第七章行星齒輪式換檔變速箱

1、1第七章 行星式動力換檔變速箱2變速箱的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析l一、行星排分析l行星式動力換檔變速箱由行星齒輪傳動部分、換檔元件和液壓操縱3部分組成。3變速箱的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析l行星機(jī)構(gòu)由單個(gè)行星排或幾個(gè)行星排組成；行星排分為單行星排和雙行星排，一個(gè)單行星排有3個(gè)基本元件和一個(gè)行星輪組成，其中3個(gè)基本元件為太陽輪t，齒圈q和行星架j，另外一個(gè)式傳動元件行星輪x。一個(gè)雙行星排有3個(gè)基本元件t、q、j和兩個(gè)行星輪組成。4變速箱的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析l基本元件t、q、j與行星輪x的功用不同，基本元件既可以作為輸入、輸出構(gòu)件使用，又可以作為制動構(gòu)件使用，行星輪不具備基本元件的任何一種功能，只是起到一介輪的

2、作用。5(一)運(yùn)動分析l如果把行星架作為參照物，即將其視為定軸，那么行星輪系就變成了定軸輪系，支撐在行星架上的太陽輪、齒圈和行星輪的嚙合轉(zhuǎn)動稱為相對運(yùn)動；有如果各齒輪之間沒有相對嚙合轉(zhuǎn)動，只是隨行星架一起轉(zhuǎn)動，把這一運(yùn)動稱為牽連運(yùn)動。因此，行星排的運(yùn)動是復(fù)合運(yùn)動，相對和牽連運(yùn)動。6(一)運(yùn)動分析l只有牽連運(yùn)動而沒有相對運(yùn)動，則整個(gè)行星機(jī)構(gòu)作整體轉(zhuǎn)動，稱為閉鎖；l只有相對運(yùn)動而沒有牽連運(yùn)動，則稱為定軸轉(zhuǎn)動。7(一)運(yùn)動分析l由行星排的相對運(yùn)動得知，太陽輪相對于行星架的轉(zhuǎn)速與齒圈相對于行星架的轉(zhuǎn)速之比等于齒圈齒數(shù)與之比，l取“-”號單行星排，取“+”號是雙行星排。tqjqjtZZnnnn8l因此有

3、單行星排的轉(zhuǎn)速方程式：l因此有雙行星排的轉(zhuǎn)速方程式： 0)1 (jqtnnn0)1 (jqtnnn9l可以看出：l1、當(dāng) 為閉鎖狀態(tài)，傳動比為1（在這里有兩個(gè)轉(zhuǎn)速相等第3個(gè)也相等）l2、如果要使得行星排傳遞扭矩必須加入一個(gè)約束條件。jqtnnn10(二)轉(zhuǎn)矩分析 l1、行星排理論內(nèi)轉(zhuǎn)矩關(guān)系式l當(dāng)不計(jì)齒輪傳動摩擦損失且認(rèn)為齒輪傳動為等速運(yùn)動時(shí)，行星輪作用于太陽輪、齒圈和行星架上的轉(zhuǎn)矩稱為理論內(nèi)轉(zhuǎn)矩。太陽輪轉(zhuǎn)矩、齒圈轉(zhuǎn)矩和行星架轉(zhuǎn)矩三者的關(guān)系稱為行星排理論內(nèi)轉(zhuǎn)矩關(guān)系式。)1 (1jqtMMM11二、變速箱分析l(一)變速箱的組成、自由度和檔位數(shù)分析l1、變速箱的組成分析l行星式動力換檔變速箱可以是

4、二自由度的，也可以是由兩個(gè)二自由度變速箱串聯(lián)而成的三自由度變速箱，同樣可以由3個(gè)二自由度變速箱串聯(lián)而成的四自由度變速箱。為了方便計(jì)算，首先對多自由度變速箱（超過二自由度的變速箱）劃分組成。12二、變速箱分析l組成：當(dāng)相鄰兩個(gè)行星排之間有一個(gè)剛性構(gòu)件通過時(shí)，即可從這個(gè)構(gòu)件劃分成兩個(gè)小變速箱。132、自由度分析l變速箱的自由度數(shù)：Y變速箱的組成數(shù)+12+13l也可以用下式計(jì)算：Y旋轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)m-行星排數(shù)n7-43l式中：旋轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)是指剛性連接在一起且同速、同向旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。14注意：l變速箱中的每一個(gè)組成都是一個(gè)二自由度機(jī)構(gòu)，如果計(jì)算組成的自由度結(jié)果不等于2，那一定是計(jì)算錯誤；15注意：l各組成的自由

5、度之和不等于整個(gè)變速箱的自由度。原因在于前一個(gè)組成的輸出構(gòu)件與后一個(gè)組成的輸入構(gòu)件剛性地連接在一起，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)目減少一個(gè)，而整個(gè)行星排數(shù)目沒有發(fā)生變化，所以不能按分組成計(jì)算自由度在累加的方法計(jì)算整個(gè)變速箱的自由度。 16變速箱的檔位數(shù)分析l信息齒輪式變速箱之有兩種標(biāo)題形式的換檔元件，一種是制動器，另一種是閉鎖（或換檔）離合器。二者的主要區(qū)別是：制動器的油缸是固定的，離合器的油缸是旋轉(zhuǎn)的；制動器是把某一個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件固定在箱體上實(shí)現(xiàn)制動，而離合器是把兩個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件剛性地連接在一起實(shí)現(xiàn)整個(gè)組成的閉鎖。17l首先分析組成。l第二對2自由度變速箱有幾個(gè)換檔元件數(shù)就有幾個(gè)檔位。前（2），后（4）。l第三對3自

6、由度以上的變速箱檔位數(shù)為前后檔位數(shù)相乘。24818l因此對一個(gè)變速箱的組成、自由度和檔位數(shù)分析分為四步：分析變速箱的組成；對二自由度變速箱，換檔元件數(shù)目檔位數(shù)；整個(gè)變速箱的檔位數(shù)前變速箱的檔位數(shù)后變速箱的檔位數(shù)；對三自由度變速箱要分成兩個(gè)二自由度變速箱的組成。19轉(zhuǎn)矩計(jì)算 l1、外轉(zhuǎn)矩計(jì)算l外轉(zhuǎn)矩有輸入轉(zhuǎn)矩 、輸出轉(zhuǎn)矩 和制動轉(zhuǎn)矩 3個(gè)。l輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為：l外轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系為：l可以得到iMoMbMioiMM0boiMMM) 1()(iMMMMioib20轉(zhuǎn)矩計(jì)算l2、內(nèi)轉(zhuǎn)矩計(jì)算先求某檔的傳動比i和外轉(zhuǎn)矩；對同一行星排三個(gè)基本構(gòu)件內(nèi)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：計(jì)算方法：從只有一個(gè)內(nèi)力矩（既只

7、參加一個(gè)行星排）的構(gòu)件出發(fā)，因?yàn)榇藰?gòu)件上的內(nèi)力矩和此構(gòu)件上的外力矩（已知）大小相等方向相反。同一構(gòu)件上的內(nèi)外轉(zhuǎn)矩之和為零。)1 (/jqtMMM21行星輪的數(shù)量及其布置l對單行星行星排：一般布置34個(gè)行星輪，常見的為3個(gè)行星輪；l對雙行星行星排：一般布置34組行星輪，每組兩個(gè)行星輪，常見的為3組行星輪。l行星輪增加，可以減小輪齒的載荷，但會增加零件數(shù)目、降低行星架的強(qiáng)度和剛度，甚至使齒輪接觸條件惡化。22行星輪的布置l常見的布置方式有兩種：一種是均勻分布，一種是對稱分布23太陽輪齒數(shù)和齒圈齒數(shù)校核裝配條件校核l同心條件 太陽輪與齒圈同軸線的條件。同一行星排中太陽輪的齒數(shù)和齒圈的齒數(shù)應(yīng)同時(shí)為奇數(shù)或偶數(shù)。24太陽輪齒數(shù)和齒圈齒數(shù)校核裝配條件校核l安裝條件 太陽輪、齒圈和行星輪三個(gè)齒輪順利安裝的條件。當(dāng)把太陽輪、齒圈和第一個(gè)行