综合法设计行星齿轮式变速箱.doc

行星齿轮式变速箱传动方案设计任务书1、 设计题目： 行星齿轮式变速器传动方案设计二、设计任务 1、综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案； 2、齿轮传动设计； 3、绘制综合速度平面图，并分析构件的转速和转矩、确定换档离合器的安装位置等。三、 工作量要求 1、完成变速器传动方案的设计并进行配齿计算， 2、完成课程设计设计计算说明书1份，设计计算说明书要求层次分明，字迹工整，语句通顺，公式运用恰当，计算结果准确，传动方案实用， 3、绘制综合转速平面图一张， 4、查找文献资料不少于六篇。目 录一、综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案1、 已知条件32、根据不等于1的传动比数目计算可列出的方程式数33、根据方程式数计算方程组数（传动方案数）34、计算旋转构件数35、给旋转构件命名36、用构件名称组合方程式37、绘制变速箱传动示意图58、绘制传动简图、计算循环功率12二、齿轮传动设计 1、齿轮模数和齿圈分度圆直径确定182、齿圈和太阳轮齿数计算183、齿轮传动安装条件校核19三、绘制综合转速平面图，分析构件的转速并确定换档离合器位置1、已知条件222、构件转速平面图绘制223、构件转速分析244、换档离合器的位置确定25四、参考资料26 行星齿轮式变速箱传动方案设计说明书一综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案1. 已知条件序号变速箱传动比输入转速输入转矩 27（r/min)（N.M）3.362.061.003.07216010902. 根据不等于1的传动比数目计算可列出的方程数 计算公式：=103. 传动方案数 根据方程数计算方程组数（传动方案数）计算公式： =1204. 计算旋转构件数 计算公式：m=n+2=3+2=5 式中：n不等于1的传动比数；5. 给旋转构件命名 输入构件用符号i表示，输出构件用符号o表示，其它旋转构件用传动比的下脚标表示。6. 列方程(1) .列原始方程式 按已知的n=3个非直接档传动比值，根据特性方程式写出下列三个原始方程式： （1） =2.36 （2） =1.06 （3） =3.07（2） .列派生方程式（3） 现已知n=3，根据已经求得的需要的方程数C=10，尚需写出7个派生运动方程，派生方程应写成最简单的形式；即方程中的转速系数绝对值应小于1，其余的系数按东西大小次序排列。现将新的运动方程组（含原始运动方程式和派生运动方程式）列表如下运动方程式序号2.36（1）1.06（2）3.07（3）1.2264（4）2.7246（5）3.84（6）2.74（7）1.1268（8）1.5764（9）1.288（10） 其中为特性系数，第(1) (2) (3)方程为原始方程，第(4)至(10)为派生方程。方程式（2）、（4）、(8)、10）的值均太小，故在行星变速传动的传动方案中不宜选用这些方程式（行星排）。而方程式（1）、（3）、（5）、（6）、（7）、（9）代表的行星排是较适宜选用的。可从这6个方程中选择n=3个方程式的不同组合；即可得不同的传动方案。根据选择n个方程式的一般原则：1 每个方程组中都必须含有所有的旋转构件i、o、1、2、R。2 所选的n个方程的特性系数应相互接近，且便于计算。3 所选择的n个方程式都应该是独立的；其中任一个方程式不应是同一组合中的另两个方程式导出的4 n个方程式中，所选特性系数的范围为1.54.5。 根据上述原则可在上表中选取（1）、（3）、（5）、（6）、（7）、（9）方程式组合成方程组。7. 绘制变速箱传动示意图135 1 3 5 1 5 3 5 1 3构件1、R无法引出 构件1无法引出 构件1无法引出136 1 3 6 3 6 1 6 1 3 构件R无法引出 构件2无法引出 构件1无法引出137 7 1 3 7 3 1 1 7 3 构件R无法引出 构件R无法引出 构件O无法引出 139 9 1 3 1 3 9 3 9 1 构件R无法引出 构件O、2无法引出 156 1 5 6 1 6 5 5 1 6 构件1无法引出 构件1、2无法引出 构件1、2无法引出157 7 1 5 7 5 1 5 7 1 构件1无法引出 构件O无法引出 159 1 5 9 1 9 5 9 1 5 构件1、2无法引出 构件1、O无法引出 构件1、R无法引出167 6 1 7 1 6 7 6 7 1 构件2无法引出 构件1无法引出 构件O无法引出 169 1 6 9 1 9 6 9 1 6 构件2无法引出 构件O无法引出 构件2、R无法引出 179 9 7 1 1 9 7 9 1 7 构件1无法引出 构件2、O无法引出（十一）356 3 6 5 6 3 5 6 5 3 构件1、2无法引出 构件1无法引出 构件1、2无法引出 （十二）357 3 5 7 3 7 5 5 3 7构件R无法引出 构件R、O无法引出 构件1、R无法引出 （十三）359 3 9 5 9 3 5 9 5 3 构件R无法引出 构件1无法引出 构件R无法引出 （十四）367 3 6 7 6 3 7 6 7 3构件R无法引出 构件2无法引出 构件R、O无法引出 （十五）369 3 6 9 3 9 6 9 3 6构件R无法引出 构件O无法引出 构件2无法引出（十六）379 3 7 9 7 9 3 9 3 7 构件R无法引出 构件2无法引出 构件1、2无法引出（十七）567 5 6 7 6 5 7 6 7 5 构件2无法引出 构件O无法引出（十八）569 5 6 9 5 9 6 9 5 6 构件1、R无法引出 构件1、O无法引出 构件1、2无法引出 （十九）579 5 9 7 5 7 9 7 5 9 构件1、2无法引出 构件R无法引出 构件2、O无法引出 （二十）679 7 6 9 6 7 9 7 9 6 构件O无法引出 构件R无法引出 构件2无法引出选择971、715、139、567. 9 7 1 7 1 5 1 3 9 5 6 7 在传动示意图当中优选两种方案画其传动简图（第三次筛选方案）；此处选择的方案是139和971。8、绘制运动简图 （9） （3） （1） =1.5764 3.07 2.36 （1） （7） （9） 2.36 2.74 1.5764绘制功率简图、功率流线图并计算循环功率。计算方案931 制动2时： 转速计算 转矩计算 将转速和转矩的正负号标在传动简图上并绘功率流线如下图：制动R时， 计算转速： 转矩计算： 将转速和转矩的正负号标在传动简图上并绘功率流线如下图： 制动1时， 计算转速： 转矩计算： 总结：由上面功率流线图可知方案931有循环功率，下面计算制动2时循环功率的大小：计算方案179制动2时： 转速计算 计算转矩： 制动1时， 计算转速： 转矩计算： 将转速和转矩的正负号标在传动简图上并绘功率流线如下图： 制动R时： 转速计算 转矩计算 将转速和转矩的正负号标在传动简图上并绘功率流线如下图：由功率流线图可知方案179无循环功率。所以，选择方案179为最终方案。 2、 齿轮传动设计：1、 齿轮模数和齿圈分度圆直径的确定 此变速箱选用标准圆柱直齿轮，根据变速箱的输入转速和转矩，参考资料和产品采用类比法确定齿轮模数m=4，齿圈分度圆直径为。2、 齿圈和太阳轮齿数的计算 齿圈齿数为太阳轮齿数为 取42 取 36 取 603、 齿轮传动安装条件的校核 （1）同心条件为了保证太阳轮、齿圈和行星架的轴线相重合，太阳轮与行星轮的中心距应该等于齿圈与行星轮的中心距 ，即： 由于本方案中的齿轮均是标准齿轮所以 同心条件为; 所以当 时，符合同心条件。（2） 装配条件为了使行星传动个构件所受径向力平衡，本方案中行星排均有n=3个行星轮均匀分布。 装配条件公式简化为： 代入数据得： 符合条件 符合条件 符合条件 所以装配条件符合要求。（3）相邻条件为了使各行星轮之间不产生碰撞，必须保证它们齿顶之间在其连心线上有一定的间隙，即两相邻行星轮的顶圆半径之和应小于其中心距。 即: 分别为行星轮的齿顶圆半径和直径。 n为行星轮个数 为t、x齿轮啮合副的中心距 相邻两个行星轮中心之间的距离。由以上数据可得：=(25+2)*4=108mm 122mm =122 所以 此行星排符合相邻条件，同理，可计算出其他两个行星排也符合相邻条件。行星齿轮传动参数如下：名称齿轮模数m齿圈齿数太阳轮齿数行星轮齿数行星排特性参数第一排49642272.29第二排49636252.67第三排49660181.6(4) 传动比误差校核 制动2时，理论传动比为 2.06实际传动输出转速 实际传动比为： 传动比误差为： 所以制动2时传动比误差符合要求。制动1时 ，理论传动比为 实际传动输出转速为： 实际传动比为： 传动比误差为： 所以制动1时传动比误差符合要求。制动R时 ，理论传动比为 实际传动输出转速为： 实际传动比为： 传动比误差为： 所以制动R时传动比误差符合要求。3、 绘制综合转速平面图、分析构件转速并确定换挡离合器的位置1、 已知条件（1）各档位传动比为： （2） 制动件转速方程为 （3） 行星轮转速方程为 是制动构件的转速，A 是常数。2、 绘制输入、输出构件的转速 （1）建立坐标系 用 为纵坐标，为横坐标。 （2）绘制输入输出转速线 把输入构件的转速设为1，把它作为衡量其他构件转速大小的单位，其他构件的转速用的倍数表示。 输出构件的转速线是经过原点和点（1 1）与横坐标轴成角的直线。（3）绘制各制动件的转速线把代入已知方程得；把代入已知方程得，由此可知，各制动件的转速线是过点（1 1）和点（ 0）的直线。所以制动件2、1、R的转速线分别通过点（ 0）、（ 0）、 （ 0）。（4）绘制各行星轮转速线 把代入已知方程得，由此可知各行星轮的转速线均通过（1 0）， 又 所以 制动2时， 制动1时， =-1.09 由以上数据绘图如下：3、构件转速分析(1)、分析并确定哪一个档位工作时，哪一个制动构件的转速最大？ 答：实现传动比时，R制动件转速最大; 实现传动比时，R制动件转速最大; 实现传动比时， 1制动件转速最大;(2)、分析并确定哪一个档位工作时，哪一个行星排的行星轮转速最高?答：实现传动比时，第三排行星轮转速最高; 实现传动比时，第三排行星轮转速最高; 实现传动比时，第一排行星轮转速最高;(3)、分析并说明构件转速的大小与传动比数值的大小有无关系、与不同的传动方案有无关系？ 答：由以上数据可知：传动比不同，构件转速不同不随方案的不同而变化，所以构件转速大小与传动比大小有关系，与不同的传动方案无关。 (4)、分析并说明行星轮转速的大小与不同的传动方案有无关系？ 答：由行星轮转速计算公式可以看出，不同的传动方案，均不一样 ，不同的方案有不同的特性系数，而行星轮转速又与特性系数有关。所以行星轮转速的大小与不同的传动方案有关。(5) 、为什么不让行星排加制动器实现接近于1的传动比，而偏让离合器实现等于1的传动比？ 答： 用离合器实现接近1的传动比而不用制动器是因为若用制动器则还需 另加一排行星排，而离合器则不需要，在原有行星排基础上就可以实现，结构上简单。故采用离合器来实现。(6)、根据综合转速平面图计算制动器的制动转矩 制动转矩与直线同纵坐标轴所截的线段长度的倒数成比例。 由上图可知：当制动2时，直线与纵坐标轴所截的线段长为，所以此时的制动力矩为： =1.026=1118.34N.m同理，制动1时的制动转矩为： =2507 N.m 制动R时的制动转矩为： =2.15=2343.5 N.m4、换档离合器的位置确定 离合器布置应该综合考虑空转速度、接合转矩、结构简单、控制方便等因素。应该使离合