综合法设计行星齿轮式变速箱1

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2.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： = = =1032nC353.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：= =120nC32104.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 03621nobi （2） =1.0602i（3） =3.077.4.obRi序号 变速箱传动比 输入转速 输入转矩1i2i3iRi（r/min)n（N.MM）273.36 2.06 1.00 3.07 2160 1090（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036.2.1nboi2.36 （1）0bi1.06 （2）74obRi3.07 （3）026412nb1.2264 （4）.7.1nobR2.7246（5）8342bRob3.84（6）021bi2.74（7）6nbi1.1268 （8）5742nibRb1.5764 （9）0281bR1.288 （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 1.5 4.5。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1351 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1361 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1377 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 1399 1 3 1 3 9 3 9 1构件 R 无法引出 构件 O、2 无法引出 1561 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1577 1 5 7 5 1 5 7 1构件 1 无法引出 构件 O 无法引出 1591 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1676 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 1691 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 1799 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）3563 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）3573 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）3593 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）3673 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）3693 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）3793 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）5675 6 7 6 5 7 6 7 5构件 2 无法引出 构件 O 无法引出（十八）5695 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）5795 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）6797 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 51 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0)1(999 nnjqt ont9333jt min/2160rq)(111jqt .39jitt39 i/rtnjj n5.10483qjq13 mi/62rj09t 1tmin/57.1rq3048j转矩计算)1(199Mjqt Nq52.189)(33jqt mj.079)1(1jqt Nt.4159039itq q.7623Mjj mMj0113jq Nt.543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：0)1(333nnjqt itq3min/58.70r03j转矩计算： )1(133Mjqt Nq3.463Mit3 mNj3.463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：0)1(1nnjqt it1 j1min/86.42r0q转矩计算： )1(1Mjqt Nq4.2571it mj.36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： 5.169503nMpttxh%3itix计算方案 179 制动 2 时：转速计算0)1(777 nnjqt min/21607rt11jt qitt7 i/54.7rjqj1 n2160t07n mi/.rq5481j计算转矩：)1(177Mjqt mNt.74217)(11jqt q.5707itt j .181jq mNt361q.57Mj48.21制动 1 时，计算转速：0)1(31nnjqt itj1min/86.42r01q转矩计算： )1(Mjqt Nq4.2571it1 mj.36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0)1(999 nnjqt onj9777jt min/2160rq)(111jqt 8.349titt79 i/7rtnqt n.12qj71 mi/597rj09j 601tin/.2rnq571j转矩计算)1(199Mjqt mNq2.709)(77jqt j .69)1(1jqt mNt.08179079ittq q.6Mt Mj814771jq mNt.392t .61q80mNj.741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 。mdq3842、齿圈和太阳轮齿数的计算齿圈齿数为 96438mdZq太阳轮齿数为 取 42 73.1.21qt取 3667.354.297qt取 60.0.19Zqt3、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： Rxqxt由于本方案中的齿轮均是标准齿轮所以 同心条件为; Zxtq2所以当 2711Ztqx577tqx18299tqx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：NnZqt代入数据得： 符合条件463291qt符合条件7qt符合条件783609ZqRt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 。Lc即: Lrx2nadsi分别为行星轮的齿顶圆半径和直径。rxn 为行星轮个数为 t、x 齿轮啮合副的中心距at相邻两个行星轮中心之间的距离。Lc由以上数据可得： =(25+2)*4=108mmmhZdaxx)2(*2542rx122mm2datxt=1223aLtx所以 rx2ndxsi2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 Zq太阳轮齿数 t行星轮齿数 Zx行星排特性参数 第一排 4 96 42 27 2.29第二排 4 96 36 25 2.67第三排 4 96 60 18 1.6(4)传动比误差校核制动 2 时，理论传动比为2.06i2实际传动输出转速 min/198.106 )1)(1( 71r nn ijo 实际传动比为： 026.198.62nioi传动比误差为： %56.1102.0.2i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36.1i实际传动输出转速为：min/53.629.1011rnijo实际传动比为： ioi传动比误差为：%58.11036.1i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07.3iR实际传动输出转速为：min/84.63)1(1797rnijRo实际传动比为： 5.3.2601ioi传动比误差为：%56.21073.iR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： 026.i315.iR（2）制动件转速方程为 1iinob（3）行星轮转速方程为 Ax是制动构件的转速，nbA 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。bxno（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。i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。o45（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1no 1nb0b ino1知，各制动件的转速线是过点（1 1）和点（ 0）的直线。i所以制动件 2、1、R 的转速线分别通过点（ 0） 、 （ 0） 、 26.13.1（ 0） 。15.3（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1no 0nx（1 0） ，又 Zxtjtx)(所以 制动 2 时， 05.12ni48.160.2o039.29ZnxtixR制动 1 时，xtxi 11)(=-1.093.12nio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;i2实现传动比 时，R 制动件转速最大;1实现传动比 时， 1 制动件转速最大;i(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;i2实现传动比 时，第三排行星轮转速最高;1实现传动比 时，第一排行星轮转速最高;iR(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，()()qtxtjqjxxZnn不同的传动方案 ， ， 均不一样 ，不同的方案有不同的特性系数，tnjq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