情境三  行星齿轮变速机构

一、行星齿轮机构传动结构及原理

       简单（单排）的行星齿轮机构是变速机构的基础，通常自动变速器的变速机构都由两排或三排以上行星齿轮机构组成。简单行星齿轮机构包括一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个齿轮圈，其中行星齿轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转动。行星齿轮和相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通常都采用斜齿轮以提高工作的平稳性（如图3-18所示）。

                                                    图3-18  单排单级行星齿轮机构

下面分别讨论三种情况。

      （1）见图3-20，齿圈固定，太阳轮为主动件且顺时针转动，而行星架则为被动件。在这种状态下，就出现了行星齿轮机构作用的传动方式，而且被动件行星架的旋转方向与主动件同方向。在这里，太阳轮是主动件而且是小齿轮，被动件行星架没有具体齿数的传动关系，因此定义行星架的当量齿数等于太阳轮和齿圈齿数之和。这样，太阳轮带动行星架转动仍属于小齿轮带动最大的齿轮，是一种减速运动且有最大的传动比。

                                                          图3-20  齿圈固定，太阳轮为主动件

（2）见图3-21，太阳轮固定，行星架为主动件且顺时针转动，齿圈为被动件。当行星架顺时转动时，势必造成行星轮的顺时针转动，结果行星轮带动齿圈顺时针转动。在这里，主动件行星架的旋转方向和被动件齿圈相同。由于行星架是一个当量齿数最大齿轮，因此被动的齿圈以增速的方式输出，两者间传动比小于1。

                                                     图3-21  太阳轮固定，行星架为主动件

（3）见图3-22，行星架固定，太阳轮为主动件且顺时针转动，而齿圈则作为被动件。由于行星架被固定，则机构就属于定轴传动，太阳轮顺时针转动，行星轮则逆时针转动，而行星轮又带齿圈同方向转动，结果齿圈的旋转方向和太阳轮相反。在定轴传动中，行星轮起了过渡轮的作用，改变了被动件齿圈的旋向。为了便于计算行星齿轮机构的传动比，假设行星架有齿数Zj，则根据转速特性方程，太阳轮、齿圈和行星架三者的齿数关系为：

     Zj = Zt+Zq = Zt +KZt

    可见，Zj > Zq > Zt 。

                                                        图3-22  行星架固定，太阳轮为主动件

二、复合式行星齿轮机构的结构及工作过程

1.辛普森式齿轮机构 

辛普森式（SIMPSON）齿轮机构是由公用一个太阳轮的两组行星齿轮、两个齿圈和两个行星架组成，辛普森式齿轮机构的两组单排行星齿轮机构；分别将其称为前行星齿轮机构和后行星齿轮机构。它可以提供空档、第一降速档、第二降速档、直接档和倒档。辛普森变速器驱动太阳轮需要大轮毂，体积大。如图3-23所示。

                                                                       图3-23  辛普森式结构

2.拉威那式齿轮结构

      拉维娜行星齿轮机构是一种双排单、双级复合式行星齿轮机构，图3-24为其结构示意图。前排为单级机构，后排是双级机构，前后排共用一个齿圈和一个行星架。在行星架上，外行星轮为长行星轮，它的小端与齿圈啮合，大端与太阳轮啮合。内行星轮为短行星轮，与小太阳轮和长行星轮的小端同时啮合。大众、奥迪、别克、三菱等公司生产的自动变速器多采用此结构。

三、换档执行机构

将行星齿轮机构改组换档的执行机构有：离合器、制动器和单向离合器。

1.离合器

      离合器是换档执行机构中进行连接的主要组件。离合器连接输入轴与行星齿轮机构，把液力变矩器输出的动力传递给行星齿轮机构；或把行星排的某两个组件连接在一起，使之成为一个整体。

2.制动器    

       自动变速器中的制动器是用来固定行星排中的元件。通过制动器的接合，把行星排中的某个元件和变速器壳体连接起来，使之不能转动。自动变速器中的制动器有两种：一种是片式制动器；一种是带式制动器。片式制动器与离合器的结构和原理相同，不同之处是离合器是起连接作用而传递动力，而片式制动器是通过连接而起制动作用。带式制动器又称制动带，下面介绍其结构和原理。

3.单向离合器

       单向离合器又称自由轮离合器，在液力变矩器和行星排中均有应用。在行星排中，它用来锁止某个元件的某种转向。它同时还具有固定作用，当与之相连元件的受力方向与锁止方向相同时，该元件立即被固定；当受力方向与锁止方向相反时，该元件即被释放。单向离合器的锁止和释放完全由与之相连元件的受力方向来控制。常见的单向离合器有滚柱式（图3-29）和楔块式（图3-30）两种。

                                          图3-29  滚柱式单向离合器的结构与工作原理

                                                图3-30  楔块式单向离合器的机构与工作原理