ZF 8HP系列自动变速器动力流分析——列线法

克莱斯勒（中国）汽车销售有限公司（201103）　戈华飞

ZF 8HP系列自动变速器动力流分析
——列线法

克莱斯勒（中国）汽车销售有限公司（201103）戈华飞

众所周知，德国采埃孚（ZF）股份公司生产的8速8HP系列自动变速器是一款主流自动变速器，很多高档车（如宝马、奥迪、克莱斯勒及路虎等）均使用这款自动变速器。下面笔者用列线法分析该款自动变速器动力流，希望能对大家有所帮助。

1　ZF 8HP自动变速器基础知识

1.1ZF 8HP系列自动变速器内部构造

如图1所示，ZF 8HP系列自动变速器主要由4组单排单级行星齿轮机构与5个换挡执行元件（3个离合器和2个制动器）组成。单排单级行星齿轮机构由太阳轮（S）、行星架（C）和齿圈（R）组成。

1.2ZF 8HP系列自动变速器各挡位换挡执行元件的工作情况

ZF 8HP系列自动变速器各挡位换挡执行元件的工作情况见表1所列。

1.3单排单级行星齿轮机构运动方程

单排单级行星齿轮机构运动方程为n太+a n圈= （1+a）n架，其中n太为太阳轮转速，n圈为齿圈转速，n架为行星架转速，a为齿圈齿数与太阳轮齿数之比，即为行星齿轮传动系数。

表1　ZF 8HP系列自动变速器各挡位换挡执行元件的工作情况

1.4计算4组行星齿轮机构传动系数

1挡时，制动器A、制动器B及离合器C工作。制动器A工作，固定S1和S2（行星排1的太阳轮为S1，行星排1的行星架为C1，行星排1的齿圈为R1，行星排2的太阳轮为S2，以此类推）；制动器B工作，固定R1；离合器C工作，驱动S4。已知n太1=n圈1=0 r/min（行星排1的太阳轮转速为n太1，行星排1的行星架转速为n架1，行星排1的齿圈转速为n圈1，行星排2的太阳轮转速为n太2，以此类推），n架1=n圈4，n太4/n架4=4.69 （1挡传动比），同时对行星排1和行星排2运用单排单级行星齿轮机构运动方程，解得行星排4的行星齿轮传动系数为a4=3.69。

2挡时，制动器A、制动器B及离合器E工作。制动器A工作，固定S1和S2；制动器B工作，固定R1；离合器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挡传动比），同时对行星排1、行星排2和行星排4运用单排单级行星齿轮机构运动方程，解得行星排2的行星齿轮传动系数为a2=2。

3挡时，制动器B、离合器C和离合器E工作。制动器B工作，固定R1；离合器C工作，驱动S4；离合器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挡传动比），同时对行星排1和行星排4运用单排单级行星齿轮机构运动方程，解得行星排1的行星齿轮传动系数为a1=1.99。

7挡时，制动器A、离合器C和离合器D工作。制动器A工作，固定S1和S2；离合器C工作，驱动S4；离合器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挡传动比），同时对行星排2和行星排4运用单排单级行星齿轮机构运动方程，解得行星排3的行星齿轮传动系数为a3=1.63。

2　用列线法分析ZF 8HP系列自动变速器动力流

列线法的关键是根据4组行星齿轮传动系数及实物连接情况确定线与线之间的排列和比例关系，如行星排1的行星齿轮传动系数为1.99，列线时S1线到C1线的距离与C1到R1的距离之比为1.99；而行星排1和行星排2共用太阳轮，列线时S1线和S2线为1条线。依据上述原则，笔者绘制ZF 8HP系列自动变速器的列线图如图2所示，其中制动器表示转速为0 r/min；离合器若与输入轴连接，则表示输入转速，其他则表示连接相关元件。

2.1ZF 8HP系列自动变速器1挡动力流

图3为ZF 8HP系列自动变速器1挡动力流，制动器A和制动器B确定了C1/R4转速为0 r/min；离合器C结合输入转速至S4；已知S4和R4转速，推出C4转速（1挡输出转速）。由此可知，列线法能表达出了每个元件的工作状态及转速。

2.2ZF 8HP系列自动变速器2挡动力流

图4为ZF 8HP系列自动变速器2挡动力流，制动器A和制动器B确定了C1/R4转速为0 r/min；离合器E将第3排行星架固定，一起旋转，将S3/R2转速传递至S4/S3；已知S4和R4转速，推出C4转速（2挡输出转速）。

2.3ZF 8HP系列自动变速器3挡动力流

图5为ZF 8HP系列自动变速器3挡动力流，离合器C结合，将输入转速直接传递给S4/R3；离合器E结合，离合器E将第3排行星架固定，一起旋转，将S4/R3的转速传递至S3/ R2；C2为常输入；R2和C2同步为输入转速，将第2排行星架固定，一起旋转，S1/S2的转速也为输入轴转速；制动器B固定R1，R1转速为0 r/min，得出C1/R4转速；已知S4和R4转速，推出C4转速（3挡输出转速）。为输出转速；C2为常输入，得出S1/S2转速；制动器B固定R1，R1转速为0 r/min。

2.4ZF 8HP系列自动变速器4挡动力流

图6为ZF 8HP系列自动变速器4挡动力流，由已知传动比先在输出轴C4上得出输出转速；离合器D和离合器E结合，将第3排行星架和第4排行星架固定，一起旋转，S3/R2为输出转速；由于C1和R4为一体，得出C1转速和R2转速都

2.5ZF 8HP系列自动变速器5挡动力流

图7为ZF 8HP系列自动变速器5挡动力流，由已知传动比先在输出轴C4上得出输出转速；离合器D结合，将C3和C4同步，C3为输出转速；离合器C结合，R3/S4为输入转速，得出S3/R2转速；C2为常输入，得出S1/S2转速；制动器B固定R1，R1转速为0 r/min。

2.6ZF 8HP系列自动变速器6挡动力流

图8为ZF 8HP系列自动变速器6挡动力流，离合器C、离合器D和离合器E结合，输出转速直接等于输入转速，6挡为直接挡。

2.7ZF 8HP系列自动变速器7挡动力流

图9为ZF 8HP系列自动变速器7挡动力流，制动器A固定S1/S2，使其转速为0 r/min；C2为常输入，得出R2/S3转速；离合器C结合，输入转速直接传至S4/R3，得出C3转速；离合器D结合，使C3与C4转速相同，同为输出转速。

2.8ZF 8HP系列自动变速器8挡动力流

图10为ZF 8HP系列自动变速器8挡动力流，制动器A固定S1/S2，使其转速为0 r/min；C2为常输入，得出R2/S3转速；离合器E结合，固定第3排行星架，得出C3转速；离合器D结合，C4与C3转速相同，同为输出转速。

2.9ZF 8HP系列自动变速器倒挡动力流

图11为ZF 8HP系列自动变速器倒挡动力流，制动器A和制动器B工作，使C1/R4转速为0 r/min；C2为常输入，得出S3/R2转速；离合器D结合，使C4和C3转速相同，同为输出转速。

2015-10-10）