工程机械行星齿轮变速器设计说明书.doc

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1、目 录一、综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案21、 已知条件22、传动数方案数23、根据方程式数计算方程组数（传动方案数）24、计算旋转构件数25、给旋转构件命名26、用构件名称组合方程式27、绘制变速箱传动示意图48、绘制传动简图、计算循环功率9二、齿轮传动设计131、齿轮模数和齿圈分度圆直径确定132、齿圈和太阳轮齿数计算133、 齿轮传动安装条件校核144、 相邻条件15三、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171、已知条件172、构件转速平面图绘制173、构件转速分析194、 换档离合器的位置确定21四、参考资料21一综合设计行星齿轮式变速箱传动方案1.已知条件：

2、变 速 箱 传 动 比 输入转速输入转矩( r/min)( N .M)2.8 1.571.00 2.471770885根据传动比不等于1的传动比数目计算可列出的方程数 计算公式：=102. 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： =1203. 计算旋转构件数： 计算公式： 式中： 不等于1的传动比数；2输入、输出构件数。4. 给旋转构件命名： 输入构件用符号“”表示，输出构件用符号“”表示，其它旋转构件用传动比的下脚标表示。5. 列方程： 列原始方程式 按已知的n=3个非直接挡传动比值， 根据列方程式参照的普遍公 式： 写出下列三个原始方程式： 列派生方程式 现已知n=3

3、，根据已经求得的需要的方程数，尚需写出7个派生运动方程，派生方程应写出最简单的形式；即方程中的转速系数绝对值应小于1，其余的系数按绝对值大小排列。现将新的方程组（含原是方程式和派生运动方程式）列表如下：运动方程式构件布置形式派生方法 1.80原始方程 （1）0.57原始方程 （2）2.47原始方程 （3）1.30（1），（2）削去 （4）1.19（1），（3）削去 （5）2.87（2），（3）削去 （6）2.16（1），（2）削去 （7）1.93（1），（3）削去 （8）6.09（2），（3）削去 （9）1.42（4），（5）削去 （10） 其中为特性系数，第（1）（2）（3）为原始方程，第（

4、4）到（10）为派生方程。方程式（2）的值均太小，（4）（5）（9）（10）不适合故在行星变速传动的传动方案中选用这些方程式。而这些方程式（1）（3）（6）（7）（8）代表行星排是比较适合选用的。可从这5个方程中n=3个方程式中的不同组合；即可得不同的传动方案。根据选择n个方程式的一般原则：u 每个方程组中都必须含有所有的旋转构件“i， o, 1, 2, R ”。u 所选的n个方程的特性系数应相互接近，便于计算。u 所选的n个方程式都应该是独立的；其中任意一个方程式不应是同一组合中的另两个方程式导出的。u n 个方程式中，所选的特性系数的范围为1.34.5根据上述原则可在上表中选取（1），（3

5、），（6），（7），（8），（9）方程式组合成方程组。6.绘制变速箱传动示意图（一） 1 o i o i 1 i 1 o o R R R R o R o R i i 2 i 2 i 2 i i 此方案可行 因无法进行输入输出，删除此方案 因无法进行输入输出，删除此方案（二） 1 o o o o 1 o 1 o o R 1 R 1 o 1 o R i i 2 i 2 i 2 i i 此方案可行 因无法进行输入输出，删除此方案 因无法进行输入输出，删除此方案（三） 1 o R o 1 R R 1 o o R o R o o o o R i i 1 i i i 1 i i 因无2档位，删除此方案 因

6、无2档位，删除此方案 因无2档位，删除此方案（四） 1 o R o 1 R R 1 o o R o R o o o o R i i 2 i i 2 2 i i 方案可取 方因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（五） 1 i o i 1 o o 1 i o R 1 R o 1 1 o R i 2 2 2 i 2 2 i 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（六） 1 i R i 1 R R 1 i o R o R o o o o R i 2 1 2 i 1 1 i 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，

7、删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（七） 1 i R i 1 R R 1 i o R o R o o o o R i 2 2 2 i 2 2 i 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（八） 1 o R o 1 R R 1 o o 1 o 1 o o o o 1 i 2 1 2 i 1 1 i 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（九） 1 o R o 1 R R 1 o o 1 o 1 o o o o 1 i 2 1 2 i 1 1 i 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进

8、行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（十） 1 R R R 1 R R 1 R o o o o o o o o o i 1 2 1 i 2 2 i 1 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（十一） o i o i o o o o i R R 1 R R 1 1 R R i 2 2 2 i 2 2 1 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 方案可取（十二） o i R i o R o R i R R o R R o R o R i 2 1 2 i 1 i 1 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输

9、入输出，删除此方案 因无法进行输入输出，删除此方案（十三） o i R i o R o R i R R o R R o R o R i 2 2 2 i 2 i 2 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（十四） o o R o o R R o o R 1 o 1 R o o R 1 i 2 1 2 i 1 1 i 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（十五） o o R o o R R o o R 1 o 1 R o o R 1 i 2 2 2 i 2 i 2 2 因无法进行输入输出，

10、删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（十六） o R R R o R R o R R o o o R o o R o i 1 2 1 i 2 2 i 1 方案可行 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（十七） i o R o i R R i o R 1 o 1 R o o R 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（十八） i o R o i R R i o R 1 o 1 R o o R 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 因无法进行输入输出，删

11、除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（十九） i R R R i R R i R R o o o R o o R o 2 1 2 1 2 2 2 2 1 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案 因无法进行输入输出，删除方案（二十） o R R R o R R o R 1 o o o 1 o o 1 o 2 1 2 1 2 2 2 2 1 无输入，此方案删除 无输入，此方案删除 无输入，此方案删除7. 根据以上示意图绘制传动简图，计算循环功率 方案（） 3.36 2.53 2.35 方案（） 2.35 2.53 3.07 方案（） 2.35 2.

12、53 4.21 方案（） 2.53 2.02 4.21 比较以上各方案，方案和方案连接简单，支撑较好而且轴套较少。所以其绘制功率流线图，计算循环功率。方案1) T1制动时只有参与转动。2) T2制动时.参与传动。 写出各构件的转速方程如下： 解得3) 计算各构件的转矩 由于，所以4) 对第排列转矩方程如下： 求得5) 对第排列方程： 求得 6) 根据以上计算绘出功率流线图 由功率流线图可以看，此传动方案中有循环功率，循环功率的大小7）当TR制动时中间排行星排参与传力。方案1) T1制动时只有第三排参与转动。2) T2制动时第二、三排参与传动。3) 写出此时各构件的转速方程如下： 解得计算各构件

13、的转矩 由于，所以对第排列转矩方程如下： 求得对第排列方程： 求得根据以上计算绘出功率流线图如图所示 由功率流线图可以看，此传动方案中有循环功率，循环功率的大小 4) TR制动时排均传力。结果：通过对两种方案在不同构件制动时的转速转矩以及循环功率的计算发现方案和方案在T2制动时各构件都有循环功率。而且都不能借助其他的行星排直接实现传动比。而方案在TR制动时传动结构方案比方案结构复杂，通过比较，方案更合理，故选其作为做后续计算依据。二.齿轮结构设计1. 齿轮模数和齿圈分度圆直径确定根据变速箱的输入转速和转矩，初选齿轮模数m=4，齿圈分度圆直径初选360mm。2. 齿圈和太阳轮齿数计算 齿圈的齿数

14、为 由可得所以 ，取Zt6=27; ，取=36 ，取Zq1=51;由，计算得：3. 齿轮传动安装条件校核（1）同心条件的校核由于方案三个行星排均满足条件，所以同心条件满足。（2）确定每个行星排的行星轮个数及其布置形式，并根据同心条件计算行星轮齿数 查相关资料了解到行星传动一般选择3个行星轮，故此处选3个行星轮均匀布置。（3）装配条件校核 装配条件的公式为： ，其中n为行星排上的行星轮个数，在这里n=3;装配条件校核如下: 第排： 第排： 第排：计算结果均为整数，故装配条件可得到满足。4. 相邻条件 为保证行星轮在传动时步干涉并较少搅油损失，相邻的两个行星轮的齿顶间的间隙应该大于58mm，即满足

15、 经计算发现三个相邻的行星轮齿顶尖的间隙满足要求5. 将行星传动的参数列表如下：名称mZqZtZx排3.3643602731排2.533627排1.7551206. 传动比误差校核： 在设计中由于各种因素的制约传动比往往不能与理想值完全相同，所以必须对传动比误差进行校核，一般将传动比控制在3%5%之内。现对传动比误差进行校核如下：第排 第排 第排 列实际传动方程： （11） （12） （13）由方程（12）可以得到 由方程（13）可以得到 方程（11）联立（12）消去得方程可以算得 =3.0930误差校核2档 R档 1档 由校核结果看，方案满足传动比条件三、绘制综合转速平面图，分析构件的转速并

16、确定换档离合器位置1、已知条件(1)、各档传动比 (此处的传动比为齿轮齿数确定之后的实际传动比) =2.76 =3.09303.1 =2.50(2)、制动件转速方程式： = （1）(3)、行星轮转速方程式： = （2） 式中： 、分别表示制动构件、输出构件和行星轮的转速； 任意一档的传动比； A常数。2、构件转速平面图绘制(1)、建立平面坐标系以、为纵坐标，为横坐标。(2)、绘制输入、输出构件的转速线 1) 输入构件转速线：把输入构件的转速设为1，即把它作为衡量其它构件转速大小的单位，其它构件的转速用的倍数来表示。 2) 输出构件转速线：该线是过原点和点（1 1）与横坐标轴成的直线。3) 绘制

17、各制动件转速线把=1代入式（1）得=1； 把=1代入式（1）得=，由此可知：各制动件转速线是过点（1 1）和点（ 0）的直线。对制动构件T1：对制动构件T2：对制动构件TR： 4)、绘制各行星轮转速线把代入式（2）得，由此可知：各行星轮转速线过点（1 0）。再根据已知条件确定行星轮转速线的另一点坐标后绘制行星轮转速线。行星轮转速计算公式为： （14）当T2制动时，将代入方程（14）得。所以T2制动时转速线过（0.32，1.77）点和（1，0）点。当T1制动时，将代入方程（14）得。所以T2制动时转速线过（0.36，-0.94）点和（1，0）点。 当TR制动时，将代入方程（14）。所以TR制动时

18、转速线过（-0.4，-1）点和（1，0）点。 根据以上坐标点画出综合转速平面简图（详细图见附页）。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：1档工作时，TR制动件转速最大; 2档工作时，TR制动件转速最大; R档工作时，T2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：1档工作时，第排行星轮转速最高; 2档工作时，第排行星轮转速最高; R档工作时，第排行星轮转速最高; (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：因为各制动件转速线是过（1，1）（，0）两点的直线，由此

19、得出结论：构件转速的大小与传动比数值的大小有无、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，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：制动件转速线是过（）（1，0）的直线，i的值越接近1，则制动的转速就越高，消耗的功率也越大，所以用行星排加制动器实现接近于1的传动比时，行星排各构件的转速也越高，消耗功率越大，而离合器来实现等于1的传动比，行星排各构件的转速较低，消耗功率较小，所以 采用离合器来实现。(6

20、)、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。计算制动器的制动转矩以为单位。 4、换档离合器的位置确定 由传动简图可以看出，离合器布置在i和2挡之间在结构上比较容易实现。由转速线图可以看出，当R挡制动时，离合器主从动摩擦片旋转方向相反，而且相对转速最大。此时离合器传递的转矩最小，其结构也不会太大，闭锁力矩最小，在机构上容易实现、传递功率较小。所以离合器布置在i和2之间。将离合器布置在输入轴i和二制动构件之间其结构图如下： 3.36 2.53 1.75四、参考资料 工程机械底盘设计人民交通出版社、郁录平主编。 行星齿轮传动设计化学工业出版社、饶振纲主编。工程机械底盘设计黄河水利出版社、唐振科主编。- 22 -