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采埃孚8HP系列自动变速器动力流矢量(下)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-12-07 07:22:38

      5.D4=B+D+E
    当变速器进入4挡,离合器C松开,离合器D开始接合,输入轴不再由离合器C输入给第三排齿圈3以及第四排太阳轮4,而是仅由第二排行星架2常输入;由于第二排行星齿轮机构中,并没有相对固定的部件,那么行星架2的动力将按照以后的关系按照比例送给第二排太阳轮2以及齿圈2;那么由于离合器E接合,那么第三排太阳轮3就等于直接连接到了齿圈3,所以此时第三行星排就是传动比为1的状态,3个部件整体旋转;而又由于离合器D接合,那么第四行星排的行星架4又等于第三行星排的行星架3等于齿圈3,也就等于了第四排的太阳轮4;同理,在第四排中又有两个部件直接相连,所以此时第四行星齿轮机构也是传动比等于1的状态整体旋转;反向来推导,也就是说作为输出的行星架4等于行星架3等于第二排齿圈2,也等于第四排齿圈4等于第一排的行星架1.

    所以此挡位时,动力的变速过程仅发生在第一、第二两排行星齿轮机构上,而输入为第二行星架、公用太阳轮、固定为第一齿圈、输出为第一行星架1与第二齿圈2;回到我们最开始的话题,第二行星齿轮机构的输出,完全是由第一行星组的行星架1与太阳轮1的齿数关系来决定的第二排齿圈2与太阳轮2的输出比例关系。

    我们把上面这些连接关系简化成一张简单的动力传递图,如图8所示。

    实际上,在前进4挡,由于第三、第四行星排由于离合器D、E的连接关系而处于传动比等于1的状态而整体旋转,但是它们却实实在在的参与了动力流的传递过程;因此说,前进4挡是由全部四排行星机构作用的结果,只不过第三、第四行星排是等速传动的状态,第二排是由第一排决定的比例的减速输出。
    根据单排单级行星齿轮传动公式,以及各个部件的固定与连接关系我们得出下面的方程式组与条件:
    n太1+aln圈1=(1+a1)n架1;
    n太2+a2n圈2=(1+a2)n架2;
    n太1=n太2,n圈1=0;
    n架2=输入,n圈2=n架1=输出;
    此时我们由上面算出的第2排a2:a1=2,a2=2;
    在此我们不在反向推导某行星排的传动系数,由此可以直接计算出4挡传动比:
    i4=输入/输出=n架2/n圈2=5/3=1.6666666。

    因此,通过这一次直接计算出来的传动比与资料中的i4=1 .67相等,恰恰就可以证明我们以前所反向计算出来的a1与a2是完全正确的!

    根据上面的动力流分析,笔者绘制了前进4挡的动力流矢量图,如图9所示。

      6.D5=B+C+D
    当变速器进入5挡,离合器E再次松开,而离合器C再次接合,输入轴动力再次经两路流向行星组中,其中一路还是常啮合的第二排行星架2输入,另一路则再次接合的离合器C将输入轴动力送给了第三排的齿圈3以及第四排的太阳轮4,那么输出则是由第四排行星架4以及第三排行星架3共同输出的。

    这两部分输出笔者将分开讲解,其中第四排行星架4是由输入的第四排太阳轮4以及齿圈4驱动,而第四排齿圈4又是由第一排太阳轮1驱动行星架1获得的;此时第一排的齿圈1是由离合器B固定的,而作为输入的第一太阳轮1则是由第二排行星架2驱动太阳轮2和齿圈2获得的太阳轮2那一部分动力;而第三排行星架3作为动力输出的部分动力是由离合器C接合后把输入动力给第三齿圈3,第三太阳轮3的动力则是由第二排行星架2驱动太阳轮2和齿圈2获得的齿圈2那一部分动力作为输入的,所以才得出第三行星架3的输出。

    以上我们可以看出,至此为止,ZF的8HP变速器的前进5挡是由四排行星齿轮机构共同作用的结果,每个行星齿轮机构都在以不同的转速旋转,而没有任何一个有传动比为1的整体旋转,所以我们说,这个挡位的动力流才是该变速器的难点中的难点,需要我们花大力气研究和理解。

    实际上在前进5挡,由于行星架2和离合器C的接合使得输入轴动力分别给了第二、第三、第四排,但是它们却均处于一个部件输入、两个部件输出的无效状态;而第一排的齿圈1被离合器B固定,就约定了第一排行星架1与太阳轮1的转速关系;又因为诸多的连接关系,就使得第二、第三、第四排行星齿轮机构有了错综复杂的约束关系,从而形成了一个极其复杂的输入、输出关系。笔者就该挡位的动力传动制作一张动力流向图,如图10所示。

    根据单排单级行星齿轮传动公式,以及各个部件的固定与连接关系,我们得出下面的方程式组与条件:
    n太1+a1n圈1= (1+a1)n架1;
    n太2+a2n圈2= (1+a2)n架2;
    n太3+a3n圈3= (1+a3)n架3;
    n太4+a4n圈4= (1+a4)n架4;
    n圈1=0,n太1=n太2, n架1=n圈4,n圈2=n太3;
n架2=n圈3=n太4=输入,n架3=n架4=输出。
    我们假设已知各个行星排的传动系数分别为:
      a1=1 .98844,a2=2,a3=1.625(由下面第7挡推算出)a4=3.70;
    那么我们可以就去推算前进5挡的传动比i5。
    由上公式及条件,得出:
    太1+0=3架1;
    太2+1.988圈2=2.988输入;
    太3+1.625输入=2.625输出;
    输入+3.7圈4=4.7输出;
    又因为:n太1=n太2,n架1=n圈4,n圈2=n太3;
    所以:
    3圈4+1.988太3=2.988输入;
    太3+1.625输入=2.625输出→太3=2.625输出-1.625输入;
    输入+3.7圈4=4.7输出→圈4=
  (4.7输出-输入)/3.7;
    所以:
    3(4.7输出-输入)/3.7+1.988
  (2.625输出-1.625输入)=2.988输入;
    所以:
    3.8108输出-0.81081输入+5.2185输出-3.2305输入=2.988输入;
    所以:
    9.03输出=7.03输入;
    所以:
    1  5=输入/输出=9.03/7.03=1.2845。
在此由上的计算结果,我们得出一个极其复杂的方程式组,经过一系列的约减,得出最终转动比与资料中(i5=1.29)完全是相对应的;同时这也说明,通过该挡位计算出来的传动比,恰恰就可以证明我们以前所反推算出来的a1 a2、a3、a4是正确的(a3是由以后的第7挡反向推算出来的)!

    根据上面的前进5挡的动力流传动分析,笔者绘制了前进5挡的动力流矢量图,如图11所示。

      7.D6=C+D+E
    当我们分析完ZF 8HP中最为复杂的前进5挡后,变速器终于迎来最简单的挡位:前进6挡。当变速器进入前进6挡后,离合器B终于完成了前进1~5挡中固定第一排齿圈1的作用,而离合器E反复无常的再次被接合,输入轴动力虽然还是通过两路输送给第二排行星架2与离合器C,但是由于离合器B的松开就使得第一排行星齿轮机构对第二排没有任何约束了,所以动力流则是从离合器C流入第三、第四两个行星机构的。

    那么由于离合器E接合,又使得第三排的齿圈3与太阳轮3直接连接,造成了第三排行星齿轮机构传动比为1整体旋转;而离合器D的接合,仍然使得最为输出的第四排行星架4与第三排行星架3相连,所以作为输出的行星架3是与输入轴齿圈3是传动比为1同向相等的转速关系。

    实际上前进6挡时,由于行星架4等于输入等于太阳轮4,所以第四排行星机构也是传动比等于1的工作状态;由于第二齿圈2也等于输入轴,所以第二排行星机构也是传动比等于1的工作状态;而由于第一排的行星架1等于输入等于太阳轮1,所以第二排行星机构也是传动比等于1的工作状态;因此在前进6挡时,所有行星齿轮机构的转动状态都是最简单的转动比为1的工作状态。
    但是虽然第一、第二、第四排的行星机构都在等速与输入轴旋转,但是由于离合器A、B没有对它们有任何约束关系,所以我们说:第一、第二、第四排的行星机构并不真正的参与动力传输,仅仅第三排行星机构在传递动力流。

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