美國(guó)通用公司4T65E4T60E型自動(dòng)變速器

1、美國(guó)通用公司4T65E/4T60E型自動(dòng)變速器（接上期）通用公司生產(chǎn)的4T65E自動(dòng)變速器適用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置、前輪驅(qū)動(dòng)的車輛，它用于上海通用公司生產(chǎn)的別克及別克君威乘用車，其基本參數(shù)見(jiàn)表1。4T65E自動(dòng)變速器與4T60E自動(dòng)變速器的動(dòng)力傳遞路線相同，這兩款自動(dòng)變速器的適用車型除別克系列外，還用于卡迪拉克、旁帝克、奧茲莫比爾、雪弗蘭等車型。因4T65E自動(dòng)變速器機(jī)械部件較為復(fù)雜，下面將其分為行星齒輪機(jī)構(gòu)及動(dòng)力傳遞分析等兩部分介紹。一、行星齒輪機(jī)構(gòu)與主減速器1行星齒輪機(jī)構(gòu)4T65E自動(dòng)變速器采用改進(jìn)型的辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其前、后行星排的太陽(yáng)輪獨(dú)立運(yùn)動(dòng)；前行星排的行星架與后行星排

2、的齒圈為一體；前行星排的齒圈與后行星排的行星架為一體，是動(dòng)力輸出端。這樣，行星齒輪機(jī)構(gòu)共有4個(gè)部件，分別為：前排太陽(yáng)輪，也叫輸入太陽(yáng)輪；前排行星架/后排內(nèi)齒圈，也叫輸入行星架；后排太陽(yáng)輪，也叫被動(dòng)太陽(yáng)輪；后排行星架/前排內(nèi)齒圈，也叫被動(dòng)行星架，是動(dòng)力輸出端。在上述4個(gè)部件中，后排行星架/前排內(nèi)齒圈是動(dòng)力輸出端，所以它既不能驅(qū)動(dòng)，也不能固定。這樣，可以驅(qū)動(dòng)或固定的部件只有3個(gè)，不同擋位時(shí)，各部件的狀態(tài)見(jiàn)表2。圖1 行星齒輪機(jī)構(gòu)C1-2擋離合器；C2-3擋離合器；C3-輸入離合器；B1-4擋制動(dòng)器；B2-倒擋制動(dòng)器；B3-低速擋制動(dòng)器；B4-前進(jìn)擋制動(dòng)器；F1-3擋單向離合器；F2-輸入單向離合器

3、；F3-低速擋單向離合器2不同擋位的傳動(dòng)比根據(jù)單排單級(jí)行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算方程式，分別代入前、后排行星齒輪系，得出如下方程組：(n11-n1H)/（n13-n1H）=-Z13/Z11式（1）(n21-n2H)/（n23-n2H）=-Z23/Z21式（2）式中：n11-前排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速；n1H-前排行星架轉(zhuǎn)速；n13-前排內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速；n21-后排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速；n2H-后排行星架轉(zhuǎn)速；n23-后排內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速；Z11-前排太陽(yáng)輪齒數(shù)；Z13-前排內(nèi)齒圈齒數(shù)；Z21-后排太陽(yáng)輪齒數(shù)；Z23-后排內(nèi)齒圈齒數(shù)因前行星排的行星架與后行星排的齒圈為一體，故有：n1H=n23同時(shí)，前行星排的齒圈與后行星排的行星架

4、為一體，故有：n13=n2H各部件的齒數(shù)為：前排太陽(yáng)輪Z11=26；前排內(nèi)齒圈Z13=62；后排太陽(yáng)輪Z21=42；后排內(nèi)齒圈Z23=74。根據(jù)表2各部件狀態(tài)及齒數(shù)，聯(lián)解以上方程（1）和（2），可求得不同擋位的傳動(dòng)比。（1）1擋驅(qū)動(dòng)前排太陽(yáng)輪，前排內(nèi)齒圈/后排行星架輸出，后排太陽(yáng)輪固定，即n21=0，則傳動(dòng)比為：i=n11/n13=n11/n2H=（Z11Z21+Z13Z21+Z23Z11）/Z11Z23=（1092+2604+1924）/1924=2.920997。（2）2擋驅(qū)動(dòng)前排行星架（即后排內(nèi)齒圈）驅(qū)動(dòng)，后排太陽(yáng)輪固定，傳動(dòng)比為：i=n1H/n13=n23/n2H=（Z21+Z23）/

5、Z23=（42+74）/74=1.567568。（3）3擋3擋時(shí)，前排太陽(yáng)輪和前排行星架兩個(gè)輸入部件同時(shí)驅(qū)動(dòng)，整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)整體轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)比為1:1。（4）4擋驅(qū)動(dòng)前排行星架，前排太陽(yáng)輪固定，傳動(dòng)比為：i=n1H/n2H =n1H/n13=Z13/Z1H=Z13/（Z11+Z13）=62/（26+62）=0.704545。（5）R擋R擋時(shí)驅(qū)動(dòng)前排太陽(yáng)輪，前排行星架固定，傳動(dòng)比為：i=n11/n2H=n11/n13=-Z13/Z11=-62/26=-2.384615。3主減速器4T65E自動(dòng)變速器主減速器位于雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)的后面，為單級(jí)行星排式主減速器，如圖2所示。圖2 主減速器由圖2可知，

6、主減速器是一個(gè)單排單級(jí)行星齒輪機(jī)構(gòu)，太陽(yáng)輪是主動(dòng)件，齒圈與殼體固定在一起，行星架與差速器殼是一體，是動(dòng)力輸出件，所以，這是一個(gè)減速傳動(dòng)。太陽(yáng)輪齒數(shù)Z1=34；齒圈Z3=78；行星架的假想齒數(shù)ZH=Z1+Z3=112，則主減速器傳動(dòng)比為：ZH/Z1=112/34=3.2941176。二、動(dòng)力傳遞路線分析4T65E自動(dòng)變速器動(dòng)力傳遞路線示意圖如圖3所示，換擋執(zhí)行元件在不同擋位時(shí)的狀態(tài)見(jiàn)表3。圖3 動(dòng)力傳遞路線示意圖1、4-輸出軸；2-主減速器；3-差速器；C1-2擋離合器；C2-3擋離合器；C3-輸入離合器；B1-4擋制動(dòng)器；B2-倒擋制動(dòng)器；B3-低速擋制動(dòng)器；B4-前進(jìn)擋制動(dòng)器；F1-3擋單向

7、離合器；F2-輸入單向離合器；F3-低速擋單向離合器1P/N擋操縱手柄處于P或N位時(shí)，輸入離合器C3結(jié)合，驅(qū)動(dòng)輸入單向離合器F2外圈，輸入單向離合器F2鎖止，動(dòng)力傳至前排（輸入）太陽(yáng)輪。但此時(shí)前排太陽(yáng)輪、前排行星架/后排齒圈、后排太陽(yáng)輪三個(gè)部件中沒(méi)有固定部件，都在空轉(zhuǎn)，所以沒(méi)有動(dòng)力傳遞等。2D1擋動(dòng)力傳遞路線D1擋動(dòng)力傳遞路線如圖4所示。在D1擋，輸入離合器C3結(jié)合，驅(qū)動(dòng)輸入單向離合器F2外圈，輸入單向離合器F2鎖止，動(dòng)力傳至前排（輸入）太陽(yáng)輪。因前排齒圈/后排行星架與車體相連，可視為固定或限定轉(zhuǎn)速，則前排太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng)前排行星架/后排齒圈同向旋轉(zhuǎn)；因后排行星架/前排齒圈與車體相連，可視為固定或限

8、定轉(zhuǎn)速，則后排太陽(yáng)輪有反向旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。此時(shí)，前進(jìn)擋制動(dòng)器B4工作，低速擋單向離合器F3鎖止，后排太陽(yáng)輪被固定，則后排行星架/前排齒圈被同向減速驅(qū)動(dòng)，車輛前行。圖4 D1擋動(dòng)力傳遞路線1、4-輸出軸；2-主減速器；3-差速器；C1-2擋離合器；C2-3擋離合器；C3-輸入離合器；B1-4擋制動(dòng)器；B2-倒擋制動(dòng)器；B3-低速擋制動(dòng)器；B4-前進(jìn)擋制動(dòng)器；F1-3擋單向離合器；F2-輸入單向離合器；F3-低速擋單向離合器由以上分析可知，輸入單向離合器F2和低速擋單向離合器F3的鎖止是動(dòng)力傳遞不可缺少的環(huán)節(jié)，當(dāng)轉(zhuǎn)矩來(lái)自車輪時(shí)，前排太陽(yáng)輪有同向增速旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，則F2和F3滑轉(zhuǎn)，動(dòng)力不能反向傳遞，所以，

9、D1擋沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。3D2擋動(dòng)力傳遞路線D2擋動(dòng)力傳遞路線如圖5所示。在D2擋，2擋離合器C1結(jié)合，通過(guò)2擋驅(qū)動(dòng)套驅(qū)動(dòng)前排行星架/后排齒圈旋轉(zhuǎn)，對(duì)后行星排而言，后排齒圈驅(qū)動(dòng)，后排行星架與車體相連，可視為固定或限定轉(zhuǎn)速，則后排太陽(yáng)輪有反向旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。此時(shí)，前進(jìn)擋制動(dòng)器B4工作，低速擋單向離合器F3鎖止，后排太陽(yáng)輪被固定，則后排行星架/前排齒圈被同向減速驅(qū)動(dòng)，車輛前行。2擋時(shí)，輸入離合器C3仍處于結(jié)合狀態(tài)，但輸入單向離合器F2處于滑轉(zhuǎn)狀態(tài)。因?yàn)閷?duì)于前行星排而言，前排齒圈/后排行星架與車體相連，可視為固定或限定轉(zhuǎn)速，則前排太陽(yáng)輪有同向增速旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，所以輸入單向離合器F2超越滑轉(zhuǎn)。圖5 D2擋動(dòng)力

10、傳遞路線1、4-輸出軸；2-主減速器；3-差速器；C1-2擋離合器；C2-3擋離合器；C3-輸入離合器；B1-4擋制動(dòng)器；B2-倒擋制動(dòng)器；B3-低速擋制動(dòng)器；B4-前進(jìn)擋制動(dòng)器；F1-3擋單向離合器；F2-輸入單向離合器；F3-低速擋單向離合器同理，在D2擋時(shí)也沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。4D3擋動(dòng)力傳遞路線D3擋動(dòng)力傳遞路線如圖6所示。在D3擋時(shí)，2擋離合器C1結(jié)合，通過(guò)2擋驅(qū)動(dòng)套將動(dòng)力傳給前排行星架/后排齒圈；同時(shí)3擋離合器C2結(jié)合。對(duì)于前行星排構(gòu)而言，2擋離合器C1結(jié)合，驅(qū)動(dòng)前排行星架旋轉(zhuǎn)，因前排齒圈/后排行星架與車體相連，可視為固定或限定轉(zhuǎn)速，則前排太陽(yáng)輪有同向增速旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)；此時(shí)，3擋離合器C

11、2結(jié)合，3擋單向離合器F1鎖止，使前排太陽(yáng)輪不能超速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速被限定在3擋離合器的轉(zhuǎn)速（即輸入轉(zhuǎn)速）。這相當(dāng)于同時(shí)驅(qū)動(dòng)了前排行星架與前排太陽(yáng)輪，則整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)比為1:1。圖6 D3擋動(dòng)力傳遞路線1、4-輸出軸；2-主減速器；3-差速器；C1-2擋離合器；C2-3擋離合器；C3-輸入離合器；B1-4擋制動(dòng)器；B2-倒擋制動(dòng)器；B3-低速擋制動(dòng)器；B4-前進(jìn)擋制動(dòng)器；F1-3擋單向離合器；F2-輸入單向離合器；F3-低速擋單向離合器當(dāng)轉(zhuǎn)矩來(lái)自車輪時(shí)，對(duì)前排星排齒輪機(jī)構(gòu)而言，因前行星架被C1驅(qū)動(dòng)，可視為固定或限定轉(zhuǎn)速，則前排太陽(yáng)輪有減速旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，此時(shí)3擋單向離合器F1超越，沒(méi)有發(fā)

12、動(dòng)機(jī)制動(dòng)。5D4擋動(dòng)力傳遞路線D4擋動(dòng)力傳遞路線如圖7所示。在D4擋時(shí)，2擋離合器C1結(jié)合，通過(guò)2擋驅(qū)動(dòng)套將動(dòng)力傳給前排行星架/后排齒圈；4擋制動(dòng)器B1工作，將前排太陽(yáng)輪固定，則前排齒圈/后排行星架（與車體相連）為同向增速輸出。圖7 D4擋動(dòng)力傳遞路線1、4-輸出軸；2-主減速器；3-差速器；C1-2擋離合器；C2-3擋離合器；C3-輸入離合器；B1-4擋制動(dòng)器；B2-倒擋制動(dòng)器；B3-低速擋制動(dòng)器；B4-前進(jìn)擋制動(dòng)器；F1-3擋單向離合器；F2-輸入單向離合器；F3-低速擋單向離合器在D4擋中，動(dòng)力傳遞沒(méi)有采用單向離合器，故有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。6R擋動(dòng)力傳遞路線R擋動(dòng)力傳遞路線如圖8所示。在R擋，

13、輸入離合器C3結(jié)合，輸入單向離合器F2鎖止，驅(qū)動(dòng)前排太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)。倒擋制動(dòng)器B2工作，將前排行星架固定，則前排齒圈/后排行星架（與車體相連）為反向減速輸出。圖8 R擋動(dòng)力傳遞路線1、4-輸出軸；2-主減速器；3-差速器；C1-2擋離合器；C2-3擋離合器；C3-輸入離合器；B1-4擋制動(dòng)器；B2-倒擋制動(dòng)器；B3-低速擋制動(dòng)器；B4-前進(jìn)擋制動(dòng)器；F1-3擋單向離合器；F2-輸入單向離合器；F3-低速擋單向離合器7手動(dòng)3擋動(dòng)力傳遞路線操縱手柄位于3位時(shí)，變速器的實(shí)際擋位只在1、2和3擋之間變化，不能升入4擋。在手動(dòng)3擋中，1、2擋與D1、D2擋完全相同，沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，這里所分析的手動(dòng)3擋特指其

14、中的實(shí)際3擋狀態(tài)。手動(dòng)3擋動(dòng)力傳遞路線如圖9所示。在D3擋時(shí)，2擋離合器C1結(jié)合，通過(guò)2擋驅(qū)動(dòng)套將動(dòng)力傳給前排行星架/后排齒圈；同時(shí)3擋離合器C2結(jié)合，將前排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速被限定在3擋離合器的轉(zhuǎn)速（即輸入轉(zhuǎn)速）。這相當(dāng)于同時(shí)驅(qū)動(dòng)了前排行星架與前排太陽(yáng)輪，則整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)比為1。在手動(dòng)3擋時(shí)，除了C1和C2工作外，輸入離合器C3也結(jié)合，它不傳遞動(dòng)力，只是為了獲得發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。圖9 手動(dòng)3擋動(dòng)力傳遞路線1、4-輸出軸；2-主減速器；3-差速器；C1-2擋離合器； C2-3擋離合器； C3-輸入離合器；B1-4擋制動(dòng)器；B2-倒擋制動(dòng)器；B3-低速擋制動(dòng)器；B4-前進(jìn)擋制動(dòng)器；F1-3擋單

15、向離合器；F2-輸入單向離合器；F3-低速擋單向離合器當(dāng)轉(zhuǎn)矩來(lái)自車輪時(shí)，對(duì)前行星排而言，因前行星架被驅(qū)動(dòng)，可視為固定或限定轉(zhuǎn)速，則前排太陽(yáng)輪有減速旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，此時(shí)3擋單向離合器F1超越，發(fā)動(dòng)機(jī)不能起到制動(dòng)作用。而此時(shí)輸入離合器工作，輸入單向離合器F2鎖止，F(xiàn)2和F1的鎖止方向相反，F(xiàn)2阻止了前排太陽(yáng)輪的減速趨勢(shì)，發(fā)動(dòng)機(jī)起到了制動(dòng)作用。8手動(dòng)2擋動(dòng)力傳遞路線操縱手柄位于2擋時(shí)，變速器的實(shí)際擋位只在1和2擋之間變化，不能升入3擋。在手動(dòng)2擋中，1擋與D1相同，沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，這里所分析的手動(dòng)2擋特指其中的實(shí)際2擋狀態(tài)。手動(dòng)2擋動(dòng)力傳遞路線如圖10所示。手動(dòng)2擋與D2擋的不同之處就是低速擋制動(dòng)器B3

16、工作，將后排太陽(yáng)輪抱死雙向固定。當(dāng)轉(zhuǎn)矩來(lái)自車輪時(shí)，對(duì)后行星排而言，后太陽(yáng)輪固定，后齒圈有一個(gè)同向增速的趨勢(shì)，這個(gè)轉(zhuǎn)矩通過(guò)2擋驅(qū)動(dòng)套傳遞給2擋離合器，而2擋離合器此時(shí)結(jié)合，將轉(zhuǎn)矩傳給輸入軸，發(fā)動(dòng)機(jī)起到了制動(dòng)作用。圖10 手動(dòng)2擋動(dòng)力傳遞路線1、4-輸出軸；2-主減速器；3-差速器；C1-2擋離合器；C2-3擋離合器；C3-輸入離合器；B1-4擋制動(dòng)器；B2-倒擋制動(dòng)器；B3-低速擋制動(dòng)器；B4-前進(jìn)擋制動(dòng)器；F1-3擋單向離合器；F2-輸入單向離合器；F3-低速擋單向離合器9手動(dòng)1擋動(dòng)力傳遞路線手動(dòng)1擋動(dòng)力傳遞路線如圖11所示。在手動(dòng)1擋，輸入離合器C3結(jié)合，驅(qū)動(dòng)輸入單向離合器F2外圈，F(xiàn)2鎖止，動(dòng)力傳至前排（輸入）太陽(yáng)輪。同時(shí)，3擋離合器C2結(jié)合，因前排太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)速為輸入軸轉(zhuǎn)速，故3擋單向離合器F1不傳遞動(dòng)力。在手動(dòng)1擋時(shí)，低速擋制動(dòng)器B3工作，將后排太陽(yáng)輪抱死雙向固定。當(dāng)轉(zhuǎn)矩來(lái)自車輪時(shí)，對(duì)后行星排而言，后太陽(yáng)輪固