行星齒000輪變速箱課程設(shè)計(jì)

1、工程機(jī)械底盤設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)行星齒輪式變速箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)任務(wù)書2010級(jí)工程機(jī)械專業(yè)設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2012年12月31日2013年1月13日指 導(dǎo) 教 師： 侯 紅 娟一設(shè)計(jì)任務(wù) 綜合法設(shè)計(jì)行星齒輪式變速箱傳動(dòng)方案2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.行星齒輪式變速箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)； 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，確定換擋離合器的安裝位置。3 設(shè)計(jì)參數(shù)變速箱傳動(dòng)比輸入轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)矩（r/min)（N.m）2.691.461.002.3616608304 設(shè)計(jì)要求1.工程機(jī)械底盤設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書須打印或用學(xué)校統(tǒng)一印制的課程設(shè)計(jì)專用稿紙抄寫；設(shè)計(jì)計(jì)算說明書要求層次分明，字跡工整，語

2、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。2.綜合速度平面圖要求用AutoCAD繪制或用坐標(biāo)紙繪制。3.計(jì)算過程不能省略，計(jì)算過程中的小數(shù)點(diǎn)后面保留兩位。4.按時(shí)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，嚴(yán)禁相互抄襲。5.在完成課程設(shè)計(jì)期間，必須遵守學(xué)院的各項(xiàng)規(guī)章制度。5 設(shè)計(jì)進(jìn)度第一周完成設(shè)計(jì)內(nèi)容中的第1、2項(xiàng)，第二周完成設(shè)計(jì)內(nèi)容中的第三項(xiàng)和整理設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。6 設(shè)計(jì)成果工程機(jī)械底盤設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。工程機(jī)械底盤設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書裝訂順序：封面任務(wù)書目錄說明書封底。目 錄一、綜合法設(shè)計(jì)行星齒輪式變速箱傳動(dòng)方案31、 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)方程式

3、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11二、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)161、齒輪模數(shù)和齒圈分度圓直徑確定162、齒圈和太陽輪齒數(shù)計(jì)算163、齒輪傳動(dòng)安裝條件校核17三、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191、已知條件192、構(gòu)件轉(zhuǎn)速平面圖繪制193、構(gòu)件轉(zhuǎn)速分析204、換檔離合器的位置確定21四、參考資料21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. 已知條件變速箱傳動(dòng)比輸入轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)矩（r/min)（N.M）2.691.461.002.

4、3616608302. 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：ni+1.69n1-2.69no=0ni+0.46n2-1.46no=0ni+2.36no-3.36nR=0.列派生方程式 現(xiàn)已知n=3，根據(jù)已經(jīng)求得的

5、需要的方程數(shù)C=10，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。現(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)方程式構(gòu)件布置型式派生方法 ni+1.69n1-2.69no=01.69原始方程 (1)ni +0.46n2-1.46no=00.46原始方程 (2)ni+2.36no-3.38nR=02.36原始方程 (3)ni+1.01n2-2.01n1=01.01（1）、(2)消去 (4)ni +1.27n1-2.27nR=01.00(1)、（3）消去 (5) n2+3.50ni-4.50nR=03.

6、50(2)、（3）消去 (6)n2+2.67no-3.67n1=02.67（1）、(2)消去 (7)ni+1.99nR-2.99no=01.99（1）、(3)消去 (8)n2+7.30nR-8.30no=07.30（3）、(2)消去 (9)n2+1.78nR-2.18n1=01.78（4）、(5)消去 (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（4）、（5）(10)的值均太小，(9) 的值太大，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）、（2）、（3）、（6）、（7）、（8）代表的行星排是較適宜選用的?？蓮?/p>

7、這5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1.5<<4.5。 根據(jù)上述原則可在上表中選?。?）、（3）、（6）、（7）、（8）方程式組合成方程組。7.繪制變速箱傳動(dòng)示意圖1、 1231ioi1oio1ooRooRoRoi2i2ii2ii2、 1261iii1iii1ooRooRoRoi222i2

8、22i3、 1281iRi1R1Rioooooooooi212i1i124、 12 101iRi1R1Rioo1oo1o1oi222i2i225、 237oioiooioo1oRo1RoR122i22i2i26、 238ioRiRooiRoRoooRRoo2i121ii217、 23 10oiRioR1RoRo1oR1o1Ri222i2i2i8、 367iooioooioRR1R1RRR12i222ii229、 368RoioiRiRooRRRRoRoR1i2i2121i10、 36 10RoioiRiRo1RRRR1R1R2i2i2222i11、 3611oi1io1oioRRoRRoRRi

9、i2i2iii2112、 678iRoRioioRRo1oR1R1o21212222113、 67 10ioRoiRiRoR111R1R1122222222214、 671io11ioi1oR1ooR1Ro122ii222i215、 672ioiiioiioR1ooR1Ro1222222222(十六)78 10oRRRo1RRo11o11o1o1221211212（十七）781oR1Ro1R1o1ooo1ooo121i12i1i2（十八）782oRiRoiRio1ooo1ooo1212122122（十九）783oRoRooRoo1oRo1RoR121i12i1i2（二十）8 10 11RRRR

10、1R1Ro1o1oooo1i2121i1i2（二十一）8 10 2iRRRRiRiRo1o1oooo1221212122（二十二）8 10 3RoRoRRRRo1RoRo1o1R2i1i1212i（二十三）8 10 6iRRRRiRiRR1o1oRoR1221212122（二十四）1371oooo1o1ooR1R1o1oRii2i2i2ii（二十五）13 10R1o1oRoR11oRoR1R1o2iiii2i2i（二十六）268iiRiiRiRiRoooRoRoo221221212（二十七）26 10iiRiiRiRiRo1oR1R1o222222222（二十八）37 100oRooRoRoR

11、111R111Ri222i222i（二十九）168i1R1RiRi1R0o0oRoR02i1i1212i(三十)16 10i1R1RiRi1R0101R1R02i2i2222i（三十一）27 10oiRioRoRi1o1o1111o222222222（三十二）17 1001R1R0R011010111102i2i2222i7110110710718.根據(jù)以上示意圖繪制傳動(dòng)簡圖，計(jì)算循環(huán)功率 方案（） 1.90 2.48 1.81 方案（）TR T1 T2 方案（） T2 T1 TR 1.12 1.92 1.72 方案（）TR T2 T1 1.72 1.81 1.90 方案方案方案比較以上各方案

12、，方案和方案連接簡單，支撐較好而且軸套較少。所以其繪制功率流線圖，計(jì)算循環(huán)功率。（1）方案1) T1制動(dòng)時(shí)只有一排參與轉(zhuǎn)動(dòng)。2) T2制動(dòng)時(shí)二、三排參與傳動(dòng)。寫出各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速方程如下： ni+2.36no-3.36nR=0 nR=1291.11r/min n2+3.50ni-4.50nR=0 解得 n2=0 no=1134.80r/min ni=1660r/min 3) 計(jì)算各構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩由于i2=1.46，所以Mo=-i2Mi=-1.46×830=-1211.8 N.m4) 對(duì)第排列轉(zhuǎn)矩方程如下：Mt3/1=Mq3/2.36=Mj3/-3.36 Mt3=513.47 N.m 解得 M

13、q3=1211.8 N.m Mj3+Mo=0 Mj3=-1725.27 N.m5) 對(duì)第排列方程：Mt6/1=Mq6/3.50=Mj6/-4.50 Mt6=-383.39 N.m 解得 Mq6=-1341.88 N.mMj3+ Mj6= 0 Mj6=1725.27N.m 根據(jù)以上計(jì)算繪出功率流線圖 (+)- (+)+ (+)+ (+)- (0)- (+)+由功率流線圖可以看，此傳動(dòng)方案中有循環(huán)功率，循環(huán)功率的大小P循環(huán)=Mt3ni/9550=513.47×1660/9550=89.25KW7）當(dāng)TR制動(dòng)時(shí)中間排行星排參與傳力。方案1) T1制動(dòng)時(shí)只有第二排參與轉(zhuǎn)動(dòng)。2) T2制動(dòng)時(shí)第

14、二、三排參與傳動(dòng)。3) 寫出此時(shí)各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速方程如下：4)ni-3.36nR+2.36no=0 no=n2=-703.39r/minn2+2.67no-3.67n1=0 解得nR =0 n1=-703.39r/minni=1660r/minno=n2計(jì)算各構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩 由于i2=1.46，所以Mo=-i2Mi=-1.46×830=-對(duì)第3排列轉(zhuǎn)矩方程如下：Mt3/1=Mq3/2.36=Mj3/-3.36 Mt3Mji+Mo=0 解得 Mq3=1211.8 N.mMi=-1211.8 Mj3=-對(duì)第排列方程：Mt7/1=Mq7/2.67=Mj7/-3.67 Mt7=-470.10N.m

15、解得 Mj7=-1255.17 N.mMq1+Mj7=0 Mq7根據(jù)以上計(jì)算繪出功率流線圖如圖所示 T1 T2 由功率流線圖可以看，此傳動(dòng)方案中有循環(huán)功率，循環(huán)功率的大小P循環(huán)=Mq1n1/9550=470.10×1660/9550=81.71kw 4) TR制動(dòng)時(shí)第三排傳力。結(jié)果：通過對(duì)兩種方案在不同構(gòu)件制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩以及循環(huán)功率的計(jì)算發(fā)現(xiàn)方案和方案在T2制動(dòng)時(shí)各構(gòu)件都有循環(huán)功率。而且都不能借助其他的行星排直接實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比。而方案在TR制動(dòng)時(shí)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案比方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通過比較，方案更合理，故選其作為做后續(xù)計(jì)算依據(jù)。二.齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.、齒輪模數(shù)和齒圈分度圓直徑確定根據(jù)變速箱的輸入

16、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，初選齒輪模數(shù)m=4，齒圈分度圓直徑初選360mm。2、齒圈和太陽輪齒數(shù)計(jì)算 齒圈的齒數(shù)為Zq=dq/m=360/4=90由可得所以 Zt3=Zq3/3=90/2.36=38.14，取Zt3=38 Zt1=Zq1/1=90/1.69=53.25，取Zt1=53 Zt7=Zq7/7=90/2.67=33.71 ，取Zt7=34由，計(jì)算得：Zx3=(Zq3-Zt3)/2=(90-38)/2=26Zx1=(Zq1-Zt1)/2=(90-53)/2=19Zx7=(Zq7-Zt7)/2=(90-34)/2=283、齒輪傳動(dòng)安裝條件校核（1）同心條件的校核由于方案三個(gè)行星排均滿足條件，所以同心條

17、件滿足。（2）、確定每個(gè)行星排的行星輪個(gè)數(shù)及其布置形式，并根據(jù)同心條件計(jì)算行星輪齒數(shù) 查相關(guān)資料了解到行星傳動(dòng)一般選擇3個(gè)行星輪，故此處選3個(gè)行星輪均勻布置。（3）裝配條件校核 裝配條件的公式為： ，其中n為行星排上的行星輪個(gè)數(shù)，在這里n=3;裝配條件校核如下: 第（3）排：(Zt3+Zq3)/n=(38+90)/3=43 第（1）排：(Zt1+Zq1)/n=(53+90)/3=48 第（7）排：(Zt7+Zq7)/n=(34+90)/3=41計(jì)算結(jié)果均為整數(shù)，故裝配條件可得到滿足。（4）相鄰條件 為保證行星輪在傳動(dòng)時(shí)不相互干涉并較少攪油損失，相鄰的兩個(gè)行星輪的齒頂間的間隙應(yīng)該大于58mm，經(jīng)

18、計(jì)算發(fā)現(xiàn)三個(gè)相鄰的行星輪齒頂間的間隙滿足要求。A3=m(Zx3+Zt3)/2=4(26+38)/2=128A1=m(Zx1+Zt1)/2=4(19+53)/2=144A7=m(Zx7+Zt7)/2=4(28+34)/2=124D x3=mZx3=426=104D x1=mZx1=419=76D x7=mZx7=428=112 2A3sinDx3=21281.732-104=118>(58)2A1sinDx1=21441.732-76=173>(58)2A7sinDx7=21241.732-112=103>(58)（5）將行星傳動(dòng)的參數(shù)列表如下：名稱mDqZtZx（3）排2.3

19、643603826（1）排1.695319（7）排2.673428（6）傳動(dòng)比誤差校核： 在設(shè)計(jì)中由于各種因素的制約傳動(dòng)比往往不能與理想值完全相同，所以必須對(duì)傳動(dòng)比誤差進(jìn)行校核，一般將傳動(dòng)比控制在3%5%之內(nèi)?，F(xiàn)對(duì)傳動(dòng)比誤差進(jìn)行校核如下：第排 3實(shí)=Zq3/Zt3=90/38=2.37第排 1實(shí)=Zq1/Zt1=90/53=1.70第排 7實(shí)=Zq7/Zt7=90/34=2.65列實(shí)際傳動(dòng)方程：ni+2.37no-3.37nR=0 （11）ni+1.70n1-2.70no=0 （12）n2+2.65ni-3.65nR=0 （13）方程（11）得 iR實(shí)=2.37方程（12）得 =2.70方程（

20、12）聯(lián)立（13）消去得方程n2+1.67ni-2.67no=0與方程（2）對(duì)比得i2實(shí)=1.53誤差校核2檔 R檔 1檔 由校核結(jié)果看，方案滿足傳動(dòng)比條件三、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(1)、各檔傳動(dòng)比 (此處的傳動(dòng)比為齒輪齒數(shù)確定之后的實(shí)際傳動(dòng)比)=2.70 =1.53 =-2.37(2)、制動(dòng)件轉(zhuǎn)速方程式： = （1）(3)、行星輪轉(zhuǎn)速方程式： = （2）式中： 、分別表示制動(dòng)構(gòu)件、輸出構(gòu)件和行星輪的轉(zhuǎn)速； 任意一檔的傳動(dòng)比； A常數(shù)。2、構(gòu)件轉(zhuǎn)速平面圖繪制(1)、建立平面坐標(biāo)系以、為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)。(2)、繪制輸入、輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)速線1)、輸入構(gòu)

21、件轉(zhuǎn)速線：把輸入構(gòu)件的轉(zhuǎn)速設(shè)為1，即把它作為衡量其它構(gòu)件轉(zhuǎn)速大小的單位，其它構(gòu)件的轉(zhuǎn)速用的倍數(shù)來表示。2)、輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)速線：該線是過原點(diǎn)和點(diǎn)（1 1）與橫坐標(biāo)軸成的直線。(3)、繪制各制動(dòng)件轉(zhuǎn)速線把=1代入式（1）得=1； 把=1代入式（1）得=，由此可知：各制動(dòng)件轉(zhuǎn)速線是過點(diǎn)（1 1）和點(diǎn)（ 0）的直線。對(duì)制動(dòng)構(gòu)件T1： 對(duì)制動(dòng)構(gòu)件T2： 對(duì)制動(dòng)構(gòu)件TR：(4)、繪制各行星輪轉(zhuǎn)速線把=1代入式（2）得，由此可知：各行星輪轉(zhuǎn)速線過點(diǎn)（1 0）。再根據(jù)已知條件確定行星輪轉(zhuǎn)速線的另一點(diǎn)坐標(biāo)后繪制行星輪轉(zhuǎn)速線。行星輪轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為： （14）對(duì)第7排，當(dāng)T2制動(dòng)時(shí)，nt7 =0，no=將nt7 =0

22、代入方程（14）得nx7=0.89。所以T2制動(dòng)時(shí)X7轉(zhuǎn)速線過（0.65，0.89）點(diǎn)和（1，0）點(diǎn)。對(duì)第1排，當(dāng)T1制動(dòng)時(shí)，nq1 =0，no=，將nq1 =0代入方程（14）得nx1=-1.67。所以T2制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速線過（0.37，1.76）點(diǎn)和（1，0）點(diǎn)。對(duì)第3排，當(dāng)TR制動(dòng)時(shí)，nj3 =0，no=，將nj3 =0代入方程（14）得nxR=-1.99。所以TR制動(dòng)時(shí)X3轉(zhuǎn)速線過（-0.42，-1.99）點(diǎn)和（1，0）點(diǎn)。根據(jù)以上坐標(biāo)點(diǎn)畫出綜合轉(zhuǎn)速平面圖，圖見后頁附圖。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：1檔工作時(shí)，TR制動(dòng)件轉(zhuǎn)速最大; 2檔工作時(shí)，TR制動(dòng)件轉(zhuǎn)速最大; R檔工作時(shí)，T2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：1檔工作時(shí)，第排行星輪轉(zhuǎn)速最高; 2檔工作時(shí)，第排行星輪轉(zhuǎn)速最高; R檔工作時(shí)，第排行星輪轉(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