2024年3月11日发(作者：拱丰)
维普资讯
第１期 汽齿科技 ２００６年
ＧＦ．６自动变速器传动原理分析
杨玉兰
ＧＭ正在开发新一代六档自动变速器—＿‘‘ＧＦ．６”，该项目产品型号共有Ｘ１５、Ｘ２２Ｆ、Ｘ２３Ｆ、
Ｘ２３ＦＨＤ和Ｘ２４Ｆ五种，将广泛配套于ＧＭ和ＳＧＭ生产的系列轿车和商务车。本文主要针对
Ｘ２３Ｆ分析一下ＧＦ－６自动变速器的传动原理。
“ＧＦ一６”系列变速器是美国通用汽车公司更新换代产品，其原有自动变速器系列产品（如
４Ｔ、４Ｌ及５Ｌ系列等），由于其结构复杂、工艺性差、重量重和燃油经济性差等问题已不适
应现代汽车发展方向和顾客需求。“ＧＦ．６”自动变速器结构紧凑，体积小、重量轻，承受的发
动机扭矩范围广，具有六个前进档和１个倒档，是目前世界上开发的最先进的自动变速器之
１“ＧＦ一６’’自动变速器传动示意简图
ＧＦ－６自动变速器主传动机构的剖视图如图１所示。
图１ ＧＦ－６自动变速器主传动机构剖视图
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・２、， 汽齿科技 ２００６钲
行星机构部分放大图如图２所示。
从动齿圈
联）
图２行星机构部分放大图
ＧＦ－６自动变速器提供了七个不同的档位：Ｐ为停车档，用于汽车在停止的时候能够被启
动，并使汽车的主传动轴通过停车齿轮锁止器机械地锁止，所以Ｐ档只有在汽车完全停止之
后才被采用；Ｒ为倒车档，使汽车能反方向运行；Ｎ为空档，用来启动发动机，并且当汽车损
坏时，用来被牵引；Ｄ为超速档，用于所有的前进档；ｄ为直接档，用于除超速档之外的所有
前进档；２为只能在ｌ、２档位置运行，主要用于汽车满载、爬坡和加速的情况；ｌ为一档，
用于汽车起步时。
２传动简图和结合元件状态表
Ｘ２３Ｆ传动原理示意图如图３所示。
２
图３ Ｘ２３Ｆ传动原理示意图
从图３中可以看出该变速器由３排行星排机构、六个结合元件（３个制动器、２个离合器、
个自由轮）组成。其中：ＳＩ为输入太阳轮；ｓ２为输出太阳轮；ｓ３为从动太阳轮；Ｒｌ为输入
齿圈；Ｒ２为输出齿圈；Ｒ３为从动齿圈；Ｃ４５６、Ｃ３５Ｒ为离合器；Ｂ２６为制动器；ＢＩＲ为低倒
档制动器；Ｂ１２３４为制动器；Ｆ为自由轮；ＰＩ为输入支架；Ｐ２为输出支架；Ｐ３为从动支架。
一
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第ｌ期 杨玉兰：ＧＦ－６自动变速器传动原理分析 ・３・
Ｘ２３Ｆ的主要技术参数如表ｌ所示。
表１ Ｘ２３Ｆ的主要技术参数
发动机最大扭矩 ２４０Ｎｍ
传动轴最大转速 ２１０８ｒｐｍ
传动轴载荷 前驱动 前进档 ３８ｏ１）ＮＭ
倒档 ２５ｌｌＮＭ
全驱动 前进档 ４５００ＮＭ
倒档 ２９７４ＮＭ
控制系统 电控
速比 一档 ４．５８４
二档 ２．９６４
速比 三档 １
．
９１２
四档 １．４４６
五档 ｌ
六档 ０．７４６
倒档 ２．９４３
主减速比 ２．７４ ３．１７ ３．８７
杆位数 ７（Ｐ， Ｎ，Ｄ，ｄ，２，１）
结合元件状态如表２所示。
表２结合元件状态
结合元件
档位 离合器 制动器 自由轮
Ｃ３５Ｒ Ｃ４５６ ＢｌＲ Ｂｌ２３４ Ｂ２６ Ｆ
Ｐ ０
Ｒ ● ●
Ｎ ０
１ ０ ● ●
２ ● ●
３ ● ●
４ ● ●
５ ● ●
６ ● ●
注：。表示接合元件结合但不传力；・表示工作即结合传力。
齿轮参数如表３所示。
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汽齿科技 ２００６焦
表３齿轮参数
齿轮 齿数
Ｓ１：输入支架太阳轮
Ｓ２：输出支架太阳轮
Ｓ３：从动支架太阳轮
ＲＩ：输入支架内齿圈
Ｚｓｌ－－４ｌ
Ｚｓ２－－３７
Ｚ Ｓ３＝３５
ｚｒｌ：８９
Ｒ２：输出支架内齿圈
Ｒ３：从动支架内齿圈
ｃｌｌ：输入支架行星轮
Ｃｌ２：输出支架行星轮
Ｃｌ３：从动支架行星轮
主减速太阳轮（３．１７速比）
主减速行星轮（３．１７速比）
主减速齿圈
驻车齿轮
Ｚａ－－８３
Ｚｒ３＝１０３
ＺｃＩｌ＝２４
Ｚｃ１２＝２３
Ｚｃｌ３—３４
４１
２４
８９
２４
３各档动力流分解、传动简图、传动比计算
对于行星齿轮传动，其各档速比在计算时的通用公式为：
当仅通过一组行星轮时：
刀 一（１＋ａｎ）ｎ口＋口ｌ刀，＝０，
式中，口ｌ＝ｚ 。
当通过两组行星轮时：
／１ｓ一（１一ａ２）ｎ口一口２刀，＝０，
式中，口２＝ｚ 。
本变速器采用一组行星轮的形式：
；Ｈ
１ 一—
一
１７１一ｎＨ
ｚ２…ｚＫ
ｌ＇！Ｈ一！
ｌｌＫ－
一
—
３．１一档：Ｂ１Ｒ、Ｂ１２３４、Ｆ作用——双行星排串联传动
档
２ ３
图４
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第ｌ期 杨玉兰：ＧＦ．６自动变速器传动原理分析
ＢＩＲ制动器锁止、自由轮接合一从动支架锁止
Ｂ １２３４制动器锁止一输出太阳轮锁止
）支架输出
其中，ＺｓＩ＝４１为输入支架太阳轮：Ｚｓ２＝３７为输出支架太阳轮：Ｚ￥３＝３５为从动支架太阳轮：
ＺＲＩ＝＝＝８９为输入支架内齿圈：Ｚｐ．２＝８３为输出支架内齿圈；ＺＩＵ＝１０３为从动支架内齿圈；ＺｃＩＩ
＝２４为输入支架行星轮；ＺｃＩ２＝２３为输出支架行星轮；ＺｃＩ３＝３４为从动支架行星轮。
ｚ． Ｐ ２
一
（＿１）
Ｚ Ｒ ２
８３
２一ｒ／ｐ２
＿
＝
ｚ
ｊ，
ｒ／Ｒ２——ｒ／ｐ２
肌：（＿・） ８９
Ｉ一／＇／ＰＩ
４ｌ
／＇／ＲＩ——／＇／ＰＩ
’
・
’／＇／ＰＩ ｒ／Ｒ２，
‘
．
’ｒ／ＲＩ＝０，
’’
．
２＝０，
・＝一
一
×一
：
＝ ４－４．５８４４－
４ｌ ８３
３．２二档：Ｂ１２３４、Ｂ２６作用——双固定点传动——三行星排传动
２档
２ ３
图５
Ｂ２
６
制
Ｂ
１２
３４
制动器锁止一输出太阳轮锁止 篓 竺 奋 嚣 止）内齿轮输出删
ｆ． Ｐ
３
ｌ０３
ｒ／Ｓ３——ｒ／ｐ３
３
：
一
Ｒ３
（＿１）
ＺＳ３
３５
ｒ／Ｒ３——ｒ／ｐ３
１．Ｐ
２
（－１） Ｚ
８３
ｒ／Ｓ２——？／＇Ｐ２
Ｓ Ｒ２
：
Ｓ２
３７
ｒ／Ｒ２——？／＇Ｐ２
（＿・） ＝一署＝
Ｉ一／＇／ＰＩ
／＇／ＲＩ——／＇／ＰＩ
。
・
’ｒ／ｐ３ ／＇／ＲＩ
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・
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。。
．
２＝０
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．
３＝０
（１）
（２）
（３）
（４）
（５）
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汽齿科技 ２ＯＯ６年
ｇ２：
Ｊｐ２
翌（一１０３一一１２０．）十一１２０：２
一９６４
：一
＿
‘ ３８一－８３）＋＿８３
．
４１
ｌ
３．３三档：Ｃ３５Ｒ、Ｂ１２３４作用——双输入点传动——三行星排传动
３．４ 四档：Ｃ４５６、Ｂ１２３４作用——第二行星排闭锁——单排传动
３档
１
图６
ｃ
５Ｒ
Ｂ
ｌ 制动器锁止一输出太阳轮锁止 ¨
２
３
４
毫是 誊 二 ）内齿圈输出 凹侧山
盘 （－・） ＝一 ＝
ｎＳ３——ｒｉｐ３
ｎＲ３——ｒｉｐ３
．
Ｐ２ （－ｌ ｚＲ２一
ｒ／Ｓ２——ｒ／ｐ２
ｒ／Ｒ２——ｒ／ｐ２
（－・） ＝一署＝
ｒ／ＳＩ——／／＇ＰＩ
ｒ／ＲＩ——ｒ／ｐＩ
‘
・
‘ｒｉｐ３ ｒ／ＲＩ
。
・
’ｒ／ｐＩ ｒ／Ｒ２
’
・
’ｒ／ｐ２ ｎＲ３
‘‘
．
ｃ，＝０
‘
・
‘ｒ／ＳＩ ｎＳ３
１３８ １２０ １３０～８３ ８９ １０３
一
‘，１一
。
Ｐ２
Ｉ
一
—————————————————————————————————一
１３８ ８３ ４１＋８３ ８９ ３５ ＝１．
９ｌ２
４档
１
图７
（６）
（７）
（８）
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第１期 杨玉兰：ＧＦ－６自动变速器传动原理分析
ｃ４
５６
Ｂ
１２
３４
制动器锁止一输出太阳鑫毳 鑫 轮锁止 ｘ术＿）支架输出嘣Ｊｌ田
．
Ｐ２ （－・）象一３３Ｓ７＝ ｎＳ２－ ｉｒｐ２
‘
．
‘ｎＳ２＝０
’
．
＝ ＝ －－．４４６
３．５五档（直接档）：Ｃ３５、Ｃ４５６作用－３行星排闭锁
ｌ ２ ３
图８
ｃ４５
Ｃ
３
５Ｒ
６喜离售霎蓍合器结合售二 妻一从动太阳 羹 动）内轮驱动 齿圈圆输出ｃ删山 且直接驱动放 训
ｑ５＝１
３．６六档：Ｃ４５６、Ｂ２６作用——单排传动
７—、 ４５６）Ｃ３５Ｒ ｌ ｆ ｌ Ｉ Ｒ３ Ｔ
＿Ｔ ｌ ｌ Ｉ Ｒｌ Ｒ２
［兰Ｉ ］ —Ｐ— —３ Ｐ— —— ｌ ｌ
一 ＇－＿
Ｓ３ Ｓｌ Ｓ２
—＿ — — ——
１
●
＿
。
６档
图９
ｃ
４
５
Ｂ
２
６
制动怠嘉器锁止 篆 一从动太阳轮锁止 ）内齿圈圆输出俐山
・７。
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・８・ 汽齿科技 ２００６芷
露Ｒ，：（＿１）孕：一Ｚ ：
３ ３５
。
．
／／＇Ｒ３一／／＇Ｐ３
。／／＇￥３＝０
’
・
－ｏ－７４６
３．７ Ｒ档：Ｃ３５Ｒ、Ｂ１Ｒ作用——单排传动
Ｒ档
图ｌ０
ｃ３
Ｂ
ＩＲ
５ 翕曩羞 制动器锁止一从动支架锁止 动）内齿圈凹俐山输出
最Ｒ３：（－１）孕：一一１０３：—／／＇￥３－－—／＇／Ｐ３
３ ３５ ／＇／Ｒ３一／＇／Ｐ３
’
．．
／＇／Ｐ３＝０
＂
￣－
：
ｑＲ：—
／＇／Ｒ３
—
／＇／￥
３
１０３
一＿
：一２．９４３
３５
上述计算是基于现有变速器的情况下，进行的传动比的复算，传动比计算结果与Ｘ２３Ｆ的
设计参数是一致的，在实际设计中，一般是根据发动机及整车的要求，通过齿轮参数的设计
及选取，使变速器满足传动比的设计要求。
Ｘ２３Ｆ与４Ｔ６５－Ｅ变速器相比，增加了一组行星机构传动，最低传动比小于０
８，大大降低
．
了油耗，行星组件的增加，使受力更趋均匀平衡，极大改善了变速器的嗓音问题，无论从性
能还是指标上该变速器都代表了当今世界的最高技术。该变速器在目前ＧＭ和ＳＧＭ生产的各
种轿车和面包车车型（别克君威、凯越、赛欧）都可运用，在ＧＭ和ＳＧＭ后续车型（包括
ＳＧＭＩ８，Ｔ型车等）都将用此型号变速器，前景非常看好。
2024年3月11日发(作者：拱丰)
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第１期 汽齿科技 ２００６年
ＧＦ．６自动变速器传动原理分析
杨玉兰
ＧＭ正在开发新一代六档自动变速器—＿‘‘ＧＦ．６”，该项目产品型号共有Ｘ１５、Ｘ２２Ｆ、Ｘ２３Ｆ、
Ｘ２３ＦＨＤ和Ｘ２４Ｆ五种，将广泛配套于ＧＭ和ＳＧＭ生产的系列轿车和商务车。本文主要针对
Ｘ２３Ｆ分析一下ＧＦ－６自动变速器的传动原理。
“ＧＦ一６”系列变速器是美国通用汽车公司更新换代产品，其原有自动变速器系列产品（如
４Ｔ、４Ｌ及５Ｌ系列等），由于其结构复杂、工艺性差、重量重和燃油经济性差等问题已不适
应现代汽车发展方向和顾客需求。“ＧＦ．６”自动变速器结构紧凑，体积小、重量轻，承受的发
动机扭矩范围广，具有六个前进档和１个倒档，是目前世界上开发的最先进的自动变速器之
１“ＧＦ一６’’自动变速器传动示意简图
ＧＦ－６自动变速器主传动机构的剖视图如图１所示。
图１ ＧＦ－６自动变速器主传动机构剖视图
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・２、， 汽齿科技 ２００６钲
行星机构部分放大图如图２所示。
从动齿圈
联）
图２行星机构部分放大图
ＧＦ－６自动变速器提供了七个不同的档位：Ｐ为停车档，用于汽车在停止的时候能够被启
动，并使汽车的主传动轴通过停车齿轮锁止器机械地锁止，所以Ｐ档只有在汽车完全停止之
后才被采用；Ｒ为倒车档，使汽车能反方向运行；Ｎ为空档，用来启动发动机，并且当汽车损
坏时，用来被牵引；Ｄ为超速档，用于所有的前进档；ｄ为直接档，用于除超速档之外的所有
前进档；２为只能在ｌ、２档位置运行，主要用于汽车满载、爬坡和加速的情况；ｌ为一档，
用于汽车起步时。
２传动简图和结合元件状态表
Ｘ２３Ｆ传动原理示意图如图３所示。
２
图３ Ｘ２３Ｆ传动原理示意图
从图３中可以看出该变速器由３排行星排机构、六个结合元件（３个制动器、２个离合器、
个自由轮）组成。其中：ＳＩ为输入太阳轮；ｓ２为输出太阳轮；ｓ３为从动太阳轮；Ｒｌ为输入
齿圈；Ｒ２为输出齿圈；Ｒ３为从动齿圈；Ｃ４５６、Ｃ３５Ｒ为离合器；Ｂ２６为制动器；ＢＩＲ为低倒
档制动器；Ｂ１２３４为制动器；Ｆ为自由轮；ＰＩ为输入支架；Ｐ２为输出支架；Ｐ３为从动支架。
一
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第ｌ期 杨玉兰：ＧＦ－６自动变速器传动原理分析 ・３・
Ｘ２３Ｆ的主要技术参数如表ｌ所示。
表１ Ｘ２３Ｆ的主要技术参数
发动机最大扭矩 ２４０Ｎｍ
传动轴最大转速 ２１０８ｒｐｍ
传动轴载荷 前驱动 前进档 ３８ｏ１）ＮＭ
倒档 ２５ｌｌＮＭ
全驱动 前进档 ４５００ＮＭ
倒档 ２９７４ＮＭ
控制系统 电控
速比 一档 ４．５８４
二档 ２．９６４
速比 三档 １
．
９１２
四档 １．４４６
五档 ｌ
六档 ０．７４６
倒档 ２．９４３
主减速比 ２．７４ ３．１７ ３．８７
杆位数 ７（Ｐ， Ｎ，Ｄ，ｄ，２，１）
结合元件状态如表２所示。
表２结合元件状态
结合元件
档位 离合器 制动器 自由轮
Ｃ３５Ｒ Ｃ４５６ ＢｌＲ Ｂｌ２３４ Ｂ２６ Ｆ
Ｐ ０
Ｒ ● ●
Ｎ ０
１ ０ ● ●
２ ● ●
３ ● ●
４ ● ●
５ ● ●
６ ● ●
注：。表示接合元件结合但不传力；・表示工作即结合传力。
齿轮参数如表３所示。
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表３齿轮参数
齿轮 齿数
Ｓ１：输入支架太阳轮
Ｓ２：输出支架太阳轮
Ｓ３：从动支架太阳轮
ＲＩ：输入支架内齿圈
Ｚｓｌ－－４ｌ
Ｚｓ２－－３７
Ｚ Ｓ３＝３５
ｚｒｌ：８９
Ｒ２：输出支架内齿圈
Ｒ３：从动支架内齿圈
ｃｌｌ：输入支架行星轮
Ｃｌ２：输出支架行星轮
Ｃｌ３：从动支架行星轮
主减速太阳轮（３．１７速比）
主减速行星轮（３．１７速比）
主减速齿圈
驻车齿轮
Ｚａ－－８３
Ｚｒ３＝１０３
ＺｃＩｌ＝２４
Ｚｃ１２＝２３
Ｚｃｌ３—３４
４１
２４
８９
２４
３各档动力流分解、传动简图、传动比计算
对于行星齿轮传动，其各档速比在计算时的通用公式为：
当仅通过一组行星轮时：
刀 一（１＋ａｎ）ｎ口＋口ｌ刀，＝０，
式中，口ｌ＝ｚ 。
当通过两组行星轮时：
／１ｓ一（１一ａ２）ｎ口一口２刀，＝０，
式中，口２＝ｚ 。
本变速器采用一组行星轮的形式：
；Ｈ
１ 一—
一
１７１一ｎＨ
ｚ２…ｚＫ
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ｌｌＫ－
一
—
３．１一档：Ｂ１Ｒ、Ｂ１２３４、Ｆ作用——双行星排串联传动
档
２ ３
图４
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ＢＩＲ制动器锁止、自由轮接合一从动支架锁止
Ｂ １２３４制动器锁止一输出太阳轮锁止
）支架输出
其中，ＺｓＩ＝４１为输入支架太阳轮：Ｚｓ２＝３７为输出支架太阳轮：Ｚ￥３＝３５为从动支架太阳轮：
ＺＲＩ＝＝＝８９为输入支架内齿圈：Ｚｐ．２＝８３为输出支架内齿圈；ＺＩＵ＝１０３为从动支架内齿圈；ＺｃＩＩ
＝２４为输入支架行星轮；ＺｃＩ２＝２３为输出支架行星轮；ＺｃＩ３＝３４为从动支架行星轮。
ｚ． Ｐ ２
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３．２二档：Ｂ１２３４、Ｂ２６作用——双固定点传动——三行星排传动
２档
２ ３
图５
Ｂ２
６
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Ｂ
１２
３４
制动器锁止一输出太阳轮锁止 篓 竺 奋 嚣 止）内齿轮输出删
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（１）
（２）
（３）
（４）
（５）
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ｇ２：
Ｊｐ２
翌（一１０３一一１２０．）十一１２０：２
一９６４
：一
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‘ ３８一－８３）＋＿８３
．
４１
ｌ
３．３三档：Ｃ３５Ｒ、Ｂ１２３４作用——双输入点传动——三行星排传动
３．４ 四档：Ｃ４５６、Ｂ１２３４作用——第二行星排闭锁——单排传动
３档
１
图６
ｃ
５Ｒ
Ｂ
ｌ 制动器锁止一输出太阳轮锁止 ¨
２
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毫是 誊 二 ）内齿圈输出 凹侧山
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ｎＳ３——ｒｉｐ３
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一
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１３８ ８３ ４１＋８３ ８９ ３５ ＝１．
９ｌ２
４档
１
图７
（６）
（７）
（８）
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ｃ４
５６
Ｂ
１２
３４
制动器锁止一输出太阳鑫毳 鑫 轮锁止 ｘ术＿）支架输出嘣Ｊｌ田
．
Ｐ２ （－・）象一３３Ｓ７＝ ｎＳ２－ ｉｒｐ２
‘
．
‘ｎＳ２＝０
’
．
＝ ＝ －－．４４６
３．５五档（直接档）：Ｃ３５、Ｃ４５６作用－３行星排闭锁
ｌ ２ ３
图８
ｃ４５
Ｃ
３
５Ｒ
６喜离售霎蓍合器结合售二 妻一从动太阳 羹 动）内轮驱动 齿圈圆输出ｃ删山 且直接驱动放 训
ｑ５＝１
３．６六档：Ｃ４５６、Ｂ２６作用——单排传动
７—、 ４５６）Ｃ３５Ｒ ｌ ｆ ｌ Ｉ Ｒ３ Ｔ
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●
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图９
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制动怠嘉器锁止 篆 一从动太阳轮锁止 ）内齿圈圆输出俐山
・７。
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・８・ 汽齿科技 ２００６芷
露Ｒ，：（＿１）孕：一Ｚ ：
３ ３５
。
．
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－ｏ－７４６
３．７ Ｒ档：Ｃ３５Ｒ、Ｂ１Ｒ作用——单排传动
Ｒ档
图ｌ０
ｃ３
Ｂ
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５ 翕曩羞 制动器锁止一从动支架锁止 动）内齿圈凹俐山输出
最Ｒ３：（－１）孕：一一１０３：—／／＇￥３－－—／＇／Ｐ３
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一＿
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３５
上述计算是基于现有变速器的情况下，进行的传动比的复算，传动比计算结果与Ｘ２３Ｆ的
设计参数是一致的，在实际设计中，一般是根据发动机及整车的要求，通过齿轮参数的设计
及选取，使变速器满足传动比的设计要求。
Ｘ２３Ｆ与４Ｔ６５－Ｅ变速器相比，增加了一组行星机构传动，最低传动比小于０
８，大大降低
．
了油耗，行星组件的增加，使受力更趋均匀平衡，极大改善了变速器的嗓音问题，无论从性
能还是指标上该变速器都代表了当今世界的最高技术。该变速器在目前ＧＭ和ＳＧＭ生产的各
种轿车和面包车车型（别克君威、凯越、赛欧）都可运用，在ＧＭ和ＳＧＭ后续车型（包括
ＳＧＭＩ８，Ｔ型车等）都将用此型号变速器，前景非常看好。