2010年第9期(总第199期)
黑龙江交通科技
HELLONGJIANGdlAOTONGKEJ
No.9。2010
(SumNo.199)
行星齿轮辅助变速器结构原理
周达福
(黑龙江省收费公路管理局牡丹江管理处磨刀石收费所)
摘要:汽车自动变速器在外观结构上,大致可分为两段,前一段主要是液力变矩器,虽然它可以在一定的范围内自动而且无级地改变扭矩比和转速比,但由于目前实际应用的轿车自动变速器液力变矩器的最高扭矩比仅为1.70一2.50左右,而且还存在着变矩能力与传动效率之间的矛盾,所以,难以满足汽车的使用要求;同时,再考虑到汽车倒退行驶的需要,因而在自动变速器中,尚需增设一齿轮式辅助变速器,且该变速器大多采用行星齿轮机械变速器。
关键词:变速器;齿轮机构;行星齿轮;齿轮系统中图分类号:U467
l行星齿轮机构及其特点
最简单的行星齿轮机构由3个主要件组成,它们分别是中心轮、齿圈和行星架组件。顾名思义,中心轮的位置在行星齿轮机构的中央,机构的最外部分是其内缘上切有轮齿的内齿齿圈,至于行星架组件,则位于中心轮和齿圈之间。
行星架组件主要由几个可以在行星架销轴上转动的行星轮组成。一般情况下,行星轮置于一笼架之中,简单的行星齿轮机构仅有两个行星轮,但在自动变速器中真正使用的,则有三或四个行星轮。行星轮始终与中心轮和齿圈处于啮合状态,即便是换挡时,齿轮也不会像普通的手动变速器那样脱离啮合。在行星齿轮机构中,不仅齿轮始终保持啮合,而且三者还绕同一轴线旋转,这就意味着通过行星齿轮机构所发生的所有动力传递,都是沿着同一轴线进行的。
无论何时,只要行星齿轮机构中有一个齿轮被驱动,就会影响到其他所有的齿轮。在动力传递的过程中,一旦夹持固定住第二个部件而驱动第一个部件,则必将带动第三个部件。而且。在行星齿轮机心轮构中,每一个部件都可起以上三种作用中的任一种,即既可作为输入件,又可作为输出件,还可作为固定件。而输人、输出与固定件之间的不同组合搭配,将使机构的传动比发生一系列变化,同时,也会改变输出运动的方向。
汽车自动变速器之所以采用行星齿轮机构来作为其辅助变速器,是因为该机构具有以下一些特点。
(1)对机构中的不同部件予以固定,可获得不同的传动比和转动方向;
(2)机构中各部件都是同轴的,即各部件围绕同一公共轴线旋转,从而可以取消一般手动变速器中的中间轴和中间齿轮等;
(3)机构中各齿轮始终处于啮合状态,因而不会出现因换挡不到位等而引起的脱挡现象;
(4)机构中因承载齿数较多,因而齿面载荷低,工作可靠性高,使用寿命长;
(5)较一般齿轮机构更为小巧、紧凑o2简单行星齿轮系统
在简单行星齿轮机构的基础上,加人动力输入轴和输出轴,以及所需的制动器和离合器等,就构成了简单行星齿轮系统。下面,就来讨论一下在这样一个系统,或者说是一个简单的行星齿轮变速器中进行换挡的可能性。
收稿日期:2010-03—29・158・
文献标识码:C文章编号:1008—3383(2010)09—0158一01
假定用一根输入轴将发动机曲轴与行星齿轮机构的中心轮相连,而行星架则与输出轴相连,输出轴再经传动系统带动汽车的驱动轮,除此之外,绕齿圈的外缘装上一可收缩的制动带,作为夹持固定齿圈的制动器。
由于无任何部件被夹持固定,所以无动力传递发生,系统处于空挡工况。分析可知,当输入轴被发动机带动旋转时,中心轮也旋转,并经啮合的轮齿带动行星架上的行星轮,这时的行星架由于与汽车的传统系统相连,所以较之齿圈有更大的转动阻力矩,因而行星轮只好带动转动阻力矩较小的齿圈,沿与中心轮转向相反的方向做无任何实质意义的空转。
若收缩包绕齿圈的制动带,夹持住齿圈以防其发生转动,则形成了输入件是中心轮,齿圈被夹持固定,而余下的行星架必然是输出件的局面。这时,系统必产生减速传动,且输出件与输入件的转动方向一致,但输出的转速下降,扭矩增加。
至此,该系统或简单行星齿轮变速器,已经具有了空挡和低挡。在系统中加装一个多片离合器,便可以将输入轴与齿圈连接在一起,使中心轮与齿圈之间无相对运动发生。这样一来,若夹持固定齿圈的制动带松开,而多片离合器接合,那么,齿圈将与输入轴连在一起,由于实际上齿圈已通过多片离合器和输入轴与中心轮连在一起,同方向同转速的转动,而这种情形势必造成直接传动,所以,与输出轴相连的行星架不可避免地与输人轴同方向同转速,且等扭矩传递动力。
如上所述,借助于由一简单行星齿轮机构、一个多片离合器和一个制动器所组成的系统,便可设计出一不必改变齿轮之间的相互位置,就可得到空挡、低挡和直接挡变换的自动变速器。这种简单的行星齿轮系统的确在某些早期的汽车自动变速器中被采用过,例如,最早的液力自动变速器,即使用了数套独立的行星齿轮机构来产生四个前进挡和一个倒挡。而直到现在,仍有一些新自动变速器使用简单行星齿轮系统的例子,譬如,日本丰田汽车公司在其A40D型自动变速器中,即单独使用一套行星齿轮机构来产生超速传动的四挡,但绝大多数的现代汽车自动变速器,使用的是复合行星齿轮机构。
3复合行星齿轮机构
复合行星齿轮机构通常由数排(一般为两排)制造在一
(下转第160页)
总第199期黑龙江交通科技
的培训力度很小。
第9期
对一年中每个月的业绩能一目了然,进而可以进行资源和人力的合理调配。
(5)可以使汽车维修企业彻底改变纯手工的工作模式,实现一个质的飞跃,以此来解决作为企业领导每天面对庞大的客户资料、维修记录、凌乱的库存管理以及因此而产生的诸多客户纠纷和纷杂事务。
(6)管理者可以从繁琐的统筹安排,生产调度,统计报表中解脱出来,去争取更多的客户,带来更多更好的效益。
(7)标准规范的计算机化管理能够提高本企业在顾客心目中的形象。
(8)计算机管理下的客户及车辆档案,为长期、灵活的客户服务奠定了基础。
(9)车辆、客户的动态跟踪可以让业务部具体掌握所有车辆以及客户的每一个细节,随时提醒客户进行维修、保养和零件的更换,更体现了服务的完整性。
(10)图表分析功能可以为工作繁忙的管理者提供一个简单直观的查询功能。
(11)对于顾客的提出的询问能作出迅速确实的反应,尽可能少占用顾客的宝贵时间。
(12)提高工作效率,合理调配零件,节省人力物力等。(13)通过统计和专业维修网络上的数据分析,可以模拟分析整个行业的状态和预测,为本企业的发展指明方向。
计算机技术在我国汽车维修业的应用方面还存在以下问题。
(1)计算机在众多汽车维修企业的应用不够,有很大一部分汽车维修企业装备的计算机还只是花瓶式的摆设,并没有真正成为生产力。可以说,由于许多汽车维修企业领导的认识局限,许多汽车维修企业对计算机的兴趣,甚至还不如许多家庭高。计算机已经大规模的进人家庭,甚至许多小学生都能够熟练的操作计算机,而在很多汽车维修企业,计算机还是稀罕物,许多员工还是电脑盲,这不能不说是我国汽车维修业的悲哀。
(2)由于我国汽车维修业长期处于原始落后的状态,人员素质普遍较低,对计算机、互联网及信息产业有一种本能的神秘和畏难情绪,存在着计算机难学,不会上网等困难,而企业领导者更愿意将资金投入到厂房、设备等硬件设施方面,对计算机、互联网方面的投入的力度及对员工在这方面(上接第158页)
起的行星齿轮机构组成,目的是提供各种不同的组合情况,以实现各种传动。在现代汽车自动变速器中,常用的有辛普森(Simpson)复合行星齿轮机构和拉维尼克斯(Ravigneaux)复合行星齿轮机构。这两种机构是在几十种可能的方案中,通过综合法所选出的最著名的3挡独特结构。
辛普森机构由齿轮参数完全相同的两个简单行星排组成,其中,前、后两排共用一个中心轮,同时,前行星排的行星架与后行星排的齿圈共件。为清晰起见,用图1给出了辛普森复合行星齿轮机构的简图。总起来说,辛普森机构以其简单、传动效率高以及运转平稳、噪声低等优点而著称,尤其因为其制造成本低而获得了广泛的应用。
拉维尼克斯机构则由两个中心轮、两套行星轮(其中的一套行星轮要较另一套为长)和一个齿圈组成,而且前、后行星排的行星架共件,前、后行星排的齿轮参数不完全相同。该机构最大的优点在于其易于控制。
对广为人知的辛普森机构来说,其在汽车自动变速器中
・160・
(3)政府的扶植力度和网络的费用的降低度直接影响到我国汽车维修界的计算机应用和互联网络的应用。4计算机技术在汽车维修界的应用前景
尽管由于多种条件的限制,计算机技术在我国汽车维修业的应用还存在一系列的问题。但是信息产业的浪潮正以汹涌澎湃之势,不可遏止地向全社会各领域冲击。也自然将给我国汽车维修行业产生更大的推动作用,特别是各种汽车4s店中计算机管理及检测技术的应用程度相对来说是最高的。
(1)专业的汽车维修网在汽车维修企业的应用中,会因汽车维修技术人员方便、快捷地查询进口汽车维修资料,迅速排除故障,减少车辆维修时间而显著提高生产效率,由此产生的影响是十分巨大的。
(2)随着计算机的迅速普及,大批掌握使用计算机和互联网的人才将源源不断地进入汽车维修企业,为汽车维修行业注入新的血液和活力。由于他们的文化素质较高,求知欲强,对新生事物具有很强的敏感性,因此从企业内部产生了掌握现代计算机技术的需求,这种需求将会更进一步推动计算机技术在汽车维修业的应用。
(3)现代维修企业采用计算机的管理方式不仅势在必行,而且时机也已经成熟。
①计算机硬件的价格已经降低到很低的水平。
②软件的开发、设计方面也越来越成熟,功能方面也越来越适合维修企业的实际运作。
③随着一些大中专汽车专业毕业生进入维修企业,为实行计算机管理奠定了良好的人才基础。
④远程通讯技术的诞生为软件的售后维护工作奠定了坚实的基础。
综上所述,计算机技术在我国汽车维修业中的应用前景是十分广阔的,这样可以尽快推动整个汽车维修行业技术与管理的全面提升,而且现在的汽车的自动化程度越来越高,各种创新技术层出不穷,特别是基于计算机的各种新技术更被广泛的应用在汽车上,所以,随着社会的发展和汽车的普及,高新的汽车维修企业显得越来越重要,特别是计算机技术在汽车维修行业中的应用更是重中之重,为我国汽车业的发展和汽车维修水平尽快赶超世界先进水平而努力奋斗。
图1辛蕾森机构简图
的初次使用是在1956年美国克莱斯勒汽车公司推出的帝国(1mperial)轿车上,自那时起,该公司的自动变速器产品就一直排他性地专门使用这种复合行星齿轮机构。日本丰田汽车公司生产的汽车自动变速器中,采用的也是辛普森机构。虽然福特汽车公司在克莱斯勒汽车公司之前就已购买了使用辛普森机构的专利许可,但迟至1964年,该公司才开始在其产品中加以使用。如今,美国的通用和福特这两家大公司在其众多自动变速器产品中,既有使用辛普森机构的,也有使用拉维尼克斯机构的。
行星齿轮辅助变速器结构原理
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
周达福
黑龙江省收费公路管理局牡丹江管理处磨刀石收费所黑龙江交通科技
COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG2010,33(9)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hljjtkj201009110.aspx
2010年第9期(总第199期)
黑龙江交通科技
HELLONGJIANGdlAOTONGKEJ
No.9。2010
(SumNo.199)
行星齿轮辅助变速器结构原理
周达福
(黑龙江省收费公路管理局牡丹江管理处磨刀石收费所)
摘要:汽车自动变速器在外观结构上,大致可分为两段,前一段主要是液力变矩器,虽然它可以在一定的范围内自动而且无级地改变扭矩比和转速比,但由于目前实际应用的轿车自动变速器液力变矩器的最高扭矩比仅为1.70一2.50左右,而且还存在着变矩能力与传动效率之间的矛盾,所以,难以满足汽车的使用要求;同时,再考虑到汽车倒退行驶的需要,因而在自动变速器中,尚需增设一齿轮式辅助变速器,且该变速器大多采用行星齿轮机械变速器。
关键词:变速器;齿轮机构;行星齿轮;齿轮系统中图分类号:U467
l行星齿轮机构及其特点
最简单的行星齿轮机构由3个主要件组成,它们分别是中心轮、齿圈和行星架组件。顾名思义,中心轮的位置在行星齿轮机构的中央,机构的最外部分是其内缘上切有轮齿的内齿齿圈,至于行星架组件,则位于中心轮和齿圈之间。
行星架组件主要由几个可以在行星架销轴上转动的行星轮组成。一般情况下,行星轮置于一笼架之中,简单的行星齿轮机构仅有两个行星轮,但在自动变速器中真正使用的,则有三或四个行星轮。行星轮始终与中心轮和齿圈处于啮合状态,即便是换挡时,齿轮也不会像普通的手动变速器那样脱离啮合。在行星齿轮机构中,不仅齿轮始终保持啮合,而且三者还绕同一轴线旋转,这就意味着通过行星齿轮机构所发生的所有动力传递,都是沿着同一轴线进行的。
无论何时,只要行星齿轮机构中有一个齿轮被驱动,就会影响到其他所有的齿轮。在动力传递的过程中,一旦夹持固定住第二个部件而驱动第一个部件,则必将带动第三个部件。而且。在行星齿轮机心轮构中,每一个部件都可起以上三种作用中的任一种,即既可作为输入件,又可作为输出件,还可作为固定件。而输人、输出与固定件之间的不同组合搭配,将使机构的传动比发生一系列变化,同时,也会改变输出运动的方向。
汽车自动变速器之所以采用行星齿轮机构来作为其辅助变速器,是因为该机构具有以下一些特点。
(1)对机构中的不同部件予以固定,可获得不同的传动比和转动方向;
(2)机构中各部件都是同轴的,即各部件围绕同一公共轴线旋转,从而可以取消一般手动变速器中的中间轴和中间齿轮等;
(3)机构中各齿轮始终处于啮合状态,因而不会出现因换挡不到位等而引起的脱挡现象;
(4)机构中因承载齿数较多,因而齿面载荷低,工作可靠性高,使用寿命长;
(5)较一般齿轮机构更为小巧、紧凑o2简单行星齿轮系统
在简单行星齿轮机构的基础上,加人动力输入轴和输出轴,以及所需的制动器和离合器等,就构成了简单行星齿轮系统。下面,就来讨论一下在这样一个系统,或者说是一个简单的行星齿轮变速器中进行换挡的可能性。
收稿日期:2010-03—29・158・
文献标识码:C文章编号:1008—3383(2010)09—0158一01
假定用一根输入轴将发动机曲轴与行星齿轮机构的中心轮相连,而行星架则与输出轴相连,输出轴再经传动系统带动汽车的驱动轮,除此之外,绕齿圈的外缘装上一可收缩的制动带,作为夹持固定齿圈的制动器。
由于无任何部件被夹持固定,所以无动力传递发生,系统处于空挡工况。分析可知,当输入轴被发动机带动旋转时,中心轮也旋转,并经啮合的轮齿带动行星架上的行星轮,这时的行星架由于与汽车的传统系统相连,所以较之齿圈有更大的转动阻力矩,因而行星轮只好带动转动阻力矩较小的齿圈,沿与中心轮转向相反的方向做无任何实质意义的空转。
若收缩包绕齿圈的制动带,夹持住齿圈以防其发生转动,则形成了输入件是中心轮,齿圈被夹持固定,而余下的行星架必然是输出件的局面。这时,系统必产生减速传动,且输出件与输入件的转动方向一致,但输出的转速下降,扭矩增加。
至此,该系统或简单行星齿轮变速器,已经具有了空挡和低挡。在系统中加装一个多片离合器,便可以将输入轴与齿圈连接在一起,使中心轮与齿圈之间无相对运动发生。这样一来,若夹持固定齿圈的制动带松开,而多片离合器接合,那么,齿圈将与输入轴连在一起,由于实际上齿圈已通过多片离合器和输入轴与中心轮连在一起,同方向同转速的转动,而这种情形势必造成直接传动,所以,与输出轴相连的行星架不可避免地与输人轴同方向同转速,且等扭矩传递动力。
如上所述,借助于由一简单行星齿轮机构、一个多片离合器和一个制动器所组成的系统,便可设计出一不必改变齿轮之间的相互位置,就可得到空挡、低挡和直接挡变换的自动变速器。这种简单的行星齿轮系统的确在某些早期的汽车自动变速器中被采用过,例如,最早的液力自动变速器,即使用了数套独立的行星齿轮机构来产生四个前进挡和一个倒挡。而直到现在,仍有一些新自动变速器使用简单行星齿轮系统的例子,譬如,日本丰田汽车公司在其A40D型自动变速器中,即单独使用一套行星齿轮机构来产生超速传动的四挡,但绝大多数的现代汽车自动变速器,使用的是复合行星齿轮机构。
3复合行星齿轮机构
复合行星齿轮机构通常由数排(一般为两排)制造在一
(下转第160页)
总第199期黑龙江交通科技
的培训力度很小。
第9期
对一年中每个月的业绩能一目了然,进而可以进行资源和人力的合理调配。
(5)可以使汽车维修企业彻底改变纯手工的工作模式,实现一个质的飞跃,以此来解决作为企业领导每天面对庞大的客户资料、维修记录、凌乱的库存管理以及因此而产生的诸多客户纠纷和纷杂事务。
(6)管理者可以从繁琐的统筹安排,生产调度,统计报表中解脱出来,去争取更多的客户,带来更多更好的效益。
(7)标准规范的计算机化管理能够提高本企业在顾客心目中的形象。
(8)计算机管理下的客户及车辆档案,为长期、灵活的客户服务奠定了基础。
(9)车辆、客户的动态跟踪可以让业务部具体掌握所有车辆以及客户的每一个细节,随时提醒客户进行维修、保养和零件的更换,更体现了服务的完整性。
(10)图表分析功能可以为工作繁忙的管理者提供一个简单直观的查询功能。
(11)对于顾客的提出的询问能作出迅速确实的反应,尽可能少占用顾客的宝贵时间。
(12)提高工作效率,合理调配零件,节省人力物力等。(13)通过统计和专业维修网络上的数据分析,可以模拟分析整个行业的状态和预测,为本企业的发展指明方向。
计算机技术在我国汽车维修业的应用方面还存在以下问题。
(1)计算机在众多汽车维修企业的应用不够,有很大一部分汽车维修企业装备的计算机还只是花瓶式的摆设,并没有真正成为生产力。可以说,由于许多汽车维修企业领导的认识局限,许多汽车维修企业对计算机的兴趣,甚至还不如许多家庭高。计算机已经大规模的进人家庭,甚至许多小学生都能够熟练的操作计算机,而在很多汽车维修企业,计算机还是稀罕物,许多员工还是电脑盲,这不能不说是我国汽车维修业的悲哀。
(2)由于我国汽车维修业长期处于原始落后的状态,人员素质普遍较低,对计算机、互联网及信息产业有一种本能的神秘和畏难情绪,存在着计算机难学,不会上网等困难,而企业领导者更愿意将资金投入到厂房、设备等硬件设施方面,对计算机、互联网方面的投入的力度及对员工在这方面(上接第158页)
起的行星齿轮机构组成,目的是提供各种不同的组合情况,以实现各种传动。在现代汽车自动变速器中,常用的有辛普森(Simpson)复合行星齿轮机构和拉维尼克斯(Ravigneaux)复合行星齿轮机构。这两种机构是在几十种可能的方案中,通过综合法所选出的最著名的3挡独特结构。
辛普森机构由齿轮参数完全相同的两个简单行星排组成,其中,前、后两排共用一个中心轮,同时,前行星排的行星架与后行星排的齿圈共件。为清晰起见,用图1给出了辛普森复合行星齿轮机构的简图。总起来说,辛普森机构以其简单、传动效率高以及运转平稳、噪声低等优点而著称,尤其因为其制造成本低而获得了广泛的应用。
拉维尼克斯机构则由两个中心轮、两套行星轮(其中的一套行星轮要较另一套为长)和一个齿圈组成,而且前、后行星排的行星架共件,前、后行星排的齿轮参数不完全相同。该机构最大的优点在于其易于控制。
对广为人知的辛普森机构来说,其在汽车自动变速器中
・160・
(3)政府的扶植力度和网络的费用的降低度直接影响到我国汽车维修界的计算机应用和互联网络的应用。4计算机技术在汽车维修界的应用前景
尽管由于多种条件的限制,计算机技术在我国汽车维修业的应用还存在一系列的问题。但是信息产业的浪潮正以汹涌澎湃之势,不可遏止地向全社会各领域冲击。也自然将给我国汽车维修行业产生更大的推动作用,特别是各种汽车4s店中计算机管理及检测技术的应用程度相对来说是最高的。
(1)专业的汽车维修网在汽车维修企业的应用中,会因汽车维修技术人员方便、快捷地查询进口汽车维修资料,迅速排除故障,减少车辆维修时间而显著提高生产效率,由此产生的影响是十分巨大的。
(2)随着计算机的迅速普及,大批掌握使用计算机和互联网的人才将源源不断地进入汽车维修企业,为汽车维修行业注入新的血液和活力。由于他们的文化素质较高,求知欲强,对新生事物具有很强的敏感性,因此从企业内部产生了掌握现代计算机技术的需求,这种需求将会更进一步推动计算机技术在汽车维修业的应用。
(3)现代维修企业采用计算机的管理方式不仅势在必行,而且时机也已经成熟。
①计算机硬件的价格已经降低到很低的水平。
②软件的开发、设计方面也越来越成熟,功能方面也越来越适合维修企业的实际运作。
③随着一些大中专汽车专业毕业生进入维修企业,为实行计算机管理奠定了良好的人才基础。
④远程通讯技术的诞生为软件的售后维护工作奠定了坚实的基础。
综上所述,计算机技术在我国汽车维修业中的应用前景是十分广阔的,这样可以尽快推动整个汽车维修行业技术与管理的全面提升,而且现在的汽车的自动化程度越来越高,各种创新技术层出不穷,特别是基于计算机的各种新技术更被广泛的应用在汽车上,所以,随着社会的发展和汽车的普及,高新的汽车维修企业显得越来越重要,特别是计算机技术在汽车维修行业中的应用更是重中之重,为我国汽车业的发展和汽车维修水平尽快赶超世界先进水平而努力奋斗。
图1辛蕾森机构简图
的初次使用是在1956年美国克莱斯勒汽车公司推出的帝国(1mperial)轿车上,自那时起,该公司的自动变速器产品就一直排他性地专门使用这种复合行星齿轮机构。日本丰田汽车公司生产的汽车自动变速器中,采用的也是辛普森机构。虽然福特汽车公司在克莱斯勒汽车公司之前就已购买了使用辛普森机构的专利许可,但迟至1964年,该公司才开始在其产品中加以使用。如今,美国的通用和福特这两家大公司在其众多自动变速器产品中,既有使用辛普森机构的,也有使用拉维尼克斯机构的。
行星齿轮辅助变速器结构原理
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
周达福
黑龙江省收费公路管理局牡丹江管理处磨刀石收费所黑龙江交通科技
COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG2010,33(9)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hljjtkj201009110.aspx