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1、新 款 佳 美 自 动 变 速 箱结 构 与 工 作 原 理变速箱特点：此变速箱结构采用了超速档机构与前进档平行、非同轴的设计方 法，中间使用一组传动比为1.020的外啮合反向驱动齿轮连接，起到增加变速箱载 荷容量及使其更加紧凑的作用。前进档行星齿轮机构采用了双行星排辛普森式行星 齿轮传动机构：前排齿圈与后排行星架连接，后排齿圈与前排行星架及反向驱动齿 轮连接。超速档行星齿轮机构改变以往变速箱超速档传动比小于1的设计方法。为 增加传动效率，在前进档及倒档时，此组行星齿轮机构起到的增加传动比的作用。 而超速档时，此行星排起一个直接传动的作用，不改变传动比。故此变速箱的超速 档传动比为外啮合反向驱
2、动齿轮的传动比1.020 。概述：丰田新款CAMRY及PREVIA采用新型U241E自动变速箱，此变速箱 对原A541E型自动变速箱进行了改进，具有结构紧凑、载荷容量大、传动效率高 、齿间负荷小等优点。变速箱结构图：变速箱组件功能：此变速箱档位控制器分别采用了3组液压多片盘式离合器C1 、C2、C3、制动器B1、B2、B3，及2组单向离合器F1、F2。 各组件功能介绍如下：F2：超速档单向离合器，阻止超速档行星排太阳轮顺时针转动。F1：1号单向离合器，阻止后排行星架逆时针转动。B2：1档和倒档制动器，锁止后行星排行星架和前行星排齿圈。B1：2档制动器，锁止后行星排太阳轮。C3：超速档离合器，连
3、接超速档行星排太阳轮和行星架。C2：直接档离合器，连接输入轴和后行星排太阳轮。在3档和超速档及倒档时工作。C1：前进档离合器，连接输入轴和前行星排太阳轮，除倒档以外均始终工作。变速箱各档位控制组件工作情况如下：换档杆位置档位C1C2C3B1B2B3F1F2 P停车档R倒档N空档D1档2档3档4档21档2档11档变速器行星齿轮齿数及档位传动比：前行星排太阳轮、行星轮、齿圈齿数分别为：43、17、77；后行星排太阳轮、行 星轮、齿圈齿数分别为：31、19、69；超速档行星排太阳轮、行星轮、齿圈的齿 数分别为32、26、83；外啮合反向驱动、从动轮齿齿数分别为50，51。故根据单 排行星齿轮运动特性
4、方程：n1（太阳轮转速）n2（齿圈转速）（行星排结构参数齿圈齿数/太阳轮齿 数）（1）n3（行星架转速）以及各档位齿轮传动构成情况可分别计算出各档位传动比： 1档：3.941；2档：2.197；3档：1.413；4档：1.020；倒档：3.141 U241E变速箱各档位齿轮传动路线分析及传动比计算：1档（当换档杆位于D或2档位置）动力传递路线图：前进档离合器C1在1档时工作，连接输入轴与前行星排（以下简称前）太阳轮，使 前太阳轮顺时针转动。因前行星架与反向驱动齿轮连接，位于1档时，车辆起步时 车速较低、阻力较大，故前行星架转速较低，迫使前太阳轮驱动前行星小齿轮轮逆 时针运转。并同时驱动前齿圈具
5、有逆时针运转趋势。但由于单向离合器F1的作用， 阻止前齿圈及后行星排（以下简称后）行星架逆时针转动。结果前行星小齿轮带动 前行星架及后齿圈顺时针转动，使反向驱动齿轮顺时针转动。又因后太阳轮处于自 由状态，故后行星排不起改变扭矩和传动比的作用。因超速档齿圈与反向从动齿轮（逆时针转动）连接，且超速档制动器B3及超速档单 向离合器F2同时起作用，锁止超速档行星排太阳轮。所以超速档齿圈带动超速档行 星小齿轮逆时针转动，并驱动动超速档行星排行星架逆时针转动，增加传动比。因 超速档行星架与差速器驱动齿轮连接。故差速器驱动齿轮逆时针转动。 1档齿轮机构传动比计算： 由单行星排运动特性方程可知： 前行星排：S
6、1R1a1C1（1a1）其中：S1：前太阳轮转速；R1：前齿圈的转速0；C1：前行星架转速；a1：前行星排结 构参数 超速档行星排：S3R3a3C3（1a3）其中：S3：超速档太阳轮转速0； R3：超速档齿圈的转速；C3：超速档行星架转速； a3：超速档行星排结构参数 1档传动比输入轴转速/输出轴转速= S1/ C1反向驱动齿轮转速/反向从动齿轮转速R3/C3（1a1）反向从动轮齿数/反向驱动轮齿数（1a3）/a3 （177/43）51/50（183/32）/（83/32）3.943 2档（当换档杆位于D或2档位置）动力传递路线图：如同变速箱在1档时一样，前进档离合器C1在2档时也运作。所以输
7、入轴的运转 直接传输至前太阳轮使其顺时针运转。前行星排齿轮运转基本与1档相同，但由于制 动器B1运作锁止后太阳轮，所以前行星架、后齿圈将带动后行星架、前齿圈顺时针 运转，单向离合器F1不起作用。因前齿圈转动方向与前行星小齿轮的运转方向相反 ，故前齿圈带动前行星小齿轮绕前太阳轮顺时针公转，进一步加速前行星架，减小齿 轮传动比。超速档行星齿轮机构运作与1档相同。2档齿轮机构传动比计算： 由单行星排运动特性方程可知： 前行星排：S1R11C1（11） 后行星排：S2R22C2（12）其中：S2：后太阳轮转速0；R2：后齿圈的转速C1；C2：后行星架转速R1；2： 后行星排结构参数 超速档行星排：S3
8、R33C3（13） S30 2档传动比输入轴转速/输出轴转速S1/C1反向驱动齿轮转速/反向从动齿轮转速 R3/C3S1/C1反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3）/a3C1*（1a1）R1*a1/C1反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1 a3）/a3（1a1）R1*a1/C1反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3） /a3（1a1）C2*a1/R2反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3） /a3（1a1）a1*a2/（1a2）*反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数*（1 a3）/a3（1a1a2）/（1a2）*51/50*（1+83/32）/（83/32）（177/4369/3
9、1）/（169/31）*51/50*（1+83/32）/（83/32）2.1973档（当换档杆位于D位置）动力传递路线图:前进档离合器C1和直接档离合器C2同时运作，将变速箱输入轴与前、后太阳轮 连接在一起，使其与输入轴同速顺时针旋转。在直接档离合器C2接合后，后太阳轮 带动后行星小齿轮加速逆时针旋转。因前行星架和后齿圈与外啮合反向驱动齿轮啮 合，转速较低（相对输入轴）。故后行星小齿轮加速后行星架、前齿圈顺时针旋转 。如同2档一样，在前齿圈加速顺时针旋转，通过前行星小齿轮进一步加速前行星架 顺时针旋转。由单行星排齿轮运动特性方程可知，当太阳轮为主动件时，行星架最 高转速Cmax（SR*）/（1
10、）S（即当齿圈的转速太阳轮的转速时）。 故当前行星架加速至前太阳轮的转速时，前行星小齿轮相对于前行星小齿轮轴静止 不动，使前行星排成为一个整体同速旋转。同时后齿圈的转速与后太阳轮的转速也 相同，结果后行星小齿轮相对后行星齿轮轴静止不动，使后行星架与后齿圈、后太 阳轮成为一整体同速旋转。最终使前、后行星排成为一个整体，其传动比为1。超速 档行星齿轮机构运作与1档相同。 3档齿轮机构传动比计算： 由单行星排运动特性方程可知： 前行星排：S1R11C1（11） S1R1C1 超速档行星排：S3R33C3（13） S30 3档传动比输入轴转速/输出轴转速S1/C1反向驱动齿轮转速/反向从动齿轮转速 R
11、3/C3S1/C1反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（13）/3151/50*（1+83/32）/（83/32）1.4134档（当换档杆位于D位置）动力传递路线图：当变速箱位于4档（超速档）时，前、后行星排的动力传递路线与3档完全相同。超 速档行星排由于超速档离合器C3运作，将超速档行星排太阳轮同齿圈连接在一起 ，使其行星小齿轮相对于行星齿轮轴静止不动。结果使超速档行星排成为一个整体 旋转，传动比为1。 4档齿轮机构传动比计算：由单行星排运动特性方程可知： 前行星排：S1R11C1（11） S1R1C1 超速档行星排：S3R33C3（13） S3R3C34档传动比输入轴转速/输出轴转速S1/C
12、1反向驱动齿轮转速/反向从动 齿轮转速R3/C31反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数151/501.020倒档（当换档杆位于D位置）动力传递路线图：当位于倒档时，1&倒档制动器B2、超速档制动器B3及直接档离合器C2同时运作 。前行星排齿圈及后行星排行星架被1&倒档制动器B2制动，而前太阳轮处于自由 状态，故前行星排不改变齿轮传动比。又因直接档离合器C3将输入轴与后太阳轮 连接，并使其与输入轴同方向顺时针旋转，带动后行星小齿轮逆时针旋转并驱动 后齿圈使其逆时针旋转。故前行星架、反向啮合驱动齿轮逆时针旋转。超速档行 星齿轮机构运作与1档相似，只改变了旋转方向。 倒档齿轮机构传动比计算： 由单行星
13、排运动特性方程可知： 后行星排：S2R2a2C2（1a2）； C20； 超速档行星排：S3R3a3C3（1a3） S30；S2/R2反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3）/a3 2反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3）/a3 69/31*51/50*（1+83/32）/（83/32） 3.145倒档传动比输入轴转速/输出轴转速S2/R2反向驱动齿轮转速/反向从动齿轮 转速R3/C31档（当换档杆位于L位置，具有发动机制动） 动力传递路线图：在换档杆在D位置时的1档，因1&倒档制动器B2不运作，在车辆下坡或减速 时，由车轮通过差速器及超速档行星排，反向驱动外啮合反向驱动齿轮顺时针高
14、速运转，因前太阳轮与输入轴及发动机相连，并因发动机怠速运转，使输入轴转 速较低，故外啮合反向驱动齿轮带动前行星架绕太阳轮顺时针旋转，同时通过前 行星小齿轮驱动前齿圈顺时针旋转。单向离合器F1不起单向顺时针锁止作用，使 得前齿圈、后行星架处于自由状态，并作高速顺时针旋转。反向驱动力不能传递 给发动机。此时不具备发动机制动作用。 而当换档杆在L位置时的1档，因单向离合器F1及1&倒档制动器B2始终运作 ，锁止前齿圈。当发动机怠速运转，而驱动轮高速运转时将驱动前行星架高速顺 时针运转，并因齿圈锁止，前行星小齿轮在绕前太阳轮顺时针公转的同时绕前行 星小齿轮轴高速逆时针转自转。从而驱动前太阳轮高速顺时针旋转，进一步提高 发动机转速，充分利用发动机制动。
