自動(dòng)齒輪變速箱齒比的計(jì)算與實(shí)例

1、精選ppt精選ppt 概述概述 -目的與笵圍目的與笵圍 自動(dòng)齒輪變速箱齒輪比的計(jì)算法自動(dòng)齒輪變速箱齒輪比的計(jì)算法a) 平行軸齒輪平行軸齒輪組組b) 行星軸齒輪行星軸齒輪系系 表格表格法法 杠桿比例杠桿比例法法 機(jī)構(gòu)學(xué)分析機(jī)構(gòu)學(xué)分析法法 以上三種計(jì)算法的優(yōu)劣比較以上三種計(jì)算法的優(yōu)劣比較 總結(jié)總結(jié) 1.5 Hrs精選ppt概述概述: 如前所述如前所述,全球目前現(xiàn)有及未來(lái)的自動(dòng)齒輪變速箱全球目前現(xiàn)有及未來(lái)的自動(dòng)齒輪變速箱,除了除了AMT 及及DCT是平行軸外是平行軸外, 其它大部份均以行星齒輪為主導(dǎo)其它大部份均以行星齒輪為主導(dǎo), 而平行軸而平行軸的齒輪組的總齒輪比的齒輪組的總齒輪比(輸入輸入/輸出輸

2、出)的計(jì)算的計(jì)算, 基本上比起行星齒輪基本上比起行星齒輪速比要簡(jiǎn)易的多速比要簡(jiǎn)易的多, 而且換檔離合器機(jī)構(gòu)的排列及選擇也是如此而且換檔離合器機(jī)構(gòu)的排列及選擇也是如此. 鑒之于此鑒之于此, 此課程的主要對(duì)象此課程的主要對(duì)象,也因之針對(duì)著行星齒輪系統(tǒng)也因之針對(duì)著行星齒輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)需求而制定的結(jié)構(gòu)需求而制定.精選ppt精選ppt 齒速比齒速比(i)= -從動(dòng)輪齒數(shù)從動(dòng)輪齒數(shù) (T2 x T4 x.xTn-1) 主動(dòng)輪齒數(shù)主動(dòng)輪齒數(shù) (T1 x T3 x.xTn) 精選ppt通常使用的行星齒輪系統(tǒng)通常使用的行星齒輪系統(tǒng) 單行星組系單行星組系 雙行星組系雙行星組系 臺(tái)階式行星系臺(tái)階式行星系 Ravign

3、aux Ravignaux 行星系行星系 (Step Pinion)B) B) 非常用行星歯輪系統(tǒng)非常用行星歯輪系統(tǒng) 雙太陽(yáng)輪雙太陽(yáng)輪- - 雙行星輪雙行星輪 (DS-DP)(DS-DP) 雙內(nèi)齒輪雙內(nèi)齒輪- - 雙行星輪雙行星輪 (DR-DP(DR-DP)P2P1P2P1 R1R2長(zhǎng)軸行星齒精選ppt一般行星齒輪組, 當(dāng)使用于轉(zhuǎn)動(dòng)扭力/速度時(shí), 下列的構(gòu)件中之一必須緊固不動(dòng)(Held/Ground), 而其余的兩個(gè)構(gòu)件則可分別作為輸入(Input)以及輸出(Output)端: 太陽(yáng)輪太陽(yáng)輪(S), 行星支架行星支架 (PC) 及內(nèi)齒輪及內(nèi)齒輪(R) 差動(dòng)(differential) 太陽(yáng)輪

4、(S)行星支架(PC)內(nèi)齒輪 (R)行星輪 (P)精選pptv 齒齒輪輪比比 (Gear Ratio)的的計(jì)計(jì)算算, 尤其在面臨多檔行星尤其在面臨多檔行星齒齒 輪輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)時(shí).較平行軸較平行軸(Parallel/Counter Shaft) 齒輪齒輪系要復(fù)雜的系要復(fù)雜的多多v齒輪齒輪比比(Gear Ratio)較受限制較受限制v 內(nèi)齒輪及行星支架的設(shè)計(jì)及制造工藝較困內(nèi)齒輪及行星支架的設(shè)計(jì)及制造工藝較困難難, 成成本本 也也高高v 多檔行星齒輪系統(tǒng)構(gòu)件的安多檔行星齒輪系統(tǒng)構(gòu)件的安裝裝組合組合及及動(dòng)動(dòng)力力(功率功率)流流 程程(Power Flow)的選的選擇十分復(fù)擇十分復(fù)雜雜, 不

5、不易掌易掌控控v 傳動(dòng)構(gòu)件的測(cè)試臺(tái)架設(shè)計(jì)較復(fù)雜傳動(dòng)構(gòu)件的測(cè)試臺(tái)架設(shè)計(jì)較復(fù)雜v 換檔機(jī)構(gòu)的分換檔機(jī)構(gòu)的分析析.及及控制系統(tǒng)及仿真模擬較復(fù)控制系統(tǒng)及仿真模擬較復(fù)雜雜v 其地因其地因素素- 投資成投資成本本, 人力資源等的考量人力資源等的考量 Survey精選pptA) A) 表格法表格法( (TABULATION METHOD)TABULATION METHOD) 單一行星齒輪組 雙行星齒輪組 復(fù)合式(Compound) 行星齒輪系 辛普森行星齒輪系統(tǒng)(Simpson Gear Train) Ravignaux 行星齒輪系統(tǒng)精選ppta) a) 單一的行星齒輪組單一的行星齒輪組 表格計(jì)算法表格計(jì)算

6、法構(gòu)件構(gòu)件( (齒輪比齒輪比) )行星輪速行星輪速 (= P- C)(= P- C) ( (相討干行星支架速度相討干行星支架速度) )S SC CR RP P1 10 0- S / R- S / R-S / P-S / P- S / P- S / P 対以上每個(gè)行格乘以対以上每個(gè)行格乘以 “- R/S” “- R/S” 值值 - R / S - R / S0 01 1R / PR / PR / PR / P 対以上每個(gè)行格対以上每個(gè)行格 加以加以 “- 1” “- 1” 值值-(R+S) /S-(R+S) /S-1-10 0(R - P) / P(R - P) / P R / P R / P

7、対以上每個(gè)行格乘以対以上每個(gè)行格乘以 “ “ S / (R+S)” S / (R+S)” 值值1 1S / (R+S)S / (R+S)0 0- S / (R - P) / ( P (R + S)- S / (R - P) / ( P (R + S)- RS / (P (R + S)- RS / (P (R + S) 対以上每個(gè)行格加対以上每個(gè)行格加 以以 “- “- 1” 1” 值值0 0-R/(R+S)-R/(R+S)-1-1-R (S-P) / (P (R+S)-R (S-P) / (P (R+S)RS/(P(R+S)RS/(P(R+S) 対以上每個(gè)行格乘以対以上每個(gè)行格乘以 “ “ (

8、R+S) / R ” (R+S) / R ” 值值0 01 1(R+S)/R(R+S)/R(S-P) / P(S-P) / PS/PS/P單一行星齒輪比計(jì)算總結(jié)表單一行星齒輪比計(jì)算總結(jié)表輪入輪入(I)(I)緊固緊固(G)(G)輸出輸出(O)(O)輪出輪出 / /輸入輸入 速度比速度比行星齒速度比行星齒速度比( (相対行星支架相対行星支架) ) Sun = 1Carrier=0Ring- S/R-S/PSUN = 1Ring =0CarrierS/(R+S)R/PRING = 1Sun =0CarrierR/(R+S)R/PRING = 1Carrier=0Sun- R/S- RS /(P(R+

9、S)Carrier= 1Sun =0Ring(R+S)/RRS / (P(R+S)Carrier= 1Ring =0Sun(R+S)/SS/P精選ppt構(gòu)件構(gòu)件行星速度比行星速度比( (相対行星支架相対行星支架) ) S SC CR RP1P1P2P2= P1 C= P1 C= P2 - C= P2 - C1 10 0S / RS / R- S /P1- S /P1S / P2S / P2- S / P1- S / P1S / P2S / P2 対以上每個(gè)行格乘以対以上每個(gè)行格乘以 “ “ R / S ” R / S ” 值值 R / SR / S0 01 1- R / P1- R / P1R

10、 / P2R / P2- R / P1- R / P1R / P2R / P2 対以上每個(gè)行格対以上每個(gè)行格 加以加以 “- 1” “- 1” 值值(R-S) / S(R-S) / S-1-10 0 - (R + P1) / P1 - (R + P1) / P1(R - P2) / P2(R - P2) / P2- (R + P1 ) / P1- (R + P1 ) / P1(R - P2) / P2(R - P2) / P2 対以上每個(gè)行格乘以対以上每個(gè)行格乘以 “ “ S / (R - S) ” S / (R - S) ” 值值1 1- S /(R-S)- S /(R-S)0 0- S (

11、R+P1)/(P1(R-S)- S (R+P1)/(P1(R-S) S(R-P2)/(P2(R-S) S(R-P2)/(P2(R-S)- RS / (P1 (R - S)- RS / (P1 (R - S)RS / (P2 (R-S)RS / (P2 (R-S) 対以上每個(gè)行格加対以上每個(gè)行格加 以以 “ - “ - 1 ” 1 ” 值值0 0-R/(R-S)-R/(R-S)-1-1- (R(S+P1) /(P1(R-S)- (R(S+P1) /(P1(R-S)R(S-P2) / (P2(R-S)R(S-P2) / (P2(R-S)- RS / (P1(R-S)- RS / (P1(R-S)R

12、S / (P2(R-S)RS / (P2(R-S) 対以上每個(gè)行格乘以対以上每個(gè)行格乘以 “ “ (R - S) / R ” (R - S) / R ” 值值0 01 1(R-S) /R(R-S) /R(S+P1) / P1(S+P1) / P1-(S-P2) / P2-(S-P2) / P2(S+P1) / P1(S+P1) / P1-(S-P2) / P2-(S-P2) / P2雙行星齒輪比計(jì)算總結(jié)表雙行星齒輪比計(jì)算總結(jié)表輸入輸入(I)(I)緊固緊固(G)(G)輸出端輸出端(O)(O) 速度比速度比行星行星1 1速度比速度比( (相対行星支架相対行星支架) ) 行星行星2 2速度比速度比(

13、 (相対行星支架相対行星支架) ) Sun = 1Carrier=0RingS / R-S / P1S / P2SUN = 1Ring =0Carrier-S / (R-S)- RS / (P1 (R - S)RS / (P2 (R-S)RING = 1Sun =0CarrierR / (R-S)RS / (P1(R-S)-RS / (P2(R-S)RING = 1Carrier=0SunR / S-R / P1R / P2Carrier = 1Sun =0Ring (R-S) / R(S+P1)/P1-(S-P2)/P2Carrier = 1Ring =0Sun -(R-S ) / S(R+

14、P1) / P1- (R - P2) / P2b) b) 雙行星齒輪組雙行星齒輪組 表格計(jì)算法表格計(jì)算法C精選ppt實(shí)例實(shí)例 - - 辛普森辛普森(Simpson) (Simpson) 行星齒行星齒輪系統(tǒng)輪系統(tǒng) - - 使用兩個(gè)單一行星組使用兩個(gè)單一行星組 來(lái)來(lái)合成一個(gè)復(fù)合式的齒輪系統(tǒng)合成一個(gè)復(fù)合式的齒輪系統(tǒng)S2 /(S2+R2) =D精選pptB) B) 杠桿比例法杠桿比例法( (LEVER DIAGRAM METHOD)LEVER DIAGRAM METHOD) 單一行星齒輪組 雙行星齒輪組 復(fù)合式(Compound) 行星齒輪系 辛普森行星齒輪系統(tǒng)(Simpson Gear train)

15、 Ravignaux 行星齒輪系統(tǒng)三種常用齒輪比三種常用齒輪比(Gear Ratio)的計(jì)算方法的計(jì)算方法 精選ppta) a) 杠桿比例計(jì)算法杠桿比例計(jì)算法 - - 單一行星齒輪組單一行星齒輪組內(nèi)齒輪RPinion大陽(yáng)輪(S)PCRPC S S R需要三道力量以達(dá)到杠桿上的平衡即: 輸入(I), 輸出(O) 及緊固力G) IOGOGIGO I OIGIGOGI O 6 種可行的速度比排列 又 T.R = 1 / S.R. 杠桿3/24/2022精選ppt15單一行星齒輪比總結(jié)單一行星齒輪比總結(jié) - 杠桿比例法杠桿比例法精選pptPC R SIOGOGIGO I OIGIGOGI O 內(nèi)齒輪R

16、P2太陽(yáng)齒(S)P1PC S Rb) b) 杠桿比例計(jì)算法杠桿比例計(jì)算法 - - 雙行星齒輪組雙行星齒輪組PC3/24/2022精選ppt17雙行星齒輪比總結(jié)雙行星齒輪比總結(jié) - 杠桿比例法杠桿比例法精選pptC) C) 復(fù)合式系統(tǒng)齒輪比復(fù)合式系統(tǒng)齒輪比 - - 杠桿比例計(jì)算法杠桿比例計(jì)算法實(shí)例實(shí)例 1 - 1 - 辛普森辛普森(Simpson) (Simpson) 行星齒行星齒輪系統(tǒng)輪系統(tǒng) - - 使用兩個(gè)單一行星組使用兩個(gè)單一行星組 來(lái)來(lái)合成一個(gè)復(fù)合式的齒輪系統(tǒng)合成一個(gè)復(fù)合式的齒輪系統(tǒng)杠桿比例法杠桿比例法R1C1S1R2C2S2K1S1K1R1K2S2K2R2K1R1 =K2(S2+R2)

17、K2 = K1R1 /(S2+R2) K1S1K1R1S2/(S2+R2)K1R1R2/(S2+R2)R1C1/R2C2S1/S2由由 K2 転換到転換到 K1設(shè)計(jì)要求 (R/S=?)R1/ S1 = C1R2/S2 = C23/24/2022精選ppt19 K1S1K1R1S2/(S2+R2)K1R1R2/(S2+R2)R1C1/R2C2S1/S2實(shí)例實(shí)例 一一 辛普森行星齒輪系統(tǒng)速度比總結(jié)辛普森行星齒輪系統(tǒng)速度比總結(jié)運(yùn)転條件系依上圖所示3/24/2022精選ppt20,Chain精選pptC) C) 機(jī)構(gòu)學(xué)分析法機(jī)構(gòu)學(xué)分析法( (KINEMATIC ANALTICAL KINEMATIC

18、ANALTICAL METHOD)METHOD) 單一行星齒輪組 雙行星齒輪組 復(fù)合式(Compound) 行星齒輪系 辛普森行星齒輪系統(tǒng)(Simpson Gear Train) Ravignaux 行星齒輪系統(tǒng) (見(jiàn)附件)三種常用的齒輪比三種常用的齒輪比(Gear Ratio)計(jì)算方法計(jì)算方法精選ppt工程術(shù)語(yǔ)工程術(shù)語(yǔ) ( Nomenclature)代碼符號(hào)代碼符號(hào)D= 齒輪節(jié)圓齒輪節(jié)圓 (Pitch Diameter)M= 模數(shù)模數(shù) ( 法向法向)- Normal Module R ( 半徑半徑 mm) V (瞬瞬 時(shí)的速度時(shí)的速度) - (M/S)RRi= 內(nèi)齒輪節(jié)圓半徑內(nèi)齒輪節(jié)圓半徑

19、( I = 1,2,3)VRi= 內(nèi)齒輪速度內(nèi)齒輪速度 ( I = 1,2,3)RPi= 行星齒輪節(jié)圓半徑行星齒輪節(jié)圓半徑 ( I = 1,2,3)Vpi= 行星齒輪速度行星齒輪速度 ( I = 1,2,3)RSi= 太陽(yáng)輪節(jié)圓半徑太陽(yáng)輪節(jié)圓半徑 ( I = 1,2,3)VSi= 太陽(yáng)輪速度太陽(yáng)輪速度 ( I = 1,2,3)RCi= 行星支架半徑行星支架半徑 ( I = 1,2,3)VCi= 行星架速度行星架速度 ( I = 1,2,3) Z ( 齒數(shù)齒數(shù)) w w ( 角速度角速度 - Radian /S) ZRi= 內(nèi)齒輪齒數(shù)內(nèi)齒輪齒數(shù) ( I = 1,2,3)w wRi= 內(nèi)齒輪角速度

20、內(nèi)齒輪角速度 ( I = 1,2,3)ZPi= 行星齒輪齒數(shù)行星齒輪齒數(shù) ( I = 1,2,3)w wPi= 行星齒輪角速度行星齒輪角速度 ( I = 1,2,3)RSi= 太陽(yáng)輪齒數(shù)太陽(yáng)輪齒數(shù) ( I = 1,2,3)w wSi= 太陽(yáng)輪角速度太陽(yáng)輪角速度 ( I = 1,2,3) T ( 力矩力矩 N-m)w wCi= 行星架角速度行星架角速度 ( I = 1,2,3)TRi= 內(nèi)齒輪所承受力矩內(nèi)齒輪所承受力矩 ( I = 1,2,3) n ( 転速転速 -RPM )TCi= 行星支架所承受的力矩行星支架所承受的力矩 ( I = 1,2,3)nRi= 內(nèi)齒輪速度內(nèi)齒輪速度 ( I = 1

21、,2,3)TSi= 太陽(yáng)輪所承受的力矩太陽(yáng)輪所承受的力矩 ( I = 1,2,3)nPi= 行星齒輪速度行星齒輪速度 ( I = 1,2,3) F ( 傳動(dòng)力傳動(dòng)力, Newtons)nSi= 太陽(yáng)輪速度太陽(yáng)輪速度 ( I = 1,2,3)FRi= 內(nèi)齒輪所受的傳動(dòng)力內(nèi)齒輪所受的傳動(dòng)力 ( I = 1,2,3)nCi= 行星架速度行星架速度 ( I = 1,2,3)FCi= 行星支架所受的傳動(dòng)力行星支架所受的傳動(dòng)力 ( I = 1,2,3) FSi= 太陽(yáng)輪所受的傳動(dòng)力太陽(yáng)輪所受的傳動(dòng)力 ( I = 1,2,3)I = 1, 2, 3 ; 乃系各行星齒輪組的代號(hào)乃系各行星齒輪組的代號(hào) 旋転 角

22、速度(w) 方向性的識(shí)別 CCW “-” CW”+” 速度 ( V ) 方向性的識(shí)別- +3/24/2022精選ppt233/24/2022精選ppt24 內(nèi)齒輪行星輪太陽(yáng)輪著地緊固 以下的程序系導(dǎo)引速度方程式的規(guī)則 - 單行星齒輪組: 1. 緊固內(nèi)齒輪或太陽(yáng)齒, 僅讓非緊固的齒輪作 為輸入件,同時(shí)也使行星架能自由転動(dòng).以此 導(dǎo)出輸入輪和行星輪之間的速度 關(guān)系式 (方程式 1), 此方程式中應(yīng)包含 行星架的転速; 方程式的速度矢量應(yīng) 和転動(dòng)方向互相吻合. 2. 重復(fù)第一步驟, 但替換上述的緊固件及輸入件 (方程式 2). 3. 從以上兩個(gè)方程式中去除行星輪的速度, 即可 得到各運(yùn)転主件之間的速

23、度關(guān)系, 即輸出 / 輸入 的速度比來(lái). 4. 當(dāng)各運(yùn)転主件的速度犾取後,行星齒輪的速度則 可由方程式 1 或 2 中取得. 圖示 13/24/2022精選ppt25因?yàn)镽 = Z / 2 x M; 此処 Z 為齒數(shù), M為齒輪模數(shù) (4)將(4) 代入以上(1), (2) (3) 方程式中, 可得行星齒輪組各転動(dòng)元件的關(guān)系式單一行星齒輪組各構(gòu)件的転速關(guān)系式單一行星齒輪組各構(gòu)件的転速關(guān)系式 w wR x ZR = w wP x ZP + w wC x ZR(5) w wS x ZS = - w wP x ZP + w wC x ZS (6) w wR x ZR + w wS x ZS = w

24、wC ( ZR + ZS )(7)3/24/2022精選ppt26根據(jù)以上的方程式導(dǎo)引規(guī)則3/24/2022精選ppt27根據(jù)以上的方程式的異演規(guī)則根據(jù)以上的方程式的異演規(guī)則:各構(gòu)件的速度關(guān)系式各構(gòu)件的速度關(guān)系式各構(gòu)件的力矩關(guān)系式各構(gòu)件的力矩關(guān)系式 w wR x ZR = w wP1 x ZP1 + w wC x ZR (1)Ti ( Input) = 1 (1) w wS x ZS = - w wP2 x ZP2 + w wC x ZS (2)To (Output) = - 1/ w wO (2) w wR x ZR - w wS x ZS = w wC ( ZR - ZS ) (3)TR

25、(Reaction) = - ( Ti + TO) (3) - w - wP1 x ZP1 = w wP2 x ZP2 (4)案例案例123456與輸入件的速度比與輸入件的速度比 (S/R)輸入輸入 (I)Sun(S)SunRingRingCarrierCarrier輸出輸出 (O)Ring(R)CarrierSunCarrierRingSun緊固緊固 (G)Carrier(C)RingCarrierSunSunRing輸入件速度輸入件速度(設(shè)定為設(shè)定為 1.0)TSun = 1TSun = 1T Ring = 1T Ring = 1TCarrier = 1TCarrier = 1由由 (3)

26、 得到與輸入件得到與輸入件的速度比的速度比wC = 0wR = 0wC = 0wS = 0wS = 0wR= 0 (ZS / ZR)ZS / (ZR + ZS) ( ZR / ZS ) ZR / (ZR - ZS ) (ZR - ZS) / ZS - (ZR - ZS) / ZS 由由(1) 式得到式得到 P1行星輪的速度比行星輪的速度比wC = 0wR = 0wC = 0wS = 0wS = 0wR = 0 - (ZS / ZP1 ) - (ZR / ZP1) x ZS / (ZR-ZS) - (ZR / ZP1) - (ZS / ZP1) x ZR / (ZR-ZS) ( ZS + ZP1

27、)/ZP1( ZR + ZP1)/ZP1由由(2) 式得到式得到 P2行星輪的速度比行星輪的速度比 (ZS / ZP2 ) (ZR / ZP2) x ZS / (ZR-ZS) (ZR / ZP2) (ZS / ZP2) x ZR / (ZR-ZS) -( ZS - ZP2)/ZP2-( ZR ZP2)/ZP2 與輸入件的力矩比與輸入件的力矩比 (T/R)輸入件的力矩輸入件的力矩(設(shè)定為設(shè)定為 1.0)TSun = 1TSun = 1T Ring = 1T Ring = 1TCarrier = 1TCarrier = 1輸出力矩比輸出力矩比 = - 1 / w woutput ZR / ZS(

28、ZR - ZS)/ ZS ZS / ZR (ZR+ ZS) / ZR ZS / ( ZR - ZS) ZS / (ZR-ZS) 緊固件力矩比緊固件力矩比= - (Ti +To) - (1 + ZR / ZS) -( 1+( ZR - ZS)/ ZS) - (1 + ZRS /ZSR) - (1 + (ZS+ZR) / ZR)-(1+ZS / ( ZR - ZS)- (1+ZR / ( ZR -ZS)題示題示:Ti + TO +TR = 0PC精選ppt w wR1 x ZR1 + w wS1 x ZS1 = w wC1 ( ZR1 + ZS1 ) (1) w wR2 x ZR2 + w wS2

29、 x ZS2 = w wC2 ( ZR2 + ZS2 ) (2) 由于由于 構(gòu)件聯(lián)結(jié)構(gòu)件聯(lián)結(jié), , 所以所以 w wS1 = w wS2 , w wc1 = w wR2 (3) 各組行星輪的速度比各組行星輪的速度比( S/R)及力矩比及力矩比 (T/R)也可用單一行也可用單一行 星組的方程式得到星組的方程式得到 該行星齒輪系統(tǒng)系由兩組單一行星齒輪組復(fù)合而成同樣根據(jù)以上的方程式異演規(guī)則:題示題示: 構(gòu)件構(gòu)件 D (即行星架即行星架C2) 在仼何各運(yùn)転情況下均需制定為輸出件在仼何各運(yùn)転情況下均需制定為輸出件輸出輸出3/24/2022精選ppt29輸出輸出精選ppt 表格法表格法 杠桿比例法杠桿比例

30、法 理論分析法理論分析法優(yōu)奌優(yōu)奌: 容易跟蹤了解 - 容易建立計(jì)算模式 - 理論清晰明了 容易查誤 - 容易操作及演示 - 用法簡(jiǎn)易 便于簡(jiǎn)單行星組 - 便于較復(fù)雜的多組 - 可用于建立電 的計(jì)算(手算即可) 行星系組計(jì)算分析 腦程式 弱奌弱奌: 不利于多組的行星 - 需花時(shí)間學(xué)習(xí)-新入者 - 需花時(shí)間建立系統(tǒng)的演算(太復(fù)雜) - 花時(shí)間換算比例尺寸 統(tǒng)及導(dǎo)方程式 - 不易計(jì)算行星輪(Pinion) 的速度 精選ppt31為了便于課題的講解及演示為了便于課題的講解及演示, 我們須遵照我們須遵照下列的一些設(shè)定笵圍的限制下列的一些設(shè)定笵圍的限制: 在此課題上,我們將使用上面提及的杠桿比例法(Lev

31、er Diagram) 來(lái)演示闡明汽車(chē)行星齒輪系統(tǒng)上的各種不同的排 列組合法 輸出件(軸) 的選用及位置在仼何運(yùn)行情況時(shí)必須固定不固定不 變變 在換檔時(shí)不允許超過(guò)二個(gè)換檔機(jī)構(gòu)以上的相互遞換 ( Double clutch shifting one time is not allowed) 齒輪比的笵圍已事先決定 我們將行星齒輪組限制到二組或最多三組, 以求節(jié)省講 解時(shí)間, 并可使實(shí)例在演示時(shí)得到較為簡(jiǎn)潔明了的過(guò)程 了解.精選ppt32 其中辛普森(Simpson)行星齒輪系統(tǒng)是最原始也是最常用來(lái) 作為演示說(shuō)明復(fù)合式的杠桿比例法組合排列的題材. 1 2 R 1 C1S1R2C2S2R2R1C2C

32、1S1S2abc 簡(jiǎn)易支桿圖簡(jiǎn)易支桿圖 (Stick Diagram) 杠杠 桿桿 比比 例例 圖圖 (Lever Diagram)R1 R2C1 C2 S1 S2BFWCL精選ppt33 因依前設(shè)立規(guī)定因依前設(shè)立規(guī)定 1, 輸出件輸出件(奌奌) 設(shè)定後便不得仼意更變?cè)O(shè)定後便不得仼意更變, 而依規(guī)定而依規(guī)定2的需求的需求, 僅允許更換僅允許更換(Shift)輸入或緊固件來(lái)獲取不同齒輪比輸入或緊固件來(lái)獲取不同齒輪比 依上所述依上所述, 兩種不同的更換方式兩種不同的更換方式:即所謂的即所謂的”更 換 輸 入 件更 換 輸 入 件(switched-input)” 及及 “更換緊固件更換緊固件(sw

33、itched-reaction)” 可用下二可用下二圖來(lái)表述圖來(lái)表述 根據(jù)此兩種更換行星組件的方法根據(jù)此兩種更換行星組件的方法, 便可組成市面上已被應(yīng)用的許便可組成市面上已被應(yīng)用的許多不同式樣的行星齒輪多不同式樣的行星齒輪(箱箱)系統(tǒng)的排列系統(tǒng)的排列 可選擇転移緊固件(G)的排列法 可選擇転移輸入件(I)的排列法緊固件緊固件(G) 緊固件緊固件(G)輸輸 出出( O) 特特 定定不變不變 輸入輸入(I)可転移可転移輸輸 出出( O) 特特 定定不變不變 輸入輸入(I)精選ppt34 首先將每組行星齒輪的杠桿支架其及支奌依行星結(jié)構(gòu), 如單一或雙行星組建立起來(lái) 將各組行星支奌與其他組的連結(jié)奌以直線

34、結(jié)聯(lián)起來(lái) 從各組行星輪及其聯(lián)線的組合,整合出以單一支桿(如右 圖所示) 的杠桿支架來(lái) 如根據(jù)前面所訂立的設(shè)定規(guī)則, 即輸出件(點(diǎn))的位置 保持固定不變,并依僅使用一対一的離合器的原則作換 檔時(shí),某些前進(jìn)檔(Forward) 的齒輪比數(shù), 其中包括低(速) 檔(Under Drive)高檔(Over Drive), 可用以下的算法 來(lái)決定 為達(dá)到倒檔(負(fù)值)的齒輪比. 緊固奌(支點(diǎn))的位置須建立 在輸入點(diǎn)及輸出點(diǎn)之間. 就一般通式而言: 杠桿上的齒輪比,在低檔(U.D.) 應(yīng)有 n 2 個(gè), 而高檔(O.D) 及倒檔則各有n-3 個(gè), 同時(shí)并可 加上一個(gè)直接檔( Direct Drive), 以

35、增加檔數(shù)(Bonus). 支奌(Node -n)輸出精選ppt35所以可獲得的支奌數(shù)(n) 可以用下列的方程式來(lái)計(jì)算: 在低檔 (Under Drive) 比時(shí); NUD = n-2 在直接檔(Direct Drive)比時(shí); NDir = 1 在高檔 (Over-drive) 比時(shí) ; NOD = n-3 在倒檔(Revers) 時(shí) ; N Rev = n-3 所以前進(jìn)檔數(shù) (N ) = NUD +1 +NOD = 2n -4 ; 或 n = N /2 +2譬如:五(前進(jìn))速的變速箱, 其支奌數(shù)為: n = 5/2 +2 =4.5 - 5.0 (整數(shù)值)-題示題示: 某些五個(gè)支奌的杠桿上某些

36、五個(gè)支奌的杠桿上, 也可體現(xiàn)出六速的可能性也可體現(xiàn)出六速的可能性.精選ppt36就如前所示, 利用杠桿比例法優(yōu)點(diǎn)即是可依照不同的杠桿尺寸或比例的排列,便可覓求到適當(dāng)?shù)凝X輪比(Gear Ratio), 其比例關(guān)系也可用以下的公式來(lái)表示: Dx = Lx Dx = LxININ / Lx / LxOUTOUT, 此處: Dx = 齒輪比 LxIN = 從輸入奌到緊固支奌的尺寸(通常可用 1.0 來(lái)表示, 以簡(jiǎn)化計(jì) 算). LxOUT = 從輸出奌到緊固支奌的尺寸.計(jì)算杠捍尺寸的規(guī)則計(jì)算杠捍尺寸的規(guī)則: 因杠桿的尺寸中需求出n-1個(gè)來(lái), 故有n-1個(gè)方程式待設(shè)定2. 而輸入值已設(shè)定為1.0, 故留下

37、 n-2 個(gè)方程式(尺寸)待設(shè)定3. 從n-2個(gè)方程中我們可求得n-2個(gè)齒輪比, 然而為侭可能求得適當(dāng)?shù)凝X輪比,所有的杠桿尺寸則均須顧及到.精選ppt37 例案例案 : : 譬如以四速變速箱為例: 其要求的大約齒輪比(Dx) 列之如下, 我們?cè)诖擞靡陨纤鰝兏軛U比例法逐步的來(lái)演示如何得到一個(gè)適當(dāng)可行的四速行星變速箱:D1 = 3.0, D2 = 1.90; D3 = 1.0; D4 = 0.70, and DREV = -2.25步驟 一 因依前規(guī)定，輸出支奌的構(gòu)件及位置必須首先選定, 同時(shí)按齒輪比的要求, 第三檔 即D3 = 1.0. 此時(shí)我們可從其他三檔中選出二個(gè)獨(dú)立且比較關(guān)鍵的齒輪比,

38、如D1和D4 來(lái)決定杠桿的尺寸,由此D2以及DRev也可隨之而決定 如下頁(yè)的二圖所示, 即使用以上提及的輸入和緊固奌交替更換的方式 (Input Switch) 和 (Reaction Switch):精選ppt38 更換緊固件方式更換緊固件方式 更換輸入件方式更換輸入件方式 a b=1.00 cD1 = 3.0 = (a + b) / b ; D4 = 0.70 = c / ( b + c) a = 2.00 b , 而 b = 0.43 c; c = 2.33 b 如設(shè)定 b = 1.00 ; 則 a = 2.00 ; c = 2.33 , 所以:D2 = ( a+b+c) / (b+c)

39、 =1.60 ; D3 = 1.00DREV = c/b = 2.33 D1 = 3.0 = (a + b + c) / a ; D4 = 0.70 = c / ( b + c) 因 a = 1.67 ; b = 1.00 ; c = 2.33 , 所以: D2 = ( a + b) / a =1.60; D3 = 1.00 DREV = c/b = 2.33輸出固定不孌結(jié)論結(jié)論: 從以上兩種不同方式得知其杠桿尺寸, 即 a, b 及 c 等會(huì)有不同的結(jié)果, 但是其齒輪比(Gear Ratios), 卻不會(huì)因之而改變.精選ppt39例案例案 步驟步驟 2 用以上的排列, 如以二組行星齒輪組來(lái)設(shè)

40、立四個(gè)支點(diǎn)的杠桿而言,則可達(dá)到12個(gè)不同的組合(4C2), 但其中僅有三個(gè)可實(shí)用於己経生產(chǎn)的大部份四速自動(dòng)變速箱中; 因?yàn)?1) 有些排列旡法完會(huì)滿足齒輪比的需求, 2) 沒(méi)有足夠空間，或因位置的限制來(lái)安置具有足夠性能(endured)的離合噐或相關(guān)的構(gòu)件 由此可想，對(duì)於三個(gè)行星組以上的多檔變速箱, 其面臨的難題則可能更為嚴(yán)峻. 為了有效的在復(fù)雜的行星齒輪系統(tǒng)的排列組合上作適當(dāng)可行的篩選, 以減少旡謂的時(shí)間及精力,在此對(duì)其中一項(xiàng)常用而有效的方法,即所謂行星系統(tǒng)的”輪廓 (Silhouette)布局法”, 給諸位作些初步的介紹.精選ppt40行星組合系統(tǒng)的輪廓布局(Silhouette Appr

41、oach): 從兩個(gè)行星齒輪來(lái)迖成四檔的功能可以用下面數(shù)種典型的杠桿的組合及排列法來(lái)顯示. 藉此布局我們可從上節(jié)所提到的12種排列中減化到4種. 對(duì)于更多檔的行星輪系統(tǒng),此法的助益則更可覌, 如三個(gè)行星組系統(tǒng)可從原先 288 個(gè)減化到 40個(gè)可用的組合.例案 步驟 3S1S2/R1R2 S1S2/C1C2 S1C2/C1S2 R1R2/C1C2R1S2/R1S2 R1R2/C1C2 R1C2/C1S2 R1S2/S1C2 R1S2/C1C2 R1C2/C1R2 R1S2/C1R2 S1S2/R1C2 精選ppt41 行星組輪廓(Silhouette) 在尺寸上的重新劃定: 為 了建立相應(yīng)的杠桿

42、比例架構(gòu) ,行星組輪廓(Silhouette) 在尺寸上須作的重新劃定. 譬如使用前面題及的 兩 種 更 換 ( Switch-Input & Switch Reaction )方式, 佐以下圖來(lái)顯示四速(檔)的杠桿排列組合, 案例 步驟 41.671.002.33 A B C D E F G H2.331.001.67精選ppt42案例 步驟 5 依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn), 一般 AT 行星齒輪箱的內(nèi)齒輪和太陽(yáng)齒輪的齒數(shù)比大約処于以下的笵圍: 1.5 ZR / ZS 2 低檔之間, 隨著擋位增加, 齒輸比差距也逐漸減小, 這種進(jìn)展的方法可由下圖中顯示出. 由於此齒輪比差速曲線很近對(duì)數(shù)曲線, 故以

43、此來(lái)命名. 至於如何應(yīng)同此法 來(lái)導(dǎo)算目前的案例,可由下面的公式來(lái)表示:Di = D1 x im ; 此処 “i” 是檔位而” m “是相應(yīng)指數(shù)如以自然對(duì)數(shù)(Nature log) 來(lái)表示上式, 則: In Di = In D1 +m x In i ; 針対我們目前案例: In Di In D1 In 0,80 In 2.9 m = - = - = - 0.929 ; In i Ln 4 D2 =2.9 x 2 0.929 1.52 精選ppt62 由上計(jì)算結(jié)果得知一至二檔間有著相當(dāng)大的齒輪比差距- 2.9/1.52=1.90, 而由下圖我們也可觀察到引擎速度在換檔前後也有很大的差別. 就一般而

44、言此対比進(jìn)展法在齒輪比差距上較其他進(jìn)展法尤為顯著. 精選ppt63 3. 和諧齒輪比進(jìn)展法(Harmonic Progression) 此法和前面談及仍對(duì)數(shù)進(jìn)展法相似, 也是在既定的輸入速度的換檔差, 在各檔輸出速度上乘以一個(gè)固定的變化值, 所以每二檔間的齒輪比差距都將改變, 齒輪比的導(dǎo)算法列之如下:DNo = N 0, n-1,n N0,n-2,n-1 = N 0,i,i+1 N0,i-1,i = N0,3,4 N0,2,3 = N0,2,3 - N0,1,2此処: No,i-1,i 系從擋位 i-1 換擋到 I 時(shí)的輸出速度, 所以: N 0, n-1,n N0,1,2 = N 0,n-1

45、,n N0,n-2,n-1 - + N0,i,i+1 N0,i-1,i, + N0,2,3 + N 0,2,3 1;因此 No,n -1,n N 0,1,2 = (n-2) D N0因?yàn)辇X輪比是 (Ne / No) 的函數(shù)值, 所以上式可転換成 N e,n-1,n N e,1,2 - - - = (n-2) DN0; D n-1 D 1又因每檔的引擎(或 輸入速) 速度均為恒定, 和精選ppt64 繼續(xù): 1 1 N e,shift ( - - -) = (n - 2) DN0 D n-1 D 1 如設(shè)定 m=n-1. 又因 DN0 仼二檔間輸出速差依前定義系為一恒定值, 在此可用”C” 來(lái)代表, 故上式可重新改寫(xiě)為: 1 1 ( - - -) = (m - 1) C D m D 1 而依我們目前的四速齒輪箱的案例, 用上諸式可算示二檔齒輪比(D2) 1/Dm -1/D 1 1/0.8 -1/2.9 C = - = - = 0.302 ; m-1 3 1 1 1 1 C = ( - - -) ; - = C + -; D2 D 1 D2 D1 D2 = 1/ (C +/D1) = 1/ (0.302 + 1/2.9) = 1.55精選ppt654. 平均值進(jìn)展計(jì)算法(Averaging Progression