行星齿轮变速箱课程设计（精编版）

1、工程机械底盘设计课程设计行星齿轮式变速箱传动方案设计任务书2006级工程机械专业设计起止时间： 2009 年 12 月 24 日 2010 年 1 月 4 日指 导 教 师：侯 红 娟一 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1. 行星齿轮式变速箱传动方案设计；2. 齿轮传动设计；3. 绘制综合速度平面图，并分析构件的转速和转矩，确定换挡离合器的安装位置。三 设计参数变速箱传动比3.211.861.002.87输入转速n（r/min)2010输入转矩m （ n.m）995四 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

2、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。2. 综合速度平面图要求用autocad绘制或用坐标纸绘制。3. 计算过程不能省略，计算过程中的小数点后面保留两位。4. 按时独立完成设计任务，严禁相互抄袭。5. 在完成课程设计期间，必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。目录一、综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案31、已知条件32、根据不等于 1 的传动比

3、数目计算可列出的方程式数33、根据方程式数计算方程组数（传动方案数）34、计算旋转构件数35、给旋转构件命名36、用构件名称组合方程式37、绘制变速箱传动示意图58、绘制传动简图、计算循环功率9二、齿轮传动设计121、齿轮模数和齿圈分度圆直径确定122、齿圈和太阳轮齿数计算123、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141、已知条件142、构件转速平面图绘制143、构件转速分析174、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1. 已知条件变速箱传动比输入转速输入转矩3.211.8

4、61.002.87n（r/min)2010m （n.m）9952. 根据不等于 1 的传动比数目计算可列出的方程数计算公式：33c3=cn 22=c3 =1053. 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：n3 =120cc=c103n 24. 计算旋转构件数计算公式： m=n+2=3+2=5式中： n 不等于 1 的传动比数；5. 给旋转构件命名输入构件用符号 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。6. 列方程(1). 列原始方程式按已知的 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：(2). 列派生方程式现已知 n=3，根据

5、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）列表如下构件布置派生方法运动方程式型式原始方程2.21(1)原始方程0.86(2)原始方程2.87(3)（ 1 ）、 (2)消 去 n02.04(4)1.04(1) 、（ 3）消去 no(5)1.91(2) 、（ 3）消去(6)no1.57（ 1）、(2) 消去ni1.75(7)（ 1）、(3) 消去ni(8)4.5（ 3）、(2) 消去(9)ni1（ 4）、(5) 消去ni(10

6、)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（ 2）、（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）、（ 3）、（ 4）、（ 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

7、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 1.5<<4.5 。根据上述原则可在上表中选取（1）、（ 3）、（ 4）、（ 6）、（ 7）、（ 8）方程式组合成方程组。7. 绘制变速箱传动示意图1341o212o21oor1o1r1oriiiiiiiii1341434311361oioi1i1oorrrrororii2i2i2ii1363616131370100011oo10r1r001r2ii2iii2i713731173138r1010r0r100r0r0r001iiii1i1i813138381346io2i200i2rr1r1rrr12ii2iii2i6

8、346433643470020202001r1r1111r2iiii2i2i734347473348ro202r2r00r1r1010r1iiii1i1i834348483467i202i0i02r111r1r112i2i2222i647467674468i2r2irir2r101r0r012i1i2121i648468684461i211i2i12r100r1r012iii2i2ii641164614（十一） 6780iri01ir01r0r10r01221211212768678687（十二） 6710i1i01i101r0r10r0122i22i2i2761671617（十三） 6730

9、i0i00i001rrr1rrr122i22i2i2763673637（十四） 6740i2i02i201r1r11r1122i22i2i2764674647（十五） 78110r0r1r1001010000122121i71i2178781817（十六） 78300r0r0r00r1010r0r1i2121i1i23778783837（十七） 784r020r202r01110111012i21i2i1874784748（十八） 143012120201r0101r1r0iiiiiiiii314142431（十九） 1470121202011010111102iiii2i2i71414747

10、1（二十） 14821r12r2r1100010100ii1ii1i1i4181484818. 绘制传动简图、计算循环功率方案方案方案 方案比较以上各个方案， 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。（1） ）方案1) 当 t1 制动时，只有中间排参与传动。2) 当t2制 动 时 。 、 排 参 加 传 动 ， 此 时 的 传 动 简 图 如 下写出此时各构件的转速方程如下：ni3.21n0ni2.04n2n202.21n103.04n10n 20n1661.18 r/ minni2010r/ min解得no1081.37 r/ min计算各构件的转矩由于

11、 i21.86 ，所以 m oi2 m i1.869951850.7 n.m对第排列转矩方程如下：m t 4m q4m j 412.043.04m j 4m q10m t 4419.13 n.mm i995m q 4855.03 n.m对第排列方程：求得m j 41274.16 n.mmt 1m q1m j1m t1576.54 n.m12.213.21m q11274.16 n .mm j 1m o0求得m j11850.7 n.m根据以上计算绘出功率流线图如上图所示。由功率流线图可以看，此传动方案中无循环功率。3）当 tr制动时，第和第行星排参与传动。方案1) t1 制动时只有第三排参与转

12、动。2) t2 制动时第二、三排参与传动，此时的传动简图如下所示： 写出此时各构件的转速方程如下：ni2.87n0ni1.91ni3.87nr02.91nr0n20n20ni2010r/ minnr解得no1319.28r1078.61r/ min/ min计算各构件的转矩由于 i21.86 ，所以 m oi2 m i1.869951850.7 n.m对第排列转矩方程如下：m t 6m q6mj 611.912.91mj 6mj30m i995m t 6m q 6求得mj 6857.57 n.m 1637.96 n.m2495.54 n.m对第排列方程：m t 3mq3m j 3m t 364

13、4.84 n .m12.873.87m q 31850.7 n.mmq 3m o0求得mj 32495.54 n.m根据以上计算绘出功率流线图如上图所示。由功率流线图可以看，此传动方案中有px135.72mt 3n135.72 kw循环功率，95503）tr制动时 3 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 制动时各构件的转速和转矩相同，后者有循环功率。且方案在 tr制动时三个行星排均参与传递，且构件布置较方案复杂。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

14、和转矩，初选齿轮模数m=4，齿圈分度圆直径初选400mm。2、齿圈和太阳轮齿数计算齿圈的齿数为zq由ztzt 4所以zt1可得zt 44zq11zqzt10043.672.0410044.842.21，取 zt4 =44;，取 zt1 =44zt 8zq810056.4981.75，取 zt8 =56;由 z xz qzt2，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z xz qzt2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

15、布置。（3） ）装配条件校核装配条件的公式为： 装配条件校核如下 :ztz qnn，其中 n 为行星排上的行星轮个数，在这里n=3;第（ 4）排：第（ 1）排：第（ 8）排：zt 4zt1zq8zq4100n3zq1100n3zq8100n3444844485652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，经计算发现三个相邻的行星轮齿顶间的间隙满足要求。（5） ）将行星传动的参数列表如下：名称mzqztzx（ 4）排2.044428（ 1）排2.2144004428（ 8）排1.7556

16、22（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zq4z4实t 4100442.27第排第排zq1z1实t1zq8实8zt 81002.27441001.7856列实际传动方程：ni2.27n23.27 n10（11）n i2.27 n12.27n00（12）n11.78nr2.78n00（13）方程（ 12）与（ 1）对比得i1 实 =3.27方程（ 12）联立（ 13）消去n1 得方程 n i3.04 no4.04nr0 与方程（ 3）对比得 ir实 =3

17、.04方程（ 11）联立（ 12）消去误差校核n1 得方程n 21.07 ni2.07 no0 与方程（ 2）对比得 i2实 =1.9341 档1i1i1实i13.273.231.8% p 5%3.23r档r2 档2i rir实iri2i2实i23.042.943.4% p 5%2.941.9341.930.4% p 5%1.93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)i1实 =3.27i 2实 =1.934ir 实 =3.04(2) 、制动件转速方程式：i1nb

18、=no（1）i1i1(3) 、行星轮转速方程式：nx = an oa（ 2）式中：nb 、 no 、 nx 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nb 、 nx 为纵坐标， no 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ni 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(3) 、绘制各制动件转速线450 的直线。把n=1 代入式（ 1）得 n=1； 把n=1 代入式（ 1

19、）得n=1 ，由此可知：各制动件o转速线是过点（ 1 1 ）和点（bboi10 ）的直线。i对制动构件 t1：110.44i1实2.27对制动构件 t2： 110.52i 2实1.93对制动构件 tr：110.33i r实3.04(4)、绘制各行星轮转速线把no =1 代入式（ 2）得 nx0 ，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：n(nn) zt(nn) zq（ 14）zzxtjqjxx对第排，当 t2 制动时，n=0， n= 110.52 ，将 n=0 代入方程（ 14）得q4oi 2实q 41.93

20、nx 41.09 。所以 t2 制动时 x 4 转速线过（ 0.52 ， -1.09 ）点和（ 1，0）点。对第排，当t2 制动时，nq16320.30 ， n= 110.52 ，将nq 10.30 代o2080i2 实1.93入方程（ 14）得点。nx10.79 。所以 t2 制动时x 1 转速线过（ 0.52 ，-0.79 ）点和（ 1，0）对第排，当 tr制动时，n=0， n=110.33 ，将n0 代入方程（ 14）q8oir实q83.04得 nx 81.5。所以 tr制动时 x 8 转速线过（ -0.33 ，1.5 ）点和（ 1，0）点。根据以上坐标点画出 综合转速平面图，图见后页附图。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