第一节 辛普森三行星排自动变速器结构分析
传统的自动变速器结构，均采用剖切照相图呈现，但利用剖切照相图，很难将自动变速器的构造剖析得淋漓尽致，为此，本书别开生面，独创设计了一张辛普森式三行星排变速器等效平面结构图，如图3-1-1所示（请复印此图，方便学习）。
图3-1-1 独创的辛普森式三行星排变速器等效平面结构图
画这张图不是学习怎样画等效平面结构图，而是用这张图找出分析所有行星轮式自动变速器结构的规律，以便借此一举将所有变速器的结构破难为易。
一、用独创的等效平面结构图，分析变速器结构原理
为方便图文对照，最好将本书中的图复印。
从图3-1-1可知，该变速器的行星齿轮机构，由三个辛普森式行星排组成，左端超速排，它由太阳轮、行星轮及架、齿圈等三轮组成。
右边的两个行星排也是辛普森式，但因前后两个行星排共用一个太阳轮，且前排齿圈后排行星架与输出轴连成一体，两个行星排组合而成辛普森式行星齿轮机构（简称双行星排），该变速器各档输出，最后均由该双行星排行星齿轮机构完成。
1.超速行星排结构原理
从图3-1-1可知，超速行星排中，除有一个辛普森式单行星排外，还有离合器C0，制动器B0及单向离合器F0。
（1）离合器C0
从图3-1-1可知，离合器C0工作后，钢片和摩擦片便将超速行星排太阳轮与行星架连成一体，于是，根据单行星排传动规律可知，单行星排任意两轮连成一体，整个行星排各轮都会连成一体。
又因行星排行星架与涡轮键配一体，C0工作后，超速排成为一个整体使齿圈随涡轮同速旋转。
（2）制动器B0
从图3-1-1还知，制动器B0的钢片与变速器壳体键配合，摩擦片与太阳轮的毂键配一体，B0工作后可将超速排太阳轮制动。根据单排传动规律可知，太阳轮制动，行星架主动，齿圈可超速输出。
（3）单向离合器F0
从图3-1-1还知，F0外环是行星架，内环是太阳轮，由此可知，F0可单向将太阳轮与行星架连成一体。由此可知，F0可单向将超速排连成一体，也可使齿圈随输入轴主动旋转。
（4）重要传动规律
综上可知，超速行星排齿圈，就是一个可输出直接档和超速档的小变速器，这两个转速通过离合器传递给双行星排，双行星排前圈后架，便可输出4个前进档和一个倒档。
从以上所述可总结出一个重要传动规律：
若使超速排有多个不同的转速传递给双排行星齿轮机构，行星齿轮机构便可有更多档位输出。
2.双行星排结构原理
从图3-1-1可知，该行星齿轮机构由两个辛普森行星排组合而成，还有离合器C1、离合器C2、制动器B1、制动器B2、制动器B3、单向离合器F1、单向离合器F2。
（1）离合器C1
从图3-1-1可知，离合器C1工作后，C1钢片与摩擦片便将超速行星排齿圈与双行星排后排齿圈连成一体，使后排齿圈随超速排齿圈主动旋转。
（2）离合器C2
从图3-1-1可知，离合器C2工作后，C2钢片与摩擦片可将超速排齿圈与双排太阳轮连成一体，使太阳轮随超速排齿圈主动旋转。
（3）制动器B1
从图3-1-1可知，制动器B1工作后，B1钢片与摩擦片便将B1的鼓与双排太阳轮连成一体，B1的鼓与变速器壳一体，所以B1工作后，便将双排太阳轮制动。
（4）制动器B2与单向离合器F1
从图3-1-1可知，制动器B2钢片与壳体键配一体，B2摩擦片与F1外环键配一体，F1内环是太阳轮，B2工作后便通过单向离合器F1，将太阳轮单向制动。
（5）制动器B3与单向离合器F2
从图3-1-1可知，B3钢片与壳体键配一体，B3摩擦片与前行星架键配合，B3可制动前行星架。又因F2外环是壳体，内环是双排前排行星架，F2可将双排前排行星架单向制动。
（6）总结
综上可知，C1可使后排齿圈主动旋转，C2使双排太阳轮主动旋转，B1制动双排太阳轮，B2和F1单向制动太阳轮，B3制动前架，F2单向制动前架。知道了哪几轮主动旋转，哪几轮制动，对结构便可了如指掌。
3.分析变速器结构的规律
1）变速器拆装实训时，所有螺栓、垫片、油封、轴承等与传动无关的零件，只记住怎样拆下再怎样装回便可，把精力集中在怎样找出哪几轮主动旋转，哪几轮制动。
2）所有行星轮式自动变速器都是由行星齿轮机构、离合器、制动器、有的还有单向离合器组成，即由三轮三器组成。
3）所有行星轮式变速器都是用三器将三轮进行不同的主动和制动组合，得到各种不同档的输出。
4）实训不是锻炼动手能力，而是要学会怎样找出行星齿轮机构哪几轮主动旋转，哪几轮制动。知道了哪几轮主动，哪几轮制动，对变速器的结构便可了如指掌。
综上可知，利用独创的等效结构图，不仅可使该变速器结构一目了然，更重要的是从中感悟出，将所有行星轮式自动变速器结构破难为易的规律，利用此规律，可掌握所有行星轮式变速器的结构。
二、将该变速器实体分解七部分，分析结构原理
通过独创的等效结构图的分析已知，变速器的实训重点，是训练怎样找出各行星排哪几轮主动旋转，哪几轮可制动。知道各行星排哪几轮主动，哪几轮制动，才能分析变速器各档是怎样输出的，知道变速器各档是怎样输出的，才能使故障诊断有的放矢。
实训拆装变速器时，与传动无关的所有螺栓、轴承、油封、垫片、卡簧、弹簧等，只记住怎样拆下再怎样装回便可。
下面实拆变速器实体，演练怎样分析变速器结构。
先将变速器实体拆分成七部分，如图3-1-2所示。
对照等效结构图（图3-1-1），或从实体拆分图（图3-1-2）可知，辛普森式三行星排自动变速器主体由油泵，超速行星排，离合器C1，离合器C2，制动器B1、B2、F1，B3后双行星排，后壳体等七部分组成。
图3-1-2 三行星排自动变速器主体总成拆分图
1.油泵
对照图3-1-1或图3-1-2中可知，油泵壳体用螺栓固定在变速器前端壳体上，油泵前端的花键轴与液力变矩器导轮单向离合器内环键配合，通过单向离合器可将导轮单方向制动，以便为泵轮助力。油泵壳体内装有主动转子和被动转子，液力变矩器壳体（泵轮）上的轴与油泵主动转子键配合，可使油泵主动转子旋转泵油。
2.超速行星排
1）对照图3-1-1、图3-1-2或从实体拆分中均可知，超速排前端的花键轴穿过油泵后，插入变矩器内，与涡轮键配合。该花键轴是超速排行星架，因此，该行星架可随涡轮主动旋转，是该变速器主动件。
2）超速行星排由离合器C0、制动器B0、单向离合器F0组成。
3.离合器C1
1）对照图3-1-1和图3-1-2或从实体拆分中可知，离合器C1前端的花键轴插入超速排，与超速排内的齿圈键配合一体。
2）C1离合器可将双排行后齿圈与超速排齿圈连成一体，使双排后齿圈随超速排齿圈主动旋转。
4.离合器C2
1）对照图3-1-1和图3-1-2，或从实体拆分中可知，离合器C2鼓内有一组C2离合器片。
2）C2钢片和摩擦片压在一起时，可将双排太阳轮与超速排齿圈连成一体，使双排太阳轮主动旋转。
5.制动器B1、B2、F1
对照图3-1-1和图3-1-2，或从实体拆分中可知，制动器B1、B2、F1总成内，装有制动器B1、B2、单向离合器F1。
1）制动器B1的钢片和摩擦片可将双排太阳轮与变速器壳体连成一体，可将双排太阳轮制动。
2）制动器B2和单向离合器F1可单向制动双排太阳轮。
6.后双行星排结构分析
1）对照图3-1-1和图3-1-2可知，双行星排总成内有制动器B3、单向离合器F2和双排行星齿轮机构。
2）对照图3-1-1、图3-1-2，或从实体拆分中可知，制动器B3、单向离合器F2可分别将双排前排行星架制动和单向制动。
为熟练掌握分析变速器结构的方法，再将图3-1-2的每一部分分别全分解，演练怎样分析变速器结构（应将图复印，以方便图文对照）。
三、变速器以上各部分再分解分析结构原理
1.超速行星排分解
将图3-1-2中第二部分超速行星排分解，如图3-1-3所示。
图3-1-3 超速行星排分解图
（1）超速排结构
对比图3-1-1与图3-1-3或从实体分解中均可知，超速排由辛普森式单排行星齿轮机构、一组离合器片C0及一组制动器片B0和一个单向离合器F0组成。
（2）C0将超速排连成一体
对比图3-1-1与图3-1-3或从实体分解中均可知，太阳轮与鼓一体，离合器C0的钢片与太阳轮鼓键配一体，摩擦片与行星架毂键配一体，行星架毂又与行星架凸键配合，因此C0工作后便将太阳轮与行星架及输入轴连成一体。
根据单排传动规律已知，单行星排任意两轮连成一体，单排自连成一体。又因行星架前端花键轴与变矩器涡轮键配合，C0工作后便使超速排连成一体随涡轮主动旋转。
（3）B0制动超速排太阳轮
对比图3-1-2与图3-1-3或从实体分解中均可知，B0摩擦片与图3-1-3中的B0毂键配合，而B0毂又与太阳轮鼓键配合，B0钢片与固定在壳体上的B0鼓键配一体，B0工作后便将超速排太阳轮制动。
（4）F0单向将超速排连成一体
对比图3-1-1与图3-1-3或从实体分解中均可知，单向离合器F0外环与行星架毂键配合，F0内环是太阳轮鼓，F0可单方向将行星架与太阳轮连成一体，这样就使超速排单方向成一体主动旋转。
2.C1将后齿圈与超速排齿圈连成一体
将图3-1-2中的离合器C1总成分解后，如图3-1-4所示。
图3-1-4 离合器C1
对比图3-1-1和图3-1-4或从实体分解中均可知，图3-1-4中C1鼓前端的花键轴与图3-1-3中的齿圈键配一体，C1钢片与C1鼓键配合，摩擦片与C1毂键配合，而C1毂中央花键孔，又通过中间轴与图3-1-7中的双排后排齿圈连成一体。由此可知离合器C1工作后，可将超速排齿圈与双排后排齿圈连成一体，使双排后齿圈随超速排齿圈一同主动旋转。
3.C2将双排太阳轮与超速排齿圈连成一体
将图3-1-2中的离合器C2总成分解后，如图3-1-5所示。
图3-1-5 离合器C2
对比图3-1-1和图3-1-5或从实体分解中均可知：
C2摩擦片与图3-1-4中的C2毂键配一体，C2毂又与图3-1-4中的C1鼓键配一体。离合器C2中的钢片与C2鼓键配一体，C2鼓与图3-1-7中的双排太阳轮键配一体。
因此，离合器C2工作后，便将后双排的太阳轮，通过C2毂、C1鼓与超速排齿圈键配一体，使双排太阳轮随超速排齿圈一同旋转。
4.B1制动双排太阳轮、B2F1单向制动双排太阳轮
将图3-1-2中的制动器B1、B2、F1拆分后，它们的结构如图3-1-6所示。从实体拆分中可知，B1、B2鼓用螺栓固定在变速壳体上，由此可知，该部分有B1和B2两组制动器片，分别装在制动鼓左右两腔内。
（1）制动器B1
从图3-1-6可知，B1的钢片与B1、B2鼓键配合，B1的摩擦片与图3-1-5中的B1毂键配合，B1毂中央花键孔又与图3-1-7中的后双行星排太阳轮键配一体。制动器B1工作后，将后双行星排太阳轮制动。
（2）制动器B2与单向离合器F1
从图3-1-6可知，B2各零件装在B1、B2鼓右腔内。B2的钢片与B1、B2壳键配合，B2的摩擦片与B2毂键配合，B2毂是单向离合器F1的外环，F1的内环是图3-1-7中的双排太阳轮，因此，B2工作后，可通过单向离合器F1将双排太阳轮单向制动。
图3-1-6 制动器B1、B2与单向离合器F1结构
5.双行星排拆分
将图3-1-2中的后双行星排总成分解后，如图3-1-7所示。
图3-1-7 后双行星排结构
对比图3-1-1和图3-1-2，或从实体分解图3-1-7中均可知，该部分由前行星排、后行星排、制动器B3片、单向离合器F2、太阳轮、输出轴、套筒及内外活塞组成。
（1）双排太阳轮是单向离合器F1内环
对比图3-1-1和图3-1-7或从实体分解中均可知，图3-1-1中的太阳轮是图3-1-6中单向离合器F1的内环，外环是图3-1-6 B2毂，B2和F1串联，可单向制动双排太阳轮。
（2）制动器B3制动前架
从图3-1-7可知，制动器B3钢片与壳体键配一体，摩擦片与前架键配一体，B3可制动双排前架。
（3）F2可单向制动前架
从图3-1-7又可知，单向离合器F2外环与壳体键配一体，外环是图3-1-7中的双排前架，单向离合器F2可单向制动前架。
（4）输出轴
图3-1-7中输出轴与图3-1-7的前排齿圈和后排行星架键配一体，使前圈后架与输出轴连成一体。
（5）套筒及内外活塞
图3-1-7中的套筒在内外活塞作用下，先后压紧B3制动片，制动双排前排行星架。
四、行星轮式自动变速器结构分析技巧
因所有行星轮式自动变速器结构原理大同小异，只要下点功夫，反复将上述内容真正理解并记忆，便可提纲挈领地总结出分析所有变速器结构的技巧。
1）拆分实训中，所有与传动无关的螺栓、垫片、轴承、弹簧、油封等，均只记住怎样拆下再怎样装回即可。
2）拆分后按顺序一字排开，一目了然有几个行星排，有几个离合器，有几个制动器，有没有单向离合器。
3）集中精力找出各离合器钢片和摩擦片、能将哪轮与输入轴连成一体；各制动器钢片和摩擦片、能将哪轮与变速器壳体连成一体；若有单向离合器，再找出单向离合器内外环是哪两轮或是不是壳体。
只要找出变速器哪轮主动旋转，哪轮可制动，对变速器结构便可了如指掌。
五、用传统传动图分析结构技巧
在将第一章变速器组成中的离合器、制动器、单向离合器、行星齿轮机构的结构原理，充份理解并能够倒背如流后，本教材又用独创的平面结构图和实体拆分，演练了怎样分析行星轮式自动变速器的结构。
在此基础上，本教材又总结出分析结构的技巧，从中便感悟到利用手中传统的传动图，分析自动变速器的结构，更加轻而易举。
下面就用传统传动图，演练怎样使变速器结构一目了然。
图3-1-8是沃尔沃AW-71型自动变速器传动图。
图3-1-8 沃尔沃AW-71型自动变速器传动图
从图3-1-8可知，该变速器由三个行星排、C0、C1、C2三个离合器和B0、B1、B2、B3四个制动器及F0、F1、F2三个单向离合器组成。
（1）C0、F0可将超速行星排连成一体
从图3-1-8可知，超速排由辛普森单行星排和离合器C0、单向离合器F0、制动器B0组成。
离合器C0的钢片和摩擦片可将行星架（输入轴）与太阳轮连成一体，于是，根据单排传动规律可知，超速排自成一体，随行星架（输入轴）一同顺时针旋转。
（2）F0也可将超速行星排连成一体
单向离合器F0内环是太阳轮，外环是行星架，F0可单向将行星架（输入轴）与太阳轮连成一体，使超速排自身单向连成一体，随行星架一同顺时针旋转。
（3）B0可制动超速排太阳轮
从图3-1-8可知，制动器B0的钢片和摩擦片，可制动太阳轮。超速排齿圈是该行星排的输出。
（4）双排行星齿轮机构的结构
从图3-1-8又可知，双行星排行星齿轮机构是前辛普森行星排和后辛普森行星排组合而成的辛普森式行星齿轮机构，并由离合器C1、离合器C2，及制动器B1、B2、B3和单向离合器F1、F2组成。
从图3-1-8又可知，双行星排太阳轮两排共用，前排齿圈后排行星架及输出轴连成一体，是变速器的输出元件。
（5）C1将超速排齿圈与双排后圈连成一体
从图3-1-8又可知，C1的钢片和摩擦片可将双排后齿圈与超速排齿圈连成一体，使双排后齿圈随超速排一起旋转。
（6）C2将超速排齿圈与双排太阳轮连成一体
从图3-1-8还可知，C2的钢片和摩擦片可将双排太阳轮与超速排齿圈连成一体，使双排太阳轮随超速排一起旋转。
（7）B1可制动双排太阳轮
从图3-1-8可知，B1的钢片和摩擦片可将双排太阳轮与变速器壳体连成一体，使双排太阳轮制动。
（8）B2、F1单向制动双排太阳轮
从图3-1-8可知，制动器B2的钢片和摩擦片可将单向离合器F1外环与壳体连成一体，将F1外环制动，F1内环与双排太阳轮一体，于是，制动器B2可通过F1单向制动双排太阳轮。
（9）B3可制动前排行星架
从图3-1-8可知，制动器B3的钢片和摩擦片可将双排前架与壳体连成一体，B3可制动双排前行星架。
（10）F2单向制动双排前架
从图3-1-8可知，F2内环是双排前行星架，外环是壳体，通过单向离合器F2单向制动双排前行星架。
综上可知，复杂的变速器结构可轻而易举地了如指掌。所有行星轮式自动变速器可以此类推。
结构提示
只要下点功夫将用平面结构图、用实体拆分、用传动图分析变速器的结构方法破难为易，就可从中感悟出分析所有行星轮式变速器结构的规律，即：
1）实训拆装或用传动图分析结构时，首先找出与涡轮连接的输入轴，再找出与输出轴相连的行星齿机构的齿轮。
2）找出行星架，确认行星齿轮机构有几个行星排。
3）找出有几个离合器，有几个制动器，有没有单向离合器。
4）再分别找出每一个离合器的钢片和摩擦片，能将行星齿轮机构哪一轮与输入轴连成一体；再分别找出每一个制动器的钢片和摩擦片，都能将行星齿轮机构哪一轮制动；若有单向离合器，再找出单向离合器能将哪一轮单向制动，或者可使哪轮单向主动旋转。
学会找出变速器各行星排哪一轮主动，哪一轮制动的方法，是实训的主要目的。