克萊斯勒（中國）汽車銷售有限公司（201103）　戈華飛

ZF 8HP系列自動變速器動力流分析
——列線法

克萊斯勒（中國）汽車銷售有限公司（201103）戈華飛

眾所周知，德國采埃孚（ZF）股份公司生產(chǎn)的8速8HP系列自動變速器是一款主流自動變速器，很多高檔車（如寶馬、奧迪、克萊斯勒及路虎等）均使用這款自動變速器。下面筆者用列線法分析該款自動變速器動力流，希望能對大家有所幫助。

1　ZF 8HP自動變速器基礎(chǔ)知識

1.1ZF 8HP系列自動變速器內(nèi)部構(gòu)造

如圖1所示，ZF 8HP系列自動變速器主要由4組單排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)與5個(gè)換擋執(zhí)行元件（3個(gè)離合器和2個(gè)制動器）組成。單排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)由太陽輪（S）、行星架（C）和齒圈（R）組成。

1.2ZF 8HP系列自動變速器各擋位換擋執(zhí)行元件的工作情況

ZF 8HP系列自動變速器各擋位換擋執(zhí)行元件的工作情況見表1所列。

1.3單排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動方程

單排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動方程為n太+a n圈= （1+a）n架，其中n太為太陽輪轉(zhuǎn)速，n圈為齒圈轉(zhuǎn)速，n架為行星架轉(zhuǎn)速，a為齒圈齒數(shù)與太陽輪齒數(shù)之比，即為行星齒輪傳動系數(shù)。

表1　ZF 8HP系列自動變速器各擋位換擋執(zhí)行元件的工作情況

1.4計(jì)算4組行星齒輪機(jī)構(gòu)傳動系數(shù)

1擋時(shí)，制動器A、制動器B及離合器C工作。制動器A工作，固定S1和S2（行星排1的太陽輪為S1，行星排1的行星架為C1，行星排1的齒圈為R1，行星排2的太陽輪為S2，以此類推）；制動器B工作，固定R1；離合器C工作，驅(qū)動S4。已知n太1=n圈1=0 r/min（行星排1的太陽輪轉(zhuǎn)速為n太1，行星排1的行星架轉(zhuǎn)速為n架1，行星排1的齒圈轉(zhuǎn)速為n圈1，行星排2的太陽輪轉(zhuǎn)速為n太2，以此類推），n架1=n圈4，n太4/n架4=4.69 （1擋傳動比），同時(shí)對行星排1和行星排2運(yùn)用單排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動方程，解得行星排4的行星齒輪傳動系數(shù)為a4=3.69。

2擋時(shí)，制動器A、制動器B及離合器E工作。制動器A工作，固定S1和S2；制動器B工作，固定R1；離合器E工作，接合S3、R3和S4。已知n太1=n圈1=n太2=0 r/min，n架1=n圈4，n圈2=n太4，a4=3.69，n架2/n架4=3.13（2擋傳動比），同時(shí)對行星排1、行星排2和行星排4運(yùn)用單排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動方程，解得行星排2的行星齒輪傳動系數(shù)為a2=2。

3擋時(shí)，制動器B、離合器C和離合器E工作。制動器B工作，固定R1；離合器C工作，驅(qū)動S4；離合器E工作，接合S3、R3和S4。已知n圈1=0 r/min，n架1=n圈4，n1太=n4太，a4=3.69，n太4/n架4=2.10（3擋傳動比），同時(shí)對行星排1和行星排4運(yùn)用單排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動方程，解得行星排1的行星齒輪傳動系數(shù)為a1=1.99。

7擋時(shí)，制動器A、離合器C和離合器D工作。制動器A工作，固定S1和S2；離合器C工作，驅(qū)動S4；離合器D工作，接合C3和C4。已知n太2=0 r/min，n架2=n圈3=n太4，n太3=n圈2，n架3=n架4，n太4/n架4=0.84（7擋傳動比），同時(shí)對行星排2和行星排4運(yùn)用單排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動方程，解得行星排3的行星齒輪傳動系數(shù)為a3=1.63。

2　用列線法分析ZF 8HP系列自動變速器動力流

列線法的關(guān)鍵是根據(jù)4組行星齒輪傳動系數(shù)及實(shí)物連接情況確定線與線之間的排列和比例關(guān)系，如行星排1的行星齒輪傳動系數(shù)為1.99，列線時(shí)S1線到C1線的距離與C1到R1的距離之比為1.99；而行星排1和行星排2共用太陽輪，列線時(shí)S1線和S2線為1條線。依據(jù)上述原則，筆者繪制ZF 8HP系列自動變速器的列線圖如圖2所示，其中制動器表示轉(zhuǎn)速為0 r/min；離合器若與輸入軸連接，則表示輸入轉(zhuǎn)速，其他則表示連接相關(guān)元件。

2.1ZF 8HP系列自動變速器1擋動力流

圖3為ZF 8HP系列自動變速器1擋動力流，制動器A和制動器B確定了C1/R4轉(zhuǎn)速為0 r/min；離合器C結(jié)合輸入轉(zhuǎn)速至S4；已知S4和R4轉(zhuǎn)速，推出C4轉(zhuǎn)速（1擋輸出轉(zhuǎn)速）。由此可知，列線法能表達(dá)出了每個(gè)元件的工作狀態(tài)及轉(zhuǎn)速。

2.2ZF 8HP系列自動變速器2擋動力流

圖4為ZF 8HP系列自動變速器2擋動力流，制動器A和制動器B確定了C1/R4轉(zhuǎn)速為0 r/min；離合器E將第3排行星架固定，一起旋轉(zhuǎn)，將S3/R2轉(zhuǎn)速傳遞至S4/S3；已知S4和R4轉(zhuǎn)速，推出C4轉(zhuǎn)速（2擋輸出轉(zhuǎn)速）。

2.3ZF 8HP系列自動變速器3擋動力流

圖5為ZF 8HP系列自動變速器3擋動力流，離合器C結(jié)合，將輸入轉(zhuǎn)速直接傳遞給S4/R3；離合器E結(jié)合，離合器E將第3排行星架固定，一起旋轉(zhuǎn)，將S4/R3的轉(zhuǎn)速傳遞至S3/ R2；C2為常輸入；R2和C2同步為輸入轉(zhuǎn)速，將第2排行星架固定，一起旋轉(zhuǎn)，S1/S2的轉(zhuǎn)速也為輸入軸轉(zhuǎn)速；制動器B固定R1，R1轉(zhuǎn)速為0 r/min，得出C1/R4轉(zhuǎn)速；已知S4和R4轉(zhuǎn)速，推出C4轉(zhuǎn)速（3擋輸出轉(zhuǎn)速）。為輸出轉(zhuǎn)速；C2為常輸入，得出S1/S2轉(zhuǎn)速；制動器B固定R1，R1轉(zhuǎn)速為0 r/min。

2.4ZF 8HP系列自動變速器4擋動力流

圖6為ZF 8HP系列自動變速器4擋動力流，由已知傳動比先在輸出軸C4上得出輸出轉(zhuǎn)速；離合器D和離合器E結(jié)合，將第3排行星架和第4排行星架固定，一起旋轉(zhuǎn)，S3/R2為輸出轉(zhuǎn)速；由于C1和R4為一體，得出C1轉(zhuǎn)速和R2轉(zhuǎn)速都

2.5ZF 8HP系列自動變速器5擋動力流

圖7為ZF 8HP系列自動變速器5擋動力流，由已知傳動比先在輸出軸C4上得出輸出轉(zhuǎn)速；離合器D結(jié)合，將C3和C4同步，C3為輸出轉(zhuǎn)速；離合器C結(jié)合，R3/S4為輸入轉(zhuǎn)速，得出S3/R2轉(zhuǎn)速；C2為常輸入，得出S1/S2轉(zhuǎn)速；制動器B固定R1，R1轉(zhuǎn)速為0 r/min。

2.6ZF 8HP系列自動變速器6擋動力流

圖8為ZF 8HP系列自動變速器6擋動力流，離合器C、離合器D和離合器E結(jié)合，輸出轉(zhuǎn)速直接等于輸入轉(zhuǎn)速，6擋為直接擋。

2.7ZF 8HP系列自動變速器7擋動力流

圖9為ZF 8HP系列自動變速器7擋動力流，制動器A固定S1/S2，使其轉(zhuǎn)速為0 r/min；C2為常輸入，得出R2/S3轉(zhuǎn)速；離合器C結(jié)合，輸入轉(zhuǎn)速直接傳至S4/R3，得出C3轉(zhuǎn)速；離合器D結(jié)合，使C3與C4轉(zhuǎn)速相同，同為輸出轉(zhuǎn)速。

2.8ZF 8HP系列自動變速器8擋動力流

圖10為ZF 8HP系列自動變速器8擋動力流，制動器A固定S1/S2，使其轉(zhuǎn)速為0 r/min；C2為常輸入，得出R2/S3轉(zhuǎn)速；離合器E結(jié)合，固定第3排行星架，得出C3轉(zhuǎn)速；離合器D結(jié)合，C4與C3轉(zhuǎn)速相同，同為輸出轉(zhuǎn)速。

2.9ZF 8HP系列自動變速器倒擋動力流

圖11為ZF 8HP系列自動變速器倒擋動力流，制動器A和制動器B工作，使C1/R4轉(zhuǎn)速為0 r/min；C2為常輸入，得出S3/R2轉(zhuǎn)速；離合器D結(jié)合，使C4和C3轉(zhuǎn)速相同，同為輸出轉(zhuǎn)速。

2015-10-10）