綜合法設(shè)計(jì)行星齒輪式變速箱

1、行星齒輪式變速箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)任務(wù)書1、 設(shè)計(jì)題目： 行星齒輪式變速器傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù) 1、綜合法設(shè)計(jì)行星齒輪式變速箱傳動(dòng)方案； 2、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)； 3、繪制綜合速度平面圖，并分析構(gòu)件的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、確定換檔離合器的安裝位置等。三、 工作量要求 1、完成變速器傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)并進(jìn)行配齒計(jì)算， 2、完成課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份，設(shè)計(jì)計(jì)算說明書要求層次分明，字跡工整，語句通順，公式運(yùn)用恰當(dāng)，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，傳動(dòng)方案實(shí)用， 3、繪制綜合轉(zhuǎn)速平面圖一張， 4、查找文獻(xiàn)資料不少于六篇。目 錄一、綜合法設(shè)計(jì)行星齒輪式變速箱傳動(dòng)方案1、 已知條件32、根據(jù)不等于1的傳動(dòng)比數(shù)目計(jì)算可列出的方程式數(shù)33、根據(jù)

2、方程式數(shù)計(jì)算方程組數(shù)（傳動(dòng)方案數(shù)）34、計(jì)算旋轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)35、給旋轉(zhuǎn)構(gòu)件命名36、用構(gòu)件名稱組合方程式37、繪制變速箱傳動(dòng)示意圖58、繪制傳動(dòng)簡圖、計(jì)算循環(huán)功率12二、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1、齒輪模數(shù)和齒圈分度圓直徑確定182、齒圈和太陽輪齒數(shù)計(jì)算183、齒輪傳動(dòng)安裝條件校核19三、繪制綜合轉(zhuǎn)速平面圖，分析構(gòu)件的轉(zhuǎn)速并確定換檔離合器位置1、已知條件222、構(gòu)件轉(zhuǎn)速平面圖繪制223、構(gòu)件轉(zhuǎn)速分析244、換檔離合器的位置確定25四、參考資料26 行星齒輪式變速箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)說明書一綜合法設(shè)計(jì)行星齒輪式變速箱傳動(dòng)方案1. 已知條件序號(hào)變速箱傳動(dòng)比輸入轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)矩 27（r/min)（N.M）3.362.06

3、1.003.07216010902. 根據(jù)不等于1的傳動(dòng)比數(shù)目計(jì)算可列出的方程數(shù) 計(jì)算公式：=103. 傳動(dòng)方案數(shù) 根據(jù)方程數(shù)計(jì)算方程組數(shù)（傳動(dòng)方案數(shù)）計(jì)算公式： =1204. 計(jì)算旋轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù) 計(jì)算公式：m=n+2=3+2=5 式中：n不等于1的傳動(dòng)比數(shù)；5. 給旋轉(zhuǎn)構(gòu)件命名 輸入構(gòu)件用符號(hào)i表示，輸出構(gòu)件用符號(hào)o表示，其它旋轉(zhuǎn)構(gòu)件用傳動(dòng)比的下腳標(biāo)表示。6. 列方程(1) .列原始方程式 按已知的n=3個(gè)非直接檔傳動(dòng)比值，根據(jù)特性方程式寫出下列三個(gè)原始方程式： （1） =2.36 （2） =1.06 （3） =3.07（2） .列派生方程式（3） 現(xiàn)已知n=3，根據(jù)已經(jīng)求得的需要的方程數(shù)C=1

4、0，尚需寫出7個(gè)派生運(yùn)動(dòng)方程，派生方程應(yīng)寫成最簡單的形式；即方程中的轉(zhuǎn)速系數(shù)絕對(duì)值應(yīng)小于1，其余的系數(shù)按東西大小次序排列?，F(xiàn)將新的運(yùn)動(dòng)方程組（含原始運(yùn)動(dòng)方程式和派生運(yùn)動(dòng)方程式）列表如下運(yùn)動(dòng)方程式序號(hào)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） 其中為特性系數(shù)，第(1) (2) (3)方程為原始方程，第(4)至(10)為派生方程。方程式（2）、（4）、(8)、10）的值均太小，故在行星變速傳動(dòng)的傳動(dòng)方案中不宜選用這些方程式（行星排）。而方程式（1）、（3）、（5）、（6）、（7）、

5、（9）代表的行星排是較適宜選用的?？蓮倪@6個(gè)方程中選擇n=3個(gè)方程式的不同組合；即可得不同的傳動(dòng)方案。根據(jù)選擇n個(gè)方程式的一般原則：1 每個(gè)方程組中都必須含有所有的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件i、o、1、2、R。2 所選的n個(gè)方程的特性系數(shù)應(yīng)相互接近，且便于計(jì)算。3 所選擇的n個(gè)方程式都應(yīng)該是獨(dú)立的；其中任一個(gè)方程式不應(yīng)是同一組合中的另兩個(gè)方程式導(dǎo)出的4 n個(gè)方程式中，所選特性系數(shù)的范圍為1.54.5。 根據(jù)上述原則可在上表中選取（1）、（3）、（5）、（6）、（7）、（9）方程式組合成方程組。7. 繪制變速箱傳動(dòng)示意圖135 1 3 5 1 5 3 5 1 3構(gòu)件1、R無法引出 構(gòu)件1無法引出 構(gòu)件1無法引出1

6、36 1 3 6 3 6 1 6 1 3 構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件2無法引出 構(gòu)件1無法引出137 7 1 3 7 3 1 1 7 3 構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件O無法引出 139 9 1 3 1 3 9 3 9 1 構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件O、2無法引出 156 1 5 6 1 6 5 5 1 6 構(gòu)件1無法引出 構(gòu)件1、2無法引出 構(gòu)件1、2無法引出157 7 1 5 7 5 1 5 7 1 構(gòu)件1無法引出 構(gòu)件O無法引出 1591 5 9 1 9 5 9 1 5 構(gòu)件1、2無法引出 構(gòu)件1、O無法引出 構(gòu)件1、R無法引出1676 1 7 1 6 7 6 7 1 構(gòu)件2無法引出 構(gòu)件1無

7、法引出 構(gòu)件O無法引出 169 1 6 9 1 9 6 9 1 6 構(gòu)件2無法引出 構(gòu)件O無法引出 構(gòu)件2、R無法引出 1799 7 1 1 9 7 9 1 7 構(gòu)件1無法引出 構(gòu)件2、O無法引出（十一）356 3 6 5 6 3 5 6 5 3 構(gòu)件1、2無法引出 構(gòu)件1無法引出 構(gòu)件1、2無法引出 （十二）3573 5 7 3 7 5 5 3 7構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件R、O無法引出 構(gòu)件1、R無法引出 （十三）359 3 9 5 9 3 5 9 5 3 構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件1無法引出 構(gòu)件R無法引出 （十四）3673 6 7 6 3 7 6 7 3構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件2無法引出 構(gòu)件R、O無

8、法引出 （十五）3693 6 9 3 9 6 9 3 6構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件O無法引出 構(gòu)件2無法引出（十六）379 3 7 9 7 9 3 9 3 7 構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件2無法引出 構(gòu)件1、2無法引出（十七）5675 6 7 6 5 7 6 7 5 構(gòu)件2無法引出 構(gòu)件O無法引出（十八）5695 6 9 5 9 6 9 5 6 構(gòu)件1、R無法引出 構(gòu)件1、O無法引出 構(gòu)件1、2無法引出 （十九）579 5 9 7 5 7 9 7 5 9 構(gòu)件1、2無法引出 構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件2、O無法引出 （二十）679 7 6 9 6 7 9 7 9 6 構(gòu)件O無法引出 構(gòu)件R無法引出 構(gòu)件2無法引出

9、選擇971、715、139、567. 9 7 1 7 1 5 1 3 9 5 6 7 在傳動(dòng)示意圖當(dāng)中優(yōu)選兩種方案畫其傳動(dòng)簡圖（第三次篩選方案）；此處選擇的方案是139和971。8、繪制運(yùn)動(dòng)簡圖 （9） （3） （1） =1.5764 3.07 2.36 （1） （7） （9） 2.36 2.74 1.5764繪制功率簡圖、功率流線圖并計(jì)算循環(huán)功率。計(jì)算方案931 制動(dòng)2時(shí)： 轉(zhuǎn)速計(jì)算 轉(zhuǎn)矩計(jì)算將轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的正負(fù)號(hào)標(biāo)在傳動(dòng)簡圖上并繪功率流線如下圖：制動(dòng)R時(shí)， 計(jì)算轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 將轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的正負(fù)號(hào)標(biāo)在傳動(dòng)簡圖上并繪功率流線如下圖： 制動(dòng)1時(shí)， 計(jì)算轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 總結(jié)：由上面功率流線

10、圖可知方案931有循環(huán)功率，下面計(jì)算制動(dòng)2時(shí)循環(huán)功率的大?。河?jì)算方案179制動(dòng)2時(shí)： 轉(zhuǎn)速計(jì)算計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 制動(dòng)1時(shí)， 計(jì)算轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 將轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的正負(fù)號(hào)標(biāo)在傳動(dòng)簡圖上并繪功率流線如下圖： 制動(dòng)R時(shí)： 轉(zhuǎn)速計(jì)算 轉(zhuǎn)矩計(jì)算將轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的正負(fù)號(hào)標(biāo)在傳動(dòng)簡圖上并繪功率流線如下圖：由功率流線圖可知方案179無循環(huán)功率。所以，選擇方案179為最終方案。 2、 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)：1、 齒輪模數(shù)和齒圈分度圓直徑的確定 此變速箱選用標(biāo)準(zhǔn)圓柱直齒輪，根據(jù)變速箱的輸入轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，參考資料和產(chǎn)品采用類比法確定齒輪模數(shù)m=4，齒圈分度圓直徑為。2、 齒圈和太陽輪齒數(shù)的計(jì)算 齒圈齒數(shù)為太陽輪齒數(shù)為 取42 取 36

11、 取 603、 齒輪傳動(dòng)安裝條件的校核 （1）同心條件為了保證太陽輪、齒圈和行星架的軸線相重合，太陽輪與行星輪的中心距應(yīng)該等于齒圈與行星輪的中心距 ，即： 由于本方案中的齒輪均是標(biāo)準(zhǔn)齒輪所以 同心條件為; 所以當(dāng) 時(shí)，符合同心條件。（2） 裝配條件為了使行星傳動(dòng)個(gè)構(gòu)件所受徑向力平衡，本方案中行星排均有n=3個(gè)行星輪均勻分布。 裝配條件公式簡化為：代入數(shù)據(jù)得： 符合條件 符合條件 符合條件 所以裝配條件符合要求。（3）相鄰條件為了使各行星輪之間不產(chǎn)生碰撞，必須保證它們齒頂之間在其連心線上有一定的間隙，即兩相鄰行星輪的頂圓半徑之和應(yīng)小于其中心距。 即: 分別為行星輪的齒頂圓半徑和直徑。 n為行星輪

12、個(gè)數(shù) 為t、x齒輪嚙合副的中心距 相鄰兩個(gè)行星輪中心之間的距離。由以上數(shù)據(jù)可得：=(25+2)*4=108mm 122mm =122 所以 此行星排符合相鄰條件，同理，可計(jì)算出其他兩個(gè)行星排也符合相鄰條件。行星齒輪傳動(dòng)參數(shù)如下：名稱齒輪模數(shù)m齒圈齒數(shù)太陽輪齒數(shù)行星輪齒數(shù)行星排特性參數(shù)第一排49642272.29第二排49636252.67第三排49660181.6(4) 傳動(dòng)比誤差校核 制動(dòng)2時(shí)，理論傳動(dòng)比為 2.06實(shí)際傳動(dòng)輸出轉(zhuǎn)速實(shí)際傳動(dòng)比為： 傳動(dòng)比誤差為： 所以制動(dòng)2時(shí)傳動(dòng)比誤差符合要求。制動(dòng)1時(shí) ，理論傳動(dòng)比為 實(shí)際傳動(dòng)輸出轉(zhuǎn)速為：實(shí)際傳動(dòng)比為： 傳動(dòng)比誤差為： 所以制動(dòng)1時(shí)傳動(dòng)比誤

13、差符合要求。制動(dòng)R時(shí) ，理論傳動(dòng)比為 實(shí)際傳動(dòng)輸出轉(zhuǎn)速為： 實(shí)際傳動(dòng)比為： 傳動(dòng)比誤差為： 所以制動(dòng)R時(shí)傳動(dòng)比誤差符合要求。3、 繪制綜合轉(zhuǎn)速平面圖、分析構(gòu)件轉(zhuǎn)速并確定換擋離合器的位置1、 已知條件（1）各檔位傳動(dòng)比為： （2） 制動(dòng)件轉(zhuǎn)速方程為 （3） 行星輪轉(zhuǎn)速方程為 是制動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速，A 是常數(shù)。2、 繪制輸入、輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)速 （1）建立坐標(biāo)系 用 為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)。 （2）繪制輸入輸出轉(zhuǎn)速線 把輸入構(gòu)件的轉(zhuǎn)速設(shè)為1，把它作為衡量其他構(gòu)件轉(zhuǎn)速大小的單位，其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)速用的倍數(shù)表示。 輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)速線是經(jīng)過原點(diǎn)和點(diǎn)（1 1）與橫坐標(biāo)軸成角的直線。（3）繪制各制動(dòng)件的轉(zhuǎn)速線把代入已知方程得

14、；把代入已知方程得，由此可知，各制動(dòng)件的轉(zhuǎn)速線是過點(diǎn)（1 1）和點(diǎn)（ 0）的直線。所以制動(dòng)件2、1、R的轉(zhuǎn)速線分別通過點(diǎn)（ 0）、（ 0）、 （ 0）。（4）繪制各行星輪轉(zhuǎn)速線 把代入已知方程得，由此可知各行星輪的轉(zhuǎn)速線均通過（1 0）， 又 所以 制動(dòng)2時(shí)， 制動(dòng)1時(shí)， =-1.09由以上數(shù)據(jù)繪圖如下：3、構(gòu)件轉(zhuǎn)速分析(1)、分析并確定哪一個(gè)檔位工作時(shí)，哪一個(gè)制動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速最大？ 答：實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比時(shí)，R制動(dòng)件轉(zhuǎn)速最大; 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比時(shí)，R制動(dòng)件轉(zhuǎn)速最大; 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比時(shí)， 1制動(dòng)件轉(zhuǎn)速最大;(2)、分析并確定哪一個(gè)檔位工作時(shí)，哪一個(gè)行星排的行星輪轉(zhuǎn)速最高?答：實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比時(shí)，第三排行星輪轉(zhuǎn)速最高;

15、實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比時(shí)，第三排行星輪轉(zhuǎn)速最高; 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比時(shí)，第一排行星輪轉(zhuǎn)速最高;(3)、分析并說明構(gòu)件轉(zhuǎn)速的大小與傳動(dòng)比數(shù)值的大小有無關(guān)系、與不同的傳動(dòng)方案有無關(guān)系？ 答：由以上數(shù)據(jù)可知：傳動(dòng)比不同，構(gòu)件轉(zhuǎn)速不同不隨方案的不同而變化，所以構(gòu)件轉(zhuǎn)速大小與傳動(dòng)比大小有關(guān)系，與不同的傳動(dòng)方案無關(guān)。 (4)、分析并說明行星輪轉(zhuǎn)速的大小與不同的傳動(dòng)方案有無關(guān)系？ 答：由行星輪轉(zhuǎn)速計(jì)算公式可以看出，不同的傳動(dòng)方案，均不一樣 ，不同的方案有不同的特性系數(shù)，而行星輪轉(zhuǎn)速又與特性系數(shù)有關(guān)。所以行星輪轉(zhuǎn)速的大小與不同的傳動(dòng)方案有關(guān)。(5) 、為什么不讓行星排加制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)接近于1的傳動(dòng)比，而偏讓離合器實(shí)現(xiàn)等于1的傳動(dòng)比？ 答： 用離合器實(shí)現(xiàn)接近1的傳動(dòng)比而不用制動(dòng)器是因?yàn)槿粲弥苿?dòng)器則還需 另加一排行星排，而離合器則不需要，在原有行星排基礎(chǔ)上就可以實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)上簡單。故采用離合器來實(shí)現(xiàn)。(6)、根據(jù)綜合轉(zhuǎn)速平面圖計(jì)算制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與直線同縱坐標(biāo)軸所截的線段長度的倒數(shù)成比例。 由上圖可知：當(dāng)制動(dòng)2時(shí)，直線與縱坐標(biāo)軸所截的線段長為，所以此時(shí)的制動(dòng)力矩為： =1.026同理，制動(dòng)1時(shí)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： =2507 N.m 制動(dòng)R時(shí)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： =2.15=2343.5 N.m4、換檔離合器的位置確定離合器布置應(yīng)該綜合考慮空轉(zhuǎn)速度、接合轉(zhuǎn)矩、結(jié)構(gòu)簡單、控制方便等因素。應(yīng)該使離合器