口诀、简图、表格法在自动变速器变速机构教学中的应用

在自动变速器变速机构教学过程中，行星齿轮排及其组合的结构比较复杂，一般技术手册和教材提供的示意图均为剖视图或立体图，使挡位动力传递关系难以分析和推算。本文介绍了笔者在教学过程中使用的口诀、简图、表格相结合的教学法，这种方法比较直观，且易学、易记。

一、用简图和口诀法说明单排行星齿轮传动组合

单排行星齿轮（图1）在动力传递时，行星齿轮只起到中间惰轮作用，对传动比并未起到制约作用。为方便看出动力传递关系，可将单排行星齿轮排简化为由行星轮架、大齿圈、太阳轮3个啮合组成的齿轮组合（图2）。其中行星架是假想的等效齿轮，行星架等效齿数Z。=太阳轮齿数Z1+大齿圈齿数Z2。

将行星齿轮排某个构件固定或将2个构件联锁一起，可实现不用传动组合（图3）。

1 空挡

太阳轮、行星齿轮架和环形齿圈无任何1个构件制动，且无任何2个构件联成一件。这时从任一构件输入，从其他任一构件输出均为空挡。输入的动力只带动第三个构件空转。

2 直接挡

太阳轮、行星齿轮架和环形齿圈有任意两件被锁成一体，整个行星齿轮系统成整体旋转，传动比为1：1。

3 前进减速

将大齿圈固定（图3a），由太阳轮作为输入端，行星齿轮架作为输出端，使其同方向传动，齿数少的带齿数最多的，减速比较大：将太阳轮固定（图3b），由大齿圈输入，行星齿轮架输出，也为同方向传动。因为大齿圈与行星齿轮架等效齿数相近，所以减速比较小。

4 前进增速

将大齿圈固定，由行星齿轮架作为输入端，太阳轮作为输出端，为同方向传动，增速比较大；将太阳轮固定（图3c），由行星齿轮架输入，大齿圈输出，也为同方向传动，但增速比较小。

5 倒挡

将行星齿轮架固定（图3d），由大齿圈输入，太阳轮输出，为反方向增速；由太阳轮输入，大齿圈输出，为反方向减速。

总结起来，单排行星齿轮传动关系可用下列口诀增强记忆：

三件自由为空挡，

两件联锁直接挡

架出减速架进升，

固圈居4变固心缓。

固架传动定倒档。

二、用简图配合表格说明行星齿轮组合工作情况

行星齿轮组合有两种形式，一种是辛普森式（图4），另一种是拉维娜式（图5）。

1 辛普森式行星齿轮组合（1）特点

①两组行星排共用1个太阳轮，其输出轴从太阳轮的内孔中自由穿过。因其前行星架已成为输出元件，其动力输入元件只限于齿圈和太阳轮，只能有2个驱动自由度。

②两组行星齿轮排可组成三级式变速器和1个倒挡，后行星排组成1挡和R挡；前行星排可组成高速挡。用2个离合器（C1、C2）、2个制动器（B1、B2）、1个单向离合器（F）改变传动比。

③若要组成1个四级式变速器，需再加装超速挡行星排。后轮驱动的超速挡行星排位于前方同轴传动；前轮驱动的超速挡行星排位于后方一侧，是非同轴传动，用一对齿轮和主降速器连接传动，这是自动变速器的普遍规律。

（2）各档传动比的组成

辛普森式行星齿轮组合挡位与执行元件作用如表1所示。

①R挡：C1接合，B2制动，后行星架被制动，太阳轮顺时针转动，齿固逆时针转动。

②D1挡：C2接合，前齿圈和前行星轮顺时针转动，驱动太阳轮逆时针转动，它又使后行星轮顺时针转动，因后行星架被单向离合器F锁止，只能顺时针转动，不能逆时针转动，形成支撑，齿圈被后行星齿轮驱动顺时针转动。

⑧D2挡：C2接合，B1制动，太阳轮被制动，前齿圈和前行星齿轮架顺时针转动，并绕太阳轮公转，前齿圈驱动前行星齿轮架顺时针转动。

④D3挡：C1和C2接合，太阳轮主动，前齿圈也主动，并同步旋转。形成了直接挡。

2 拉维娜式行星齿轮组合（1）特点

①由1个大太阳轮、1个小太阳轮、3个短行星轮、1个输入轴、1个公用行星架和1个公用齿圈组成。大小太阳轮前后排列，同轴心传动；长行星齿轮分别与大太阳轮和齿圈啮合；短行星齿轮则分别与小太阳轮和长行星齿轮啮合。

②齿圈为输出元件，输入轴和大、小太阳轮以及行星齿轮架成为驱动元件，具有3个驱动自由度，它能组成4个前进挡和1个倒挡。比辛普森型更为紧凑，缩短了自动变速器的轴向尺寸，扩大了传动比的幅度，适于前轮驱动，因而得到广泛的应用（如三菱桥车、现代轿车、奥迪A6轿车及帕萨特B5轿车等）。

③由3个离合器（C1、C2、C3）、2个制动器（B1、B2）、1个单向离合器（F），完成“四前一倒”的挡位改组。其中B2在倒挡时或手选L时接合，用以将行星架固定。

（2）各挡传动比的组成

拉维娜式行星齿轮组合挡位与执行元件作用如表2所示。

①倒挡：倒挡离合器C1接合，B2制动，行星架被固定，驱动鼓使大太阳轮顺时针转动，长行星轮逆时针转动，齿圈也逆时针转动。此时，短行星轮和太阳轮空转。

②1挡：前驶离合器C2接合，转鼓使小太阳轮顺时针转动时，因F阻止了行星架逆时针转动，短行星轮只能驱动长行星轮顺时针转动，齿固也顺时针转动，组成最大的降速比。此时，大太阳轮逆时针自由转动。

③2挡：前驶离合器C2接合、F制动，阻止了太阳轮转动，动力使小太阳轮顺时针转动，行星架上的短行星轮逆时针转动，长行星顺时针转动，并围绕着大太阳轮公转，同时驱动齿圈顺时针转动。由于公转和自转的原因，加快了齿圈的转动速度，组成了接近1的降速挡。

④3挡：C1、C2固定，直接挡离合器C3也接合，因3个元件同时被驱动，行星齿轮系统锁为一体，长行星轮驱动齿圈顺时针转动。

⑤4挡：是超速挡，B1制动，将大太阳轮固定，直接挡离合器C3接合，输入轴使行星架顺时针转动，长行星轮围绕着大太阳轮顺向公转，并驱动齿圈增速顺时针转动输出动力，形成超速传动，此时，大太阳轮为反驱动支撑轮，和小太阳轮无关，它只是被短行星轮带动自由转动。

⑥手柄在L挡：C2接合，B1制动，加大了对行星架的固定能力，有利于坏路行驶时利用发动机反拖制动。