2（样本） 教案 第 8 次课 2 学时科目、课题液力机械变速器教学目的和教学要求1、掌握行星齿轮的工作原理2、掌握单排和复合式行星齿轮机构工作过程重 点难 点行星齿轮工作过程动力传递路线作 业布置作业：思考题3张家口职业技术学院教案 教学内容和过程：17-3 液力机械变速器液力变矩器虽然能够变矩和传动比，但不能不能满足汽车使用要求，需要齿轮变速来完成行星齿轮机构。一、行星齿轮变速器的工作原理1、单排行星齿轮机构的工作原理（1）组成：太阳轮、齿圈、装有行星齿轮的行星架。运动方式：三个元件可以绕同一转动轴心转动，其中任一元件锁定，另外两个一个主动，另一个从动。行星齿轮既可绕行星齿轮轴自转，又可在齿圈内行走，绕太阳轮公转。有两个自由度。行星齿轮机构可以提供降速档、超速档、直接档、倒档和空档。由于其齿轮是常啮合的，所以不象一般的手动变速器那样通过齿轮的接合或分离实现换档，而是通过离合器和制动器的固定或释放行星齿轮机构中的不同元件，来改变行使方向和转动比。（2）运动特性方程：n1 n 2（1） n30太阳轮、齿圈和行星架三者的大小关系是：太阳轮齿圈行星架（3）传动规律1）降速档：一种是固定太阳轮，另一种是固定齿圈。固定太阳轮时，齿圈为主动件，行星架为从动件。当动力输入给齿圈时，齿圈将使行星齿轮在行星架上自转，由于太阳轮被固定，则自转着的行星齿轮与行星架将一起绕着太阳轮公转。因为齿圈转动一圈不能使行星架也转动一圈，所以实现了降速转动。因为行星架以较低的速度转动，所以输出扭矩增大。另外，由于太阳轮固定，行星架和齿圈同向转动。特性方程：n0，因此： n（1+ ） n0传动比 = n / n= （1 + ） 大于 1 且为正值，因此 同向降速。齿圈固定时，太阳轮为主动件，行星架为从动件。太阳轮转动时，带动行星轮也随着转动，由于齿圈的固定，所以行星齿轮与行星架绕着太阳轮转动。与上述情况相比，行星架的转动速度更低，这样就使得降速和扭矩增加更大。特性方程中 n0，因此有：n(1+ ) n0传动比：= n / n= 1 + 大于且为正值，因此同向降速2）超速档一种就是固定太阳轮时，行星架为主动件，齿圈为从动件。当行星架转动时，迫使行星齿轮围绕着固定的太阳轮公转，同时行星齿轮驱动齿圈以更快的速度转动。由于行星架转动一圈，引起齿圈以相同方向转一圈多，这样就是提高速度降低扭矩，即为一种超速档。特性方程中 n0，因此有： n（1+ ）n0传动比：= n/ n1+1 小于 1 且为正值，因此同向增速。一种是固定齿圈时，行星架为主动件，太阳轮为从动件。4行星架转动时迫使行星齿轮环绕着齿圈内边缘转动，则驱动太阳轮与行星架同向转动，使太阳轮转动一圈而行星架相对转动很小的角度。这样也是提高速度降低扭矩，为另一种超速档。3）直接档任意两个元件为主动件同向同速转动时，则第三元件的转速必然与前两者转速相等。当齿圈和太阳轮为主动件同向同速转动时，齿圈的内齿试图以同一旋转方向转动行星齿轮，结果把行星齿轮锁住在齿圈与太阳轮之间，此时行星齿轮机构像一个整体。主动件与从动件被锁在一起从而形成直接档传动，输入转速等于输出转速。n等于 n或 n等于 n，则由运动特性方程可知，第三个基本元件的转速必与前两个基本元件的转速相同，即行星排按直接档传动，传动比 =1。4）倒档将行星架固定，无论太阳轮为主动件或从动件，齿圈作为从动件或主动件，太阳轮的转动与齿圈的转动方向始终相反。这是因为行星齿轮此时起惰轮作用，所以以主动件相反的方向驱动从动件。如太阳轮为主动件时，由于行星架被固定，行星齿轮只能在行星架上自转而不能绕着太阳轮公转。因此当太阳轮驱动行星齿轮时，一对外齿轮啮合转动方向相反，行星齿轮又驱动齿圈，一对内啮合齿轮转动方向相同，所以太阳轮的转动方向与齿圈相反。这样行星齿轮机构提供了降速倒档。同样以齿圈为主动件，太阳轮为从动件可以实现超速转动的倒档。特性方程中 n0，因此有：n+ n0传动比： = n / n 传动比为负值，所以反向传力。5）空档当行星齿轮机构的所有元件都不受约束，可以自由转动时，则无论从那一个元件输入动力都不会有动力输出。此时行星齿轮机构处于空档位置。状态档位 固定部件主动部件从动部件旋转方向1 降速档太阳轮齿圈 行星架相同方向2 降速档齿圈 太阳轮行星架相同方向3 超速档太阳轮行星架齿圈 相同方向4 超速档齿圈 行星架太阳轮相同方向5 倒档位行星架太阳轮齿圈 相反方向6 倒档位行星架齿圈 太阳轮相反方向57 直接档没有 任意两个第三元件同向同速8 空档位没有 不定 不定 不转动2、复合式行星齿轮机构由于单排行星齿轮机构不能满足汽车行驶中变速变扭的需要。为了增加转动比的数目，可以通过增加行星齿轮机构来实现。在自动变速器中，两排或多排行星齿轮机构组合在一起，用以满足汽车行驶需要的多种传动比。目前，复合式行星齿轮机构有辛普森式齿轮机构、拉威那式行星齿轮机构和在辛普森式齿轮机构的基础上再加上一套单排行星齿轮机构。复合式行星齿轮机构类型1）辛普森式行星齿轮机构（SIMPSON）组成：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。它是目前应用最为广泛的一种复合式行星齿轮机构。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。2）拉威那式行星齿轮机构组成：由一小一大两个太阳轮、三个长行星齿轮和三个短行星齿轮组成的两组行星齿轮，一个共用行星架和一个共用齿圈组成。拉威那式齿轮机构有一些胜过辛普森式齿轮机构的优点。主要是结构紧凑，由于相互啮合的齿数较多因此传递的扭矩较大。缺点是结构较复杂，工作原理更难理解。