CN207149151U - 一种搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其包括支架部分、行星齿轮机构、换挡元件和驱动装置，支架部分包括支架，支架顶部设置有旋转中心轴，旋转中心轴上套设有行星齿轮机构，行星齿轮机构包括太阳轮，行星架端部连接有行星齿轮；换挡元件包括齿圈离合器装置、太阳轮制动装置和外壳制动装置，齿圈离合器装置包括外壳，齿圈离合器装置啮合连接有行星齿轮，太阳轮制动装置连接有太阳轮。本实用新型通过将行星齿轮机构和自动变速器中的换挡机构集成为一体，使复杂多变的换挡过程变得简单具体，具有尺寸小、质量轻、生产成本较低、操作简单，易于携带，适于课堂教学等优点。

Description

一种搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置

技术领域

本实用新型属于机械装置及运输技术领域，特别涉及一种搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置。

背景技术

变速器是汽车动力传动系统的重要部件，它是为解决发动机输出的转速和转矩与车辆驱动所需的转速和转矩之间的矛盾而设立的。变速器性能的好坏严重影响了整车的动力性、经济性和舒适性等。在汽车100多年的发展历史中，大部分汽车使用的是具有多个挡位的手动变速器。手动变速汽车不仅使驾驶员易疲劳操作，且不同驾驶习惯对整车动力性、经济性和舒适性的影响差异较大。近年来，随着能源危机和自动化时代的到来，人们迫切需要一种操纵简便、节能环保的汽车。装载自动变速器的汽车简化了驾驶员操作，保证了行车安全性和舒适性，且使发动机处于经济转速区域运转，具有高环保性和良好的燃油经济性。因此，自动变速器正在汽车工业的发展中扮演着越来越重要的角色。

液力机械式自动变速器(Automatic transmission,简称AT)属于自动变速器的一种，是通过液力变矩器和行星齿轮机构组合的方式来实现自动变速的，一般由液力变矩器、行星齿轮机构、换挡执行机构、换挡控制系统、换挡操纵机构等装置组成，是世界上首次量产的自动变速器。近十年来，随着电子技术和电子计算机技术的迅速发展，由微型计算机控制的液力机械式自动变速器已普遍推广，它使液力机械式自动变速器按照最低油耗及最佳换挡理论进行自动换挡，使汽车液力自动变速器的各项性能指标均达到最佳综合优化水准，是目前世界上技术最成熟，装车率最高，最受消费者欢迎的自动变速器。

因此，研究液力机械式自动变速器AT的结构和工作原理，在教学中就显得非常重要了。在现有的汽车AT自动变速器动力传递教学装置中，大多采用解剖后的AT自动变速器。但是采用解剖后的自动变速器，其体积大，内部结构复杂，不利于学生由浅入深的对内部行星齿轮机构各结构及动力传递方式进行学习；而且一个变速器的内部结构仅有一种，不能完全体现行星齿轮机构动力传递方式多样化的特点，不便于学生操作、观察不同换挡形式下的行星齿轮的运动方式，无法满足现有教学的需求。

发明内容

本实用新型针对现有技术的上述不足，提供了一种能够直观的展示AT自动变速器中行星齿轮机构和换挡执行机构的工作原理及结构的搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了下列技术方案：

提供了一种搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其特征在于，包括支架部分、行星齿轮机构、换挡元件和驱动装置，支架部分包括支架，支架顶部设置有旋转中心轴，旋转中心轴上套设有行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星齿轮、行星架和齿圈，太阳轮套设于旋转中心轴上，行星架套设于太阳轮一侧的旋转中心轴上，行星架的端部连接有行星齿轮，行星齿轮啮合连接有齿圈；换挡元件包括齿圈离合器装置、太阳轮制动装置和外壳制动装置，所述齿圈离合器装置包括齿圈、内花键摩擦片和外壳，齿圈外圈连接有内花键摩擦片，内花键摩擦片外圈设置有外花键耦合片，外花键耦合片与外壳的内圈连接；所述太阳轮制动装置连接有太阳轮，外壳制动装置连接有外壳；外壳上设置有外壳驱动杆。

上述技术方案中，优选的，支架为立体三角形钢架结构。

上述技术方案中，优选的，太阳轮的中心向外延伸形成空心的太阳轮中心轴，太阳轮中心轴套设于旋转中心轴上；行星齿轮数量为3个，呈平均120°分布安装于行星架上；齿圈为与太阳轮同轴的内齿圈。

上述技术方案中，优选的，太阳轮制动装置太阳轮制动带，太阳轮制动带的一端固定连接于支架上，另一端套设于太阳轮中心轴上。

上述技术方案中，优选的，外壳制动装置包括外壳制动带、后盖和通过后盖中心延伸的空心后盖中心轴，后盖与外壳连接，外壳制动带的一端固定连接于支架上，另一端套设于后盖中心轴上。

上述技术方案中，优选的，齿圈外圈设有外花键，通过外花键连接有内花键摩擦片；外壳的内圈设置有内花键，并通过内花键连接有外花键耦合片，内花键摩擦片与外花键耦合片交替排列安装；外壳侧面安装有3个大小相同的螺栓。

上述技术方案中，优选的，驱动装置包括太阳轮摇柄和外壳驱动杆，摇柄通过六角花键设置于太阳轮中心轴上，外壳驱动杆焊接于外壳的外圈上。

上述技术方案中，优选的，支架的材质为焊接钢材。

本实用新型提供的上述搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置的主要有益效果在于：

通过调节换挡元件中不同装置，可以模拟换挡过程中行星齿轮机构的不同运动状态。

例如通过调节太阳轮制动装置将将太阳轮制动带拧紧，使太阳轮无法运动，可以模拟演示换挡中的锁死功能；通过调整齿圈离合器装置上的螺栓，将内花键摩擦片与外花键耦合片连接起来，使太阳轮带动整个行星齿轮机构转动，可以模拟演示换挡过程中高低档位的运动结构；通过调整外壳制动装置，使太阳轮固定而齿圈转动，可以模拟低档位的运动状态。

本实用新型为纯机械装置，除去了AT自动变速器中复杂的电液控制单元，将行星齿轮机构和自动变速器中的换挡机构集成为一体，使复杂多变的换挡过程变得简单具体，使教师能够直观地演示行星齿轮机构的结构、工作原理和换挡过程。学生可以直接观察其基本结构，亲自操作模拟自动变速器的换挡过程，了解其动力传递路线和改变方式，使学习过程由浅入深，将以往只能通过动画视频了解行星齿轮机构换挡过程转变为实际操作，大大提高了教学效果。

本实用新型结构简单、尺寸小、质量轻、生产成本较低、操作简单，且不受场地限制，易于携带，适于课堂教学，在各相关高校具有推广价值，具有一定的经济性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中制动装置的安装位置示意图。

图3是本实用新型中离合器装置外圈的结构示意图。

图4是本实用新型中离合器装置内圈的结构示意图。

图5是本实用新型中支架旋转中心轴的结构示意图。

其中，1、支架，2、外壳，3、旋转中心轴，4、太阳轮，5、行星架，6、摇柄，7、行星齿轮，8、齿圈，9、太阳轮中心轴，10、太阳轮制动带，11、外壳制动带，12、后盖，13、后盖中心轴，14、内花键摩擦片，15、外花键耦合片，16、外壳驱动杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-5所示，其为搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置的结构示意图。

本实用新型的搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置包括支架1、行星齿轮机构、换挡元件、外壳2和驱动装置，支架上设置有旋转中心轴3，旋转中心轴 3上设置有太阳轮4和行星架5，太阳轮4通过六角花键设置了驱动装置中的摇柄6，行星架5上有三个形状相同的行星齿轮7，行星齿轮7上啮合了绕旋转中心轴3旋转的齿圈8，在齿圈8和外壳2之间通过花键设置了换挡元件中的齿圈离合器装置，在太阳轮4和外壳2上分别设置了换挡元件中的太阳轮制动装置和外壳制动装置，在外壳2上设置了驱动装置中的驱动杆16。

本实用新型的一种运动方式，由行星齿轮机构、换挡元件、外壳2和驱动装置共同完成，行星齿轮机构包括太阳轮4、行星齿轮7、行星架5和齿圈8，所述太阳轮4安装在支架中心轴上与行星齿轮7啮合，其中心向外延伸形成空心轴，即太阳轮中心轴9，以方便安装制动装置，行星齿轮7与齿圈8啮合，数量为3个，呈平均120°分布安装在行星架5上，齿圈8为内齿圈，与太阳轮4 同轴旋转。

太阳轮制动装置包括太阳轮制动带10、螺栓、螺母和太阳轮中心轴9，所述太阳轮制动带10的一端与支架1固连，另一端套入太阳轮中心轴9，通过螺栓和螺母实现制动。

外壳制动装置包括外壳制动带11、螺栓、螺母和后盖12中心延伸的空心轴，即后盖中心轴13，所述后盖12通过螺栓与外壳2连接，所述外壳制动带11的一端与支架1固连，另一端抬入后盖中心轴13，通过螺栓和螺母实现制动。

齿圈离合器装置包括齿圈8、内花键摩擦片14、外花键耦合片15、螺栓和外壳2，齿圈8外圈带有外花键，通过花键与内花键摩擦片14相连，外壳内圈带有内花键，通过花键与外花键耦合片15连接，外壳2一侧面安装有3个大小相同的螺栓，内花键摩擦片14与外花键耦合片15交替排列安装，通过螺栓推动产生摩擦力传递动力。

驱动装置包括太阳轮摇柄6和外壳驱动杆16，所述摇柄6通过六角花键与太阳轮中心轴9匹配连接，所述外壳驱动杆16通过焊接工艺与外壳2外圈相连。利用太阳轮制动装置中的螺栓和螺母将太阳轮制动带10拧紧，使太阳轮中心轴 9通过太阳轮制动带10被锁死在支架旋转中心轴3上，即太阳轮4与支架1固连，无法旋转。

另外，利用离合器装置中的螺栓将内花建摩擦片14与外花键耦合片15压紧，即两者之间通过摩擦力形成一个整体，从而使外壳2与齿圈8连接为一个整体。

此时，转动外壳驱动杆16可以使齿圈8转动，从而行星齿轮7绕着被锁死不动的太阳轮4既自转也公转，可以看到，行星架5也绕着旋转中心轴3转动起来。

因此，该运动方式为太阳轮制动装置和离合器装置工作，则太阳轮4为固定元件，齿圈8为动力输入元件，行星架5为动力输出元件，为降速挡。

本实用新型的一种运动方式，利用外壳制动装置中的螺栓和螺母将外壳制动带11拧紧，使后盖中心轴13通过外壳制动带11被锁死在支架旋转中心轴3 上，即后盖12和外壳2与支架1固连，无法旋转。

另外，利用离合器装置中的螺栓将内花建摩擦片14与外花键耦合片15压紧，即两者之间通过摩擦力形成一个整体，从而使外壳2与齿圈8连接为一个整体。可得，齿圈8通过外壳制动装置被固连到支架1上，无法旋转。此时，转动太阳轮摇柄6可以使太阳轮4转动，从而行星齿轮7绕着被锁死不动的齿圈8转动，可以看到，行星架5也绕着旋转中心轴3转动起来。

因此，该运动方式为外壳制动装置和离合器装置工作，则齿圈8为固定元件，太阳轮4为动力输入元件，行星架5为动力输出元件，为降速挡。

本实用新型的一种运动方式，换挡元件中的任何装置均不工作，转动行星齿轮机构中的任意一个元件，可以观察到，行星齿轮机构处于空转状态，无动力输出，为空挡。

上面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

Claims (8)

1.一种搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其特征在于，包括支架部分、行星齿轮机构、换挡元件和驱动装置，支架部分包括支架(1)，支架(1)顶部设置有旋转中心轴(3)，旋转中心轴(3)上套设有行星齿轮机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮(4)、行星齿轮(7)、行星架(5)和齿圈(8)，太阳轮(4)套设于旋转中心轴(3)上，行星架(5)套设于太阳轮(4)一侧的旋转中心轴(3)上，行星架(5)的端部连接有行星齿轮(7)，行星齿轮(7)啮合连接有齿圈(8)；所述换挡元件包括齿圈离合器装置、太阳轮制动装置和外壳制动装置，所述齿圈离合器装置包括齿圈(8)、内花键摩擦片(14)和外壳(2)，齿圈(8)外圈连接有内花键摩擦片(14)，内花键摩擦片(14)外圈设置有外花键耦合片(15)，外花键耦合片(15)与外壳(2)的内圈连接；所述太阳轮制动装置连接有太阳轮(4)，所述外壳制动装置连接有外壳(2)；外壳(2)上设置有外壳驱动杆(16)。

2.根据权利要求1所述的搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其特征在于，所述支架(1)为立体三角形钢架结构。

3.根据权利要求1所述的搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其特征在于，所述太阳轮(4)的中心向外延伸形成空心的太阳轮中心轴(9)，太阳轮中心轴(9)套设于旋转中心轴(3)上；所述行星齿轮(7)数量为3个，呈平均120°分布安装于行星架(5)上；所述齿圈(8)为与太阳轮(4)同轴的内齿圈。

4.根据权利要求3所述的搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其特征在于，所述太阳轮制动装置包括太阳轮制动带(10)，太阳轮制动带(10)的一端固定连接于支架(1)上，另一端套设于太阳轮中心轴(9)上。

5.根据权利要求1所述的搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其特征在于，所述外壳制动装置包括外壳制动带(11)、后盖(12)和通过后盖(12)中心延伸的空心后盖中心轴(13)，后盖(12)与外壳(2)连接，外壳制动带(11)的一端固定连接于支架(1)上，另一端套设于后盖中心轴(13)上。

6.根据权利要求1所述的搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其特征在于，所述齿圈(8)外圈设有外花键，所述齿圈(8)通过外花键与内花键摩擦片(14)连接；外壳(2)的内圈设置有内花键，并通过内花键与外花键耦合片(15)连接，所述内花键摩擦片(14)与外花键耦合片(15)交替排列安装；所述外壳(2)侧面安装有3个大小相同的螺栓。

7.根据权利要求3所述的搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其特征在于，所述驱动装置包括太阳轮摇柄(6)和外壳驱动杆(16)，摇柄(6)通过六角花键设置于太阳轮中心轴(9)上，所述外壳驱动杆(16)焊接于外壳(2)的外圈上。

8.根据权利要求1所述的搭载换挡机构的行星齿轮机构演示装置，其特征在于，所述支架(1)的材质为焊接钢材。