组合行星轮系自动变速器传动比计算方法

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近年来，乘用车搭载自动变速器(Auto Transmission)的车型越来越多。自动变速器基本上都是采用行星齿轮系结构，该结构传动比的计算按传统的方法比较繁琐。本文介绍-种利用反转原理的简单算法。

1 自动变速器行星轮系结构及简化图 1为某车型 自动变速器所用的行星齿轮系简化结构。

单凭以上条件去计算在各个挡位时变速器齿轮传递机构的传动比，往往是不容易的，下面介绍反转原理计算传动比的方法，并以二挡为例进行示例计算。

2 行星轮系转化及计算方法2.1 行星轮系分类太阳轮1 行星架3 齿豳2 太阳轮4 行羼槊2 齿嘲3、图 1自动变速器简化结构由图 1可以看出，太阳轮 1、齿圈 2和行星架 3组成- 个行星轮系，太阳轮4、行星架 2和齿圈3组成-个行星轮系。而齿圈 2和行星架 2通过花键啮合在-起，行星架3和齿圈3。也通过花键啮合在-起，形成了-个组合行星轮系。

实际工作时，通过外部机构转化 ，太阳轮 1、齿圈 2和太阳轮 4都可以作为输入轴将动力输入，齿圈3和行星架 3啮合在-起作为输出轴输出动力，同时在适当的时候可以将齿圈2与变速器壳体、齿圈 2与太阳轮 1、太阳轮 4与变速器壳体相对固定。

周定- - T l杼 趟糖 2，l 上 行攫架3 TT 太阳轮I4太阳轮1I图 2行星齿轮系(二挡)原理简图作者简介：刘志刚，广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院。

行星轮系分类如图 3所示。简单行星轮系：具有-个自由度的行星轮系；差动轮系：具有两个 自由度的行星轮系；定轴轮系：凡所有的齿轮轴线位置都是固定的轮系，即行星架被固定。

2.2 定轴轮系传动比计算方法计算公式如下：v∞×R∞×孚∞× (1)i转动比 j 蚣 (2)n 输出 (I)输出i13∞ 1 × - Z3 (3)(1)， (1) (1) 厶式中，i为传动比；n为转速；∞为角速度；v为速度；R为齿轮分度圆半径；D为齿轮分度圆直径 ；m为齿轮组模数；z为齿轮齿数。 ·2.3 差动轮系传动比计算方法差动轮系传动比计算方法是利用反转原理，将差动轮系转化为定轴轮系，然后利用定轴轮系计算公式进行推导。

反转原理：给差动轮系中的每-个构件都加上-个附加的公共转动(转动的角速度为 -∞H)后，不会改变轮系血- 简单行墨轮系 整动轮系 定轴轮系图3行星齿轮系分类第32卷第 8期 刘志刚，等：组合行星轮系自动变速器传动比计算方法 47中各构件之间的相对运动，但原差动轮系将转化为-个假定的定轴轮系，称为差动轮系的转化机构。

图4差动轮系-定轴轮系转换过程②将轮系按 -toH反转后，各个构件的角速度变化如表 1所示。

定：件：件：表 1各个构件的角速度变化③转化后的机构如图 5所示。

图 5转化后的行星轮系(相当于定轴轮系)④参照定轴轮系计算传动比，如下(公式 4)：(4)⑤差动轮系各种工况下的传动比计算公式。

若太阳轮 1为主动件，行星架 H为从动件，齿圈 3固0 i1nto Hi- 若太阳轮 1固定 ，行星架 H为从动件，齿圈 3为主动0 i3H∞tO 31-1，i -1(I)H ～ Z3若太阳轮为主动件 ，行星架 H固定，齿圈 3为从动∞F0 i13 -争(1)3 ，J1若将太阳轮与齿圈连为-体，有：(I)l (1)3 -争(I)3- n)H L11)1-(I)F- 3((1)3-(1)H)厶1((0 3-(1)H)×(1 )：0L I ∞ 1 (I)3 to H2.4 组合行星轮系当-个机构中存在两个或两个以上的行星轮系时，该结构称为组合行星轮系，如图3所示。组合行星轮系的计算方法是利用单行星轮系计算方法列出多个方程，并通过预先设定的前提条件，组成方程组，然后解方程组得出输入轴与输出轴之间的传动比 (-般在设计组合行星轮系时，都会让方程组有解 )。

3 二挡传动比计算由前文可知，齿圈 2与行星架 2嗵 过花键啮合 ，行星架 3和齿圈3通过花键啮合，则有：(1)2to ，to3to 3.。

另：称太阳轮 1、齿圈 2、行星架 3组成的行星轮系为主行星轮系，称太阳轮4、行星架 2、齿圈 3组成的行星轮系为次行星轮系。

在二挡位置时(如图2所示)，太阳轮 4与变速器壳体固定在-起 ，动力经太阳轮 1传递到组合行星轮系，然后进过行星架 3传递到输出轴输出。

可列出方程组：f(I)40 (1)2(1)2- (I)3(1)li3-(o1-03 3- Z3- - - 等-f to 1-(1)3- Z2I to 2-(I)3 Z1l-(I)2 - Z 3。

(1)3-(1)2 Z43-1 1.625(1) l十 厶4 结 语行星轮系传动比计算较为复杂 ，用反转原理辅以适当的方程技巧可以比较方便完成计算。