辛普森行星齒輪機構的組成和工作原理

齒輪機構有兩種：普通齒輪機構和行星齒輪機構。現在，行星齒輪機構是應用最廣泛的一種。

行星齒輪傳動機構由行星齒輪機構和換檔執行器組成。

行星齒輪機構

行星齒輪機構是自動變速器的重要組成部分之一，由太陽輪、齒圈、行星架和行星齒輪組成。

按照行星齒輪機構的排列方式，有辛普森、拉維納、串聯三種機構。辛普森行星齒輪機構廣泛應用于自動變速器中。行星齒輪變速機構是實現齒輪變速的機構。

齒輪傳動比的改變是通過不同運動元件的組合來實現的。在運動中，動力傳輸是不間斷的。

行星齒輪機構有幾種組合，其中最簡單的行星齒輪機構由太陽輪、齒圈、行星架和支撐在行星架上的多個行星齒輪組成，稱為行星排，如圖3所示。33.

行星齒輪機構中的太陽輪、齒圈和行星架具有共同的固定軸線，行星齒輪支撐在固定于行星架上的行星齒輪軸上，同時與太陽輪和齒圈嚙合。行星齒輪機構運行時，套在行星架上的行星齒輪軸上的幾個行星齒輪，一方面可以繞各自的軸線轉動，另一方面可以隨行星架繞太陽轉動，有“自轉”和“公轉”兩種運動狀態。

在行星排中，定軸太陽輪、齒圈和行星架被稱為行星排的三個基本元件。

由于單排行星齒輪機構有兩個自由度，沒有固定的傳動比，不能直接用于變速傳動。為了形成具有一定傳動比的傳動機構，必須將太陽輪、齒圈和行星架這三個基本元件中的一個固定或連接，或者必須約束其運動使構件按一定方向轉動，或者必須將兩個基本元件相互連接，這樣行星齒輪就可以變成只有一個自由度的機構，從而獲得一定的傳動比。

行星齒輪機構的傳動如圖3所示。3 4.設太陽輪齒數為Z1，齒圈齒數為Z2，太陽輪、齒圈和行星架的轉速分別為n1、n2和n3，齒圈與太陽輪的傳動比為A，即

a=Z2/Z1

行星齒輪機構的一般運動公式是

n1 an2=(1 a)n3

從上式可以看出，三個基本元件中的兩個，即太陽輪、齒圈和行星架，可以分別選擇作為主動和從動元件，而另一個元件是固定的或其運動受到一定程度的限制，則整個輪系以一定的傳動比傳遞動力。不同的連接和固定方案可以獲得不同的傳動比，三個基本元件的不同組合可以有六種不同的組合方案，加上直接齒輪傳動和空擋，一共八種組合。

辛普森行星齒輪機構

以辛普森行星齒輪機構為例，介紹了齒輪機構的動力傳遞。

辛普森行星齒輪機構(Simpson planetary gear mechanism)是一種眾所周知的行星齒輪機構，以設計者和發明家工程師H. W. Simpson的名字命名，廣泛應用于世界各地的汽車自動變速器中。

辛普森行星齒輪機構的特點

辛普森行星齒輪機構的特點是兩個行星排，前后太陽輪連成一體，前行星架和后齒圈是同一個零件，與輸出軸相連。該機構可以形成三個前進檔和一個倒檔。

辛普森行星齒輪機構裝有五個換檔執行機構：兩個離合器、兩個制動器和一個單向離合器，如圖3所示。3 5.

當高速倒檔離合器C1工作時，來自渦輪輸出軸的動力連接到太陽齒輪。

當前進檔離合器C2工作時，來自渦輪輸出軸的動力連接到前齒圈。

當第二制動器B1工作時，太陽齒輪被固定。

1.當反向制動B2工作時，固定后行星架。

單向離合器F1工作時，后行星架反向固定。

在一些自動變速器中使用了辛普森機構中的B1和B2制動器、帶式制動器和摩擦片制動器。

1.d文件

轉th

將操縱手柄置于D位置，前進檔離合器C2和單向離合器F1將工作。前進離合器C2將輸入動力傳遞到前齒圈，單向離合器F1用于固定后行星架。其輸入動力通過前進離合器C2傳遞給前齒圈，使其順時針轉動，前齒圈帶動前行星齒輪順時針轉動。

因為前行星齒輪可以帶動前行星架順時針旋轉，太陽輪逆時針旋轉，所以前齒圈的轉速通過前行星齒輪雙向傳遞。太陽齒輪逆時針旋轉帶動后行星齒輪順時針旋轉，后行星齒輪帶動后齒圈順時針旋轉。當后齒圈順時針轉動時，后行星架會受到一個逆時針方向的扭矩，后行星架會被F1單向離合器反向固定。后行星齒輪機構是固定的，具有后太陽齒輪輸入和后齒圈輸出。在前行星齒輪機構中，前齒圈為輸入，前太陽輪逆時針旋轉，前行星架為輸出。動力通過后齒圈和前行星齒輪架傳遞到輸出軸。

辛普森機構的D1齒輪具有汽車滑行功能。當驅動輪轉速超過發動機轉速時，來自驅動輪的反向動力通過后齒圈和前行星架的輸入機構使后行星架順時針轉動，并被鎖止在單向離合器F1之外，從而實現汽車滑行。當驅動輪轉速低于發動機轉速時，單向離合器再次鎖止，變速器再次驅動。

D2街區：

隨著車速和節氣門開度的變化，液壓控制系統控制第二制動器B1與前進離合器C2同時動作。此時，渦輪輸出軸通過前進離合器C2與前齒圈連接，并且太陽輪組件由第二制動器B1固定。它的動力通過輸入軸傳遞到前齒圈，使其順時針旋轉。因為太陽輪是固定的，所以由前齒圈驅動的前行星齒輪不僅“自轉”，還隨行星架“公轉”。行星齒輪和行星架都順時針旋轉，行星架最終帶動輸出軸順時針旋轉。D2的傳動比取決于行星架的齒數與前齒圈的齒數之比，這是一個傳動比大于1的減速運動。D2的傳動比只與前行星齒輪機構有關。

另外，當輸出軸轉動時，也會帶動后齒圈順時針轉動，此時太陽輪固定。此時，后行星齒輪和后行星架順時針空轉，單向離合器F1釋放。

當辛普森機構處于D2工作狀態時，來自驅動輪的反向傳遞動力可直接傳遞給發動機，實現發動機制動。

D3文件：

當車速和油門開度滿足一定要求時，液壓控制系統控制高速倒檔離合器C1和前進檔離合器C2同時動作。高速倒檔離合器C1的接合將動力傳遞到太陽輪，前進檔離合器C2的接合將動力傳遞到前齒圈。根據行星齒輪機構的特點，任意兩個同速同向轉動的元件將機構鎖定為一個整體，即直接齒輪。在D3檔狀態下，前齒圈和太陽輪具有相同的旋轉方向和速度。當整個機構順時針旋轉時，單向離合器和后行星架被釋放。

在D3擋狀態下，可以實現發動機制動功能，但是沒有滑行功能。

2檔或2檔。

將操縱桿置于S或2位置，液壓控制系統控制執行機構在2檔和1檔之間自動切換。傳動比與D擋的二擋和一擋相同，不同的是在一擋，發動機有制動功能，沒有滑行功能。

3.1或者1。

把操縱桿放在L或1檔位置，液壓控制系統會控制不升檔，固定在1檔。液壓控制系統將控制f。

將操縱桿置于R位置，液壓控制系統控制高速倒檔離合器C1和倒檔制動器B2同時工作。高速倒檔離合器C1的接合將動力傳遞到太陽齒輪，倒檔制動器B2固定后支架。此時，動力通過輸入軸傳遞到太陽輪，太陽輪順時針旋轉。因為后行星架已經固定，后行星輪變成了過渡輪，所以后行星輪逆時針旋轉，后齒圈也逆時針旋轉。最后，后齒圈帶動輸出軸逆時針旋轉，實現反向驅動。R檔傳動比等于后齒圈齒數與太陽輪齒數之比，是傳動比大于1的減速運動。從上面可以看出，倒檔的傳動比只與后行星齒輪機構有關。

當輸出軸逆時針旋轉時，前行星架也逆時針旋轉。此時，前太陽輪順時針轉動，這兩個部件不同方向的轉動使前齒圈逆時針轉動。