力输出齿轮 零件零件齿数齿数P1（前排太阳轮）（前排太阳轮）33齿齿P2（后排太阳轮）（后排太阳轮）40齿齿 S1（前排行星齿轮）（前排行星齿轮）21齿齿 S2（后排行星齿轮）（后排行星齿轮）19齿齿C1（前排齿圈）（前排齿圈）81齿齿C2（后排齿圈）（后排齿圈）80齿齿单排齿轮传递动力分析的结论单排齿轮传递动力分析的结论P1、P2 前、后排太阳轮前、后排太阳轮 PS1、PS2 前、后排行星架前、后排行星架 C1、C2 前、后排齿圈前、后排齿圈 单排齿轮传递动力分析的结论单排齿轮传递动力分析的结论1-一级减速一级减速 主主动齿轮动齿轮；2-第第二组内齿圈二组内齿圈C2 3-第二组行星第二组行星齿轮齿轮S2；4-第第二组行星齿轮二组行星齿轮支架支架PS2；5-第二组中心轮第二组中心轮P26-第一组中心轮第一组中心轮P1；7-第一组行星齿轮第一组行星齿轮S1；8-第一组行星齿第一组行星齿轮支架轮支架PS1；9-第一组内齿圈第一组内齿圈C1；10-动力轮动力轮；机械控制系统机械控制系统 离合器离合器E1：控制：控制 P1E2：控制：控制PS1F1：控制：控制E1-P1F2：控制：控制PS1C2F3：控制：控制P2机械控制系统机械控制系统 行星轮零件图行星轮零件图AL4AL4各挡元件控制表各挡元件控制表E1E2F1F2F3传动比传动比12.7521.53140.71R 2.45档位档位 元件元件AL4AL4自动变速器一档路线自动变速器一档路线 动力传递路线动力传递路线（起步时）：（起步时）：第一行星排：第一行星排：P1主动，主动，C1（X），动力从），动力从PS1G2输出给第二行输出给第二行 星排星排第二行星排：第二行星排：C2主动，主动，P2（X），动力从），动力从PS2PP输出输出 动力传递路线动力传递路线（一档行驶时）：（一档行驶时）：第一行星排：第一行星排：P1、PS1主动，动力从主动，动力从C1PS2PP输出输出第二行星排：第二行星排：C2主动，主动，P2（X），动力从），动力从C1PS2PP输出输出注：第一、第二行星排都传递扭矩，注：第一、第二行星排都传递扭矩，1档时档时P1主动、主动、P2（X）制动）制动 AL4AL4自动变速器一档路线自动变速器一档路线AL4AL4自动变速器二档路线自动变速器二档路线动力传递路线：一轴动力传递路线：一轴E2PS1C2P2（X）PS2PP注：仅第二行星排传递扭矩注：仅第二行星排传递扭矩,2档时档时PS1-C2主动、主动、P2（X）制动）制动 AL4AL4自动变速器三档路线自动变速器三档路线动力传递路线：动力传递路线：E1 P1 一轴一轴 C1PS2PP E2PS1 注：仅第一行星排传递扭矩注：仅第一行星排传递扭矩,3档时档时P1和和PS1-C2主主动（以同一转速旋转）、无制动齿轮动（以同一转速旋转）、无制动齿轮。AL4AL4自动变速器三档路线自动变速器三档路线AL4AL4自动变速器四档路线自动变速器四档路线动力传递路线：一轴动力传递路线：一轴E2PS1P1（X）C1PS2PP注：仅第一行星排传递扭矩注：仅第一行星排传递扭矩,4档时档时PS1-C2主动、主动、P1（X）制动）制动 AL4AL4自动变速器倒档路线自动变速器倒档路线 动力传递路线：一轴动力传递路线：一轴E1P1PS1（X）C1PS2PP 注：仅第一行星排传递扭矩，倒档时注：仅第一行星排传递扭矩，倒档时P1主动，主动，PS1-C（X）制动）制动