【行星齿轮机构的分析理论基础概述2700字】

I行星齿轮机构的分析理论基础概述目录TOC\o"1-3"\h\u20636行星齿轮机构的分析理论基础概述 1199861.1行星齿轮机构 1213251.1.1行星齿轮传动特点及分类 1317951.1.2单行星排的分析 28751.2行星齿轮机构的分析理论 41.1行星齿轮机构液力自动变速器主要由液力变矩器、行星齿轮传动和电控液压操作单元三部分组成。行星齿轮传动是液压自动变速器的核心部件。行星齿轮变速器的配置设计直接影响自动变速器的性能。根据齿轮轴的位置是否固定，自动变速器可分为固定轴齿轮机构和行星齿轮机构。与定轴传动相比，行星齿轮传动具有输入输出轴在同一轴线上的特点，可以实现动力分流。因此，行星齿轮传动广泛应用于各种传动装置中。1.1.1行星齿轮传动特点及分类行星齿轮传动不仅能满足变传动比、可逆转向和空转的要求。与定轴齿轮传动相比，行星齿轮系结构紧凑，机架不会受到齿轮间的相互作用力。这些优点有助于减小变速器的尺寸，降低变速器外壳的质量；同时，行星齿轮传动还具有承载扭矩，齿轮间载荷大、载荷小的特点。因此，行星齿轮机构广泛应用于各种机械传动机构中。因此，世界各国机械传动领域的学者都对行星齿轮传动技术十分重视。行星齿轮机构按啮合方式可分为外啮合型和内啮合型。由于外啮合行星齿轮传动的结构缺陷，内啮合行星齿轮传动在液压自动变速器中得到广泛应用。太阳轮、齿圈和行星架是行星排的三个基本部件，分别用字母S、R和PC表示。根据行星齿轮组的数量，行星齿轮机构可分为行星列，可分为单级行星列和双级行星列。其结构简图如图2-1所示。图2-1行星排结构相较于单级式行星排，在相同的工况下，双级式行星排的齿圈可以实现反向传动1.1.2单行星排的分析行星齿轮机构的作用是改变传动比和传动方向，单排行星齿轮机构达到的速度比较小，不能满足液压自动变速器的设计要求。因此，通常需要将多个行星排相互连接起来，以实现多速传动。但是，行星排之间的连接方式有很多种，换档控制元件的排列也各不相同。因此，行星齿轮自动变速器的结构比单排行星排复杂得多。（1）行星排的运动学分析它不同于固定轴齿轮传动，行星齿轮传动的传动比不能直接计算，行星架需要相当于一个具有一定齿数的齿轮。多排行星齿轮机构虽然结构复杂，但原理与单排行星齿轮大致相似。因此，单排行星齿轮的运动学分析有助于分析多排行星齿轮机构的传动原理。以行星排为例，太阳轮、齿圈、行星齿轮都可以看作是承载在行星架上的齿轮。当行星架绕太阳轮的轴线旋转时，它是一个行星齿轮系统，当行星架固定时，它可以看作是一个定轴齿轮系统。牵连运动是指行星架带动其上的齿轮以行星架的速度作为一个整体旋转，齿轮在运动过程中不产生啮合传动。相对运动是指行星架上的齿轮相互啮合，相对于行星架进行啮合传动。当只涉及相对旋转时，可等效为定轴传动。转速关系式如下：（1.1）式中：nsnrnsnpnRZRZSK——行星排特性系数。对于单级式行星排，其转速特性方程如下：（1.2）对于双级式行星排可得：（1.3）固定轴齿轮传动部件之间的转速关系是固定的，但行星排三个部件中任意两个部件之间的转速关系是不确定的。只有添加一个约束条件，行星排中的任意两个分量才能确定速度关系。（2）行星排的力矩分析当行星排运动时，行星齿轮传递力并作为载体连接太阳轮、齿圈和行星架。对于单级式行星排有：（1.4）对于双级式行星排可得：（1.5）式中：MSMRMPC扭矩分析的前提是行星齿轮机构的各个部件都处于匀速运动状态，在分析过程中忽略转动惯量的影响。1.2行星齿轮机构的分析理论行星齿轮机构的设计虽然不是什么先进技术，但却是机械设计的难点。行星齿轮传动的设计方法主要有：部件分析法、图纸合成法、杆转换法和等效杠杆法。构件分析法是通过特征参数建立各行星列的运动学方程，结合各列的运动学方程求解和过滤传动比，找出行星列之间构件的连接关系，最后求解所需的传输配置文件。映射合成法首先需要确定各档位的传动比，然后根据各档位传动比的选择，列出所有满足条件的传动图方案。杆系变换法是将行星齿轮系变换为速比杆，以反映其速度、扭矩和功率流。当需要精确计算速度、转矩和功率流时，计算相对简单，易于求解。等效杠杆法是用垂直排列的杠杆系统等效地代替行星齿轮机构，将行星齿轮机构的分析转化为杠杆系统的分析。这种方法有助于了解行星传动的结构，可以有效降低行星齿轮传动的设计难度。1.1.1行星排等效杠杆法杠杆法代表具有垂直排列的三点杠杆的行星排。对于单级行星排，两端的支点是太阳轮（S）和齿圈（R），中间支点相当于行星架（PC）。双级式行星排的中间支点为齿圈（R），其对应关系如图2-2所示。（a）单级式行星排（b）双级式行星排图2-2行星排等效杠杆杠杆的转速方程和扭矩方程与行星排重合。行星排三个分量的转速和扭矩分别转化为支点的水平速度和水平力。1.1.2并联行星齿轮机构等效杠杆法平行行星齿轮机构是指两个相邻的行星排之间有两组共同的部件。这需要调整杠杆每段的长度。在调整过程中，杠杆各段的比值应保持恒定（即行星行特征系数K保持不变）。以CR-CR式行星齿轮变速器为例，其杠杆图如图2-3所示。z（a）合杠杆图（b）分杠杆图（c）传动简图图2-3两排行星齿轮机构杠杆图如果双行星齿轮机构有两组共同的部件，则称为平行固定结构。它是一个由4个独立旋转部件组成的2自由度机构，在等效杠杆图中可以表示为一个4枢轴杠杆。1.1.3行星机构转速线图支点杠杆转速线图，如图2-4所示。图2-4支点杠杆转速线图以单个行星排为例，x轴代表输出轴，速度图的y轴为垂直排列的三点杠杆。每个点代表按照行星齿轮系统的组成关系有序排列的运动部件。相邻两点之间的距离与行星排特征系数K有关，连接两点(1,K)和(0,-1)，则直线与x轴交点的横坐标表示齿圈的速度。根据相似三角形的比例关系，可以得到传动比。1.1.4平面图形法行星齿轮传动在结构设计过程中可能会产生干扰。为了避免这种情况，需要验证行星齿轮传动控制元件布置的合理性。平面图形法的绘制方法指南如下：(1)每个行星排是一个单元，行星排的每个部件用一个点表示，用实线连接行星排之间的公共部件；(2)系统边界需要在行星齿轮机构的外围绘制，用矩形表示，并保证所有的连线都在系统边界内；（3）用菱形圆点表示换