行星齿轮变速箱课程设计

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输入转速输入转矩n (r/min)M (N.m)3.211.861.002.872010995四.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

2、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。5 .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。6 .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：封面一任务书一目录一说明书一封底。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的传动比数目计算可列出的方

3、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.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

4、矩n (r/min)M(N.M)3.211.861.002.8720109952 .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：C； = C3电=C3 =103 .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：cC = Cw=1204 .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）列表如下运动方程式构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 no(4)1.04(1)、(3)消去 no(5)1.91（2）、（ 3）消去 n。（6）1.57(1)、消去ni(7)1.75(1)、消去ni(8)4.5(3)、消去ni(9)1(4)、(5)消去 ni(10)其中口为特性系数，第（1）（2） （3）方程为原始方

6、程，第（4）至（10）为派生方程。方程式（2）、（5）、（10）的支值均太小，（9）的口值均太大，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Zu 0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、。、1、2、R"。 所选的n个方程的特性系数a应相互接近，且便于计算。 所选才¥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

7、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1341o212o21ooR1o1R1oRiiiiiiiii1341434311361oioi1i1ooRRRRoRoRii2i2i2ii1363616131370100011oo10R1R001R2ii2iiI2I713731173138R1010R0R100R0R0R001iiii1I1i813138381346iO2i200i2RR1R1RRR12ii2iii2i634643364（A） 3470020202001R1R1111

8、R2iIii2i2i734347473（七）348Ro202R2R00R1R1010R1iiii1i1i834348483（八）467i202i0i02R111R1R112i2i2222i647467674（九）468i2R2iRiR2R101R0R012i1i2121i648468684i211i2i12R100R1R012iii2i2ii641164614D6780iRi01iR01R0R10R01221211212768678687（十二）6710i1i01i101R0R10R0122i22i2i2761671617（十三）6730i0i00i001RRR1RRR122i22i2i276

9、3673637（十四）6740i2i02i201R1R11R1122i22i2i2764674647（十五）78110R0R1R1001010000122121I71i2178781817（十六）78300R0R0R00R1010R0R1i2121i1i23778783837（十七）784R020R202R01110111012i21i2i1874784748（十八）143012120201R0101R1R0iiiiiiiii314142431（十九）1470121202011010111102iiii2i2i714147471（二十）14821R12R2R1100010100ii1ii1i1

10、i4181484818 .绘制传动简图、计算循环功率方案I方案n方案出方案IV 比较以上各个方案，方案I、方案田连接简单、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I1)当制动时，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： ni -3.21no +2.21ni =0 严 +2.04n2 -3.04m=0 n2 =0ni =2010r / min计算各构件的转矩由于 i2 =1.86 所以 Mo =i2Mi =1.86父995 = 1850.7N.mn2 = 0m =661.18r / min解得 no =108

11、1.37r/min对第排列转矩方程如下:Mt4 Mq4 _ Mj41 - 2.0厂 4.04，Mj4+Mq1=0Mi =995 i对第排列方程：Mt4 = -419.13N.m<Mq4=855.03N.m求得M j4= 1274.16N.mMt1 Mqi Mji 彳"2.21 " -3.21Mji Mo =0求得Mt1 - -576.54N.m«Ma1 =-1274.16 N.m q IM j1 =1850.7N.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。方案出1) T1制动

12、时只有第三排参与转动。2) T2制动时第二、三排参与传动, 写出此时各构件的转速方程如下：hi +2.87n。-3.87nR=0ni +1.91ni -2.91nR = 012 =0ni =2010r / min计算各构件的转矩此时的传动简图如下所示:1 n2 = 0nR =1319.28r /min解彳曰 n。=1078.61r/min由于L =1.86 ,所以Mo二i2Mi =-1.86 995 = -1850.7 N.m对第排列转矩方程如下:Mt6 Mq6 Mj61 - 1.91 - -2.91Mj6 Mj3 =0Mi =995 i对第排列方程：Mt3 _ Mq3 _ Mj3，1 2.8

13、7 - -3.87、Mq3+Mo =0Mt6 - -857.57N.m< Mq6 = -1637.96N.m+阳 Mj6 =2495.54N.m求得lMt3 =644.84N.mMq3 =-1850.7N.m求得、Mj3 = -2495.54 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Mt3 npx =135.72 = 135.72 kw循环功率，9550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I和方案加在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 加在TR制动 时三个行星排均参与传递，且构件布置较方案 I

14、复杂。通过比较，方案I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和车专矩,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所以Zt4Zt4：410043.672.04，取 Zt4=44;Z Zq1Zt1 =一：1由ZxZ -7, 一,计算得:100 =44.842.21,取 Zti=44Zq8100Zt8 二二二 56.49%1.75 ，取 Zt8=56;3、齿轮传动安装条件校核(1)同心条件的校核由于方案I三个行星排均满足Zx = Z二4条件，所以同心条件满足。2(2)、确定每个行星排的行星轮

15、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:ZZq- = N ,其中n为行星排上的行星轮个数，在这里 n=3; n装配条件校核如下：第(4)排：乙乙4 = 44 C=483*=48 n3第（8）排:Zq8 Zq8 100 56=52n3计算结果均为整数,（4）相邻条件故装配条件可得到满足。第排Zq4 100 =2.27Zt4 44第排Zq1Zt1 44100 c =2.27第排Zq8ZT100=1.7856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问 隙应该

16、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2.0444004428(1)排2.214428(8)排1.755622（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:列实际传动方程:ni 2.27n2 -3.27nl =0(11)ni 227nl -2.27n0 =0(12)ni 1.78nR -2.78n0 =0(13)方程（12）与（1）对比得i1 实=3.27方程（12）联立（13）消去n得方

17、程ni+3.04n。-4.04nR = 0与方程（3）对比得i骸=3.04方程（11）联立（12）消去n得方程n2+1.07n 2.07n。=0与方程（2）对比得i2实=1.934误差校核i1 一i1实i13.27 -3.233.23= 1.8% f 5%J Tr实iR3.04 -2.942.94=3.4% 45%i2、2- i2实i21.934 1.931.93= 0.4% Y 5%由校核结果看，方案I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=3.2712实=1.934iR实=

18、3.04i 1(2)、制动件转速方程式：踊=n。 (1)i -1 i -1(3)、行星轮转速方程式：nx=An0-A(2)式中：nb、n。、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一常数。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，n。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450的直线。(3)、绘制各制动件转速线. 一 一 1把n。=1代入式(1)得nb=1;把

19、nb=1代入式(1)得门。=-，由此可知：各制动件iI转速线是过点(1 1)和点(1 0)的直线。i对制动构件T1: '='=0.44II 实 2.27对制动构件T2: =-=0.52i2实 1.9311对制动构件TR: =0.33iR实-3.04(4)、绘制各行星轮转速线把n°=1代入式(2)得nx=0,由此可知：各行星轮转速线过点(10)。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：nx =-nj)jZt- = (n -nj)(14)Zx '' Zx11对第排，当T2制动时，nq4=0, n0=，=，=0.

20、52,将4=0代入方程(14)得 i2 实 1.93nx4 = -109 。所以T2制动时X4转速线过(0.52,-1.09)点和(1,0)点。63211一对第排，当T2制动时，1=三=0.30, n。= '='=0.52,将11=0.30代q 2080i2 实 1.93入方程(14)得n =-079 。所以T2制动时X1转速线过(0.52,-0.79)点和(1,0)点。11对第排，当TR制动时，&8=0, no = = = -0.33 ,将8=0代入方程(14) iR 实-3.04得nx8 =1.5。所以TR制动时X8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，第排行星轮转速最高；(3)、分析并说明构