3 机械传动机构
学习目标
知识目标
（1）了解自动变速器机械传动机构的功能及操作；
（2）了解自动变速器中行星齿轮组及执行元件的构成及基本的工作过程；
（3）了解自动变速器中传动比是如何改变的。
能力目标
（1）能进行自动变速器分解后执行元件的具体功能分析；
（2）能把执行元件的原理理解应用到维修中的装配、调整等工作；
（3）能根据机械传动原理进行机械故障分析，从而进行故障的快速判断。
3.1 齿轮基础原理
在液力变矩器章节的学习中，我们已经了解到发动机的扭矩是通过液力变矩器传输到变速器的输入轴的，然后借助变速器中的齿轮组传输到变速器的输出轴，再与驱动桥连接，驱动车轮的旋转。在手动变速器中，齿轮组的传动比要发生变化必须由驾驶员进行操作，操纵杆如图3-1。而自动变速器中由电子控制单元控制油路，油路再决定齿轮组的工作状态，从而改变传动比。自动变速器中需要驾驶员进行操作的是，当车辆起步或停车时，需改变选挡杆的位置；当车辆需要改变行驶状态时，如将前进行驶变为后退行驶时，需要改变选挡杆的位置，而变速器中传动比的变化则不需通过驾驶员操作。选挡杆的识别如图3-2所示。要理解变速器机械操作的过程，则需要了解齿轮的基本动作及齿轮组的组合状态。
图3-1 手动变速器选挡杆
图3-2 自动变速器选挡杆
3.1.1 旋转方向
两个齿轮外啮合进行旋转时，它们以相反方向旋转，如图3-3。两个齿轮内啮合进行旋转时，两个齿轮以相同方向旋转，如图3-4所示。
图3-3 外啮合方式
图3-4 内啮合方式
3.1.2 转速和传动比
转速”是指在单位时间内（通常为1min，用“rpm”表示，或“r/min”表示）齿轮或轴的旋转次数。转速越高，旋转次数越多。从动齿轮的转速取决于每一齿轮的齿数。两个齿轮啮合的传动比可用以下方公式表示。
例如，如果两个齿轮齿数相等，传动比即为1:0。当这些齿轮其中之一旋转时，另一个齿轮即以相同转速旋转。如果主动齿轮有10个齿，而从动齿轮有20个齿，其传动比为2:1，在主动齿轮旋转1整圈时，从动齿轮旋转1/2圈。
3.1.3 中间齿轮
在主动和从动齿轮之间加入另一齿轮时，各齿轮相互接触，各以相反方向旋转，如图3-5，因此从动齿轮的旋转方向和主动齿轮相同，中间齿轮传递旋转并改变旋转方向，但丝毫不影响传动比。基于这个理由，中间齿轮被称为过渡齿轮或惰轮。传动比始终由主动齿轮（输入齿轮）和最终从动齿轮（输出齿轮）决定。
3.1.4 转速和扭矩
前面我们理解了转速的定义，跟着我们再了解一下什么是扭矩。扭矩在物理学中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘积，国际单位是N•m。扭矩是使物体发生转动的力。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。由此可知，扭矩增大或减小与转速有关。通常变速器齿轮具有减速增扭和增速减扭功能。 图3-5 中间齿轮图
3.2 简单行星齿轮组工作原理
3.2.1 简单行星齿轮组的构成
自动变速器中采用一套彼此始终啮合在一起的齿轮，称之为行星齿轮组，如图3-6所示。这是因为齿轮组的运转方式与太阳系非常相似的原因，齿轮组的构成如图3-7所示。位于中心的部
件称为太阳轮，齿轮组中其他的所有齿轮都围绕着太阳轮转动。紧靠着太阳轮的是行星架，行星架上装有小齿轮，用于和太阳轮啮合，行星架其实就是将小齿轮轴连接起来。小齿轮作为一个整体围绕着太阳轮转动。环绕着小齿轮的部件称为齿圈，齿圈内侧有齿。
小齿轮始终保持与太阳轮和齿圈相啮合，他们作为中间齿轮，可改变行星齿轮组的旋转方向，而且小齿轮还均匀的分配太阳轮和齿圈之间的扭矩。自动变速器中采用行星齿轮组的原因就是因为其同时有更多的齿相啮合，与双齿轮组比，它是更为强固的齿轮组。而且因为行星齿轮组内的齿轮永远都是啮合的，所以在改变传动比时，不会像手动变速器一样出现碰击或摩擦，也不会出现脱齿的现象。另外，行星齿轮组紧凑小巧，可以提供多种传动比，如果采用两套或更多的行星齿轮组则可以获得大范围的不同的传动比。
图 3-6 行星齿轮组
3.2.2 简单行星齿轮组的工作原理
行星齿轮可提供降速挡、超速挡、直接挡、倒挡和空挡。因为齿轮是常啮合的，
所以不像一般的手动变速器那样通过齿轮的结合或脱离来实现换挡，而是采用离合器和制动器通过固定或释放行星齿轮机构的不同元件，改变行驶方向和传动比。
简单行星齿轮轮系中只固定太阳轮、行星架、齿圈其中的一个，两个为输入或输
出，便可得到不同的传动比，如表3-1所示，其运动状况一共可以有8种。
表3-1 简单行星齿轮系中各挡位元件运动状态
图3-7 行星齿轮组构成
注：假设太阳轮=20齿；齿圈=40齿；行星架=60齿。传动比等于输出元件齿数除
以输入元件齿数。
1. 降速挡
如图3-8所示，当输出齿轮转速低于输入齿轮转速时，实现降速传动，并且使输出
齿轮上的转矩增大。这在行星齿轮机构中，可通过固定太阳轮来实现。当动力输入给齿圈时，行星齿轮在行星架上将发生自转。由于太阳轮被固定，则自转着的行星齿轮与行星架将一起绕着太阳轮公转。因为齿圈转动一整圈不能使行星架转动一整圈，所以称为降速传动。由于行星架以较低的速度转动，所以其输出转矩增大。固定了太阳轮，行星架与齿圈会同向转动。
图3-8 降速挡
当齿圈被固定，而太阳轮作为输入齿轮时，也能实现降速传动。这时行星架能绕
着太阳轮转动，但经上述齿圈驱动行星架工作情况，行星的转速更低，这导致更大的降速和转矩更大的增加。每当行星架为行星齿轮机构的输出元件时，行星齿轮机构就会起降速增矩的作用。
2. 超速挡
如图3-9所示，当行星架为主动件而太阳轮固定时，实现超速传动，当行星架转动
时，迫使行星齿轮围绕着固定的太阳轮公转，同时行星齿轮驱动齿圈以更快的速度转动。行星架转动一整圈，引起齿圈以相同方向转一圈多，这样就提供了较高的输出转速，而输出转矩较低，这称为超速挡。
图3-9 超速挡
通过固定齿圈可以提供一个更高的超速挡。行星架为主动件迫使行星齿轮环绕着
齿圈的内缘转动，则驱动太阳轮与行星架同向转动，使太阳轮转动一整圈仅需行星架相对转动很小的角度。这样就使输出转矩大幅度降低，而输出转速最大限度地增加。
3. 直接挡
如图3-10所示，若行星齿轮机构的任意两个元件为主动件同向同速度转动时，则第三元件的转速必然与前两者转速相等。当齿圈和太阳轮为主动件同向同速转动时，齿圈的内齿试图以同一旋转方向转动行星齿轮，结果把行星齿轮锁在齿圈与太阳轮之间，行星齿轮机构中所有元件像一个元件一样整体转动。主动件与从动件被锁在一起从而形成直接挡传动，输入转速等于输出转速。
图3-10 直接挡
4. 倒挡
如图3-11所示，若行星架固定，太阳轮为主动件以逆时针方向转动，则从动件齿
圈将会以顺时针方向转动。这是因为行星齿轮不能环绕着与其啮合的太阳轮转动即公转。或者说，因行星架被固定，行星齿轮只能在自身轴上转动即自转。因此若太阳轮驱动行星齿轮，行星齿轮就驱动齿圈以相反方向转动，但转速较低。这样行星齿轮机构就提供了倒挡，这一倒挡是降速传动。
图3-11 倒挡
若以齿圈为主动件，太阳轮为从动件也可以形成超速传动的倒挡。也就是说，只
要行星架固定，无论太阳轮为主动件还是齿圈为主动件都可以形成逆向传动。这是因为行星齿轮此时起惰轮的作用，因而以主动件相反的方向驱动从动件。
5. 空挡
如果行星齿轮机构的所有元件都不受约束，而可以自由转动，则不论从哪一个元
件输入动力都不会有动力输出，即行星齿轮机构处于空挡位置。
3.3 执行元件工作原理
自动变速器的工作主要集中在行星齿轮组的控制上，变速器内部的任何一种传动
比，必须是由输入轴驱动一个齿轮，使另一个齿轮保持固定，这样第三个齿轮就被驱动。自动变速器里的部件基本上都是为了执行或协助执行齿轮组的这一功能的，执行这一功能的元件统称为执行元件。变速器内部主要由离合器、单向离合器和制动器来控制行星齿轮组各个部件的运转。
3.3.1 离合器
1. 结构与原理
变速器中通过离合器来连接输入轴和齿轮组的部件。离合器工作时，被连接的零件和输入轴同向同速。离合器由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、弹簧座、1组钢片、1组摩擦片、调整垫片、弹性卡簧、离合器毂及密封圈组成，如图3-12所示。
图3-12 离合器的构成
离合器鼓或离合器毂分别以一定的方式和变速器输入轴或行星齿轮组的某个基本元件相连接，一般离合器鼓为主动件，离合器毂为从动件。当来自控制阀的液压油进入离合器液压缸时，作用在离合器活塞上液压油的压力推动活塞，使之克服回位弹簧的弹力而移动，将所有的钢片和摩擦片相互压紧在一起；钢片和摩擦片之间的摩擦力使离合器鼓和离合器毂连接为一个整体，分别与离合器鼓和离合器毂连接的输入轴或行星排的基本元件也因此被连接在一起，此时离合器处于接合状态。
当液压控制系统将作用在离合器液压缸内的液压油的压力解除后，离合器活塞在回位弹簧的作用下压回液压缸的底部，并将液压缸内的液压油从进油孔排出。此时钢片和摩擦片相互分离，两者之间无压力，离合器鼓和离合器毂可以朝不同的方向或以不同的转速旋转，离合器处于分离状态。此时，离合器活塞和离合器片或离合器片和卡环之间有一定的轴向间隙，以保证钢片和摩擦片之间无任何轴向压力，这一间隙称为离合器的自由间隙，也叫离合器活塞的自由行程。其大小可以用弹性卡簧的厚度来调整，也可以用更换不同厚度的钢片来调整。一般离合器自由间隙的标准为0.5~2.5mm
。离合器自由间隙标准的大小取决于离合器的片数和工作条件
。通常离合器片数越多或该离合器的交替工作越频繁，其自由间隙就越大。
有些离合器在活塞和钢片之间有一个碟形环，它具有一定的弹性，称为膜片弹簧，可以减缓离合器接合时的冲击力。有些膜片弹簧在安装时须注意其方向问题，如图3-13所示。
离合器的工作过程如图3-14所示，离合器活塞安装在离合器鼓内，它是一种环状活塞，由活塞内外圆的密封圈保证其密封，从而和离合器鼓一起形成一个封闭的环状液压缸，并通过离合器内圆轴颈上的进油孔和控制油道相通。钢片和摩擦片交错排列，两者统称为离合器片。钢片的外花键齿安装在离合器鼓的内花键齿圈上，可沿齿圈键槽作轴向移动；摩擦片由其内花键齿与离合器毂的外花键齿连接，也可沿键槽作轴向移动。摩擦片的两面均为摩擦系数较大的摩擦材料铜基粉末冶金层或合成纤维层。
图3-13 膜片弹簧的安装方向
图3-14 离合器工作过程
（建议将图横向排列！！！！！！！）
2. 离合器活塞上的止逆球
离合器处于分离状态时，其液压缸内仍残留有少量液压油。由于离合器鼓是和变速器输入轴或行星排某一基本元件一同旋转的，残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下会被甩向液压缸外缘处，并在该处产生一定的油压。若离合器鼓的转速较高，这一压力有可能推动离合器活塞压向离合器片，使离合器处于半接合状态，导致钢片和摩擦片因互相接触摩擦而产生不应有的磨损，影响离合器的使用寿命。为了防止这种情况出现，在离合器活塞或离合器鼓的液压缸壁面上设有一个由钢球组成的单向阀，称为止逆球。当液压油进入液压缸时，钢球在油压的推动下压紧在阀座上，单向阀处于关闭状态保证了液压缸密封；当液压缸内的油压被解除后，单向阀钢球在离心力的作用下离开阀座，使单向阀处于开启状态，残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下从单向阀的阀孔中流出，保证了离合器的彻底分离，如图3-15所示。
注意：制动器的活塞上没有止逆球，这是因为制动器的制动器鼓一般不旋转，不会引起象离合器活塞在分离后还受到残压作用的结果。
3. 离合器的额定扭矩
离合器能够传递的最大扭矩称之为离合器额定扭矩。与发动机扭矩相比，额定扭矩如果太大，在离合器啮合时较易产生冲击。另外，额定扭矩过小时离合器则会打滑。因此，离合器的额定扭矩必须与自动变速连接的发动机最大扭矩相配合。
离合器所能传递的额定扭矩的大小主要取决于摩擦片的摩擦表面区及钢片和摩擦片之间的压紧力。摩擦表面区的大小由摩擦片的面积、数量来决定；钢片和摩擦片之间压紧力的大小由作用在离合器活塞上的液压油的油压及活塞的面积决定。当压紧力一定时，离合器所能传递的动力的大小就取决于摩擦片的面积和片数。在同一个自动变速器中通常有几个离合器，它们的直径、面积基本上相同或相近，但它们所传递的动力的大小往往有很大的差异。为了保证动力的传递，每个离合器所使用的摩擦片的片数也各不相同。离合器所要传递的动力越大，其摩擦片的片数就应越多。一般离合器摩擦片的片数为（2~8）片。离合器钢片的片数应等于或多于摩擦片的片数，以保证每个摩擦片的两面都有钢片。此外，同一厂家生产的同一类型的自动变速器可以在不改变离合器外形、尺寸的情况下，通过增减各个离合器摩擦片的片数来形成不同型号的自动变速器，以满足不同排量车型的使用要求。在这种情况下，当减少或增加摩擦片的片数时，要相应增加或减少钢片的个数或增减调整垫片的厚度，以保证离合器的自由间隙不变。因此，有些离合器在相邻两个摩擦片之间装有两片钢片，这是为了保证自动变速器在改型时的灵活性，并非漏装了摩擦片。
3.3.2 制动器
制动器可分为多片式制动器和带式制动器。多片式制动器的结构和工作原理与多片式离合器基本相同，但多片式制动器的制动鼓固定在变速器壳体上。钢片通过外花键齿安装在固定于变速器壳体上的制动鼓内花键齿圈中，或直接安装在变速器壳体上的内花键齿圈中，摩
擦片则通过内花键齿和制动鼓上的外花键齿连接。当制动器不工作时，钢片和摩擦片之间没有压力，制动器毂可以自由旋转。当制动器工作时，来自控制阀的液压油进入制动器毂内的液压缸中，油压作用在制动器活塞上，推动活塞将制动器摩擦片和钢片夹紧在一起，与制动器相连的某一基本元件就被固定住而不能旋转。制动器的结构如图3-16所示。
图3-16 多片式制动器
带式制动带的结构如图3-17所示，制动带缠绕在鼓的圆周上，它与一组行星齿轮机构
（太阳轮在壳体内）作为一个组件一起旋转。制动带的一端用一销钉固定在变速器壳体上，而另一端与制动缸活塞接触，由液压进行控制。
图
3-17 制动带的结构
当液压施加于活塞时，活塞在缸体内移动至左端，压缩外弹簧。连杆带动活塞移动。推动制动带的一端。因为制动带的另一端固定在变速器壳体上，制动带的直径减小，因此制动带夹持鼓，使其不能转动，如图3-18a所示。
因为此时鼓以高速旋转，制动带受到来自鼓的旋转反作用力。如果活塞和连杆为整体结构，这个反作用力会使活塞产生振动。为防止这种状况，活塞通过一内弹簧安装有连杆上，当制
动带受到反作用力时，连杆被推回压缩内弹簧以缓冲这个反作用力，如图3-18b所示。
当液压在缸体内升压时，活塞和连接杆继续压缩外弹簧，在缸体内移动使制动带收缩，均匀地夹持鼓。当连杆不能在缸体内移动时，缸体内的油压继续升压，在压缩内、外弹簧时仅为活塞移动。当活塞与连杆垫片接触时，活塞直接推动连杆，制动带以更大的力夹持鼓，如图3-18c所示。
此时，在制动带和鼓之间产生更高的摩擦力，以促使鼓、或者一组行星齿轮机构（太阳轮在此壳体内）不能转动。
当压缩工作液从缸体排出时，活塞和连杆被弹簧的力推回，因此制动带释放制动鼓。 注意：根据上文所述，内弹簧具有两个功能：缓冲来自鼓的反作用力；减轻夹持鼓时产生的振动。
图3-18a 制动带工作原理-1
图 3-18c 制动带工作原理-3
注意：在自动变速器中，离合器与制动器的间隙对变速器的换挡品质及使用寿命有非常关键的影响，当间隙不当时，会导致离合器打滑，导致换挡冲击等现象。因此在变速器的维修中，间隙的调整是非常重要的过程。调整间隙的方式主要通过更换不同厚度的钢片或法兰
图3-18b 制动带工作原理-2
或者更换不同厚度的卡簧来完成，制动带的间隙调整可通过更换不同长度的推杆或调整调节螺钉来完成。调整中一定不能改变离合器或制动器的额定扭矩，否则容易出现烧片的现象。如相同型号的变速器，装在不同排量的车型时，它们的工作原理是一样的，只不过内部的离合器传递的额定扭矩大小不同，因此离合器的摩擦片的数量也不同，在维修中一定要注意此类问题，避免装错导致变速器提前损坏。
3.4 典型行星齿轮机构
通过前面的学习我们已经知道，自动变速器的传动比的变换是由行星齿轮组和换挡执行
元件组合而来的，而且我们也知道，简单的行星齿轮组就可以获得汽车所需要的各种状态。但是，在实际中，自动变速器的行星齿轮组都是由两套以上的行星齿轮组合而成。因此，要了解自动变速器的机械换挡机构的工作原理，在了解简单行星齿轮机构的工作的前提下还要了解各种变速器中的不同齿轮的组合，我们将自动变速器中由两套以上齿轮组合起来的传动机构统称为复合式行星齿轮机构，但根据不同的齿轮组合方式又有不同的名称。以下介绍各种行星齿轮机构的工作原理
3.4.1 辛普森行星齿轮机构的结构与传动原理
1. 辛普森行星齿轮机构组成
辛普森齿轮机构是由共用一个太阳轮的两组行星齿轮、两个齿圈和两个行星架组成的，如图3-19所示。它是应用最为广泛的一种复合式行星齿轮机构。它可以提供三个前进挡和一个倒挡。行星齿轮机构的一半或一部分被称为前行星齿轮机构，而另一部分被称为后行星齿轮机构。前后行星齿轮机构的尺寸或齿轮的齿数不必一定相同。其尺寸和齿轮的齿数决定了复合行星齿轮机构所实现的实际传动比。
图3-19 辛普森齿轮机构
把前或后任何一组行星齿轮机构的一个元件作为主动件，至少再固定一个元件，而另一个元件作为从动件，就可以实现不同的传动比和改变转动方向。一般不同的汽车制造厂采用行星齿轮机构的不同元件作为主动、从动、和固定元件。由同一个生产厂生产的变速器随型号不同，选用哪个元件作为主动、从动和固定元件也不相同。
在各种类型的变速器中所采用
的施力装置也有许多差别。本文主要以日本AISIN（爱信）公司生产的自动变速器为例，介绍辛普森行星齿轮机构的工作原理。
2. 各挡位元件工作表
因一套辛普森行星齿轮机构只能获得三个前进挡和一个倒挡，若要获得四个前进挡和一个倒挡，需采用一套辛普森行星齿轮机构和一套单排行星齿轮组合而成，如TOYOTA A340E自动变速器。在A340E中使用了三套离合器、四套制动器和两套单向离合器来完成各挡位的动力传输。三套离合器分别为：C0、C1、C2，三套制动器分别为：B0、B1、B2、B3，两套单向离合器分别为F1、F2。各元件与行星齿轮的连接如图3-20所示，各组元件的功能如表3-2所示。
图3-20 AISIN 4前速辛普森行星齿轮机构
表3-2 各元件功能表
要理解各挡位的动力传递路线，必须了解各元件分别在哪些挡位参与工作，表3-3所示为各挡位元件工作表。
表3-3 各挡位元件工作表
3. 各挡位动力传递路线
1）选挡杆置于“D”位置或“2”位置
选挡杆置于“D”位置或“2”位置时的1挡的元件的运作，如图3-21a所示；动力传递
路线，如图3-21b所示。
如元件工作表3-3所示，超速挡离合器C0和前进挡离合器C1在变速器第1挡运作。如图3-21a所示，C0工作则输入轴通过超速挡行星架通过C0离合器连接超速挡太阳轮，根据单排行星齿轮机构的工作状态可知，在单排行星齿轮机构中有两个元件同时作为主动件时，行星齿轮执行直接传动。因此输入轴的转速直接传递到中间轴，即中间轴的转速等于输入轴的转速。从这里我们可以知道，当C0离合器工作时则超速挡行星齿轮机构执行直接传动，在后文中我们不再重复描述。
注意：因变速器的选挡杆上有D位置、2位置和L位置，当变速器挂在D位置，仪表上
的OD OFF指示灯熄灭时，变速器可以从1-4挡之间换挡。当OD OFF指示灯点亮时，变速器可以从1-3挡之间换挡。当选挡杆挂在2位置时，变速器可以在1-2挡之间换挡，当选挡杆挂在L位置时，变速器保持在1挡行驶。变速器选挡杆挂在2位置而变速器在2挡行驶时的执行元件工作和选挡杆挂在D位置而变速器在2挡行驶时的工作元件有区别，L位置和D位置的1挡也有区别，因此我们在描述各挡位的工作时是分开叙述的。具体的情况请参阅下文对各挡位的动力传递路线的描述。
图3-21a “D”或“2”位置时1挡的元件运作
输入轴
图3-21b 在D”或“2”位置时1挡的元件动作及动力传递路线
1挡时，C1离合器工作，因此中间轴的转速通过C1离合器传送至前齿圈，前齿圈被驱动顺时针方向旋转，使前行星小齿轮在顺时针方向转动的同时，绕前太阳轮顺时针方向转动，而前、后太阳轮又要使后行星小齿轮绕后太阳轮逆时针方向转动。但是，后行星架（后行星小齿轮的轴）被二号单向离合器（F2）阻止，不能逆时针方向转动。所以后行星小齿轮顺时针方向转动，使后齿圈也顺时针方向转动。
与此同时，由于前行星小齿轮在顺时针方向转动，使前行星架（前行星小齿轮的轴）也顺时针方向转动。
由于后齿圈和前行星架与输出轴机械连接，所以输出轴顺时针方向旋转。即获得1挡的传动比。
2）选挡杆置于“D”位置
选挡杆置于“D”位置时的2挡的工作元件的运作，如图3-22a所示。如同变速器在第1挡时一样，C0工作则超速挡行星齿轮组执行直接传动。前进挡离合器C1工作则输入轴的转动传送至前齿圈，前齿圈被驱动顺时针方向旋转，使前行星小齿轮既顺时针方向转动，又绕前太阳轮转动。这使前行星架也跟着顺时针方向转动。与此同时，前行星小齿轮的转动会力图使前、后太阳轮逆时针方向转动。但是由于前、后太阳轮被第2挡制动器（B2）及一号单向离合器（F1）阻止，不能逆时针方向转动。于是，前行星小齿轮绕太阳轮以更高的速度旋转。这一提高的速度经前行星架传送至输出轴。即获得2挡的传动比。动力传递路线，如图3-22b所示。
图3-22a “D”位置2挡元件运作
图3-22b D”位置2挡元件运作及2挡动力传递路线
3）选挡杆置于“D”位置
选挡杆置于“D”位置时3挡的工作元件的运作，如图3-23a所示。3挡时，C0离合器工作则超速挡行星齿轮机构执行直接传动。C1以及直接挡离合器C2工作，因此输入轴转速被传送到前齿圈和前、后太阳轮，因前齿圈和前后太阳轮同时做为主动件，因此辛普森行星齿轮机构直接执行直接传动，即输入轴与输出轴转速相同，即或得第3挡速比。动力传递路线，如图3-23b所示
图3-23a “D”位置3挡元件运作
图3-23b 3挡动力传递路线图
4）选挡杆置于D位置
选挡杆置于D位置时4挡执行元件的运作。如图3-24a示。如元件工作表所示，4挡时超速挡制动器B0、前进挡离合器C1和直接挡离合器C2工作，输入轴驱动超速挡行星架顺时针方向旋转，由于超速挡太阳轮被B0制动器锁止，所以超速挡行星齿轮组各元件的关系为：主动行星架，固定太阳轮，从动齿圈，因此齿圈以高于行星架的转速旋转。即获得4挡的传动比。
动力传递路线，如图3-24b所示。
图 3-24a超速挡时元件的运作
图 3-24b超速挡时动力传递路线
5）选挡杆置于“2”位置
选挡杆置于“2”位置时2挡工作元件的运作，如图3-25a所示。当车辆在选挡杆位于“2”，以2挡减速时，第二滑行制动器（B1）便运作。同时运作的还有当选挡杆位于“D”（即前进挡离合器[C1]），一号单向离合器（F1）及第2挡制动器[B2]车辆以2挡行驶时运作的机构，这就可以实现发动机制动。当输出轴的转速大于输入轴的转速时，比如在汽车下坡，发动机怠速时，车辆的惯性力通过输出轴回传到变速器的输入轴，从而带动发动机的曲轴旋转，将车的惯性力消耗，导致车速下降，这个过程称之为发动机制动功能。在自动变速器中，此状态不是任何挡位均存在。如L范围时的1挡或2范围的2挡时有发动机制动的功能。
当变速器的换挡在“2”时，驱动车轮的动力传递路线与选挡杆在“D”是相同的。但是，当变速器被驱动（发生发动机制动）时，来自输出轴的输入被传输至前行星架，从而使前行星小齿轮绕前、后太阳轮顺时针旋转。所以，小齿轮要逆时针方向转动，但由于太阳轮被第二滑行制动器（B1）阻止，不能转动，而前行星小齿轮顺时针方向转动，从而使前齿圈也顺时针方向转动。这样，旋转力传送到输入轴，从而实现发动机制动。选挡杆置于“2”挡域，变速器驱动车辆行驶时，其传递路线与选挡杆置于“D”挡时相同。但在变速器由车轮驱动时（发动机制动），来自输出轴的输入传送至前行星架，使前行星齿轮绕前、后太阳轮顺时针方向转动。
在选挡杆置于“D”挡，车辆在第2挡减速行驶时，由于一号单向离合器（F1）并不阻止前、后太阳轮顺时针方向转动，这样，太阳轮就怠速运转，于是不会有发动机制动。发动机制动
时的传递路线，如图3-25b所示:
图3-25a “2”位置2挡、发动机制动的元件运作
图 3-25b “2”位置2挡发动机制动时动力传递路线 6）选档杆置于“L位置
当选档杆置于“L位置时1挡工作元件的运作，发动机制动说明，如图3-26a所示。
发动机制动传递路线，如图3-26b所示。
图3-26a “L”位置时1挡，发动机制动的元件的运作
输出轴
图3-26b “L”位置时动力传递路线
在选挡杆置于“L”挡，变速器驱动车轮时，其驱动功率传递路线与选挡杆置于“D”或“2”挡时相同，但在变速器受车轮驱动（发动机在制动时），输出轴的转动传至后齿圈，使后行星小齿轮（后齿轮架）要绕前、后中心齿轮顺时针方向转动。但由于后行星架被倒挡制动器（B3）阻止，不能转动，后行星小齿轮就顺时针方向旋转，而前后太阳轮则逆时针方向转动。结果，前行星小齿轮一面绕前、后太阳轮顺时针方向转动，一面绕各自轴线顺时针方向转动。这样，就将顺时针方向转动传送到前齿圈与输入轴。
与此同时，输出轴转动使前行星架顺时针方向旋转，也使前齿圈和输入轴顺时针方向转动，而前行星小齿轮也顺时针方向转动。这样，当选挡杆置于“L”挡域，车辆在第1挡减速行驶时，发动机制动便发生了。
注意：
（1）D位置2挡和1挡时没有发动机制动的效果
在选挡杆置于“D”或“2”挡域，车辆在第1挡减速行驶时，单向离合器F2并不阻止后行星架顺时针方向转动。所以，这时后行星架怠速运转，发动机并不制动。 （2）行星齿轮机构中使用单向离合器的原因
① 行星齿轮机构中的单向离合器的作用是保证变速器的换挡平滑
如前文中的机械传动机构所述，当变速器切换至第3挡时，即使B2的运作并不需要，B2仍因为以下原因而实际运作：如B2在第3挡不运作，则施加在C2上的液压卸下的一瞬间，有必要换低挡至第2挡，以便将液压施加至B2上。
但要使这两个步骤同时运作很困难，而且那怕是少许正时误差，都会产生换挡震动。为避免这种情况，在第3挡将液压施加在B2上，当换低挡至第2挡时，单向离合器运作，施加到C2的液压就被释放。相反，施加至C2的液压使单向离合器松开，换高挡至第3挡。如上所述，由于应用单向离合器，施加液压至一离合器或制动器，或者从离合器或制动器上卸下液压进行换挡，就成为可能了。
② 行星齿轮机构中使用单向离合器的作用可防止发动机制动
功率是否从输出轴传送至发动机，取决于功率传递路线中有无单向离合器。
如有单向离合器，从输出轴传出的功率，就不传送至发动机；如无单向离合器，则功率就传送至发动机。例如：当车辆在“D”挡域的第2挡减速行使时，由于1号单向离合器并不阻止前后太阳轮顺时针方向转动，这样，太阳轮就空转，于是不会有发动机制动。而在“2”挡域的第2挡行驶时就会有发动机制动。
7）选挡杆置于“R”位置
选挡杆置于“R”位置时，倒挡工作元件运作，如图3-27a所示。当需要车辆倒驶时，直接挡离合器（C2）运作，输入轴的顺时针方向转动直接传送前、后太阳轮，所以前、后太阳轮顺时针方向转动。这样，后行星小齿轮一面逆时针方向转动，一面要绕前、后太阳轮顺时针方向转动。但由于后行星架（也是后行星小齿轮的轴线）被第一制动器B1及倒挡制动器（B3）阻止，不能转动。所以，后行星小齿轮也不能绕前、后太阳轮转动，只能逆时针方向转动。结果，后齿圈逆时针方向旋转，驱使输出轴逆转。
驱动功率传递路线，如图3-27b所示。
图3-28a R”位置时R挡元件运作
图3-27a R 位置时 ，倒挡执行元件的运作
8）“P”（驻车）和“N”（空挡）挡
当选挡杆置于“N”或“P”挡域时，由于前进挡离合器（C1）与直接挡离合器（C2）不运作，所以来自输入轴的输入并不传送至中间轴主动齿轮。此外，当选挡杆置于“P”挡域时，停车锁爪便和后齿圈啮后，而后齿圈又与输出轴花键连接，从而阻止车辆移动。如图3-28所示。
3.4.2 CR-CR行星齿轮机构的结构与传动原理 1. CR-CR行星齿轮机构的组成
CR-CR行星齿轮机构由两套行星齿轮组合而成，其中前行星齿轮的行星架和后行星齿轮组的齿圈机械连接，后行星齿轮组的行星架和前行星齿轮组的齿圈机械连接。如图3-29所示。
前行星齿轮
输出轴
驻车锁定凸轮
驻车锁定爪
图3-28 P
挡原理
图 3-29 CR-CR 行星齿轮机构
目前在三菱、北京现代、东南、奇瑞、中华、北京吉普欧兰德等车型上使用的F4A42型变速
器就是CR-CR行星齿轮机构。
F4A42型变速器机械传动机构主要由一套CR-CR行星齿轮机构，三套离合器、两套制动器和一套单向离合器构成，如图3-30示。三套离合器分别为：UD离合器（低速挡离合器）、OD离合器（超速挡离合器）、REV离合器（倒挡离合器）；两套制动器分别为：2制动器（2挡制动器）、L/R制动器（低速挡/倒挡制动器）。
图3-30 F4A42型机械传动机构构成
2. 各挡位元件工作表
各元件与行星齿轮组的连接关系如图3-31所示。
图3-31 F4A42 行星齿轮传动图
ND
F4A42变速器执行元件工作说明，如表3-4所示。
表3-4 执行元件工作表
各元件功能说明：
UD（低速）离合器：连接输入轴与前太阳轮。
REV（倒挡）离合器：连接输入轴与后太阳轮，用于倒挡。 OD（超速）离合器：连接输入轴与后行星架，用于超速挡。
L/R（低度挡和倒挡）制动器：锁定前齿圈及后行星架，用于低速1挡和倒挡。 2（2挡）制动器：锁定后太阳轮，用于倒挡。
nd
F（单向）离合器
3. 各挡位动力传递路线
1）P、N挡
在驻车和空挡时，所有的离合器均处于释放状态。为了保证在换挡时能够快速地换到1挡或倒挡，L/R制动器在此状态下接合。因为所有的离合器均处在释放状态，来自输入轴的动力就不会传递至行星齿轮，因此输出轴静止，如图3-32所示。
图3-32 P/N 挡动力传输原理
2）1挡动力传输原理
如图3-33所示，在1挡时，UD离合器以及L/R制动器参与了操作。来自输入轴的发动机动力通过UD离合器传递至前太阳轮。前太阳轮通过前小齿轮，使前齿圈逆时针转动。同时，通过前小齿轮，前行星架还可以顺时针转动。
因为L/R制动器或单向离合器锁定了前齿圈，前行星架不能够逆时针转动，因此前小齿轮绕着太阳轮作顺时针转动，即前行星架顺转。因此，可以达到1挡齿轮比。
图3-33 1挡动力传输原理
注意：当车速达到4.8km/h以上时，电子控制单元控制L/R电磁阀为接通状态，因此L/R制动器断油，此时固定前齿圈靠单向离合器F来执行。
3）2挡动力传输原理，如图3-34。
当变速器从1挡换到2挡时，变速器电子控制单元断开2ND制动器电磁阀，2ND制动器通工作，并且接通2ND制动器压力控制阀，以便通过失效保护阀“B”管路压力施加在制动器上。此时，UD离合器仍然是输入部件，而2挡制动器转变为锁定部件。LR齿圈变为输出部件。
在2挡时，UD离合器和2挡制动器参与了操作。
当变速器从1挡换到2挡时，2挡制动器操作，释放LR制动器。在装有单向离合器的装置上，仅施加2挡制动器。通过释放LR制动器，LR齿圈可以自由转动，并且因为施加了2挡制动器，倒挡太阳轮被锁定。通过LR齿圈传递的动力使超速小齿轮绕着倒挡太阳轮转动，并且使OD行星架顺时针转动。因为OD行星架与LR齿圈连接，所以LR齿圈也顺时针转动。LR齿圈的转动加上前行星架在1挡时的转动可以达到2挡齿轮比。当变速器从2挡换到3挡时，释放2挡制动器，施加OD离合器。变速器电子控制单元启动2挡电磁阀，2挡压力控制阀移动，以便通过失效保护操作阀“B”堵塞管路压力。这样就释放了制动器。
变速器电子控制单元断开OD电磁阀，这样管路压力将作用OD压力控制阀。此时开启管路通道并对OD离合器施加液压。
UD离合器仍然是输入部件，并且OD离合器也变为输入部件。UD太阳轮和LR齿圈以同样的速度转动，致使行星齿轮组像一个单独的、锁定的装置一样转动。
图3-34 2挡动力传输原理
4）3挡动力传输原理
如图3-35所示，在3挡时，UD和OD离合器参与了操作。OD离合器将动力传递至OD行星架及LR齿圈。UD离合器将动力传递至UD太阳轮。当LR齿圈和UD太阳轮以同样的速度转动时，行星齿轮组像一个单独的、锁定的装置一样转动。齿轮比为1：1。
当变速器从3挡换到4挡时，释放UD离合器，施加2挡制动器。当变速器电子控制单元启动常速电磁阀时，断开UD离合器，这将释放常速压力控制阀的管路压力。这样可以堵塞施加在常速离合器上的管路压力。当变速器电子控制单元断开2挡电磁阀时，则施加了2挡制动器，并且接通2挡压力控制阀，以便通过失效保护阀“B”将管路压力施加到制动器上。此时，OD
离合器变
为输入部件，2挡制动器变为锁定部件。前行星架变为输出部件。OD离合器与LR制动器其中一个通油压，另一个肯定不会通油压即二者不可同时通油。OD离合器通油切换阀阀体位置一定靠右。LR压力控制与UD压力控制阀相同可互换。2ND压力控制阀与OD压力控制阀相同可互换
图3-35 3挡动力传输原理
5）4挡动力传输原理
如图3-36所示，在4挡时，OD离合器和2挡制动器参与了操作。OD离合器将动力传递至OD行星架。因为倒挡太阳轮被2挡制动器锁定，所以OD小齿轮绕着倒挡太阳轮顺时针转动。当OD小齿轮顺时针转动时，输出齿圈的转速是OD行星架以及OD小齿轮的转速之和。
在倒挡时，倒挡离合器和LR制动器参与了操作当换挡杆移到R位置上时，管路压力通过手动控制阀直接到达倒挡离合器。
变速器电子控制单元断开LR电磁阀，这样可以使管路压力移动LR压力控制阀。控制阀使管路压力通过失效保护阀“A”施加在LR制动器上。
倒挡离合器变为输入部件，LR制动器变为锁定部件，并且将扭距传递至前行星架。
图3-36 4挡动力传输原理
6）R挡动力传输原理
如图3-37所示，在倒挡时，REV离合器和LR制动器参与了操作。REV离合器将动力传递至后太阳轮。因为施加LR制动器，后行星架被锁定，因此后齿圈逆时针转动。后齿圈与前行星架作为输出，因此输出轴逆时针方向旋转。即获得倒挡。
图 3-37 R挡动力传输原理
注意：
CR-CR行星齿轮机构动力传递路线中比较难理解的也是2挡的传动，2挡时在1挡的基础上，后太阳轮被2ND制动器固定，此时后行星架在后齿圈的驱动下顺时针方向旋转，即前齿圈也顺时针方向旋转，因此在输入轴入轴转速不变的情况下，前行星架转速升高，因此获得2
挡速比。建议在
学习中结合变速器实物，以便更加深入的理解。
3.4.3 拉威娜行星齿轮机构结构与传动原理
1. 拉威娜行星齿轮机构的组成
拉威娜行星齿轮机构由两个太阳轮，共用一个行星架，共用一个齿圈的两组行星齿轮组合而成，如图3-38所示。与辛普森行星齿轮机构相比较，拉威娜行星齿轮机构结构紧凑，执行元件数量少。一套拉威娜行星齿轮机构可以获得四个前进挡和一个倒挡。各车型使用的拉威娜行星齿轮机构变速器的动力传递路线基本相同，下面以大众公司的AG4系列中的01M变速器为例介绍各挡位的动力传递路线。
图3-38 拉威娜行星齿轮机构
2. 大众AG4 变速器机械传动机构的组成
AG4 变速器由一套拉威娜行星齿轮机构、3组离合器、两组制动器和一组单向离合器构成，如图3-40所示。三组离合器分别为：K1连接输入轴和小太阳轮、K2连接输入轴与大太阳轮、K3连接输入轴与行星架；两套制动器分别为：B1连接行星架与壳体，用于锁止行星架、B2连接大太阳轮与壳体，用于锁止大太阳轮；单向离合器用于防止行星架逆时针方向旋转，如图3-39所示。
图3-39 大众AG4 变速器机械传动机构
3. 各挡位元件工作表
要理解各挡位的动力传递路线，必须知道各挡位下有哪些元件参与工作，AG4 变速器各挡位的元件工作如表3-5所示。
图3-40 AG4 机械连接说明
表3-5 各挡位元件工作表
4. 各挡位工作原理
1）1挡
如表3-5所示，1挡时有两种情况，一是当挡位挂在D、3或2位置时，变速器在1挡的状态，2是当挡位挂在1位置时变速器1挡的状态。我们分别介绍这两种情况。
（1）选挡杆挂在D、3、2位置时的1挡
此时K1离合器工作，小太阳轮被驱动，以顺时针方向旋转，行星架被单向离合器制动，处于静止状态，小太阳轮驱动短行星齿轮，延逆时针方向旋转，而长行星齿轮与短行星齿轮旋转的方向相反，因此长行星齿轮顺时针方向旋转，齿圈被长行星齿轮驱动，以顺时针方向旋转，齿圈作为输出的部件，这样行星齿轮组就形成了1挡的传动比。如图3-41所示。
（2）选挡杆挂在1位置时的1挡
此时与前面介绍的1挡的不同点在于B1制动器参与工作，B1制动器工作的结果与单向
离合器类似，都起到了锁止行星架的作用。因此1位置时的1挡的动力传递路线与其他位置下的1挡的流程是一样的，不同点就在于此时行星架受到了B1制动器的固定，这样做的目的是可以保证在上斜坡起步或大负载起步时能避免单靠单向离合器来固定行星架而造成单向离合器的过早磨损。
图3-41 1挡动力传输原理
2）2挡
与1挡相比较，2挡时增加B2制动器工作，B2工作将大太阳轮固定，此时动力传输的路线和1挡相同，只不过由于大太阳轮被固定后，齿圈的转速升高，成为2挡的传动比，如图3-42所示。
图 3-42 2挡动力传输原理
注意：1挡和2挡的区别在于1挡时，小太阳轮驱动小行星齿轮，小行星齿轮同时驱动大太阳轮和齿圈，即在1挡时大太阳轮在作逆时针旋转而在2挡时大太阳轮被固定，因此齿圈的转速升高。
3）3挡
3挡时，K1离合器和K3离合器同时工作，小太阳轮和行星架同时受到驱动，由于行星齿轮组的特殊结构，此时整个行星齿轮组被锁止，成为一体以输入轴的旋转速度旋转，形成直接传动，即获得3挡，如图3-43所示。
图 3-43 3挡动力传输原理 4）4挡
4挡时，K3离合器工作，行星架被驱动，以顺时针方向旋转，大太阳轮被B2制动器锁
止，处于静止状态，使得长行星齿轮以较高的转速围绕大太阳轮转动，齿圈以行星架相同方向旋转而且转速提高，即输出的转速高于输入轴转速，即获得超速挡，如图3-44所示。
图 3-44 4挡动力传输原理 5）R挡
R挡时，K2离合器和B1制动器工作，K2离合器将大太阳轮与输入轴连接，以顺时针方
向旋转，B1制动器将行星架锁止，行星架处于静止状态。此时小行星齿轮以大太阳轮相反的方向旋转，即逆时针方向旋转。因此齿圈也就逆时针方向旋转，形成倒挡，如图3-45所示。
图 3-45 R挡动力传输原理
5. 重点、难点解说
拉威娜行星齿轮机构各挡位的动力传输路线中主要是2挡相对难理解，学习时主要在1
挡的
基础上理解当大太阳轮固定之后，齿圈转速升高的原因就可以了，建议学习中结合实物，通过实物进行旋转，可以加深、加快理解。
另外，拉威娜行星齿轮机构由于机械结构的原因，容易出现1挡换2挡时冲击大，2挡换3挡时冲击大或换挡打滑的现象。这是由机械本身工作不协调所造成的。以下附录01M自动变速器换挡中机械部分常见的故障现象。
3.4.4 其他复合式行星齿轮机构
1. 奔驰722.6自动变速器复合式行星齿轮机构的组成
奔驰722.6系列自动变速器的复合式行星齿轮机构由三套行星齿轮组合而成，三套行星齿轮分别称为前行星齿轮机构、中间行星齿轮机构及后行星齿轮机构，如图3-46所示，各组齿轮之间的关系分别为：前行星架与后齿圈机械连接；后行星架与中间齿圈机械连接，中间行星架作为输出部件。
三套行星齿轮机构以及三套离合器K1、K2、K3，三套制动器B1、B2、B3和两套单向离合器 F1、F2，组合后能获得五个前进挡和2个倒挡，各元件的功能分别为：
K1：连接前行星架和前太阳轮；
K2：连接输入轴和中间齿圈和后行星架； K3：连接中间太阳轮和后太阳轮； B1：固定前太阳轮； B2：固定中间太阳轮；
B3：固定后行星架和中间齿圈； F1：防止前太阳轮逆时针方向旋转；
F2：当B2与K3工作时防止中间太阳轮逆时针方向旋转。
图3-46 722.6 变速器内部元件位置图
1-变矩器；2-油泵；3-输入轴；4-前制动器B1；5-前离合器K1；6-中间离合器K2；7-
中间
制动器B3；8-后离合器K3；9-后制动器B3；10-输出轴；11-驻车锁定轮；12-中间轴；13-单向离合器F2；14-后行星齿轮机构；15-中间离合器机构；16-电气控制组件；17-前行星
齿轮机构；18-单向离合器F1；19-导轮轴；20-TCC
2. 各挡位元件工作表
各挡位元件工作表见表3-6所示。
表3-6 各挡位元件工作表
3. 各挡位的动力传递路线 1）1挡位动力传递路线
1挡时，如元件工作表所示，分别有K3、B1、B2、F1、F2元件工作，输入轴通过前排齿圈驱动前行星小齿轮顺时针方向旋转，前行星小齿轮欲驱动前太阳轮逆时针方向旋转，但由于B1制动器及F1单向离合器的作用，前太阳轮被锁止，因此前行星架顺时针方向旋转，即前行星齿轮的状态为：主动齿圈，固定太阳轮，从动行星架，即获得减速的结果；
前行星架驱动后齿圈顺时针方向旋转，后齿圈欲驱动后行星小齿轮顺时针方向旋转，此时后太阳轮欲逆时针方向旋转，由于B2制动器、K3离合器及F2单向离合器的作用，后太阳轮被锁止，因此后行星架顺时针方向旋转，即后行星齿轮组的状态与前行星齿轮组状态相同，主动齿圈，固定太阳轮，从动行星架，即获得减速的结果；
后行星架驱动中间齿圈，中间齿圈驱动中间行星小齿轮顺时针方向旋转，中间太阳轮欲逆时针方向旋转，但由于B2制动器的作用，中间太阳轮被锁止，因此中间行星架顺时针方向旋转。此时中间行星齿轮组的状态为：主动齿圈，固定太阳轮，从动行星架。即获得减速的结果。
这样，复合式行星齿轮机构的三套行星齿轮组都在执行减速运动，因此获得的1挡的传动比，如图3-47所示。
2-前排行星架；3-前排齿圈；4-前排小齿轮；5-前排太阳轮；6、7、8、9-中间排行星架；10、11、12、13-后排行星架
图3-47 1挡动力传输原理
2）2挡动力传递路线
2挡时，如执行元件工作表所示，分别有K1、K3、B2、F2元件工作，从元件工作表中可以知道，1挡与2挡的执行元件工作的区别在于B1与K1的切换。输入轴驱动前齿圈，前齿圈驱动前行星小齿轮顺时针方向旋转，前行星小齿轮欲驱动前太阳轮逆时针方向旋转，由于F1单向离合器阻止太阳轮逆时针方向旋转，因此前行星架顺时针方向旋转，由于K1离合器工作，前行星架与前太阳轮机械连接，即前太阳轮也跟随前行星架顺时针方向旋转，单向离合器F1不阻止前太阳轮顺时针方向旋转，此时前行星齿轮组整套被锁定，形成直接传动，即后齿圈的转速等于输入轴的转速。后行星齿轮组与中间行星齿轮组的工作状态与1挡时相同，即三套行星齿轮组的状态分别为，前行星齿轮组执行直接传动，后行星齿轮组执行减速运动，中间齿轮组执行减速运动，输出轴同过两次减速后获得2挡的传动比，如图3-48所示。
图 3-48 2挡动力传输原理
3）3挡动力传递路线
3挡时，如元件工作所示，分别有K1、K3、B2、F2元件工作。K1工作，前行星齿轮组执行直接传动操作，前行星架连接后齿圈，即后齿圈转速等于输入轴转速；K2工作，输入轴通过K2离合器，连接中间齿圈，中间齿圈与后行星架机械连接，即后行星架转速等于输入轴转速；此时后行星齿轮组的状态为：齿圈与行星架同向同速，即后行星齿轮组执行直接传动，后行星架转速等于输入轴转速。输入轴与后行星架同时驱动中间齿圈，中间齿圈驱动中间小齿轮以顺时针方向旋转，中间行星小齿轮欲驱动中间太阳轮逆时针方向旋转，由于B2制动器的作用，中间太阳轮被锁止，因此中间行星架顺时针方向旋转。即三套行星齿轮组中有两套执行直接传动，同过中间行星齿轮机构执行一次减速后获得3挡的传动比，如图3-49 所示。
图 3-49 3挡动力传输原理
4）4挡动力传递路线
4挡时，如元件工作表所始，分别有K1、K2、K3三套离合器参与工作，1、2、3挡动力传递路线可知，K1工作时，前行星齿轮机构执行直接传动；K2离合器工作时，后行星齿轮机构执行直接传动；当K3离合器工作时，后太阳轮通过K3与中间太阳轮机械连接，即中间行星齿轮的状态为：齿圈的转速等于输入轴转速，中间太阳轮的转速等于输入轴转速，根据单排行星齿轮机构工作原理可知，有两个元件同向同速旋转时，行星齿轮组执行直接传动，因此三套齿轮均执行直接传动，即获得4挡传动比，如图3-50 所示。
图 3-50 4挡动力传输原理
5）5挡动力传递路线
5挡时，如元件工作表所示，分别有B1、K2、K3、F1元件参与工作。B1与F1工作时，前行星齿轮组执行减速运动，即前行星架驱动后齿圈以小于输入轴的转速旋转，K2离合器工作，后行星架以输入轴同向同速旋转，因此后太阳轮以顺时针方向旋转，由于K3工作，后太阳轮以中间太阳轮机械连接，即中间太阳轮也顺时针方向旋转，此时中间齿圈以输入轴同速旋转，太阳轮以小于输入轴的速度顺时针方向旋转，因此行星架以高于输入轴的转速旋转，获得增速运动，即获得5挡的传动比，如图3-51 所示。
图 3-51 5挡动力传输原理
6）R挡动力传递路线
R1挡时，如元件工作表所示，分别为B1、B3、K3、F1参与工作。B1工作时，前行星齿轮组执行减速运动，前行星架与后齿圈机械连接，因此后齿圈以小于输入轴的转速顺时针方向旋转；由于B3制动器工作，后行星架被锁止，因此后太阳轮以逆时针方向旋转，后太阳轮通过K3离合器连接中间太阳轮，因此中间太阳轮以逆时针方向旋转，中间齿圈被B3制动器锁止，即后行星架以后太阳轮同向减速状态操作。即获得倒挡传动比，如图3-52所示。R2挡时，K1离合器与B1制动器进行切换，因此前行星齿轮组执行直接传动，后行星齿轮组与中间行星齿轮组的状态不变。
图3-52 R1挡动力传输原理
本章小结
本章重点介绍变速器中机械传动机构的构成、工作原理以及三种常见类型的行星齿轮机构的结构及工作原理。从中我们理解变速器维修中机械传动机构是故障最终体现的部位，同时也理解自动变速器产生各种故障现象时如何通过机械传动原理来进行故障部位的分析。
如：单向离合器在机械传动机构中主要起防止换挡打滑及换挡冲击的作用，同时也可以起到防止发动机制动效果产生的功能，因此，单向离合器的安装非常重要，如果装错，将导致严重的机械故障。
另外，我们也理解了不同类型的机械传动机构的工作原理及各种类型的机械传动机构的优缺点，这对我们进行故障分析有很大的帮助。
复习思考题
1. 选择题
（1）行星齿轮机构能实现（ ）。
A. 同向减速状态 确
B. 同向增速状态 C. 反向减速状态 D.以上三点都正
（2）执行器是用来（ ）。
A. 将发动机和变速器连接 B. 将齿圈和输入轴连接 C. 将行星架和输出轴连接 D. 驱动或锁定行星齿轮组的不同部件
（3）离合器的额定扭矩取决于（ ）。
A. 离合器片的数量 B. 离合器片的外径 C. 变速器的工作油压 D. 以上三点都正确
（4）调整离合器的间隙可通过（ ）。
A. 改变摩擦片的数量 B. 改变钢片的数量
C. 更换不同厚度的钢片或卡簧 D. 以上三点都正确
（5）固定行星齿轮组的齿圈，主动太阳轮，行星架的状态为（ ）。
A. 同向减速 B. 同向同速 C. 同向增速 D. 反向减速
（6）固定行星架，主动太阳轮，齿圈的状态为（ ）。 A. 同向同速
（7）单向离合器安装时（ ）。
B. 反向增速 C. 反向减速 D. 同向减速
A. 不必注意方向 B. 一定要注意方向 C. 没所谓 D. 只能顺转不能反转
（8）离合器间隙（ ）。
A. 一定小于制动器间隙 B. 一般为0.5-2.0mm
（9）执行器的作用是（ ）。
C. 一般在2.0mm以上 D. 没所谓
A. 将发动机和变速器连接 B. 将齿圈和输入轴连接 C. 将行星架和输出轴连接
D. 驱动或锁定行星齿轮组的不同部件
（10）执行元件中膜片弹簧安装（ ）。
A. 一定要注意方向 B. 不需要注意方向 C. 有固定方向 D. 没有固定方向 2.问答题：
（1）自动变速器汽车在上坡起步时，有没有必要把挡位挂在2位置或者L 位置？ （2）自动变速器汽车在下坡时，能否挂再N 挡位置滑行？ 下陡坡时有没有必要把挡位挂
在2 位置或者L 位置？
（3）自动变速器中，为什么很多种类型的行星齿轮机构都使用的单向离合器机构，如果不
采用单向离合器可以吗？
（4）传统辛普森行星齿轮机构有什么优点？
（5）在F4A4 系列自动变速器中采用CR-CR行星齿轮机构，为什么在起步1挡时需要L/R 制
动器参与工作？ 而为什么在车速达到4.8km/h以上时，L/R 制动器又需要脱开工作？ （6）大众AG4 系列自动变速器采用拉威娜行星齿轮机构，为什么容易出现换挡品质不好的
现象？
（7）单向离合器常见故障现象为？举例说明辛普森行星齿轮机构中当单向离合器F1装反了会
产生什么现象？如何分析？在实际维修中如何防止单向离合器装反？
（8）自动变速器中，升挡和降挡会发生在同一车速下吗？如果会则出现什么现象？
（9）通过对辛普森行星齿轮机构传动原理的了解，请在了解其他行星齿轮机构的工作原理之后
再分析辛普森行星齿轮机构的特点以及优点。
3 机械传动机构
学习目标
知识目标
（1）了解自动变速器机械传动机构的功能及操作；
（2）了解自动变速器中行星齿轮组及执行元件的构成及基本的工作过程；
（3）了解自动变速器中传动比是如何改变的。
能力目标
（1）能进行自动变速器分解后执行元件的具体功能分析；
（2）能把执行元件的原理理解应用到维修中的装配、调整等工作；
（3）能根据机械传动原理进行机械故障分析，从而进行故障的快速判断。
3.1 齿轮基础原理
在液力变矩器章节的学习中，我们已经了解到发动机的扭矩是通过液力变矩器传输到变速器的输入轴的，然后借助变速器中的齿轮组传输到变速器的输出轴，再与驱动桥连接，驱动车轮的旋转。在手动变速器中，齿轮组的传动比要发生变化必须由驾驶员进行操作，操纵杆如图3-1。而自动变速器中由电子控制单元控制油路，油路再决定齿轮组的工作状态，从而改变传动比。自动变速器中需要驾驶员进行操作的是，当车辆起步或停车时，需改变选挡杆的位置；当车辆需要改变行驶状态时，如将前进行驶变为后退行驶时，需要改变选挡杆的位置，而变速器中传动比的变化则不需通过驾驶员操作。选挡杆的识别如图3-2所示。要理解变速器机械操作的过程，则需要了解齿轮的基本动作及齿轮组的组合状态。
图3-1 手动变速器选挡杆
图3-2 自动变速器选挡杆
3.1.1 旋转方向
两个齿轮外啮合进行旋转时，它们以相反方向旋转，如图3-3。两个齿轮内啮合进行旋转时，两个齿轮以相同方向旋转，如图3-4所示。
图3-3 外啮合方式
图3-4 内啮合方式
3.1.2 转速和传动比
转速”是指在单位时间内（通常为1min，用“rpm”表示，或“r/min”表示）齿轮或轴的旋转次数。转速越高，旋转次数越多。从动齿轮的转速取决于每一齿轮的齿数。两个齿轮啮合的传动比可用以下方公式表示。
例如，如果两个齿轮齿数相等，传动比即为1:0。当这些齿轮其中之一旋转时，另一个齿轮即以相同转速旋转。如果主动齿轮有10个齿，而从动齿轮有20个齿，其传动比为2:1，在主动齿轮旋转1整圈时，从动齿轮旋转1/2圈。
3.1.3 中间齿轮
在主动和从动齿轮之间加入另一齿轮时，各齿轮相互接触，各以相反方向旋转，如图3-5，因此从动齿轮的旋转方向和主动齿轮相同，中间齿轮传递旋转并改变旋转方向，但丝毫不影响传动比。基于这个理由，中间齿轮被称为过渡齿轮或惰轮。传动比始终由主动齿轮（输入齿轮）和最终从动齿轮（输出齿轮）决定。
3.1.4 转速和扭矩
前面我们理解了转速的定义，跟着我们再了解一下什么是扭矩。扭矩在物理学中就是力矩的大小，等于力和力臂的乘积，国际单位是N•m。扭矩是使物体发生转动的力。发动机的扭矩就是指发动机从曲轴端输出的力矩。在功率固定的条件下它与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。由此可知，扭矩增大或减小与转速有关。通常变速器齿轮具有减速增扭和增速减扭功能。 图3-5 中间齿轮图
3.2 简单行星齿轮组工作原理
3.2.1 简单行星齿轮组的构成
自动变速器中采用一套彼此始终啮合在一起的齿轮，称之为行星齿轮组，如图3-6所示。这是因为齿轮组的运转方式与太阳系非常相似的原因，齿轮组的构成如图3-7所示。位于中心的部
件称为太阳轮，齿轮组中其他的所有齿轮都围绕着太阳轮转动。紧靠着太阳轮的是行星架，行星架上装有小齿轮，用于和太阳轮啮合，行星架其实就是将小齿轮轴连接起来。小齿轮作为一个整体围绕着太阳轮转动。环绕着小齿轮的部件称为齿圈，齿圈内侧有齿。
小齿轮始终保持与太阳轮和齿圈相啮合，他们作为中间齿轮，可改变行星齿轮组的旋转方向，而且小齿轮还均匀的分配太阳轮和齿圈之间的扭矩。自动变速器中采用行星齿轮组的原因就是因为其同时有更多的齿相啮合，与双齿轮组比，它是更为强固的齿轮组。而且因为行星齿轮组内的齿轮永远都是啮合的，所以在改变传动比时，不会像手动变速器一样出现碰击或摩擦，也不会出现脱齿的现象。另外，行星齿轮组紧凑小巧，可以提供多种传动比，如果采用两套或更多的行星齿轮组则可以获得大范围的不同的传动比。
图 3-6 行星齿轮组
3.2.2 简单行星齿轮组的工作原理
行星齿轮可提供降速挡、超速挡、直接挡、倒挡和空挡。因为齿轮是常啮合的，
所以不像一般的手动变速器那样通过齿轮的结合或脱离来实现换挡，而是采用离合器和制动器通过固定或释放行星齿轮机构的不同元件，改变行驶方向和传动比。
简单行星齿轮轮系中只固定太阳轮、行星架、齿圈其中的一个，两个为输入或输
出，便可得到不同的传动比，如表3-1所示，其运动状况一共可以有8种。
表3-1 简单行星齿轮系中各挡位元件运动状态
图3-7 行星齿轮组构成
注：假设太阳轮=20齿；齿圈=40齿；行星架=60齿。传动比等于输出元件齿数除
以输入元件齿数。
1. 降速挡
如图3-8所示，当输出齿轮转速低于输入齿轮转速时，实现降速传动，并且使输出
齿轮上的转矩增大。这在行星齿轮机构中，可通过固定太阳轮来实现。当动力输入给齿圈时，行星齿轮在行星架上将发生自转。由于太阳轮被固定，则自转着的行星齿轮与行星架将一起绕着太阳轮公转。因为齿圈转动一整圈不能使行星架转动一整圈，所以称为降速传动。由于行星架以较低的速度转动，所以其输出转矩增大。固定了太阳轮，行星架与齿圈会同向转动。
图3-8 降速挡
当齿圈被固定，而太阳轮作为输入齿轮时，也能实现降速传动。这时行星架能绕
着太阳轮转动，但经上述齿圈驱动行星架工作情况，行星的转速更低，这导致更大的降速和转矩更大的增加。每当行星架为行星齿轮机构的输出元件时，行星齿轮机构就会起降速增矩的作用。
2. 超速挡
如图3-9所示，当行星架为主动件而太阳轮固定时，实现超速传动，当行星架转动
时，迫使行星齿轮围绕着固定的太阳轮公转，同时行星齿轮驱动齿圈以更快的速度转动。行星架转动一整圈，引起齿圈以相同方向转一圈多，这样就提供了较高的输出转速，而输出转矩较低，这称为超速挡。
图3-9 超速挡
通过固定齿圈可以提供一个更高的超速挡。行星架为主动件迫使行星齿轮环绕着
齿圈的内缘转动，则驱动太阳轮与行星架同向转动，使太阳轮转动一整圈仅需行星架相对转动很小的角度。这样就使输出转矩大幅度降低，而输出转速最大限度地增加。
3. 直接挡
如图3-10所示，若行星齿轮机构的任意两个元件为主动件同向同速度转动时，则第三元件的转速必然与前两者转速相等。当齿圈和太阳轮为主动件同向同速转动时，齿圈的内齿试图以同一旋转方向转动行星齿轮，结果把行星齿轮锁在齿圈与太阳轮之间，行星齿轮机构中所有元件像一个元件一样整体转动。主动件与从动件被锁在一起从而形成直接挡传动，输入转速等于输出转速。
图3-10 直接挡
4. 倒挡
如图3-11所示，若行星架固定，太阳轮为主动件以逆时针方向转动，则从动件齿
圈将会以顺时针方向转动。这是因为行星齿轮不能环绕着与其啮合的太阳轮转动即公转。或者说，因行星架被固定，行星齿轮只能在自身轴上转动即自转。因此若太阳轮驱动行星齿轮，行星齿轮就驱动齿圈以相反方向转动，但转速较低。这样行星齿轮机构就提供了倒挡，这一倒挡是降速传动。
图3-11 倒挡
若以齿圈为主动件，太阳轮为从动件也可以形成超速传动的倒挡。也就是说，只
要行星架固定，无论太阳轮为主动件还是齿圈为主动件都可以形成逆向传动。这是因为行星齿轮此时起惰轮的作用，因而以主动件相反的方向驱动从动件。
5. 空挡
如果行星齿轮机构的所有元件都不受约束，而可以自由转动，则不论从哪一个元
件输入动力都不会有动力输出，即行星齿轮机构处于空挡位置。
3.3 执行元件工作原理
自动变速器的工作主要集中在行星齿轮组的控制上，变速器内部的任何一种传动
比，必须是由输入轴驱动一个齿轮，使另一个齿轮保持固定，这样第三个齿轮就被驱动。自动变速器里的部件基本上都是为了执行或协助执行齿轮组的这一功能的，执行这一功能的元件统称为执行元件。变速器内部主要由离合器、单向离合器和制动器来控制行星齿轮组各个部件的运转。
3.3.1 离合器
1. 结构与原理
变速器中通过离合器来连接输入轴和齿轮组的部件。离合器工作时，被连接的零件和输入轴同向同速。离合器由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、弹簧座、1组钢片、1组摩擦片、调整垫片、弹性卡簧、离合器毂及密封圈组成，如图3-12所示。
图3-12 离合器的构成
离合器鼓或离合器毂分别以一定的方式和变速器输入轴或行星齿轮组的某个基本元件相连接，一般离合器鼓为主动件，离合器毂为从动件。当来自控制阀的液压油进入离合器液压缸时，作用在离合器活塞上液压油的压力推动活塞，使之克服回位弹簧的弹力而移动，将所有的钢片和摩擦片相互压紧在一起；钢片和摩擦片之间的摩擦力使离合器鼓和离合器毂连接为一个整体，分别与离合器鼓和离合器毂连接的输入轴或行星排的基本元件也因此被连接在一起，此时离合器处于接合状态。
当液压控制系统将作用在离合器液压缸内的液压油的压力解除后，离合器活塞在回位弹簧的作用下压回液压缸的底部，并将液压缸内的液压油从进油孔排出。此时钢片和摩擦片相互分离，两者之间无压力，离合器鼓和离合器毂可以朝不同的方向或以不同的转速旋转，离合器处于分离状态。此时，离合器活塞和离合器片或离合器片和卡环之间有一定的轴向间隙，以保证钢片和摩擦片之间无任何轴向压力，这一间隙称为离合器的自由间隙，也叫离合器活塞的自由行程。其大小可以用弹性卡簧的厚度来调整，也可以用更换不同厚度的钢片来调整。一般离合器自由间隙的标准为0.5~2.5mm
。离合器自由间隙标准的大小取决于离合器的片数和工作条件
。通常离合器片数越多或该离合器的交替工作越频繁，其自由间隙就越大。
有些离合器在活塞和钢片之间有一个碟形环，它具有一定的弹性，称为膜片弹簧，可以减缓离合器接合时的冲击力。有些膜片弹簧在安装时须注意其方向问题，如图3-13所示。
离合器的工作过程如图3-14所示，离合器活塞安装在离合器鼓内，它是一种环状活塞，由活塞内外圆的密封圈保证其密封，从而和离合器鼓一起形成一个封闭的环状液压缸，并通过离合器内圆轴颈上的进油孔和控制油道相通。钢片和摩擦片交错排列，两者统称为离合器片。钢片的外花键齿安装在离合器鼓的内花键齿圈上，可沿齿圈键槽作轴向移动；摩擦片由其内花键齿与离合器毂的外花键齿连接，也可沿键槽作轴向移动。摩擦片的两面均为摩擦系数较大的摩擦材料铜基粉末冶金层或合成纤维层。
图3-13 膜片弹簧的安装方向
图3-14 离合器工作过程
（建议将图横向排列！！！！！！！）
2. 离合器活塞上的止逆球
离合器处于分离状态时，其液压缸内仍残留有少量液压油。由于离合器鼓是和变速器输入轴或行星排某一基本元件一同旋转的，残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下会被甩向液压缸外缘处，并在该处产生一定的油压。若离合器鼓的转速较高，这一压力有可能推动离合器活塞压向离合器片，使离合器处于半接合状态，导致钢片和摩擦片因互相接触摩擦而产生不应有的磨损，影响离合器的使用寿命。为了防止这种情况出现，在离合器活塞或离合器鼓的液压缸壁面上设有一个由钢球组成的单向阀，称为止逆球。当液压油进入液压缸时，钢球在油压的推动下压紧在阀座上，单向阀处于关闭状态保证了液压缸密封；当液压缸内的油压被解除后，单向阀钢球在离心力的作用下离开阀座，使单向阀处于开启状态，残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下从单向阀的阀孔中流出，保证了离合器的彻底分离，如图3-15所示。
注意：制动器的活塞上没有止逆球，这是因为制动器的制动器鼓一般不旋转，不会引起象离合器活塞在分离后还受到残压作用的结果。
3. 离合器的额定扭矩
离合器能够传递的最大扭矩称之为离合器额定扭矩。与发动机扭矩相比，额定扭矩如果太大，在离合器啮合时较易产生冲击。另外，额定扭矩过小时离合器则会打滑。因此，离合器的额定扭矩必须与自动变速连接的发动机最大扭矩相配合。
离合器所能传递的额定扭矩的大小主要取决于摩擦片的摩擦表面区及钢片和摩擦片之间的压紧力。摩擦表面区的大小由摩擦片的面积、数量来决定；钢片和摩擦片之间压紧力的大小由作用在离合器活塞上的液压油的油压及活塞的面积决定。当压紧力一定时，离合器所能传递的动力的大小就取决于摩擦片的面积和片数。在同一个自动变速器中通常有几个离合器，它们的直径、面积基本上相同或相近，但它们所传递的动力的大小往往有很大的差异。为了保证动力的传递，每个离合器所使用的摩擦片的片数也各不相同。离合器所要传递的动力越大，其摩擦片的片数就应越多。一般离合器摩擦片的片数为（2~8）片。离合器钢片的片数应等于或多于摩擦片的片数，以保证每个摩擦片的两面都有钢片。此外，同一厂家生产的同一类型的自动变速器可以在不改变离合器外形、尺寸的情况下，通过增减各个离合器摩擦片的片数来形成不同型号的自动变速器，以满足不同排量车型的使用要求。在这种情况下，当减少或增加摩擦片的片数时，要相应增加或减少钢片的个数或增减调整垫片的厚度，以保证离合器的自由间隙不变。因此，有些离合器在相邻两个摩擦片之间装有两片钢片，这是为了保证自动变速器在改型时的灵活性，并非漏装了摩擦片。
3.3.2 制动器
制动器可分为多片式制动器和带式制动器。多片式制动器的结构和工作原理与多片式离合器基本相同，但多片式制动器的制动鼓固定在变速器壳体上。钢片通过外花键齿安装在固定于变速器壳体上的制动鼓内花键齿圈中，或直接安装在变速器壳体上的内花键齿圈中，摩
擦片则通过内花键齿和制动鼓上的外花键齿连接。当制动器不工作时，钢片和摩擦片之间没有压力，制动器毂可以自由旋转。当制动器工作时，来自控制阀的液压油进入制动器毂内的液压缸中，油压作用在制动器活塞上，推动活塞将制动器摩擦片和钢片夹紧在一起，与制动器相连的某一基本元件就被固定住而不能旋转。制动器的结构如图3-16所示。
图3-16 多片式制动器
带式制动带的结构如图3-17所示，制动带缠绕在鼓的圆周上，它与一组行星齿轮机构
（太阳轮在壳体内）作为一个组件一起旋转。制动带的一端用一销钉固定在变速器壳体上，而另一端与制动缸活塞接触，由液压进行控制。
图
3-17 制动带的结构
当液压施加于活塞时，活塞在缸体内移动至左端，压缩外弹簧。连杆带动活塞移动。推动制动带的一端。因为制动带的另一端固定在变速器壳体上，制动带的直径减小，因此制动带夹持鼓，使其不能转动，如图3-18a所示。
因为此时鼓以高速旋转，制动带受到来自鼓的旋转反作用力。如果活塞和连杆为整体结构，这个反作用力会使活塞产生振动。为防止这种状况，活塞通过一内弹簧安装有连杆上，当制
动带受到反作用力时，连杆被推回压缩内弹簧以缓冲这个反作用力，如图3-18b所示。
当液压在缸体内升压时，活塞和连接杆继续压缩外弹簧，在缸体内移动使制动带收缩，均匀地夹持鼓。当连杆不能在缸体内移动时，缸体内的油压继续升压，在压缩内、外弹簧时仅为活塞移动。当活塞与连杆垫片接触时，活塞直接推动连杆，制动带以更大的力夹持鼓，如图3-18c所示。
此时，在制动带和鼓之间产生更高的摩擦力，以促使鼓、或者一组行星齿轮机构（太阳轮在此壳体内）不能转动。
当压缩工作液从缸体排出时，活塞和连杆被弹簧的力推回，因此制动带释放制动鼓。 注意：根据上文所述，内弹簧具有两个功能：缓冲来自鼓的反作用力；减轻夹持鼓时产生的振动。
图3-18a 制动带工作原理-1
图 3-18c 制动带工作原理-3
注意：在自动变速器中，离合器与制动器的间隙对变速器的换挡品质及使用寿命有非常关键的影响，当间隙不当时，会导致离合器打滑，导致换挡冲击等现象。因此在变速器的维修中，间隙的调整是非常重要的过程。调整间隙的方式主要通过更换不同厚度的钢片或法兰
图3-18b 制动带工作原理-2
或者更换不同厚度的卡簧来完成，制动带的间隙调整可通过更换不同长度的推杆或调整调节螺钉来完成。调整中一定不能改变离合器或制动器的额定扭矩，否则容易出现烧片的现象。如相同型号的变速器，装在不同排量的车型时，它们的工作原理是一样的，只不过内部的离合器传递的额定扭矩大小不同，因此离合器的摩擦片的数量也不同，在维修中一定要注意此类问题，避免装错导致变速器提前损坏。
3.4 典型行星齿轮机构
通过前面的学习我们已经知道，自动变速器的传动比的变换是由行星齿轮组和换挡执行
元件组合而来的，而且我们也知道，简单的行星齿轮组就可以获得汽车所需要的各种状态。但是，在实际中，自动变速器的行星齿轮组都是由两套以上的行星齿轮组合而成。因此，要了解自动变速器的机械换挡机构的工作原理，在了解简单行星齿轮机构的工作的前提下还要了解各种变速器中的不同齿轮的组合，我们将自动变速器中由两套以上齿轮组合起来的传动机构统称为复合式行星齿轮机构，但根据不同的齿轮组合方式又有不同的名称。以下介绍各种行星齿轮机构的工作原理
3.4.1 辛普森行星齿轮机构的结构与传动原理
1. 辛普森行星齿轮机构组成
辛普森齿轮机构是由共用一个太阳轮的两组行星齿轮、两个齿圈和两个行星架组成的，如图3-19所示。它是应用最为广泛的一种复合式行星齿轮机构。它可以提供三个前进挡和一个倒挡。行星齿轮机构的一半或一部分被称为前行星齿轮机构，而另一部分被称为后行星齿轮机构。前后行星齿轮机构的尺寸或齿轮的齿数不必一定相同。其尺寸和齿轮的齿数决定了复合行星齿轮机构所实现的实际传动比。
图3-19 辛普森齿轮机构
把前或后任何一组行星齿轮机构的一个元件作为主动件，至少再固定一个元件，而另一个元件作为从动件，就可以实现不同的传动比和改变转动方向。一般不同的汽车制造厂采用行星齿轮机构的不同元件作为主动、从动、和固定元件。由同一个生产厂生产的变速器随型号不同，选用哪个元件作为主动、从动和固定元件也不相同。
在各种类型的变速器中所采用
的施力装置也有许多差别。本文主要以日本AISIN（爱信）公司生产的自动变速器为例，介绍辛普森行星齿轮机构的工作原理。
2. 各挡位元件工作表
因一套辛普森行星齿轮机构只能获得三个前进挡和一个倒挡，若要获得四个前进挡和一个倒挡，需采用一套辛普森行星齿轮机构和一套单排行星齿轮组合而成，如TOYOTA A340E自动变速器。在A340E中使用了三套离合器、四套制动器和两套单向离合器来完成各挡位的动力传输。三套离合器分别为：C0、C1、C2，三套制动器分别为：B0、B1、B2、B3，两套单向离合器分别为F1、F2。各元件与行星齿轮的连接如图3-20所示，各组元件的功能如表3-2所示。
图3-20 AISIN 4前速辛普森行星齿轮机构
表3-2 各元件功能表
要理解各挡位的动力传递路线，必须了解各元件分别在哪些挡位参与工作，表3-3所示为各挡位元件工作表。
表3-3 各挡位元件工作表
3. 各挡位动力传递路线
1）选挡杆置于“D”位置或“2”位置
选挡杆置于“D”位置或“2”位置时的1挡的元件的运作，如图3-21a所示；动力传递
路线，如图3-21b所示。
如元件工作表3-3所示，超速挡离合器C0和前进挡离合器C1在变速器第1挡运作。如图3-21a所示，C0工作则输入轴通过超速挡行星架通过C0离合器连接超速挡太阳轮，根据单排行星齿轮机构的工作状态可知，在单排行星齿轮机构中有两个元件同时作为主动件时，行星齿轮执行直接传动。因此输入轴的转速直接传递到中间轴，即中间轴的转速等于输入轴的转速。从这里我们可以知道，当C0离合器工作时则超速挡行星齿轮机构执行直接传动，在后文中我们不再重复描述。
注意：因变速器的选挡杆上有D位置、2位置和L位置，当变速器挂在D位置，仪表上
的OD OFF指示灯熄灭时，变速器可以从1-4挡之间换挡。当OD OFF指示灯点亮时，变速器可以从1-3挡之间换挡。当选挡杆挂在2位置时，变速器可以在1-2挡之间换挡，当选挡杆挂在L位置时，变速器保持在1挡行驶。变速器选挡杆挂在2位置而变速器在2挡行驶时的执行元件工作和选挡杆挂在D位置而变速器在2挡行驶时的工作元件有区别，L位置和D位置的1挡也有区别，因此我们在描述各挡位的工作时是分开叙述的。具体的情况请参阅下文对各挡位的动力传递路线的描述。
图3-21a “D”或“2”位置时1挡的元件运作
输入轴
图3-21b 在D”或“2”位置时1挡的元件动作及动力传递路线
1挡时，C1离合器工作，因此中间轴的转速通过C1离合器传送至前齿圈，前齿圈被驱动顺时针方向旋转，使前行星小齿轮在顺时针方向转动的同时，绕前太阳轮顺时针方向转动，而前、后太阳轮又要使后行星小齿轮绕后太阳轮逆时针方向转动。但是，后行星架（后行星小齿轮的轴）被二号单向离合器（F2）阻止，不能逆时针方向转动。所以后行星小齿轮顺时针方向转动，使后齿圈也顺时针方向转动。
与此同时，由于前行星小齿轮在顺时针方向转动，使前行星架（前行星小齿轮的轴）也顺时针方向转动。
由于后齿圈和前行星架与输出轴机械连接，所以输出轴顺时针方向旋转。即获得1挡的传动比。
2）选挡杆置于“D”位置
选挡杆置于“D”位置时的2挡的工作元件的运作，如图3-22a所示。如同变速器在第1挡时一样，C0工作则超速挡行星齿轮组执行直接传动。前进挡离合器C1工作则输入轴的转动传送至前齿圈，前齿圈被驱动顺时针方向旋转，使前行星小齿轮既顺时针方向转动，又绕前太阳轮转动。这使前行星架也跟着顺时针方向转动。与此同时，前行星小齿轮的转动会力图使前、后太阳轮逆时针方向转动。但是由于前、后太阳轮被第2挡制动器（B2）及一号单向离合器（F1）阻止，不能逆时针方向转动。于是，前行星小齿轮绕太阳轮以更高的速度旋转。这一提高的速度经前行星架传送至输出轴。即获得2挡的传动比。动力传递路线，如图3-22b所示。
图3-22a “D”位置2挡元件运作
图3-22b D”位置2挡元件运作及2挡动力传递路线
3）选挡杆置于“D”位置
选挡杆置于“D”位置时3挡的工作元件的运作，如图3-23a所示。3挡时，C0离合器工作则超速挡行星齿轮机构执行直接传动。C1以及直接挡离合器C2工作，因此输入轴转速被传送到前齿圈和前、后太阳轮，因前齿圈和前后太阳轮同时做为主动件，因此辛普森行星齿轮机构直接执行直接传动，即输入轴与输出轴转速相同，即或得第3挡速比。动力传递路线，如图3-23b所示
图3-23a “D”位置3挡元件运作
图3-23b 3挡动力传递路线图
4）选挡杆置于D位置
选挡杆置于D位置时4挡执行元件的运作。如图3-24a示。如元件工作表所示，4挡时超速挡制动器B0、前进挡离合器C1和直接挡离合器C2工作，输入轴驱动超速挡行星架顺时针方向旋转，由于超速挡太阳轮被B0制动器锁止，所以超速挡行星齿轮组各元件的关系为：主动行星架，固定太阳轮，从动齿圈，因此齿圈以高于行星架的转速旋转。即获得4挡的传动比。
动力传递路线，如图3-24b所示。
图 3-24a超速挡时元件的运作
图 3-24b超速挡时动力传递路线
5）选挡杆置于“2”位置
选挡杆置于“2”位置时2挡工作元件的运作，如图3-25a所示。当车辆在选挡杆位于“2”，以2挡减速时，第二滑行制动器（B1）便运作。同时运作的还有当选挡杆位于“D”（即前进挡离合器[C1]），一号单向离合器（F1）及第2挡制动器[B2]车辆以2挡行驶时运作的机构，这就可以实现发动机制动。当输出轴的转速大于输入轴的转速时，比如在汽车下坡，发动机怠速时，车辆的惯性力通过输出轴回传到变速器的输入轴，从而带动发动机的曲轴旋转，将车的惯性力消耗，导致车速下降，这个过程称之为发动机制动功能。在自动变速器中，此状态不是任何挡位均存在。如L范围时的1挡或2范围的2挡时有发动机制动的功能。
当变速器的换挡在“2”时，驱动车轮的动力传递路线与选挡杆在“D”是相同的。但是，当变速器被驱动（发生发动机制动）时，来自输出轴的输入被传输至前行星架，从而使前行星小齿轮绕前、后太阳轮顺时针旋转。所以，小齿轮要逆时针方向转动，但由于太阳轮被第二滑行制动器（B1）阻止，不能转动，而前行星小齿轮顺时针方向转动，从而使前齿圈也顺时针方向转动。这样，旋转力传送到输入轴，从而实现发动机制动。选挡杆置于“2”挡域，变速器驱动车辆行驶时，其传递路线与选挡杆置于“D”挡时相同。但在变速器由车轮驱动时（发动机制动），来自输出轴的输入传送至前行星架，使前行星齿轮绕前、后太阳轮顺时针方向转动。
在选挡杆置于“D”挡，车辆在第2挡减速行驶时，由于一号单向离合器（F1）并不阻止前、后太阳轮顺时针方向转动，这样，太阳轮就怠速运转，于是不会有发动机制动。发动机制动
时的传递路线，如图3-25b所示:
图3-25a “2”位置2挡、发动机制动的元件运作
图 3-25b “2”位置2挡发动机制动时动力传递路线 6）选档杆置于“L位置
当选档杆置于“L位置时1挡工作元件的运作，发动机制动说明，如图3-26a所示。
发动机制动传递路线，如图3-26b所示。
图3-26a “L”位置时1挡，发动机制动的元件的运作
输出轴
图3-26b “L”位置时动力传递路线
在选挡杆置于“L”挡，变速器驱动车轮时，其驱动功率传递路线与选挡杆置于“D”或“2”挡时相同，但在变速器受车轮驱动（发动机在制动时），输出轴的转动传至后齿圈，使后行星小齿轮（后齿轮架）要绕前、后中心齿轮顺时针方向转动。但由于后行星架被倒挡制动器（B3）阻止，不能转动，后行星小齿轮就顺时针方向旋转，而前后太阳轮则逆时针方向转动。结果，前行星小齿轮一面绕前、后太阳轮顺时针方向转动，一面绕各自轴线顺时针方向转动。这样，就将顺时针方向转动传送到前齿圈与输入轴。
与此同时，输出轴转动使前行星架顺时针方向旋转，也使前齿圈和输入轴顺时针方向转动，而前行星小齿轮也顺时针方向转动。这样，当选挡杆置于“L”挡域，车辆在第1挡减速行驶时，发动机制动便发生了。
注意：
（1）D位置2挡和1挡时没有发动机制动的效果
在选挡杆置于“D”或“2”挡域，车辆在第1挡减速行驶时，单向离合器F2并不阻止后行星架顺时针方向转动。所以，这时后行星架怠速运转，发动机并不制动。 （2）行星齿轮机构中使用单向离合器的原因
① 行星齿轮机构中的单向离合器的作用是保证变速器的换挡平滑
如前文中的机械传动机构所述，当变速器切换至第3挡时，即使B2的运作并不需要，B2仍因为以下原因而实际运作：如B2在第3挡不运作，则施加在C2上的液压卸下的一瞬间，有必要换低挡至第2挡，以便将液压施加至B2上。
但要使这两个步骤同时运作很困难，而且那怕是少许正时误差，都会产生换挡震动。为避免这种情况，在第3挡将液压施加在B2上，当换低挡至第2挡时，单向离合器运作，施加到C2的液压就被释放。相反，施加至C2的液压使单向离合器松开，换高挡至第3挡。如上所述，由于应用单向离合器，施加液压至一离合器或制动器，或者从离合器或制动器上卸下液压进行换挡，就成为可能了。
② 行星齿轮机构中使用单向离合器的作用可防止发动机制动
功率是否从输出轴传送至发动机，取决于功率传递路线中有无单向离合器。
如有单向离合器，从输出轴传出的功率，就不传送至发动机；如无单向离合器，则功率就传送至发动机。例如：当车辆在“D”挡域的第2挡减速行使时，由于1号单向离合器并不阻止前后太阳轮顺时针方向转动，这样，太阳轮就空转，于是不会有发动机制动。而在“2”挡域的第2挡行驶时就会有发动机制动。
7）选挡杆置于“R”位置
选挡杆置于“R”位置时，倒挡工作元件运作，如图3-27a所示。当需要车辆倒驶时，直接挡离合器（C2）运作，输入轴的顺时针方向转动直接传送前、后太阳轮，所以前、后太阳轮顺时针方向转动。这样，后行星小齿轮一面逆时针方向转动，一面要绕前、后太阳轮顺时针方向转动。但由于后行星架（也是后行星小齿轮的轴线）被第一制动器B1及倒挡制动器（B3）阻止，不能转动。所以，后行星小齿轮也不能绕前、后太阳轮转动，只能逆时针方向转动。结果，后齿圈逆时针方向旋转，驱使输出轴逆转。
驱动功率传递路线，如图3-27b所示。
图3-28a R”位置时R挡元件运作
图3-27a R 位置时 ，倒挡执行元件的运作
8）“P”（驻车）和“N”（空挡）挡
当选挡杆置于“N”或“P”挡域时，由于前进挡离合器（C1）与直接挡离合器（C2）不运作，所以来自输入轴的输入并不传送至中间轴主动齿轮。此外，当选挡杆置于“P”挡域时，停车锁爪便和后齿圈啮后，而后齿圈又与输出轴花键连接，从而阻止车辆移动。如图3-28所示。
3.4.2 CR-CR行星齿轮机构的结构与传动原理 1. CR-CR行星齿轮机构的组成
CR-CR行星齿轮机构由两套行星齿轮组合而成，其中前行星齿轮的行星架和后行星齿轮组的齿圈机械连接，后行星齿轮组的行星架和前行星齿轮组的齿圈机械连接。如图3-29所示。
前行星齿轮
输出轴
驻车锁定凸轮
驻车锁定爪
图3-28 P
挡原理
图 3-29 CR-CR 行星齿轮机构
目前在三菱、北京现代、东南、奇瑞、中华、北京吉普欧兰德等车型上使用的F4A42型变速
器就是CR-CR行星齿轮机构。
F4A42型变速器机械传动机构主要由一套CR-CR行星齿轮机构，三套离合器、两套制动器和一套单向离合器构成，如图3-30示。三套离合器分别为：UD离合器（低速挡离合器）、OD离合器（超速挡离合器）、REV离合器（倒挡离合器）；两套制动器分别为：2制动器（2挡制动器）、L/R制动器（低速挡/倒挡制动器）。
图3-30 F4A42型机械传动机构构成
2. 各挡位元件工作表
各元件与行星齿轮组的连接关系如图3-31所示。
图3-31 F4A42 行星齿轮传动图
ND
F4A42变速器执行元件工作说明，如表3-4所示。
表3-4 执行元件工作表
各元件功能说明：
UD（低速）离合器：连接输入轴与前太阳轮。
REV（倒挡）离合器：连接输入轴与后太阳轮，用于倒挡。 OD（超速）离合器：连接输入轴与后行星架，用于超速挡。
L/R（低度挡和倒挡）制动器：锁定前齿圈及后行星架，用于低速1挡和倒挡。 2（2挡）制动器：锁定后太阳轮，用于倒挡。
nd
F（单向）离合器
3. 各挡位动力传递路线
1）P、N挡
在驻车和空挡时，所有的离合器均处于释放状态。为了保证在换挡时能够快速地换到1挡或倒挡，L/R制动器在此状态下接合。因为所有的离合器均处在释放状态，来自输入轴的动力就不会传递至行星齿轮，因此输出轴静止，如图3-32所示。
图3-32 P/N 挡动力传输原理
2）1挡动力传输原理
如图3-33所示，在1挡时，UD离合器以及L/R制动器参与了操作。来自输入轴的发动机动力通过UD离合器传递至前太阳轮。前太阳轮通过前小齿轮，使前齿圈逆时针转动。同时，通过前小齿轮，前行星架还可以顺时针转动。
因为L/R制动器或单向离合器锁定了前齿圈，前行星架不能够逆时针转动，因此前小齿轮绕着太阳轮作顺时针转动，即前行星架顺转。因此，可以达到1挡齿轮比。
图3-33 1挡动力传输原理
注意：当车速达到4.8km/h以上时，电子控制单元控制L/R电磁阀为接通状态，因此L/R制动器断油，此时固定前齿圈靠单向离合器F来执行。
3）2挡动力传输原理，如图3-34。
当变速器从1挡换到2挡时，变速器电子控制单元断开2ND制动器电磁阀，2ND制动器通工作，并且接通2ND制动器压力控制阀，以便通过失效保护阀“B”管路压力施加在制动器上。此时，UD离合器仍然是输入部件，而2挡制动器转变为锁定部件。LR齿圈变为输出部件。
在2挡时，UD离合器和2挡制动器参与了操作。
当变速器从1挡换到2挡时，2挡制动器操作，释放LR制动器。在装有单向离合器的装置上，仅施加2挡制动器。通过释放LR制动器，LR齿圈可以自由转动，并且因为施加了2挡制动器，倒挡太阳轮被锁定。通过LR齿圈传递的动力使超速小齿轮绕着倒挡太阳轮转动，并且使OD行星架顺时针转动。因为OD行星架与LR齿圈连接，所以LR齿圈也顺时针转动。LR齿圈的转动加上前行星架在1挡时的转动可以达到2挡齿轮比。当变速器从2挡换到3挡时，释放2挡制动器，施加OD离合器。变速器电子控制单元启动2挡电磁阀，2挡压力控制阀移动，以便通过失效保护操作阀“B”堵塞管路压力。这样就释放了制动器。
变速器电子控制单元断开OD电磁阀，这样管路压力将作用OD压力控制阀。此时开启管路通道并对OD离合器施加液压。
UD离合器仍然是输入部件，并且OD离合器也变为输入部件。UD太阳轮和LR齿圈以同样的速度转动，致使行星齿轮组像一个单独的、锁定的装置一样转动。
图3-34 2挡动力传输原理
4）3挡动力传输原理
如图3-35所示，在3挡时，UD和OD离合器参与了操作。OD离合器将动力传递至OD行星架及LR齿圈。UD离合器将动力传递至UD太阳轮。当LR齿圈和UD太阳轮以同样的速度转动时，行星齿轮组像一个单独的、锁定的装置一样转动。齿轮比为1：1。
当变速器从3挡换到4挡时，释放UD离合器，施加2挡制动器。当变速器电子控制单元启动常速电磁阀时，断开UD离合器，这将释放常速压力控制阀的管路压力。这样可以堵塞施加在常速离合器上的管路压力。当变速器电子控制单元断开2挡电磁阀时，则施加了2挡制动器，并且接通2挡压力控制阀，以便通过失效保护阀“B”将管路压力施加到制动器上。此时，OD
离合器变
为输入部件，2挡制动器变为锁定部件。前行星架变为输出部件。OD离合器与LR制动器其中一个通油压，另一个肯定不会通油压即二者不可同时通油。OD离合器通油切换阀阀体位置一定靠右。LR压力控制与UD压力控制阀相同可互换。2ND压力控制阀与OD压力控制阀相同可互换
图3-35 3挡动力传输原理
5）4挡动力传输原理
如图3-36所示，在4挡时，OD离合器和2挡制动器参与了操作。OD离合器将动力传递至OD行星架。因为倒挡太阳轮被2挡制动器锁定，所以OD小齿轮绕着倒挡太阳轮顺时针转动。当OD小齿轮顺时针转动时，输出齿圈的转速是OD行星架以及OD小齿轮的转速之和。
在倒挡时，倒挡离合器和LR制动器参与了操作当换挡杆移到R位置上时，管路压力通过手动控制阀直接到达倒挡离合器。
变速器电子控制单元断开LR电磁阀，这样可以使管路压力移动LR压力控制阀。控制阀使管路压力通过失效保护阀“A”施加在LR制动器上。
倒挡离合器变为输入部件，LR制动器变为锁定部件，并且将扭距传递至前行星架。
图3-36 4挡动力传输原理
6）R挡动力传输原理
如图3-37所示，在倒挡时，REV离合器和LR制动器参与了操作。REV离合器将动力传递至后太阳轮。因为施加LR制动器，后行星架被锁定，因此后齿圈逆时针转动。后齿圈与前行星架作为输出，因此输出轴逆时针方向旋转。即获得倒挡。
图 3-37 R挡动力传输原理
注意：
CR-CR行星齿轮机构动力传递路线中比较难理解的也是2挡的传动，2挡时在1挡的基础上，后太阳轮被2ND制动器固定，此时后行星架在后齿圈的驱动下顺时针方向旋转，即前齿圈也顺时针方向旋转，因此在输入轴入轴转速不变的情况下，前行星架转速升高，因此获得2
挡速比。建议在
学习中结合变速器实物，以便更加深入的理解。
3.4.3 拉威娜行星齿轮机构结构与传动原理
1. 拉威娜行星齿轮机构的组成
拉威娜行星齿轮机构由两个太阳轮，共用一个行星架，共用一个齿圈的两组行星齿轮组合而成，如图3-38所示。与辛普森行星齿轮机构相比较，拉威娜行星齿轮机构结构紧凑，执行元件数量少。一套拉威娜行星齿轮机构可以获得四个前进挡和一个倒挡。各车型使用的拉威娜行星齿轮机构变速器的动力传递路线基本相同，下面以大众公司的AG4系列中的01M变速器为例介绍各挡位的动力传递路线。
图3-38 拉威娜行星齿轮机构
2. 大众AG4 变速器机械传动机构的组成
AG4 变速器由一套拉威娜行星齿轮机构、3组离合器、两组制动器和一组单向离合器构成，如图3-40所示。三组离合器分别为：K1连接输入轴和小太阳轮、K2连接输入轴与大太阳轮、K3连接输入轴与行星架；两套制动器分别为：B1连接行星架与壳体，用于锁止行星架、B2连接大太阳轮与壳体，用于锁止大太阳轮；单向离合器用于防止行星架逆时针方向旋转，如图3-39所示。
图3-39 大众AG4 变速器机械传动机构
3. 各挡位元件工作表
要理解各挡位的动力传递路线，必须知道各挡位下有哪些元件参与工作，AG4 变速器各挡位的元件工作如表3-5所示。
图3-40 AG4 机械连接说明
表3-5 各挡位元件工作表
4. 各挡位工作原理
1）1挡
如表3-5所示，1挡时有两种情况，一是当挡位挂在D、3或2位置时，变速器在1挡的状态，2是当挡位挂在1位置时变速器1挡的状态。我们分别介绍这两种情况。
（1）选挡杆挂在D、3、2位置时的1挡
此时K1离合器工作，小太阳轮被驱动，以顺时针方向旋转，行星架被单向离合器制动，处于静止状态，小太阳轮驱动短行星齿轮，延逆时针方向旋转，而长行星齿轮与短行星齿轮旋转的方向相反，因此长行星齿轮顺时针方向旋转，齿圈被长行星齿轮驱动，以顺时针方向旋转，齿圈作为输出的部件，这样行星齿轮组就形成了1挡的传动比。如图3-41所示。
（2）选挡杆挂在1位置时的1挡
此时与前面介绍的1挡的不同点在于B1制动器参与工作，B1制动器工作的结果与单向
离合器类似，都起到了锁止行星架的作用。因此1位置时的1挡的动力传递路线与其他位置下的1挡的流程是一样的，不同点就在于此时行星架受到了B1制动器的固定，这样做的目的是可以保证在上斜坡起步或大负载起步时能避免单靠单向离合器来固定行星架而造成单向离合器的过早磨损。
图3-41 1挡动力传输原理
2）2挡
与1挡相比较，2挡时增加B2制动器工作，B2工作将大太阳轮固定，此时动力传输的路线和1挡相同，只不过由于大太阳轮被固定后，齿圈的转速升高，成为2挡的传动比，如图3-42所示。
图 3-42 2挡动力传输原理
注意：1挡和2挡的区别在于1挡时，小太阳轮驱动小行星齿轮，小行星齿轮同时驱动大太阳轮和齿圈，即在1挡时大太阳轮在作逆时针旋转而在2挡时大太阳轮被固定，因此齿圈的转速升高。
3）3挡
3挡时，K1离合器和K3离合器同时工作，小太阳轮和行星架同时受到驱动，由于行星齿轮组的特殊结构，此时整个行星齿轮组被锁止，成为一体以输入轴的旋转速度旋转，形成直接传动，即获得3挡，如图3-43所示。
图 3-43 3挡动力传输原理 4）4挡
4挡时，K3离合器工作，行星架被驱动，以顺时针方向旋转，大太阳轮被B2制动器锁
止，处于静止状态，使得长行星齿轮以较高的转速围绕大太阳轮转动，齿圈以行星架相同方向旋转而且转速提高，即输出的转速高于输入轴转速，即获得超速挡，如图3-44所示。
图 3-44 4挡动力传输原理 5）R挡
R挡时，K2离合器和B1制动器工作，K2离合器将大太阳轮与输入轴连接，以顺时针方
向旋转，B1制动器将行星架锁止，行星架处于静止状态。此时小行星齿轮以大太阳轮相反的方向旋转，即逆时针方向旋转。因此齿圈也就逆时针方向旋转，形成倒挡，如图3-45所示。
图 3-45 R挡动力传输原理
5. 重点、难点解说
拉威娜行星齿轮机构各挡位的动力传输路线中主要是2挡相对难理解，学习时主要在1
挡的
基础上理解当大太阳轮固定之后，齿圈转速升高的原因就可以了，建议学习中结合实物，通过实物进行旋转，可以加深、加快理解。
另外，拉威娜行星齿轮机构由于机械结构的原因，容易出现1挡换2挡时冲击大，2挡换3挡时冲击大或换挡打滑的现象。这是由机械本身工作不协调所造成的。以下附录01M自动变速器换挡中机械部分常见的故障现象。
3.4.4 其他复合式行星齿轮机构
1. 奔驰722.6自动变速器复合式行星齿轮机构的组成
奔驰722.6系列自动变速器的复合式行星齿轮机构由三套行星齿轮组合而成，三套行星齿轮分别称为前行星齿轮机构、中间行星齿轮机构及后行星齿轮机构，如图3-46所示，各组齿轮之间的关系分别为：前行星架与后齿圈机械连接；后行星架与中间齿圈机械连接，中间行星架作为输出部件。
三套行星齿轮机构以及三套离合器K1、K2、K3，三套制动器B1、B2、B3和两套单向离合器 F1、F2，组合后能获得五个前进挡和2个倒挡，各元件的功能分别为：
K1：连接前行星架和前太阳轮；
K2：连接输入轴和中间齿圈和后行星架； K3：连接中间太阳轮和后太阳轮； B1：固定前太阳轮； B2：固定中间太阳轮；
B3：固定后行星架和中间齿圈； F1：防止前太阳轮逆时针方向旋转；
F2：当B2与K3工作时防止中间太阳轮逆时针方向旋转。
图3-46 722.6 变速器内部元件位置图
1-变矩器；2-油泵；3-输入轴；4-前制动器B1；5-前离合器K1；6-中间离合器K2；7-
中间
制动器B3；8-后离合器K3；9-后制动器B3；10-输出轴；11-驻车锁定轮；12-中间轴；13-单向离合器F2；14-后行星齿轮机构；15-中间离合器机构；16-电气控制组件；17-前行星
齿轮机构；18-单向离合器F1；19-导轮轴；20-TCC
2. 各挡位元件工作表
各挡位元件工作表见表3-6所示。
表3-6 各挡位元件工作表
3. 各挡位的动力传递路线 1）1挡位动力传递路线
1挡时，如元件工作表所示，分别有K3、B1、B2、F1、F2元件工作，输入轴通过前排齿圈驱动前行星小齿轮顺时针方向旋转，前行星小齿轮欲驱动前太阳轮逆时针方向旋转，但由于B1制动器及F1单向离合器的作用，前太阳轮被锁止，因此前行星架顺时针方向旋转，即前行星齿轮的状态为：主动齿圈，固定太阳轮，从动行星架，即获得减速的结果；
前行星架驱动后齿圈顺时针方向旋转，后齿圈欲驱动后行星小齿轮顺时针方向旋转，此时后太阳轮欲逆时针方向旋转，由于B2制动器、K3离合器及F2单向离合器的作用，后太阳轮被锁止，因此后行星架顺时针方向旋转，即后行星齿轮组的状态与前行星齿轮组状态相同，主动齿圈，固定太阳轮，从动行星架，即获得减速的结果；
后行星架驱动中间齿圈，中间齿圈驱动中间行星小齿轮顺时针方向旋转，中间太阳轮欲逆时针方向旋转，但由于B2制动器的作用，中间太阳轮被锁止，因此中间行星架顺时针方向旋转。此时中间行星齿轮组的状态为：主动齿圈，固定太阳轮，从动行星架。即获得减速的结果。
这样，复合式行星齿轮机构的三套行星齿轮组都在执行减速运动，因此获得的1挡的传动比，如图3-47所示。
2-前排行星架；3-前排齿圈；4-前排小齿轮；5-前排太阳轮；6、7、8、9-中间排行星架；10、11、12、13-后排行星架
图3-47 1挡动力传输原理
2）2挡动力传递路线
2挡时，如执行元件工作表所示，分别有K1、K3、B2、F2元件工作，从元件工作表中可以知道，1挡与2挡的执行元件工作的区别在于B1与K1的切换。输入轴驱动前齿圈，前齿圈驱动前行星小齿轮顺时针方向旋转，前行星小齿轮欲驱动前太阳轮逆时针方向旋转，由于F1单向离合器阻止太阳轮逆时针方向旋转，因此前行星架顺时针方向旋转，由于K1离合器工作，前行星架与前太阳轮机械连接，即前太阳轮也跟随前行星架顺时针方向旋转，单向离合器F1不阻止前太阳轮顺时针方向旋转，此时前行星齿轮组整套被锁定，形成直接传动，即后齿圈的转速等于输入轴的转速。后行星齿轮组与中间行星齿轮组的工作状态与1挡时相同，即三套行星齿轮组的状态分别为，前行星齿轮组执行直接传动，后行星齿轮组执行减速运动，中间齿轮组执行减速运动，输出轴同过两次减速后获得2挡的传动比，如图3-48所示。
图 3-48 2挡动力传输原理
3）3挡动力传递路线
3挡时，如元件工作所示，分别有K1、K3、B2、F2元件工作。K1工作，前行星齿轮组执行直接传动操作，前行星架连接后齿圈，即后齿圈转速等于输入轴转速；K2工作，输入轴通过K2离合器，连接中间齿圈，中间齿圈与后行星架机械连接，即后行星架转速等于输入轴转速；此时后行星齿轮组的状态为：齿圈与行星架同向同速，即后行星齿轮组执行直接传动，后行星架转速等于输入轴转速。输入轴与后行星架同时驱动中间齿圈，中间齿圈驱动中间小齿轮以顺时针方向旋转，中间行星小齿轮欲驱动中间太阳轮逆时针方向旋转，由于B2制动器的作用，中间太阳轮被锁止，因此中间行星架顺时针方向旋转。即三套行星齿轮组中有两套执行直接传动，同过中间行星齿轮机构执行一次减速后获得3挡的传动比，如图3-49 所示。
图 3-49 3挡动力传输原理
4）4挡动力传递路线
4挡时，如元件工作表所始，分别有K1、K2、K3三套离合器参与工作，1、2、3挡动力传递路线可知，K1工作时，前行星齿轮机构执行直接传动；K2离合器工作时，后行星齿轮机构执行直接传动；当K3离合器工作时，后太阳轮通过K3与中间太阳轮机械连接，即中间行星齿轮的状态为：齿圈的转速等于输入轴转速，中间太阳轮的转速等于输入轴转速，根据单排行星齿轮机构工作原理可知，有两个元件同向同速旋转时，行星齿轮组执行直接传动，因此三套齿轮均执行直接传动，即获得4挡传动比，如图3-50 所示。
图 3-50 4挡动力传输原理
5）5挡动力传递路线
5挡时，如元件工作表所示，分别有B1、K2、K3、F1元件参与工作。B1与F1工作时，前行星齿轮组执行减速运动，即前行星架驱动后齿圈以小于输入轴的转速旋转，K2离合器工作，后行星架以输入轴同向同速旋转，因此后太阳轮以顺时针方向旋转，由于K3工作，后太阳轮以中间太阳轮机械连接，即中间太阳轮也顺时针方向旋转，此时中间齿圈以输入轴同速旋转，太阳轮以小于输入轴的速度顺时针方向旋转，因此行星架以高于输入轴的转速旋转，获得增速运动，即获得5挡的传动比，如图3-51 所示。
图 3-51 5挡动力传输原理
6）R挡动力传递路线
R1挡时，如元件工作表所示，分别为B1、B3、K3、F1参与工作。B1工作时，前行星齿轮组执行减速运动，前行星架与后齿圈机械连接，因此后齿圈以小于输入轴的转速顺时针方向旋转；由于B3制动器工作，后行星架被锁止，因此后太阳轮以逆时针方向旋转，后太阳轮通过K3离合器连接中间太阳轮，因此中间太阳轮以逆时针方向旋转，中间齿圈被B3制动器锁止，即后行星架以后太阳轮同向减速状态操作。即获得倒挡传动比，如图3-52所示。R2挡时，K1离合器与B1制动器进行切换，因此前行星齿轮组执行直接传动，后行星齿轮组与中间行星齿轮组的状态不变。
图3-52 R1挡动力传输原理
本章小结
本章重点介绍变速器中机械传动机构的构成、工作原理以及三种常见类型的行星齿轮机构的结构及工作原理。从中我们理解变速器维修中机械传动机构是故障最终体现的部位，同时也理解自动变速器产生各种故障现象时如何通过机械传动原理来进行故障部位的分析。
如：单向离合器在机械传动机构中主要起防止换挡打滑及换挡冲击的作用，同时也可以起到防止发动机制动效果产生的功能，因此，单向离合器的安装非常重要，如果装错，将导致严重的机械故障。
另外，我们也理解了不同类型的机械传动机构的工作原理及各种类型的机械传动机构的优缺点，这对我们进行故障分析有很大的帮助。
复习思考题
1. 选择题
（1）行星齿轮机构能实现（ ）。
A. 同向减速状态 确
B. 同向增速状态 C. 反向减速状态 D.以上三点都正
（2）执行器是用来（ ）。
A. 将发动机和变速器连接 B. 将齿圈和输入轴连接 C. 将行星架和输出轴连接 D. 驱动或锁定行星齿轮组的不同部件
（3）离合器的额定扭矩取决于（ ）。
A. 离合器片的数量 B. 离合器片的外径 C. 变速器的工作油压 D. 以上三点都正确
（4）调整离合器的间隙可通过（ ）。
A. 改变摩擦片的数量 B. 改变钢片的数量
C. 更换不同厚度的钢片或卡簧 D. 以上三点都正确
（5）固定行星齿轮组的齿圈，主动太阳轮，行星架的状态为（ ）。
A. 同向减速 B. 同向同速 C. 同向增速 D. 反向减速
（6）固定行星架，主动太阳轮，齿圈的状态为（ ）。 A. 同向同速
（7）单向离合器安装时（ ）。
B. 反向增速 C. 反向减速 D. 同向减速
A. 不必注意方向 B. 一定要注意方向 C. 没所谓 D. 只能顺转不能反转
（8）离合器间隙（ ）。
A. 一定小于制动器间隙 B. 一般为0.5-2.0mm
（9）执行器的作用是（ ）。
C. 一般在2.0mm以上 D. 没所谓
A. 将发动机和变速器连接 B. 将齿圈和输入轴连接 C. 将行星架和输出轴连接
D. 驱动或锁定行星齿轮组的不同部件
（10）执行元件中膜片弹簧安装（ ）。
A. 一定要注意方向 B. 不需要注意方向 C. 有固定方向 D. 没有固定方向 2.问答题：
（1）自动变速器汽车在上坡起步时，有没有必要把挡位挂在2位置或者L 位置？ （2）自动变速器汽车在下坡时，能否挂再N 挡位置滑行？ 下陡坡时有没有必要把挡位挂
在2 位置或者L 位置？
（3）自动变速器中，为什么很多种类型的行星齿轮机构都使用的单向离合器机构，如果不
采用单向离合器可以吗？
（4）传统辛普森行星齿轮机构有什么优点？
（5）在F4A4 系列自动变速器中采用CR-CR行星齿轮机构，为什么在起步1挡时需要L/R 制
动器参与工作？ 而为什么在车速达到4.8km/h以上时，L/R 制动器又需要脱开工作？ （6）大众AG4 系列自动变速器采用拉威娜行星齿轮机构，为什么容易出现换挡品质不好的
现象？
（7）单向离合器常见故障现象为？举例说明辛普森行星齿轮机构中当单向离合器F1装反了会
产生什么现象？如何分析？在实际维修中如何防止单向离合器装反？
（8）自动变速器中，升挡和降挡会发生在同一车速下吗？如果会则出现什么现象？
（9）通过对辛普森行星齿轮机构传动原理的了解，请在了解其他行星齿轮机构的工作原理之后
再分析辛普森行星齿轮机构的特点以及优点。