综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案设计书

1 综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案设计书 一 设计任务 综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案 二 设计内容 分析构件的转速和转矩，确定换挡离合器的安装位置。 三 设计参数 四 设计要求 1.工程机械底盘设计课程设计计算说明书须打印或用学校统一印制的课程设计专用稿纸抄写；设计计算说明书要求层次分明，字迹工整，语句通顺，公式运 用恰当，计算结果准确，传动方案实用。 制或用坐标纸绘制。 算过程中的小数点后面保留两位。 禁相互抄袭。 须遵守学院的各项规章制度。 五 设计进度 第一周完成设计内容中的第 1、 2 项，第二周完成设计内容中的第三项和整理设计计算说明书。 六 设计成果 工程机械底盘设计课程设计计算说明书一份。 工程机械底盘设计课程设计计算说明书装订顺序： 封面 任务书 目录 说明书 封底。 变速箱传动比 输入转速 输入转矩 1i 2i 3i n（ r/M （ 750 875 2 目 录 一、综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案 3 1、 已知条件 3 2、根据不等于 1 的传动比数目计算可列出的方程式数 3 3、根据方程式数计算方程组数（传动方案数） 3 4、计算旋转构件数 3 5、给旋转构件命名 3 6、用构件名称组合方程式 3 7、绘制变速箱传动示意图 5 8、 绘制传动简图、计算循环功率 9 二、齿轮传动设计 12 1、齿轮模数和齿圈分度圆直径确定 12 2、齿圈和太阳轮齿数计算 12 3、齿轮传动安装条件校核 12 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 14 1、已知条件 14 2、构件转速平面图绘制 14 3、构件转速分析 17 4、换档离合器的位置确定 18 四、参考资料 18 行星齿轮式变速箱传动方案设计说明书 一综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案 3 的传动比数目计算可列出的方程数 计算公式： 32323C= 35C=10 根据方程数计算方程组数（传动方案数）计算公式： 310C=120 计算公式： m=n+2=3+2=5 式中： n 不等于 1 的传动比数； 输入构件用符号 i表示，输出构件用符号 o表示，其它旋转构件用传动比的下脚标表示。 (1)按已知的 n=3 个非直接档传动比值，根据特性方程式写出下列三个原始方程式 ： 现已知 n=3，根据已经求得的需要的方程数 C=10，尚需写出 7 个派生运动方程，派生方程应写成最简单的形式；即方程中的转速系数绝对值应小 于 1，其余的系数按东西大小次序排列。现将新的运动方程组（含原始运动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 变速箱传动比 输入转速 输入转矩 1i 2i 3i n（ r/M （ 750 875 4 nn （ 1） 8 2 n 2 nn 原始方程 （ 2） 原始方程 （ 3） 2 （ 1），（ 2）削去 （ 4） Ri （ 1），（ 3）削去 （ 5） Ri 2i （ 2），（ 3）削去 （ 6） 2 nn o 2O （ 1），（ 2）削去 （ 7） 1 （ 1），（ 3）削去 （ 8） OR （ 2），（ 3）削去 （ 9） 2 2R （ 4），（ 5）削去 （ 10） 其中 为特性系 数，第 (1) (2) (3)方程为原始方程，第 (4)至 (10)为派生方程。 方程式 （ 4）、（ 5）、（ 10） 的 值均太小， (9) 的 值均太大，故在行星变速传动的传动方案中不宜选用这些方程式（行星排）。而方程式 （ 1）、（ 2）、（ 3）、（ 6）、（ 7）、（ 8)代表的行星排是较适宜选用的。可从这 6 个方程中选择 n=3 个方程式的不同组合；即可得不同的传动方案。 根据选择 n 个方程式的一般原则： 每个方程组中都必须含有所有的旋转构件 i、 o、 1、 2、 R。 所选的 n 个方程的特性系数 应相互接近，且便于计算。 所选择的 n 个方程式都应该是独立的；其中任一个方程式不应是同一组合中的另两个方程式导出的 n 个方程式中，所选特性系数 的范围为 根据上述原则可在上表中选取（ 1）、（ 2）、（ 3）、（ 6）、（ 7）、（ 8)方程式组合成方程组。 136 5 1 o i 1 i o i 1 o o R R o R R R o R i i 2 i 2 i 2 i i 1 3 6 1 6 3 6 3 1 137 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 1 3 7 3 7 1 7 1 3 138 R 1 0 R 0 1 1 R o 0 0 R 0 R 0 0 0 R 1 i i 1 i i i 1 i 8 1 3 8 3 1 1 8 3 13 2 i 1 0 1 0 i 0 i 1 0 0 R 0 R 0 R 0 0 2 i i i i 2 i 2 i 2 1 3 1 3 2 3 2 1 367 i O o i o 0 0 i o R R 1 R 1 R R R 1 2 i 2 2 2 i i 2 2 6 3 7 6 7 3 3 6 7 368 R 0 i 0 i R i R 0 0 R R R R 0 R 0 R 1 i 2 i 2 1 2 1 i 8 3 6 3 6 8 6 8 3 36 2 6 i o i 0 i i i i 0 0 R R R R 0 R 0 R 2 i 2 i 2 2 2 2 i 2 3 6 3 6 2 6 2 3 678 i R 0 R i 0 i 0 R R 0 1 0 R 1 R 1 0 2 1 2 1 2 2 2 2 1 6 8 7 8 6 7 6 7 8 67 2 i 0 i 0 0 i i i i 0 R 1 0 1 R 0 R 0 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 6 7 2 7 6 2 6 2 7 671 i 0 1 0 1 i 0 i 1 0 R 1 0 0 R 1 R 0 1 2 2 i i 2 2 2 i 2 6 7 1 1 6 7 6 1 7 （十一） 78 2 0 i R i 0 1 i R 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 7 2 8 2 7 8 2 8 7 （十二） 781 0 R 1 R 0 1 R 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 7 2 1 i 1 2 i 1 i 2 7 8 1 8 7 1 8 1 7 （十三） 783 0 R 0 R 0 0 R 0 0 1 0 R 0 1 R 0 R 1 2 1 i 1 2 i 1 i 2 7 8 3 8 7 3 8 3 7 （十四） 821 i R 1 R i 1 i 1 R 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 i 1 2 i 2 i 1 2 8 1 8 2 1 2 1 8 （十五） 8 23 i 0 R 0 R i R i 0 0 R 0 R 0 0 0 0 R 2 i 1 i 1 2 1 2 i 2 3 8 3 8 2 8 2 3 （十六） 8 2 6 i i R i R i R i i R 0 0 0 0 R 0 R 0 2 2 1 2 1 2 1 2 2 6 2 8 2 8 6 8 6 2 （十七） 168 R i 1 i R 1 i 1 R 0 R 0 R 0 0 R 0 0 1 2 i 2 1 i 2 i 1 8 6 1 6 8 1 6 1 8 （十八） 16 2 i 1 i 1 i i i i 1 R 0 0 0 0 R 0 R 0 8 2 i 2 i 2 2 2 2 i 6 1 2 1 2 6 2 6 1 （十九） 17 2 0 1 i 1 i 0 i 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 2 i 2 i 2 2 2 2 i 7 1 2 1 2 7 2 7 1 （二十） 37 2 0 0 i 0 0 i 0 i 0 1 R 0 R 1 0 1 0 R 2 i 2 i 2 2 2 2 i 7 3 2 3 7 2 7 2 3 算循环功率 方案 方案 1T 2T 9 方案 方案 10 比较以上各个方案，方案、方案连接简单、支撑较好且轴套较少。故选其绘制功率流线图、计算循环功率。 方案 1) 与转动。 2) .参与传动。 写出各构件的转速方程如下： m i n/ 4 5 4 53）计算各构件的转矩 由于 i ， 所以 5 68 7 第排列转矩方程如下： 5 第排列方程： 11 9 7163666 求得据以上计算绘出功率流线图 2T 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 it 循环 7）当 参与传力。 方案 1) 2) 排参与传动。 3) 写出此时各构件的转速方程如下： 20i n/1 7 5 0003 . 2 m rn 计算各构件的 转矩 由于 i ， 所以 5 68 7 2 对第排列转矩方程如下： 列方程 ： 求得 2T 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 it 循环 4) 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 且 方案在 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 13 续计算依据。 二 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 360 2. 齿圈和太阳轮齿数计算 齿圈的齿数为 904360 可得 Z 所以 9 790664t 取 0; 4529033 取 336 取 1; 由2 ， 计算得： 302 30902 666 272 36902 333 202 51902 111 3. 齿轮传动安装条件校核 14 （ 1）同心条件的校核 由于方案三个行星排均满足2 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 这里 n=3; 装配条件校核如下 : 第排： 403 309066 第排： 423 369033 第排： 473 519011 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 5 8满足 ）（ 852s 15 1422/)5120(42/)(3627(42/)(3030(42/)(802041 0 82741 2 0304113366)85(162802314222120s i 5(1101082312622120s i 5(891202312022120s i 5. 将行星传动的参数列表如下： 名称 m t 排 360 30 30 排 6 27 排 1 20 6. 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 33090666 16 第排 排 实际传动方程： Ri 11） 12） oi 13） 由方程（ 12）可以得到 由方程（ 13）可以得到 实11）联立（ 12）消去 方程 差校核 2 档 %5% R 档 5%i 1 档 %5%7621111 i 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 ) 1 17 (2)、制动件转速方程式： 11 i o（ 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； i 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 纵坐标， 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 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 045 的直线。 3) 绘制各制动件转速线 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 实2： 实R： 实绘制各行星轮转速线 把 12）得 0由此可知：各行星轮转速线过点（ 1 0）。i 1 18 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 06实in o ，将 06 入方程（ 14）得 )(6 所以 X 转速线过（ 和（ 1， 0）点。 当 动时， 01实in o ，将 01入方程（ 14）得 )(1 所以 动时 1X 转速线过（ 和（ 1， 0）点。 当 动时， 03 实Ro 03 14）)( 以 动时 速线过（ 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， 2档工作时， (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 ? 19 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 ; 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）（i 1， 0）两点的直线，由此得出结论：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