1、1/30ZFS2022-7-20第六节第六节 行星齿轮变速箱行星齿轮变速箱 行星式动力换档变速箱具有结构紧凑、载荷容行星式动力换档变速箱具有结构紧凑、载荷容量大、传动效率高、齿间负荷小、结构刚度好、量大、传动效率高、齿间负荷小、结构刚度好、输入输出轴同心以及便于实现动力与自动换档等输入输出轴同心以及便于实现动力与自动换档等优点优点，同时也有结构复杂、零件多、制造精度高，同时也有结构复杂、零件多、制造精度高、维修困难等、维修困难等缺点缺点。2/30ZFS2022-7-20基本行星排由基本行星排由太阳轮太阳轮，内齿圈内齿圈，行星架行星架和和行星轮行星轮组组成。其中只有三个和外界联系的基本元件：成。
2、其中只有三个和外界联系的基本元件：太阳轮太阳轮、齿圈齿圈和和行星架行星架。s 太阳轮太阳轮r 齿圈齿圈c 行星架行星架p 行星轮行星轮3/30ZFS2022-7-20nrnsnc转速关系转速关系0)1(crsnnn单行星排转速关系单行星排转速关系双行星排转速关系双行星排转速关系0)1(crsnnnsrZZ 由上述转速关系可知，行星排三个基本元件的由上述转速关系可知，行星排三个基本元件的转速中仅有两个是独立参数，这表示单个行星排是转速中仅有两个是独立参数，这表示单个行星排是一个二自由度机构。一个二自由度机构。为了得到确定的传动关系，为了得到确定的传动关系，必须限制其一个自由度。必须限制其一个自由
3、度。4/30ZFS2022-7-20六种传动方案传动比分析六种传动方案传动比分析直接挡如何实现？直接挡如何实现？5/30ZFS2022-7-201 1、组成、自由度和档位数分析、组成、自由度和档位数分析2 2、转速分析、转速分析 3 3、转矩分析、转矩分析 4 4、功率分析、功率分析 5 5、效率计算、效率计算 6/30ZFS2022-7-201 1、组成、自由度和档位数分析、组成、自由度和档位数分析 组成分析：组成分析：在行星齿轮式变速箱中在行星齿轮式变速箱中，有几个行星排？，有几个行星排？行星排之间如何连接（串联并联）？输入、输出轴分别行星排之间如何连接（串联并联）？输入、输出轴分别与哪个
4、构件相连接？换档离合器安装在哪两个构件之间？与哪个构件相连接？换档离合器安装在哪两个构件之间？换档制动器制动哪个构件？换档制动器制动哪个构件？自由度分析自由度分析：由于每个行星排相当于一个二自由度机由于每个行星排相当于一个二自由度机构，有一个连接构件消除一个自由度。所以，由构，有一个连接构件消除一个自由度。所以，由n个行星排个行星排组成的变速箱，有组成的变速箱，有m个连接构件，其自由度为：个连接构件，其自由度为：F=2n-m 档位数分析：档位数分析：机构有确定运动的条件是只具有一个自机构有确定运动的条件是只具有一个自由度，用制动器制动一个旋转构件或用离合器连接两个旋由度，用制动器制动一个旋转构
5、件或用离合器连接两个旋转构件都能使机构减少一个自由度转构件都能使机构减少一个自由度。对于二自由度的变速箱对于二自由度的变速箱，有几排行星排就可以布置几有几排行星排就可以布置几个制动操纵件，亦即得到几个传动比不等于个制动操纵件，亦即得到几个传动比不等于1的档位。的档位。7/30ZFS2022-7-20红旗红旗CA7560CA7560轿车液力机械变速器轿车液力机械变速器 8/30ZFS2022-7-20自由度：自由度：F=2n-m=2F=2n-m=22-2=22-2=2挡位数：挡位数：2 2个不等于个不等于1 1的挡位，的挡位，1 1个直接挡个直接挡39.2219/30ZFS2022-7-201
6、1、低速档、低速档：低速档制动器：低速档制动器3 3制动，直接档离合器制动，直接档离合器2 2分离，倒挡制动器分离，倒挡制动器5 5松开。松开。72.11)1(21212qioinnnni 低10/30ZFS2022-7-202 2、倒挡、倒挡：倒挡制动器倒挡制动器5 5制动，离合器制动，离合器2 2分离，制分离，制动器动器3 3松开松开 。39.2222rsoinnnni倒11/30ZFS2022-7-203 3、直接档、直接档：制动器：制动器3 3和和5 5均放松，离合器均放松，离合器2 2结合。结合。显然，传动比等由于显然，传动比等由于1 1，为直接档。此时，为直接档。此时，变速变速器中
7、所有元件无相对转动，而是作为一个整体旋器中所有元件无相对转动，而是作为一个整体旋转转。4 4、空档：、空档：直接档离合器直接档离合器2 2处于分离状态，制动器处于分离状态，制动器3 3和和5 5都松开，此时两排行星齿轮机构的各元件均不都松开，此时两排行星齿轮机构的各元件均不受约束，自由转动，故行星齿轮变速器不能传递受约束，自由转动，故行星齿轮变速器不能传递动力，即处于空档位置。动力，即处于空档位置。12/30ZFS2022-7-2011变矩器第一涡轮输变矩器第一涡轮输出轴；出轴；22第二涡轮输第二涡轮输出轴；出轴；33第一涡轮和第一涡轮和输出轴减速齿轮副；输出轴减速齿轮副；44第二涡轮输出轴增
8、第二涡轮输出轴增速齿轮副；速齿轮副；55变速箱变速箱输入轴；输入轴；66变速箱壳变速箱壳体；体；77前行星排；前行星排；88后行星排；后行星排；99变变速箱输出轴；速箱输出轴；1010离离合器从动鼓；合器从动鼓；1111中中间轴输出齿轮；间轴输出齿轮；1212离合器；离合器；1313离合器离合器油缸体；油缸体；1414齿轮；齿轮；1515齿套；齿套；1616前输前输出轴；出轴；1717输出轴齿输出轴齿轮；轮；1818后输出轴；后输出轴；1919滑套；滑套；2020后行后行星排制动器星排制动器 13/30ZFS2022-7-20主要零件的装配体主要零件的装配体14/30ZFS2022-7-20倒
9、档（倒档（档）行星架总成档）行星架总成15/30ZFS2022-7-20ZL50ZL50变速箱传动简图变速箱传动简图16/30ZFS2022-7-2017/30ZFS2022-7-20五、并联功率流式（双流式）液力机械传动五、并联功率流式（双流式）液力机械传动 采用此种传动的目的是为了改进液力传动效率采用此种传动的目的是为了改进液力传动效率较低的缺点。因为此种传动方式是发动机的功率只较低的缺点。因为此种传动方式是发动机的功率只有一部分流经效率较低的液力变矩器，而另一部份有一部分流经效率较低的液力变矩器，而另一部份则通过效率较高的机械传动来传递。则通过效率较高的机械传动来传递。功率分流通常是利用
10、具有二自由度的功率分流通常是利用具有二自由度的行星差速器行星差速器来来实现的。最简单和最常见的并联功率流式液力机械实现的。最简单和最常见的并联功率流式液力机械传动是双流式液力机械传动。传动是双流式液力机械传动。根据差速器在变矩器输入端还是输出端位置的不根据差速器在变矩器输入端还是输出端位置的不同，双流式液力机械传动又可分为同，双流式液力机械传动又可分为输入分流式输入分流式和和输输出总合式出总合式两种。两种。18/30ZFS2022-7-20行星排行星排变矩器变矩器输入分流式输入分流式行星排行星排变矩器变矩器输出总合式输出总合式由于行星排具有三个基本元件，即太阳轮、齿圈由于行星排具有三个基本元件
11、，即太阳轮、齿圈和行星架，如果选择任意两个元件与功率流的分和行星架，如果选择任意两个元件与功率流的分支连接，而另一元件与总功率流相连，对于以上支连接，而另一元件与总功率流相连，对于以上每一种情况，显然可列出六种不同的传动方案。每一种情况，显然可列出六种不同的传动方案。因此，从理论上讲，双流式液力机械传动可有因此，从理论上讲，双流式液力机械传动可有1212种传动方案。事实上，其中大部分由于存在循环种传动方案。事实上，其中大部分由于存在循环功率而不实用，只有下图所示的四种方案不存在功率而不实用，只有下图所示的四种方案不存在循环功率，成为双流传动的最基本形式。循环功率，成为双流传动的最基本形式。19
12、/30ZFS2022-7-2020/30ZFS2022-7-20a)、b)所示的方案中，总的驱动功率由行星架输所示的方案中，总的驱动功率由行星架输入，然后分为两路传到输出轴上。入，然后分为两路传到输出轴上。a)中一路通过太阳轮中一路通过太阳轮变矩器泵轮变矩器泵轮变矩器变矩器涡涡轮输出轴；另一路通过齿圈轮输出轴；另一路通过齿圈输出轴。输出轴。b)中一路通过齿圈中一路通过齿圈变矩器泵轮变矩器泵轮变矩器变矩器涡轮涡轮输出轴；另一路通过太阳轮输出轴；另一路通过太阳轮输出轴。输出轴。c)、d)所示的方案中，总的驱动功率分两路输入行所示的方案中，总的驱动功率分两路输入行星排，汇流后通过行星架传到输出轴。星
13、排，汇流后通过行星架传到输出轴。c)中，一路经变矩器传到太阳轮，另一路则直接中，一路经变矩器传到太阳轮，另一路则直接与齿圈相连。与齿圈相连。d)中，一路经变矩器传到齿圈，另一路则直接传中，一路经变矩器传到齿圈，另一路则直接传至太阳轮。至太阳轮。21/30ZFS2022-7-20双流式液力机械变矩器的无因次特性可根据双流式液力机械变矩器的无因次特性可根据行星行星传动的转速、转矩关系传动的转速、转矩关系和液力和液力变矩器的输入、输变矩器的输入、输出特性出特性得到。下图所示为得到。下图所示为a)方案经换算后得到的双方案经换算后得到的双流式液力机械变矩器的无因次特性曲线。流式液力机械变矩器的无因次特性
14、曲线。虚线为原变矩器特性虚线为原变矩器特性实线为双流式液力机械实线为双流式液力机械变矩器变矩器22/30ZFS2022-7-20从图中可以看出：从图中可以看出：1)液力机械变矩器的效率在低速区低于原变矩液力机械变矩器的效率在低速区低于原变矩器；高速区则相反。器；高速区则相反。2)最高效率高于原变矩器。且高效点向高速区移最高效率高于原变矩器。且高效点向高速区移动。动。3)变矩性能降低。变矩性能降低。4)透穿性显著增加。透穿性显著增加。由此可见，此种液力传动提高了传动效率，但代由此可见，此种液力传动提高了传动效率，但代价是牺牲变矩性能和显著增大透穿性。价是牺牲变矩性能和显著增大透穿性。下表中，下表
15、中，i、K、1分别表示分别表示原变矩器的转速比、变原变矩器的转速比、变矩系数和泵轮转矩系数矩系数和泵轮转矩系数；i T、K T、T、T分别分别表示表示等效变矩器的转速比、变矩系数、效率泵轮等效变矩器的转速比、变矩系数、效率泵轮转矩系数转矩系数等；等；表示行星排特性参数。表示行星排特性参数。23/30ZFS2022-7-20Ti参数名称参数名称输入分流式输入分流式输出综合式输出综合式方案方案a方案方案b b方案方案c c方案方案d d KT T T ii111KiKi111Kii1)1(1K221)1()1(iiKi11iKK1)1(KKi1)(221)()1(i11 iKK)1(KKi)1(K
16、1双流式液力机械变矩器等效无因次特性参数计算表双流式液力机械变矩器等效无因次特性参数计算表24/30ZFS2022-7-20第七节第七节 动力换档变速箱液压操纵系统动力换档变速箱液压操纵系统 液力机械传动中的变速器的操纵方式可分为强液力机械传动中的变速器的操纵方式可分为强制操纵、半自动操纵和自动操纵。由于动力换档变制操纵、半自动操纵和自动操纵。由于动力换档变速箱与液力变矩器组成液力机械传动，所以变速箱速箱与液力变矩器组成液力机械传动，所以变速箱的液压操纵油路与变矩器补偿冷却油路、变速箱冷的液压操纵油路与变矩器补偿冷却油路、变速箱冷却润滑油路是连在一起的。为此，所用油液一般采却润滑油路是连在一起
17、的。为此，所用油液一般采用液力传动油，以兼顾液压操纵、液力传动、冷却用液力传动油，以兼顾液压操纵、液力传动、冷却润滑的要求。不同车辆、不同的传动系布置方式，润滑的要求。不同车辆、不同的传动系布置方式，其变速操纵液压回路也不尽相同，但其组成和工作其变速操纵液压回路也不尽相同，但其组成和工作原理基本相同。原理基本相同。25/30ZFS2022-7-20ZL50CZL50C变速操变速操纵液压纵液压系统系统26/30ZFS2022-7-20变速操纵阀变速操纵阀 27/30ZFS2022-7-20变速操纵阀变速操纵阀 28/30ZFS2022-7-20变速操纵阀变速操纵阀 29/30ZFS2022-7-20变速操纵阀变速操纵阀 30/30ZFS2022-7-20
