行星齒輪變速箱課程設(shè)計(jì)

1、河北工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書工程機(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2006級(jí)工程機(jī)械專業(yè)設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2009年12月24日2010年1月4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）3.211.861.002.8720109954 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

2、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。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

3、方程式數(shù)33、根據(jù)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9二、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)121、齒輪模數(shù)和齒圈分度圓直徑確定122、齒圈和太陽輪齒數(shù)計(jì)算123、齒輪傳動(dòng)安裝條件校核12三、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141、已知條件142、構(gòu)件轉(zhuǎn)速平面圖繪制143、構(gòu)件轉(zhuǎn)速分析174、換檔離合器的位置確定18四、參考資料18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）3.2

4、11.861.002.8720109952. 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： (2) .列派生方程式 現(xiàn)已知n=3，根據(jù)已經(jīng)求得的需要的方程數(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；

5、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)方程式構(gòu)件布置型式派生方法2.21原始方程 (1)0.86原始方程 (2)2.87原始方程 (3)2.04（1）、(2)消去 (4)1.04(1)、（3）消去 (5) 1.91(2)、（3）消去 (6)1.57（1）、(2)消去 (7)1.75（1）、(3)消去 (8)4.5（3）、(2)消去 (9)1（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（2）、（5）、（10）的值均太小，(9) 的

6、值均太大，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）、（3）、（4）、（6）、（7）、（8）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?。?）、（3）、（4）、（6）、（7）、（8）方程式組合成方程組。7.

7、 繪制變速箱傳動(dòng)示意圖1341o212o21ooR1o1R1oRiiiiiiiii1341434311361oioi1i1ooRRRRoRoRii2i2i2ii1363616131370100011oo10R1R001R2ii2iiI2I71 3731173138R1010R0R100R0R0R001iiii1I1i813138381346iO2i200i2RR1R1RRR12ii2iii2i6346433643470020202001R1R1111R2iIii2i2i734347473348Ro202R2R00R1R1010R1iiii1i1i834348483467i202i0i02R11

8、1R1R112i2i2222i647467674468i2R2iRiR2R101R0R012i1i2121i648468684461i211i2i12R100R1R012iii2i2ii641164614（十一）6780iRi01iR01R0R10R01221211212768678687（十二）6710i1i01i101R0R10R0122i22i2i2761671617（十三）6730i0i00i001RRR1RRR122i22i2i2763673637（十四）6740i2i02i201R1R11R1122i22i2i2764674647（十五）78110R0R1R100101000012

9、2121I71i2178781817（十六）78300R0R0R00R1010R0R1i2121i1i23778783837（十七）784R020R202R01110111012i21i2i1874784748（十八）143012120201R0101R1R0iiiiiiiii314142431（十九）1470121202011010111102iiii2i2i714147471（二十）14821R12R2R1100010100ii1ii1i1i4181484818.繪制傳動(dòng)簡圖、計(jì)算循環(huán)功率方案方案方案 方案 比較以上各個(gè)方案，方案、方案連接簡單、支撐較好且軸套較少。故選其繪制功率流線圖、計(jì)

10、算循環(huán)功率。（1）方案1)當(dāng)T1制動(dòng)時(shí)，只有中間排參與傳動(dòng)。2)當(dāng)T2制動(dòng)時(shí)。、排參加傳動(dòng)，此時(shí)的傳動(dòng)簡圖如下寫出此時(shí)各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速方程如下： 解得計(jì)算各構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩由于，所以對(duì)第排列轉(zhuǎn)矩方程如下： 求得對(duì)第排列方程： 求得根據(jù)以上計(jì)算繪出功率流線圖如上圖所示。由功率流線圖可以看，此傳動(dòng)方案中無循環(huán)功率。3）當(dāng)TR制動(dòng)時(shí)，第和第行星排參與傳動(dòng)。方案1) T1制動(dòng)時(shí)只有第三排參與轉(zhuǎn)動(dòng)。2) T2制動(dòng)時(shí)第二、三排參與傳動(dòng)，此時(shí)的傳動(dòng)簡圖如下所示：寫出此時(shí)各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速方程如下： 解得計(jì)算各構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩由于，所以對(duì)第排列轉(zhuǎn)矩方程如下： 求得對(duì)第排列方程： 求得根據(jù)以上計(jì)算繪出功率流線圖如上圖所示。由功率流線

11、圖可以看，此傳動(dòng)方案中有循環(huán)功率，3）TR制動(dòng)時(shí)3排均傳力。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)件的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩相同，后者有循環(huán)功率。且方案在TR制動(dòng)時(shí)三個(gè)行星排均參與傳遞，且構(gòu)件布置較方案復(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400mm。2、齒圈和太陽輪齒數(shù)計(jì)算 齒圈的齒數(shù)為 由可得所以 ，取Zt4=44; ，取Zt1=44 ，取Zt8=56;由，計(jì)算得：3、齒輪傳動(dòng)安裝條件校核（1）同心條件的校核由于方案

12、三個(gè)行星排均滿足條件，所以同心條件滿足。（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（4）排： 第（1）排： 第（8）排：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)步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)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。（5）將行星傳動(dòng)的參數(shù)列表如下：名稱mZqZtZx（4）排2.0444

13、004428（1）排2.214428（8）排1.755622（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)。現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)比誤差進(jìn)行校核如下：第排 第排 第排 列實(shí)際傳動(dòng)方程： （11） （12） （13）方程（12）與（1）對(duì)比得 =3.27方程（12）聯(lián)立（13）消去得方程與方程（3）對(duì)比得=3.04方程（11）聯(lián)立（12）消去得方程與方程（2）對(duì)比得=1.934誤差校核1檔 R檔 2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

14、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)=3.27 =1.934 =3.04(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)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（

15、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)第排，當(dāng)T2制動(dòng)時(shí)，=0，=，將=0代入方程（14）得。所以T2制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速線過（0.52，-1.09）點(diǎn)和（1，0）點(diǎn)。對(duì)第排，當(dāng)T2制動(dòng)時(shí)，=，將代入方程（14）得。所以T2制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速線過（0.52，-0.79）點(diǎn)和（1，0）點(diǎn)。對(duì)第排，當(dāng)TR制動(dòng)時(shí)，=0，=，將代入方程（14）得。所以TR制

16、動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速線過（-0.33，1.5）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、與不同的傳動(dòng)方案有無關(guān)系？ 答：因?yàn)門1和T2分別制動(dòng)時(shí)，不同的檔位TR制動(dòng)件的轉(zhuǎn)速不同，而方案和方案T2制動(dòng)實(shí)現(xiàn)2檔傳動(dòng)時(shí)，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速相同。由此得出結(jié)論：構(gòu)件轉(zhuǎn)速的大小與傳動(dòng)比數(shù)值的大小有無、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，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：用行星排加制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)接近于1的傳動(dòng)比時(shí)，行星排各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速較高，消耗的功率較大，而用離合器來實(shí)現(xiàn)等于1的傳動(dòng)比，行星排各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速較低