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双倍档变速器动力学性能研究 史 炎 (西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都 610031) 摘要：使用二个行星齿轮排构建了一种新型自动变速器--双倍档变速器，利用行星齿轮转速能自 动调节的特点，实现了驱动力在二个行星齿轮排之间连续传递。使用 SIMPACK 软件建立了双倍 档变速器的二个档位仿真模型，研究起动、换档、制动工况。分析表明，起步时扭矩增长可控， 制动时有发动机阻力辅助，效果更佳；换挡策略多样；输出轴不间断换档有线性转速和衰减转速 二种形式。 关键词：行星齿轮排；变速器；双倍；动力学 式中：n —太阳轮转速，rad/s； 1 n --齿圈转速，rad/s； 0 前言 2 n --行星架转速，rad/s； 3 变速器是汽车三大件之一，曾几何时大 a--齿圈与太阳轮齿数比。 众公司以双离合自动变速器[1-3]为卖点在 将行星架作为输出轴，式1 改写成： 华汽车销量翻倍，至今有些国产汽车全系没 n1 an2 n  （2 ） 有自动档，光亮的外壳掩盖不了技术含量的 3 1  a 低下。上世纪 90 年代国家开始连续资助自 从式2知，固定齿圈或太阳轮，行星架有二 动变速器的研究[4]，有据可查的国家自然 个相差a倍的恒定传动比，一对外啮合齿轮 科学基金资助已达760 万，而863 项目[5-7] 分时接入齿圈或太阳轮将带来二个传动比， 和973项目[8]资助力度更是达到上千万/每 由此类推，4对外啮合齿轮能带来8个挡位， 项，20 多年来我国专家学者对行星自动变速 6对外啮合齿轮能带来12个挡位。若齿圈和 器、双离合器式自动变速器做了大量深入细 太阳轮转速都在变化，行星架转速随之非线 致的基础研究，搞清了各型自动变速器的结 性变化，若行星架转速恒定，齿圈或太阳轮 构原理，为企业仿造自动变速器提供了一定 其中一个转速增加或下降，另一个转速自动 的技术支持[9]。但是我国自动变速器的研 作出调整，此特性被用于档位转换，将单行 究一直处于跟踪、仿制阶段，相比强大的基 星齿轮排成对使用形成双星换档开关。图1 础研究能力，创造力和设计能力薄弱，从4 速、6 速一直跟踪研究到9 速却破解不了自 动变速器技术壁垒，致使一些机构还在孜孜 不倦地研究性能依靠左脚感觉的手动挡变 速器[10-12]。通过对行星齿轮开关变速器 [13]的结构深入研究，增设离合器设计出双 倍档变速器，其档位数量等于外啮合齿轮数 目，此种结构能以最少的外啮合齿轮数量设 图1. 8速变速器结构示意图 计出8 速、12速、16 速变速器。 为一种8速双倍档行星齿轮开关变速器半幅 本文以双倍档变速器结构的8速变速器 结构示意图，行星齿轮排与输出轴同轴线. 为蓝本阐述双倍档变速器的设计思想，重点 行星齿轮排1、2的行星架与输出轴连接在一 分析齿圈制动时其自身结构的动力学性能。