《自动齿轮变速箱齿比的计算与实例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动齿轮变速箱齿比的计算与实例（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三单元第三单元自动齿轮变速箱齿轮比的自动齿轮变速箱齿轮比的计算与选择计算与选择( (实例实例) )2021/6/161第三第三单元元 - 课目目纲要要 概概述述 -目目的与笵的与笵围 自自动齿轮变速箱速箱齿轮比的比的计算算法法a) 平行平行轴齿轮组b) 行星行星轴齿轮系系表格法杠杆比例法机构学分析法以上三种计算法的优劣比较 行星行星行星行星齿轮齿轮齿轮齿轮系系系系统统统统在在在在变变速箱中速箱中速箱中速箱中各种排列各种排列各种排列各种排列组组组组合的方式合的方式合的方式合的方式 杠杠杠杠杆比例尺寸的杆比例尺寸的杆比例尺寸的杆比例尺寸的导导算算算算规规律及步律及步律及步律及步骤骤 自自自自动变
2、动变速箱速箱速箱速箱齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 选选择择法的一个法的一个法的一个法的一个 实实例例例例总结 1.5Hrs2021/6/162概述概述:如前所述如前所述,全球目前全球目前现有及未来的自有及未来的自动齿轮变速箱速箱,除了除了AMT 及及DCT是平行是平行轴外外, 其它大部份均以行星其它大部份均以行星齿轮为主主导, 而平行而平行轴的的齿轮组的的总齿轮比比(输入入/输出出)的的计算算, 基本上比起行星基本上比起行星齿轮速比要速比要简易的多易的多, 而且而且换档离合器机构的排列及档离合器机构的排列及选择也是如此也是如此. 鉴之于此之于此, 此此课程
3、的主要程的主要对象象,也因之也因之针对着行星着行星齿轮系系统的的结构需求而制定构需求而制定.2021/6/163 平行轴自动变速箱平行轴自动变速箱(DCT)的齿轮系统安排的齿轮系统安排2021/6/164 齿轮比齿轮比 - 平行轴齿轮変速箱平行轴齿轮変速箱 齿速比速比(i)= -从从动轮齿数数 (T2 x T4 x.xTn-1) 主主动轮齿数数 (T1 x T3 x.xTn) 2021/6/165各种行星齿轮系的基本类型及其结构各种行星齿轮系的基本类型及其结构A)通常使用的行星齿轮系统单行星组系双行星组系台阶式行星系Ravignaux行星系(StepPinion)B)非常用行星歯轮系统双太阳轮
4、-双行星轮(DS-DP)双内齿轮-双行星轮(DR-DP)P2P1P2P1S1S2S2R1R2长轴行星齿2021/6/166行星齿轮组的基本架抅及其传动规则行星齿轮组的基本架抅及其传动规则一般行星齿轮组,当使用于转动扭力/速度时,下列的构件中之一必须紧固不动(Held/Ground),而其余的两个构件则可分别作为输入(Input)以及输出(Output)端: 太阳太阳轮(S), 行星支架行星支架 (PC) 及内及内齿轮(R)差动(differential)太阳轮(S)行星支架(PC)内齿轮(R)行星轮(P)2021/6/167行星行星行星行星齿轮组齿轮组或系或系或系或系统统不常被一般不常被一般不
5、常被一般不常被一般齿轮齿轮工程工程工程工程师师使用的主因使用的主因使用的主因使用的主因v 齿轮比比 (Gear Ratio)的的计算算, 尤其在面尤其在面临多档行星多档行星齿 轮系系统的的设计时.较平行平行轴(Parallel/Counter Shaft) 齿轮系要复系要复杂的的多多v齿轮比比(Gear Ratio)较受限制受限制v 内内齿轮及行星支架的及行星支架的设计及制造工及制造工艺较困困难, 成成本本 也也高高v 多档行星多档行星齿轮系系统构件的安构件的安装装组合合及及动力力(功率功率)流流 程程(Power Flow)的的选择十分复十分复杂, 不不易掌易掌控控v 传动构件的构件的测试台
6、架台架设计较复复杂v 换档机构的分档机构的分析析.及及控制系控制系统及仿真模及仿真模拟较复复杂v 其地因其地因素素- 投投资成成本本, 人力人力资源等的考量源等的考量Survey2021/6/168A)表格法(TABULATIONMETHOD)a)单一行星齿轮组b)双行星齿轮组c)复合式(Compound)行星齿轮系辛普森行星齿轮系统(SimpsonGearTrain)Ravignaux行星齿轮系统三种常用三种常用齿轮比比(Gear Ratio/s)的的计算方法算方法 2021/6/169a)单一的行星齿轮组表格计算法构件构件(齿轮比比)行星行星轮速速(=P-C)(相相讨干行星支架速度干行星支
7、架速度)SCRP10-S/R-S/P-S/P対以上每个行格乘以対以上每个行格乘以“-R/S”值-R/S01R/PR/P対以上每个行格対以上每个行格加以加以“-1”值-(R+S)/S-10(R-P)/PR/P対以上每个行格乘以対以上每个行格乘以“S/(R+S)”值1S/(R+S)0-S/(R-P)/(P(R+S)-RS/(P(R+S)対以上每个行格加対以上每个行格加以以“-1”值0-R/(R+S)-1-R(S-P)/(P(R+S)RS/(P(R+S)対以上每个行格乘以対以上每个行格乘以“(R+S)/R”值01(R+S)/R(S-P)/PS/P单一行星一行星齿轮比比计算算总结表表轮入入(I)紧固固
8、(G)输出出(O)轮出出/输入入速度比速度比行星行星齿速度比速度比( (相対行星支架相対行星支架) ) Sun=1Carrier=0Ring-S/R-S/PSUN=1Ring=0CarrierS/(R+S)R/PRING=1Sun=0CarrierR/(R+S)R/PRING=1Carrier=0Sun-R/S-RS/(P(R+S)Carrier=1Sun=0Ring(R+S)/RRS/(P(R+S)Carrier=1Ring=0Sun(R+S)/SS/P2021/6/1610构件行星速度比行星速度比( (相対行星支架相対行星支架) ) SCRP1P2=P1C=P2-C10S/R-S/P1S/
9、P2-S/P1S/P2対以上每个行格乘以対以上每个行格乘以“R/S”值R/S01-R/P1R/P2-R/P1R/P2対以上每个行格対以上每个行格加以加以“-1”值(R-S)/S-10-(R+P1)/P1(R-P2)/P2-(R+P1)/P1(R-P2)/P2対以上每个行格乘以対以上每个行格乘以“S/(R-S)”值1-S/(R-S)0-S(R+P1)/(P1(R-S)S(R-P2)/(P2(R-S)-RS/(P1(R-S)RS/(P2(R-S)対以上每个行格加対以上每个行格加以以“-1”值0-R/(R-S)-1-(R(S+P1)/(P1(R-S) R(S-P2)/(P2(R-S)-RS/(P1(
10、R-S)RS/(P2(R-S)対以上每个行格乘以対以上每个行格乘以“(R-S)/R”值01(R-S)/R(S+P1)/P1-(S-P2)/P2(S+P1)/P1-(S-P2)/P2双行星双行星齿轮比比计算算总结表表输入(I)紧固(G)输出端(O)速度比行星行星1 1速度比速度比( (相対行星支架相対行星支架) ) 行星行星2 2速度比速度比( (相対行星支架相対行星支架) ) Sun=1Carrier=0RingS/R-S/P1S/P2SUN=1Ring=0Carrier-S/(R-S)-RS/(P1(R-S)RS/(P2(R-S)RING=1Sun=0CarrierR/(R-S)RS/(P1
11、(R-S)-RS/(P2(R-S)RING=1Carrier=0SunR/S-R/P1R/P2Carrier=1Sun=0Ring(R-S)/R(S+P1)/P1-(S-P2)/P2Carrier=1Ring=0Sun-(R-S)/S(R+P1)/P1-(R-P2)/P2b)双行星齿轮组表格计算法C2021/6/1611c)c)复合式系统齿轮比复合式系统齿轮比 - -表格计算法表格计算法实例-辛普森(Simpson)行星齿轮系统-使用两个单一行星组来合成一个复合式的齿轮系统S2/(S2+R2)=D2021/6/1612B)杠杆比例法(LEVERDIAGRAMMETHOD)a)单一行星齿轮组b)
12、双行星齿轮组c)复合式(Compound)行星齿轮系辛普森行星齿轮系统(SimpsonGeartrain)Ravignaux行星齿轮系统三种常用三种常用齿轮比比(Gear Ratio)的的计算方法算方法 2021/6/1613a)杠杆比例计算法-单一行星齿轮组内齿轮RPinion大阳轮(S)PCRPCSSR需要三道力量以达到杠杆上的平衡即:输入(I),输出(O)及紧固力G)IOGOGIGOIOIGIGOGIO6种可行的速度比排列又T.R=1/S.R.杠杆2021/6/1614单一行星一行星齿轮比比总结 - 杠杆比例法杠杆比例法2021/6/1615PCRSIOGOGIGOIOIGIGOGIO内
13、齿轮RP2太阳齿(S)P1PCSRb)杠杆比例计算法-双行星齿轮组PC2021/6/1616双行星双行星齿轮比比总结 - 杠杆比例法杠杆比例法2021/6/1617C)复合式系统齿轮比-杠杆比例计算法实例1-辛普森(Simpson)行星齿轮系统-使用两个单一行星组来合成一个复合式的齿轮系统杠杆比例法杠杆比例法R1C1S1R2C2S2K1S1K1R1K2S2K2R2K1R1=K2(S2+R2)K2=K1R1/(S2+R2)K1S1K1R1S2/(S2+R2)K1R1R2/(S2+R2)R1C1/R2C2S1/S2由由 K2 転転换到到 K1设计要求(R/S=?)R1/S1=C1R2/S2=C22
14、021/6/1618K1S1K1R1S2/(S2+R2)K1R1R2/(S2+R2)R1C1/R2C2S1/S2实例例 一一 辛普森行星辛普森行星齿轮系系统速度比速度比总结运転条件系依上图所示2021/6/1619杠杆比例杠杆比例杠杆比例杠杆比例计计算法算法算法算法 ( LEVER DIAGRAM)( LEVER DIAGRAM)的广泛的广泛的广泛的广泛应应用用用用,Chain2021/6/1620C)机构学分析法(KINEMATICANALTICALMETHOD)a)单一行星齿轮组b)双行星齿轮组c)复合式(Compound)行星齿轮系辛普森行星齿轮系统(SimpsonGearTrain)R
15、avignaux行星齿轮系统(见附件)三种常用的三种常用的齿轮比比(Gear Ratio)计算方法算方法2021/6/1621工程工程术语 ( Nomenclature)代代码符号符号D= 齿轮节圆 (Pitch Diameter)M= 模数模数 ( 法向法向)- Normal Module R ( 半径半径 mm) V (瞬瞬 时的速度的速度) - (M/S)RRi= 内内齿轮节圆半径半径 ( I = 1,2,3)VRi= 内内齿轮速度速度 ( I = 1,2,3)RPi= 行星行星齿轮节圆半径半径 ( I = 1,2,3)Vpi= 行星行星齿轮速度速度 ( I = 1,2,3)RSi= 太
16、阳太阳轮节圆半径半径 ( I = 1,2,3)VSi= 太阳太阳轮速度速度 ( I = 1,2,3)RCi= 行星支架半径行星支架半径 ( I = 1,2,3)VCi= 行星架速度行星架速度 ( I = 1,2,3) Z ( 齿数数) w w ( 角速度角速度 - Radian /S) ZRi= 内内齿轮齿数数 ( I = 1,2,3)w wRi= 内内齿轮角速度角速度 ( I = 1,2,3)ZPi= 行星行星齿轮齿数数 ( I = 1,2,3)w wPi= 行星行星齿轮角速度角速度 ( I = 1,2,3)RSi= 太阳太阳轮齿数数 ( I = 1,2,3)w wSi= 太阳太阳轮角速度角
17、速度 ( I = 1,2,3) T ( 力矩力矩 N-m)w wCi= 行星架角速度行星架角速度 ( I = 1,2,3)TRi= 内内齿轮所承受力矩所承受力矩 ( I = 1,2,3) n ( 転速転速 -RPM )TCi= 行星支架所承受的力矩行星支架所承受的力矩 ( I = 1,2,3)nRi= 内内齿轮速度速度 ( I = 1,2,3)TSi= 太阳太阳轮所承受的力矩所承受的力矩 ( I = 1,2,3)nPi= 行星行星齿轮速度速度 ( I = 1,2,3) F ( 传动力力, Newtons)nSi= 太阳太阳轮速度速度 ( I = 1,2,3)FRi= 内内齿轮所受的所受的传动力
18、力 ( I = 1,2,3)nCi= 行星架速度行星架速度 ( I = 1,2,3)FCi= 行星支架所受的行星支架所受的传动力力 ( I = 1,2,3) FSi= 太阳太阳轮所受的所受的传动力力 ( I = 1,2,3)I = 1, 2, 3 ; 乃系各行星乃系各行星齿轮组的代号的代号理论分析法理论分析法ANALYTICALMETODANALYTICALMETOD旋転角速度(w)方向性的识别CCW “-” CW”+”速度(V)方向性的识别- +2021/6/1622理论分析法理论分析法 -各速度矢量方向性的规定及识别各速度矢量方向性的规定及识别2021/6/1623内齿轮行星轮太阳轮着地紧
19、固理理论分析法分析法 - 速度方程式的速度方程式的导演步演步骤以下的程序系导引速度方程式的规则-单行星齿轮组:1.紧固内齿轮或太阳齿,仅让非紧固的齿轮作为输入件,同时也使行星架能自由転动.以此导出输入轮和行星轮之间的速度关系式(方程式1),此方程式中应包含行星架的転速;方程式的速度矢量应和転动方向互相吻合.2.重复第一步骤,但替换上述的紧固件及输入件(方程式2).3.从以上两个方程式中去除行星轮的速度,即可得到各运転主件之间的速度关系,即输出/输入的速度比来.4.当各运転主件的速度犾取後,行星齿轮的速度则可由方程式1或2中取得.图示12021/6/1624因为R=Z/2xM;此処Z为齿数,M为
20、齿轮模数(4)将(4)代入以上(1),(2)(3)方程式中,可得行星齿轮组各転动元件的关系式单一行星一行星齿轮组各构件的転速关系式各构件的転速关系式 w wR x ZR = w wP x ZP + w wC x ZR(5) w wS x ZS = - w wP x ZP + w wC x ZS (6) w wR x ZR + w wS x ZS = w wC ( ZR + ZS )(7)2021/6/1625理理论分析法分析法 - 单一行星一行星齿轮组根据以上的方程式导引规则2021/6/1626理理理理论论分析法分析法分析法分析法 - - 双行星双行星双行星双行星齿轮组齿轮组根据以上的方程式
21、的异演根据以上的方程式的异演规则:各构件的速度关系式各构件的速度关系式各构件的力矩关系式各构件的力矩关系式 w wR x ZR = w wP1 x ZP1 + w wC x ZR (1)Ti ( Input) = 1 (1) w wS x ZS = - w wP2 x ZP2 + w wC x ZS (2)To (Output) = - 1/ w wO (2) w wR x ZR - w wS x ZS = w wC ( ZR - ZS ) (3)TR (Reaction) = - ( Ti + TO) (3) - w - wP1 x ZP1 = w wP2 x ZP2 (4)案例案例1234
22、56与与输入件的速度比入件的速度比 (S/R)输入入 (I)Sun(S)SunRingRingCarrierCarrier输出出 (O)Ring(R)CarrierSunCarrierRingSun紧固固 (G)Carrier(C)RingCarrierSunSunRing输入件速度入件速度(设定定为 1.0)TSun=1TSun=1TRing=1TRing=1TCarrier=1TCarrier=1由由 (3) 得到与得到与输入件入件的速度比的速度比wC=0wR=0wC=0wS=0wS=0wR=0(ZS/ZR)ZS/(ZR+ZS)(ZR/ZS)ZR/(ZR-ZS)(ZR-ZS)/ZS-(ZR
23、-ZS)/ZS由由(1) 式得到式得到 P1行星行星轮的速度比的速度比wC=0wR=0wC=0wS=0wS=0wR=0-(ZS/ZP1)-(ZR/ZP1)xZS/(ZR-ZS)-(ZR/ZP1)-(ZS/ZP1)xZR/(ZR-ZS)(ZS+ZP1)/ZP1(ZR+ZP1)/ZP1由由(2) 式得到式得到 P2行星行星轮的速度比的速度比(ZS/ZP2)(ZR/ZP2)xZS/(ZR-ZS)(ZR/ZP2)(ZS/ZP2)xZR/(ZR-ZS)-(ZS-ZP2)/ZP2-( ZR ZP2)/ZP2 与与输入件的力矩比入件的力矩比 (T/R)输入件的力矩入件的力矩(设定定为 1.0)TSun=1T
24、Sun=1TRing=1TRing=1TCarrier=1TCarrier=1输出力矩比出力矩比 = - 1 / w woutputZR/ZS(ZR-ZS)/ZSZS/ZR(ZR+ZS)/ZRZS/(ZR-ZS)ZS/(ZR-ZS)紧固件力矩比固件力矩比= - (Ti +To)-(1+ZR/ZS)-(1+(ZR-ZS)/ZS)-(1+ZRS/ZSR)-(1+(ZS+ZR)/ZR)-(1+ZS/(ZR-ZS)-(1+ZR/(ZR-ZS)题示示:Ti + TO +TR = 0PC2021/6/1627理论方析法-复合式行星齿轮系 实实例例例例 一一一一 - - 辛普森辛普森辛普森辛普森 ( Sim
25、pson) ( Simpson) 行星行星行星行星齿轮齿轮系系系系统统 w wR1 x ZR1 + w wS1 x ZS1 = w wC1 ( ZR1 + ZS1 ) (1) w wR2 x ZR2 + w wS2 x ZS2 = w wC2 ( ZR2 + ZS2 ) (2) 由于由于 构件构件联结, , 所以所以 w wS1 = w wS2 , w wc1 = w wR2 (3) 各各组行星行星轮的速度比的速度比( S/R)及力矩比及力矩比 (T/R)也可用也可用单一行一行 星星组的方程式得到的方程式得到 该行星齿轮系统系由两组单一行星齿轮组复合而成同样根据以上的方程式异演规则:题示示:
26、构件构件 D (即行星架即行星架C2) 在仼何各运転情况下均需制定在仼何各运転情况下均需制定为输出件出件输出出2021/6/1628 实实例例例例 一一一一 辛普森辛普森辛普森辛普森 (Simpson)(Simpson)行星行星行星行星齿轮齿轮系系系系统统输出出2021/6/1629各计算方法优弱奌的比较 表格法表格法 杠杆比例法杠杆比例法 理理论分析法分析法优奌:容易跟踪了解-容易建立计算模式-理论清晰明了容易查误-容易操作及演示-用法简易便于简单行星组-便于较复杂的多组-可用于建立电的计算(手算即可)行星系组计算分析脑程式弱弱奌: 不利于多组的行星-需花时间学习-新入者-需花时间建立系统的
27、演算(太复杂)-花时间换算比例尺寸统及导方程式-不易计算行星轮(Pinion)的速度2021/6/1630行星行星行星行星齿轮齿轮齿轮齿轮系系系系统统统统在在在在变变速箱中速箱中速箱中速箱中各种排列各种排列各种排列各种排列组组组组合的方式合的方式合的方式合的方式课题设课题设定定定定 为了便于了便于课题的的讲解及演示解及演示, 我我们须遵照遵照下列的一些下列的一些设定笵定笵围的限制的限制: 在此课题上,我们将使用上面提及的杠杆比例法(LeverDiagram)来演示阐明汽车行星齿轮系统上的各种不同的排列组合法输出件(轴)的选用及位置在仼何运行情况时必须固定不固定不 变在换档时不允许超过二个换档机
28、构以上的相互递换(Doubleclutchshiftingonetimeisnotallowed)齿轮比的笵围已事先决定我们将行星齿轮组限制到二组或最多三组,以求节省讲解时间,并可使实例在演示时得到较为简洁明了的过程了解.2021/6/1631典型的行星典型的行星齿轮系系统组合排列合排列图 其中辛普森(Simpson)行星齿轮系统是最原始也是最常用来 作为演示说明复合式的杠杆比例法组合排列的题材. 1 2 R 1 C1S1R2C2S2R2R1C2C1S1S2abc 简易支杆易支杆图 (Stick Diagram) 杠杠 杆杆 比比 例例 图 (Lever Diagram)R1 R2C1 C2
29、S1 S2BFWCL2021/6/1632基本的杠杆比例法排列基本的杠杆比例法排列图 因因依依前前设立立规定定 1, 输出出件件(奌) 设定定後後便便不不得得仼仼意意更更变, 而而依依规定定2的需求的需求, 仅允允许更更换(Shift)输入或入或紧固件来固件来获取不同取不同齿轮比比 依依 上上 所所 述述 , 两两 种种 不不 同同 的的 更更 换 方方 式式 :即即 所所 谓 的的 ”更更 换 输 入入 件件(switched-input)” 及及 “更更换紧固固件件(switched-reaction)” 可可用用下下二二图来表述来表述 根根据据此此两两种种更更换行行星星组件件的的方方法法
30、, 便便可可组成成市市面面上上已已被被应用用的的许多不同式多不同式样的行星的行星齿轮(箱箱)系系统的排列的排列 可选择転移紧固件(G)的排列法 可选择転移输入件(I)的排列法紧固件固件(G) 紧固件固件(G)输 出出( O) 特特 定定不不变 输入入(I)可転移可転移输 出出( O) 特特 定定不不变 输入入(I)2021/6/1633如何决定杠杆上支如何决定杠杆上支如何决定杠杆上支如何决定杠杆上支奌奌(Node)(Node) 的的的的奌奌数数数数? ? 首先将每组行星齿轮的杠杆支架其及支奌依行星结构,如单一或双行星组建立起来将各组行星支奌与其他组的连结奌以直线结联起来从各组行星轮及其联线的组
31、合,整合出以单一支杆(如右图所示)的杠杆支架来如根据前面所订立的设定规则,即输出件(点)的位置保持固定不变,并依仅使用一対一的离合器的原则作换档时,某些前进档(Forward)的齿轮比数,其中包括低(速)档(UnderDrive)高档(OverDrive),可用以下的算法来决定为达到倒档(负值)的齿轮比.紧固奌(支点)的位置须建立在输入点及输出点之间.就一般通式而言:杠杆上的齿轮比,在低档(U.D.)应有n2个,而高档(O.D)及倒档则各有n-3个,同时并可加上一个直接档(DirectDrive),以增加档数(Bonus). 支奌(Node -n)输出2021/6/1634如何决定杠杆上支如何
32、决定杠杆上支奌(Node) 的的奌数数? 所以可获得的支奌数(n) 可以用下列的方程式来计算: 在低档 (Under Drive) 比时; NUD = n-2 在直接档(Direct Drive)比时; NDir = 1 在高档 (Over-drive) 比时 ; NOD = n-3 在倒档(Revers) 时 ; N Rev = n-3 所以前进档数 (N ) = NUD +1 +NOD = 2n -4 ; 或 n = N /2 +2譬如:五(前进)速的变速箱, 其支奌数为: n = 5/2 +2 =4.5 - 5.0 (整数值)-题示示: 某些五个支某些五个支奌的杠杆上的杠杆上, 也可体也
33、可体现出六速的可能性出六速的可能性.2021/6/1635杠杆比例尺寸的杠杆比例尺寸的导算算规律律: :就如前所示,利用杠杆比例法优点即是可依照不同的杠杆尺寸或比例的排列,便可觅求到适当的齿轮比(GearRatio),其比例关系也可用以下的公式来表示:Dx=LxIN/LxOUT,此处:Dx=齿轮比LxIN=从输入奌到紧固支奌的尺寸(通常可用1.0来表示,以简化计算).LxOUT=从输出奌到紧固支奌的尺寸.计算杠捍尺寸的规则:1.因杠杆的尺寸中需求出n-1个来,故有n-1个方程式待设定2.而输入值已设定为1.0,故留下n-2个方程式(尺寸)待设定3.从n-2个方程中我们可求得n-2个齿轮比,然而
34、为侭可能求得适当的齿轮比,所有的杠杆尺寸则均须顾及到.2021/6/1636以杠杆比例法来从事尺寸以杠杆比例法来从事尺寸(即即齿轮比比)的算法的算法例案:譬如以四速变速箱为例:其要求的大约齿轮比(Dx)列之如下,我们在此用以上所述们杠杆比例法逐步的来演示如何得到一个适当可行的四速行星变速箱:D1=3.0,D2=1.90;D3=1.0;D4=0.70,andDREV=-2.25步骤一因依前规定，输出支奌的构件及位置必须首先选定,同时按齿轮比的要求,第三档即D3=1.0.此时我们可从其他三档中选出二个独立且比较关键的齿轮比,如D1和D4来决定杠杆的尺寸,由此D2以及DRev也可随之而决定如下页的二
35、图所示,即使用以上提及的输入和紧固奌交替更换的方式(InputSwitch)和(ReactionSwitch):2021/6/1637杠杆尺寸的杠杆尺寸的计算方式算方式 更更换紧固件方式固件方式 更更换输入件方式入件方式 a b=1.00 cD1 = 3.0 = (a + b) / b ; D4 = 0.70 = c / ( b + c) a = 2.00 b , 而 b = 0.43 c; c = 2.33 b 如设定 b = 1.00 ; 则 a = 2.00 ; c = 2.33 , 所以:D2 = ( a+b+c) / (b+c) =1.60 ; D3 = 1.00DREV = c/b
36、 = 2.33 D1 = 3.0 = (a + b + c) / a ; D4 = 0.70 = c / ( b + c) 因 a = 1.67 ; b = 1.00 ; c = 2.33 , 所以: D2 = ( a + b) / a =1.60; D3 = 1.00 DREV = c/b = 2.33输出固定不娈结论:从以上两种不同方式得知其杠杆尺寸,即a,b及c等会有不同的结果,但是其齿轮比(GearRatios),却不会因之而改变.2021/6/1638行星行星齿轮的排列的排列组合法合法例案例案 步步骤 2用以上的排列,如以二组行星齿轮组来设立四个支点的杠杆而言,则可达到12个不同的组
37、合(4C2),但其中仅有三个可实用於己経生产的大部份四速自动变速箱中;因为1)有些排列旡法完会满足齿轮比的需求,2)没有足够空间，或因位置的限制来安置具有足够性能(endured)的离合噐或相关的构件由此可想，对於三个行星组以上的多档变速箱,其面临的难题则可能更为严峻.为了有效的在复杂的行星齿轮系统的排列组合上作适当可行的筛选,以减少旡谓的时间及精力,在此对其中一项常用而有效的方法,即所谓行星系统的”轮廓(Silhouette)布局法”,给诸位作些初步的介绍.2021/6/1639行星行星齿轮的排的排组合法合法行星组合系统的轮廓布局(Silhouette Approach): 从两个行星齿轮来
38、迖成四档的功能可以用下面数种典型的杠杆的组合及排列法来显示. 藉此布局我们可从上节所提到的12种排列中减化到4种. 对于更多档的行星轮系统,此法的助益则更可覌, 如三个行星组系统可从原先 288 个减化到 40个可用的组合.例案 步骤 3S1S2/R1R2 S1S2/C1C2 S1C2/C1S2 R1R2/C1C2R1S2/R1S2 R1R2/C1C2 R1C2/C1S2 R1S2/S1C2 R1S2/C1C2 R1C2/C1R2 R1S2/C1R2 S1S2/R1C2 2021/6/1640行星行星齿轮的排的排组合法合法 行星组轮廓(Silhouette) 在尺寸上的重新划定: 为 了建立相
39、应的杠杆比例架构 ,行星组轮廓(Silhouette) 在尺寸上须作的重新划定. 譬如使用前面题及的 两 种 更 换 ( Switch-Input & Switch Reaction )方式, 佐以下图来显示四速(档)的杠杆排列组合, 案例 步骤 41.671.002.33 A B C D E F G H2.331.001.672021/6/1641案例步骤5行星行星齿轮的排的排组合法合法 依据实际经验, 一般 AT 行星齿轮箱的内齿轮和太阳齿轮的齿数比大约処于以下的笵围: 1.5 ZR / ZS 2低档之间,随着挡位增加,齿输比差距也逐渐减小,这种进展的方法可由下图中显示出.由於此齿轮比差速
40、曲线很近对数曲线,故以此来命名.至於如何应同此法来导算目前的案例,可由下面的公式来表示:Di=D1xim;此処“i”是档位而”m“是相应指数如以自然对数(Naturelog)来表示上式,则:InDi=InD1+mxIni;针対我们目前案例:InDiInD1In0,80In2.9m=-=-=-0.929;IniLn4D2=2.9x20.9291.522021/6/1661换换档档档档齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 的的的的选择选择法法法法由上计算结果得知一至二档间有着相当大的齿轮比差距-2.9/1.52=1.90,而由下图我们也可观察到引擎速度在换档前後也有很
41、大的差别.就一般而言此対比进展法在齿轮比差距上较其他进展法尤为显着.2021/6/1662换换档档档档齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 的的的的选择选择法法法法3.和谐齿轮比进展法(HarmonicProgression)此法和前面谈及仍对数进展法相似,也是在既定的输入速度的换档差,在各档输出速度上乘以一个固定的变化值,所以每二档间的齿轮比差距都将改变,齿轮比的导算法列之如下:DNo=N0,n-1,nN0,n-2,n-1=N0,i,i+1N0,i-1,i=N0,3,4N0,2,3=N0,2,3-N0,1,2此処:No,i-1,i系从挡位i-1换挡到I时的输出速
42、度,所以:N0,n-1,nN0,1,2=N0,n-1,nN0,n-2,n-1-+N0,i,i+1N0,i-1,i,+N0,2,3+N0,2,31;因此No,n-1,nN0,1,2=(n-2)DN0因为齿轮比是(Ne/No)的函数值,所以上式可転换成Ne,n-1,nNe,1,2-=(n-2)DN0;Dn-1D1又因每档的引擎(或输入速)速度均为恒定,和2021/6/1663换换档档档档齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 的的的的选择选择法法法法继续:11Ne,shift(-)=(n-2)DN0Dn-1D1如设定m=n-1.又因DN0仼二档间输出速差依前定义系为一恒
43、定值,在此可用”C”来代表,故上式可重新改写为:11(-)=(m-1)CDmD1而依我们目前的四速齿轮箱的案例,用上诸式可算示二档齿轮比(D2)1/Dm-1/D11/0.8-1/2.9C=-=-=0.302;m-131111C=(-);-=C+-;D2D1D2D1D2=1/(C+/D1)=1/(0.302+1/2.9)=1.552021/6/1664换换档档档档齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 的的的的选择选择法法法法4.平均值进展计算法(AveragingProgression):当我们审查以上三法所得的各档齿轮比後,我们觉停它们的结果并不完全符合整车及变速
44、箱的需求,所以决定将上面三法所得的结果展示开来,如下表所示,从中求得各档的平均值,然後再依实际情况再作最终的优化更改:ProgressTypeEvenSpreadLogarithmicHarmonicAverage1stGear2.902.902.902.902ndGear1.891.521.551.713rdgear1.231.0511.144thGear0.800.800.800.802021/6/1665换换档档档档齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 的的的的选择选择法法法法GearRatioStep1st2.901.702nd1.711.503rd1.1
45、41.424th0.80平均平均值齿轮比比进展法展法2021/6/1666换换档档档档齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 的的的的选择选择法法法法第三步第三步 优化化齿轮比的比的选择为了能达到平顺的换挡过程并考虑最适合的离合器使用数及安排的整体考量换档齿轴比的最终优化是一个必要的过程.经过多次宙核及模拟仿真,下表反响了最终优化的齿轮比选择,在此我们添加了差距限度范围.这些笵围限度仍是本着我们多年测试的经验结果,可供诸位在往後设计时的参考.挡位目标实际齿数比齿数比差距差距限度笵围D12.902.90D21.711.58D1/D2=1.841.25D40.800.7
46、0D3/D4=1.441.25DR-2.28(DR/D1)=79%80%调整后的最整后的最终齿轮比比注:倒档齿轮比不在此讨论的诸法范围里,需另由齿轮的选择中去获取.2021/6/1667换换档档档档齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 的的的的选择选择法法法法依前所讨论的扛杆比例法及轮廓布局(SilhouetteApproach):来进行及选择行星齿轮系统的组合及离合器的安排,在此不再详论.2021/6/1668换换档档档档齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 的的的的选择选择法法法法第四步 完成杠杆比例图的选择 从以上的几个杠杆比例
47、图中依前所讨论的轮廓法来简化选择的过程,然後选出一两个最适合的,并加上离合器等的元件,基本上齿轮比的选择过程及步骤可说已経完成.然而在从事这些杠杆比例图时,如初步齿轮设计时所需依照的规定,我们还可能在齿轮比上稍作更改;有时我们可能需用双行星轮组来取代单一行星组以便离合器等元件的组装等等在细节上再作更一步的优化.第五步第五步 以以简易支杆易支杆图取取换杠杆比例杠杆比例图当杠杆比例图加上各离合器等元件的匹配都已完成,我们可进一步将简易支杆图(StickDiagram)及动力流程表(PowerFlow)列出来以供各部门主管及变速箱负责工程人员的审视及核准,然後可依之而进行剖面图及各子部件的设计.20
48、21/6/1669换换档档档档齿轮齿轮比比比比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 的的的的选择选择法法法法杠杆比例图简易支杆图4速自动行星变速箱的安排,包括齿轮比,差距分布及换档次序GearC123C34CRCB24 CB1RRatioStepLimit1stXX2.90-Allow2ndXX1.581.841.254thXX0.701.431.25ReVXX-2.28-79%80%2021/6/1670自自动变速箱速箱齿轮比比选择 - 总结以上我们借用了一个真实的案例来解释并讨论数种不同的换档齿轮比(GearRatio)的选择方法,希望藉着这种比较切于实际的个案步骤,能够给诸位提供较为生动而且易於跟纵的了解.在如何决定最终各档齿数比时,除了需考虑它们是否能达到整车功能的要求,而各档之间的差距(Step)也应慎重考虑,如12低档之间不应超过1.85,而高档之间不应小于1.25,这些都是基于换档的品质及NVH,以及离合器的载荷能力等的考量.为了对行星齿轮系统的安排及选择有着较深入的了解,我们会于往後数个单元中再作讨论.2021/6/1671第三第三单元元结束束多多谢您的参予与指教您的参予与指教!Qs & As ? ?2021/6/1672 结结束束语语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
