摘要：双离合变速器存在换挡过程中动力中断的１＂－３题，行星齿轮变速器又难以根据发动机特性曲线为各个挡位安排最佳
的传动比。文章介绍了一种行星齿轮开关变速器，该变速器结构形式多样，只需控制制动器即可实现任意挡位变换。基于
ＳＩＭＰＡＣＫ软件平台，建立变速器的仿真模型，依据仿真模型对汽车的启动及换挡动态性能进行计算。仿真结果表明，行星齿轮开关变速器启动时扭矩增长可控，换挡过程动力不中断。该技术传动效率高且易于制造。
关键词：变速器；行星齿轮开关；仿真
ＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ
ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍ
ｄｒｉｖｅｒａｔｉｏ
ｆｏｒｅａｃｈｓｈｉｆｔ
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＰｌａｎｅｔａｒｙＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｗｉｎｃｌｕｔｃｈｅｘｉｓｔｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｐｏｗｅｒｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｈｉｆｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｐｌａｎｅｔａｒｙｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓｈａｒｄｔｏ
ｔｈｅ
ｅｎｇｉｎｅ
ｐｒｏｐｅｒｔｙｃｕｒｖｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ
ａ
ｐｌａｎｅｔａｒｙ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｔｈｉｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｒｅｓｅｎｔｓｖａｒｉｏｕｓｔｙｐｅｓ，ｉｓｏｎｌｙｎｅｅｄｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｂｒａｋｅｔｏｒｅａｌｉｚｅａｎｙｇｅａｒｃｈａｎｇｅ．ＳＩＭＰＡＣＫｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｖｅｈｉｃｌｅｓｔａｒｔｉｎｇａｎｄｓｈｉｆｔｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｏｎ
ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅ
ｉｓ
ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｔｉｓｅａｓｙ
ｎｏｔ
ｔｏ
ｃｏｎｔｒｏｌｔｏｒｑｕｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅ
ｈａｓ
ｃａｓｅ
ｏｆｓｔａｒｔｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．ａｎｄｔｈｉｓ
ｐｏｗｅｒｓｈｉｆｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ
ｏｎ
ｔｈｅ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈｉｇｈｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓｅａｓｙｔｏｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；Ｐｌａｎｅｔａｒｙｓｗｉｔｃｈ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
双离合自动变速器１１作为换挡开关，由于结构的限
制，只能使用２组同轴离合器，而且换挡过程中动力要中断。行星齿轮变速器的各个挡位传动比互相关联，分配缺乏灵活性，难以根据发动机特性曲线为各个挡位安排最佳的传动比，由于换挡需要换挡离合器和换挡制动器协作，所以挡位越多，需要参与的换挡离合器和换挡制动器就越多［２１。文章提出了一种直接将行星齿轮排作为换挡开关的变速器，行星齿轮排数量可以不受限制，实现了动力不中断换挡，用ＳＩＭＰＡＣＫ软件建立该变速器模型进行动力学仿真模拟，取得了预期的效果。
℃ｒ
『］
锄Ⅻ卜刊７Ｌ
面
输出轴ｌ
悄强ｌ｜＋伊齿畸２＋
Ｕ
１结构与工作原理
１．１行星齿轮排对应一个主动齿轮结构
变速器有前进挡和倒车挡，前进挡又可细分成减速挡和超速挡。利用行星齿轮３个基本构件联结输出轴即可实现减速、超速及反转功能，图１示出一对一输出行星齿轮开关变速器结构原理图。
——４８——
～／
Ｌ
ｉ齿心１
断斟２
Ｌ
从动齿轮１
图１一对一输出行星齿轮开关变速器结构原理图
图１中，从动齿轮都固定在输出轴上，从动齿轮与
万方数据
对应的主动齿轮常啮合。Ａ型结构中，输入轴与行星齿轮排的太阳轮共轴同步旋转，行星架与主动齿轮共轴同步旋转，制动齿圈，行星架与主动齿轮一起做正向减速旋转。Ｂ型结构中，输入轴与行星齿轮排的行星架共轴同步旋转，太阳轮与主动齿轮共轴同步旋转，制动齿圈，太阳轮与主动齿轮一起做正向加速旋转。ｃ型结构中，输入轴与行星齿轮排的太阳轮共轴同步旋转，齿圈与主动齿轮共轴同步旋转，制动行星架，齿圈与主动齿轮一起做反向减速旋转。此外，若输入轴与行星齿轮排的齿圈共轴同步旋转，太阳轮与主动齿轮共轴同步旋转，制动行星架，太阳轮与主动齿轮一起做反向加速旋转，产生一个超速倒车挡。
行星齿轮开关变速器每个挡位均为２级减速模式，行星齿轮减速和齿轮减速，总传动比为二者传动比之积。各个挡位的传动比通过３种方式获得：１）只改变行星排的传动比；２）只改变主／从齿轮的传动比；３）同时改变行星排和外接齿轮的传动比。
可见，以这种方式获得的各个挡位传动比跨度范围大，设置灵活，每个挡位传动比都可以量体定做。１．２行星齿轮排对应多个主动齿轮结构
将２个Ａ型结构行星齿轮同轴布置，如图２所示。在每个行星齿轮排的行星架与主动齿轮群之间增加一个离合器，主／从齿轮使用往复式挂齿，在准备挡内，先断开离合器再挂齿轮，然后再合上离合器，松开工作挡的制动器，同时制动准备挡的制动器就完成换挡过程。以后的过程同上所述，这种结构避免了啮合冲击，相当于双离合变速器同步器的作用。同样，Ａ型结构可用Ｂ型或者Ｃ型结构代替。
工作挡制动器
准备挡制动器
本仿真在ＳＩＭＰＡＣＫ环境里进行，用其自带的齿轮模块按Ａ型结构建立行星齿轮开关变速器第１挡和第２挡的模型，如图３所示。二者的行星齿轮结构形式和参数相同，所有齿轮模数为３ｎｌｎｌ，压力角为２０。，螺旋角为１０。，齿宽为５０ｎｌＩＴｌ，表１示出模型的其余参数。
第ｌ捎
靴二捎
黔ｊ？，’．％蠹露ｊ牟＋蒜；遗爨毳搿慧冀鑫Ｔ
静ｔ毒曩薯＃ｉ：董轰豫，；囊嚣簪墓：菇尝譬
２．２变速器传动参数验证
在输入轴上施加２００ｒａｄ／ｓ的转速驱动，输出轴固定。分别以制动第１挡齿圈、第２挡齿圈和制动器全松开３种运行工况进行仿真模拟，获得３种工况的参数，取转速稳定后的值与理论值比较，分析结果，如表２所示。
ｒａｄ／ｓ
虾．Ｉ计
由表２可知，仿真参数与理论参数高度一致，模型正确，空转工况数据供后续分析使用。２．３启动性能模拟
模拟运行状态从发动机怠速变换到第１挡的过程，对输入轴施加２７０Ｎ・ｍ的稳定扭矩，输入轴保持在
２００
世
２动力学仿真
２．１建立样机模型
＾尸
．取－
＿＇，＿
１＿＇＾
ｒａｄ／ｓ的恒定转速，参照表２设置第１挡齿圈的输
入函数，在５ｓ内转速先从空转时的一８８．８８９ｒａｄ／ｓ降低到一１０ｒａｄ／ｓ，再降低到０。
第１挡齿圈静止后启动力矩达到最大，为输入扭矩的８．６７倍，如图４所示，启动力矩与第１挡齿圈转速成线性反比例关系。
—．４９—．
ＳＩＭＰＡＣＫ软件是德国开发的针对机械和机电系统运动学、动力学仿真分析的多体动力学分析软件包。
万方数据
从图６可以看出，在１．２ｓ内输出轴转速急剧下
ｚ
ｏｏｏｊ
５００ｊ
０００１
／／
／
降。若在１．２ｓ内制动第２挡齿圈，则输出轴转速向第２挡变化，实现动力不中断换挡。
模拟第１挡在Ｏ．２ｓ内转换到第２挡，参照表２设置第１挡齿圈输入函数在０．２Ｓ内转速从０上升到
４６．６８
１
Ｉ
／
／
１
ｓｏｏ｛／
ｒａｄ／ｓ；设置第２挡齿圈输入函数在０．１ｓ内转速
（）上二、—————一．——————————ｒ——————一
＃＃ｊ射（ｒａｄ／ｓ）
由一３０．５７ｒａｄ／ｓ下降到０。
图７示出从第１挡变换到第２挡时的输出轴转速变化曲线，在此过程中，输出轴转速从一２３．０８ｒａｄ／ｓ增加到一３５．１８ｒａｄ／ｓ，在０．２Ｓ内呈线性不间断增加。实际上，第２挡齿圈制动器介入后，第１挡齿圈制动器应该迅速放松，避免运动干涉。
一２２
图４启动力矩与第１挡齿圈转速关系
图５示出第１挡从动齿轮圆周力启动过程曲线。如图５所示，齿轮圆周力递增，最后停留在理论值９
６０１．９
Ｎ附近，第１挡齿圈转速在一１０ｒａｄ／ｓ时，圆Ｎ，只降低了１１％。
∞Ｏ
周力为８
５１３
０
－２４－２６
８∞Ｏ６４２
∞Ｏ∞Ｏ
焉一２８制一３０
鲫０
Ｏ
ｍ“一３２
－３４—３６
Ｏ０
吣
１（）１．５２０２５
时ｔｉｉ］／ｓ
可见，此种变速器的启动过程与手动挡启动过程相似，控制制动力矩，不抱死第１挡齿圈，使其以较低转速运行，对汽车保持持续的较高启动力矩。２．４换挡过程模拟
单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程为：式中：ｎｌ’／＇／＇２
ｎｌ＋ａｎ２一（１＋ａ）ｎ３＝Ｏ
图
７
换挡时转速变化曲线
３结论
文章依据行星齿轮开关变速器的结构原理，以ＳＩＭＰＡＣＫ软件平台构建了其仿真模型。通过对此仿真系统的计算分析得出：行星齿轮开关变速一对一结构反应快，齿圈可用非摩擦方式锁定，适合全部车辆，而一对多结构由于摩擦离合器的存在，只适合轻型车辆；
ｒａｄ／ｓ
旷呐圈与太阳轮齿数比。
ｎ厂太阳轮、齿圈、行星架转速，ｒａｄ／ｓ；
结合本模型，ｎ。恒定，ｎ：从０变到一８８．８８９非线性曲线。
启动性能分析表明，给行星齿轮开关变速器的第１挡设置较高的传动比，可模拟手动挡起步，并可实现不问断换任意挡。
行星齿轮作为离合器使用效果显著，全部零件易于制造，由于其结构不使用液力变扭器和同步器，避开了我国自动变速器制造的短板。
参考文献
【ｌ】杨伟斌，吴光强，秦大同．双离合器式自动变速器传动系统的建模及
换挡特性们．机械工程学报，２００７，４３（７）：１８８—１９４．
时，ｎ，呈非线性下降，由行星架驱动的输出轴转速也是
图６示出从第１挡变换到怠速时的输出轴转速曲线。
【２】段钦华．行星齿轮变速器传动方案的设计方法研究忉．机械传动，２００７
（１）：５０—５３．
（收稿１３期：２０１５—０４—０７）
一５０一
万方数据
行星齿轮开关变速器动力学仿真
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
史炎
西南交通大学牵引动力国家重点实验室汽车工程师Tianjin Auto2015(9)
1. 杨伟斌,吴光强,秦大同 双离合器式自动变速器传动系统的建模及换挡特性[期刊论文]-机械工程学报 2007(07)2. 段钦华 行星齿轮变速器传动方案的设计方法研究[期刊论文]-机械传动 2007(01)
引用本文格式：史炎 行星齿轮开关变速器动力学仿真[期刊论文]-汽车工程师 2015(9)
摘要：双离合变速器存在换挡过程中动力中断的１＂－３题，行星齿轮变速器又难以根据发动机特性曲线为各个挡位安排最佳
的传动比。文章介绍了一种行星齿轮开关变速器，该变速器结构形式多样，只需控制制动器即可实现任意挡位变换。基于
ＳＩＭＰＡＣＫ软件平台，建立变速器的仿真模型，依据仿真模型对汽车的启动及换挡动态性能进行计算。仿真结果表明，行星齿轮开关变速器启动时扭矩增长可控，换挡过程动力不中断。该技术传动效率高且易于制造。
关键词：变速器；行星齿轮开关；仿真
ＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ
ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍ
ｄｒｉｖｅｒａｔｉｏ
ｆｏｒｅａｃｈｓｈｉｆｔ
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＰｌａｎｅｔａｒｙＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｗｉｎｃｌｕｔｃｈｅｘｉｓｔｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｐｏｗｅｒｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｈｉｆｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｐｌａｎｅｔａｒｙｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓｈａｒｄｔｏ
ｔｈｅ
ｅｎｇｉｎｅ
ｐｒｏｐｅｒｔｙｃｕｒｖｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ
ａ
ｐｌａｎｅｔａｒｙ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｔｈｉｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｒｅｓｅｎｔｓｖａｒｉｏｕｓｔｙｐｅｓ，ｉｓｏｎｌｙｎｅｅｄｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｂｒａｋｅｔｏｒｅａｌｉｚｅａｎｙｇｅａｒｃｈａｎｇｅ．ＳＩＭＰＡＣＫｓｏｆｔｗａｒｅｉｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｖｅｈｉｃｌｅｓｔａｒｔｉｎｇａｎｄｓｈｉｆｔｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｏｎ
ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅ
ｉｓ
ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｔｉｓｅａｓｙ
ｎｏｔ
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ｃｏｎｔｒｏｌｔｏｒｑｕｅｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅ
ｈａｓ
ｃａｓｅ
ｏｆｓｔａｒｔｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．ａｎｄｔｈｉｓ
ｐｏｗｅｒｓｈｉｆｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ
ｏｎ
ｔｈｅ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈｉｇｈｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｉｓｅａｓｙｔｏｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；Ｐｌａｎｅｔａｒｙｓｗｉｔｃｈ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
双离合自动变速器１１作为换挡开关，由于结构的限
制，只能使用２组同轴离合器，而且换挡过程中动力要中断。行星齿轮变速器的各个挡位传动比互相关联，分配缺乏灵活性，难以根据发动机特性曲线为各个挡位安排最佳的传动比，由于换挡需要换挡离合器和换挡制动器协作，所以挡位越多，需要参与的换挡离合器和换挡制动器就越多［２１。文章提出了一种直接将行星齿轮排作为换挡开关的变速器，行星齿轮排数量可以不受限制，实现了动力不中断换挡，用ＳＩＭＰＡＣＫ软件建立该变速器模型进行动力学仿真模拟，取得了预期的效果。
℃ｒ
『］
锄Ⅻ卜刊７Ｌ
面
输出轴ｌ
悄强ｌ｜＋伊齿畸２＋
Ｕ
１结构与工作原理
１．１行星齿轮排对应一个主动齿轮结构
变速器有前进挡和倒车挡，前进挡又可细分成减速挡和超速挡。利用行星齿轮３个基本构件联结输出轴即可实现减速、超速及反转功能，图１示出一对一输出行星齿轮开关变速器结构原理图。
——４８——
～／
Ｌ
ｉ齿心１
断斟２
Ｌ
从动齿轮１
图１一对一输出行星齿轮开关变速器结构原理图
图１中，从动齿轮都固定在输出轴上，从动齿轮与
万方数据
对应的主动齿轮常啮合。Ａ型结构中，输入轴与行星齿轮排的太阳轮共轴同步旋转，行星架与主动齿轮共轴同步旋转，制动齿圈，行星架与主动齿轮一起做正向减速旋转。Ｂ型结构中，输入轴与行星齿轮排的行星架共轴同步旋转，太阳轮与主动齿轮共轴同步旋转，制动齿圈，太阳轮与主动齿轮一起做正向加速旋转。ｃ型结构中，输入轴与行星齿轮排的太阳轮共轴同步旋转，齿圈与主动齿轮共轴同步旋转，制动行星架，齿圈与主动齿轮一起做反向减速旋转。此外，若输入轴与行星齿轮排的齿圈共轴同步旋转，太阳轮与主动齿轮共轴同步旋转，制动行星架，太阳轮与主动齿轮一起做反向加速旋转，产生一个超速倒车挡。
行星齿轮开关变速器每个挡位均为２级减速模式，行星齿轮减速和齿轮减速，总传动比为二者传动比之积。各个挡位的传动比通过３种方式获得：１）只改变行星排的传动比；２）只改变主／从齿轮的传动比；３）同时改变行星排和外接齿轮的传动比。
可见，以这种方式获得的各个挡位传动比跨度范围大，设置灵活，每个挡位传动比都可以量体定做。１．２行星齿轮排对应多个主动齿轮结构
将２个Ａ型结构行星齿轮同轴布置，如图２所示。在每个行星齿轮排的行星架与主动齿轮群之间增加一个离合器，主／从齿轮使用往复式挂齿，在准备挡内，先断开离合器再挂齿轮，然后再合上离合器，松开工作挡的制动器，同时制动准备挡的制动器就完成换挡过程。以后的过程同上所述，这种结构避免了啮合冲击，相当于双离合变速器同步器的作用。同样，Ａ型结构可用Ｂ型或者Ｃ型结构代替。
工作挡制动器
准备挡制动器
本仿真在ＳＩＭＰＡＣＫ环境里进行，用其自带的齿轮模块按Ａ型结构建立行星齿轮开关变速器第１挡和第２挡的模型，如图３所示。二者的行星齿轮结构形式和参数相同，所有齿轮模数为３ｎｌｎｌ，压力角为２０。，螺旋角为１０。，齿宽为５０ｎｌＩＴｌ，表１示出模型的其余参数。
第ｌ捎
靴二捎
黔ｊ？，’．％蠹露ｊ牟＋蒜；遗爨毳搿慧冀鑫Ｔ
静ｔ毒曩薯＃ｉ：董轰豫，；囊嚣簪墓：菇尝譬
２．２变速器传动参数验证
在输入轴上施加２００ｒａｄ／ｓ的转速驱动，输出轴固定。分别以制动第１挡齿圈、第２挡齿圈和制动器全松开３种运行工况进行仿真模拟，获得３种工况的参数，取转速稳定后的值与理论值比较，分析结果，如表２所示。
ｒａｄ／ｓ
虾．Ｉ计
由表２可知，仿真参数与理论参数高度一致，模型正确，空转工况数据供后续分析使用。２．３启动性能模拟
模拟运行状态从发动机怠速变换到第１挡的过程，对输入轴施加２７０Ｎ・ｍ的稳定扭矩，输入轴保持在
２００
世
２动力学仿真
２．１建立样机模型
＾尸
．取－
＿＇，＿
１＿＇＾
ｒａｄ／ｓ的恒定转速，参照表２设置第１挡齿圈的输
入函数，在５ｓ内转速先从空转时的一８８．８８９ｒａｄ／ｓ降低到一１０ｒａｄ／ｓ，再降低到０。
第１挡齿圈静止后启动力矩达到最大，为输入扭矩的８．６７倍，如图４所示，启动力矩与第１挡齿圈转速成线性反比例关系。
—．４９—．
ＳＩＭＰＡＣＫ软件是德国开发的针对机械和机电系统运动学、动力学仿真分析的多体动力学分析软件包。
万方数据
从图６可以看出，在１．２ｓ内输出轴转速急剧下
ｚ
ｏｏｏｊ
５００ｊ
０００１
／／
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降。若在１．２ｓ内制动第２挡齿圈，则输出轴转速向第２挡变化，实现动力不中断换挡。
模拟第１挡在Ｏ．２ｓ内转换到第２挡，参照表２设置第１挡齿圈输入函数在０．２Ｓ内转速从０上升到
４６．６８
１
Ｉ
／
／
１
ｓｏｏ｛／
ｒａｄ／ｓ；设置第２挡齿圈输入函数在０．１ｓ内转速
（）上二、—————一．——————————ｒ——————一
＃＃ｊ射（ｒａｄ／ｓ）
由一３０．５７ｒａｄ／ｓ下降到０。
图７示出从第１挡变换到第２挡时的输出轴转速变化曲线，在此过程中，输出轴转速从一２３．０８ｒａｄ／ｓ增加到一３５．１８ｒａｄ／ｓ，在０．２Ｓ内呈线性不间断增加。实际上，第２挡齿圈制动器介入后，第１挡齿圈制动器应该迅速放松，避免运动干涉。
一２２
图４启动力矩与第１挡齿圈转速关系
图５示出第１挡从动齿轮圆周力启动过程曲线。如图５所示，齿轮圆周力递增，最后停留在理论值９
６０１．９
Ｎ附近，第１挡齿圈转速在一１０ｒａｄ／ｓ时，圆Ｎ，只降低了１１％。
∞Ｏ
周力为８
５１３
０
－２４－２６
８∞Ｏ６４２
∞Ｏ∞Ｏ
焉一２８制一３０
鲫０
Ｏ
ｍ“一３２
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１（）１．５２０２５
时ｔｉｉ］／ｓ
可见，此种变速器的启动过程与手动挡启动过程相似，控制制动力矩，不抱死第１挡齿圈，使其以较低转速运行，对汽车保持持续的较高启动力矩。２．４换挡过程模拟
单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程为：式中：ｎｌ’／＇／＇２
ｎｌ＋ａｎ２一（１＋ａ）ｎ３＝Ｏ
图
７
换挡时转速变化曲线
３结论
文章依据行星齿轮开关变速器的结构原理，以ＳＩＭＰＡＣＫ软件平台构建了其仿真模型。通过对此仿真系统的计算分析得出：行星齿轮开关变速一对一结构反应快，齿圈可用非摩擦方式锁定，适合全部车辆，而一对多结构由于摩擦离合器的存在，只适合轻型车辆；
ｒａｄ／ｓ
旷呐圈与太阳轮齿数比。
ｎ厂太阳轮、齿圈、行星架转速，ｒａｄ／ｓ；
结合本模型，ｎ。恒定，ｎ：从０变到一８８．８８９非线性曲线。
启动性能分析表明，给行星齿轮开关变速器的第１挡设置较高的传动比，可模拟手动挡起步，并可实现不问断换任意挡。
行星齿轮作为离合器使用效果显著，全部零件易于制造，由于其结构不使用液力变扭器和同步器，避开了我国自动变速器制造的短板。
参考文献
【ｌ】杨伟斌，吴光强，秦大同．双离合器式自动变速器传动系统的建模及
换挡特性们．机械工程学报，２００７，４３（７）：１８８—１９４．
时，ｎ，呈非线性下降，由行星架驱动的输出轴转速也是
图６示出从第１挡变换到怠速时的输出轴转速曲线。
【２】段钦华．行星齿轮变速器传动方案的设计方法研究忉．机械传动，２００７
（１）：５０—５３．
（收稿１３期：２０１５—０４—０７）
一５０一
万方数据
行星齿轮开关变速器动力学仿真
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
史炎
西南交通大学牵引动力国家重点实验室汽车工程师Tianjin Auto2015(9)
1. 杨伟斌,吴光强,秦大同 双离合器式自动变速器传动系统的建模及换挡特性[期刊论文]-机械工程学报 2007(07)2. 段钦华 行星齿轮变速器传动方案的设计方法研究[期刊论文]-机械传动 2007(01)
引用本文格式：史炎 行星齿轮开关变速器动力学仿真[期刊论文]-汽车工程师 2015(9)