第七章 行星齿轮式换档变速箱

第七章行星式动力换档变速箱1变速箱的运动学和动力学分析一、行星排分析行星式动力换档变速箱由行星齿轮传动部分、换档元件和液压操纵3部分组成。2变速箱的运动学和动力学分析行星机构由单个行星排或几个行星排组成；行星排分为单行星排和双行星排，一个单行星排有3个基本元件和一个行星轮组成，其中3个基本元件为太阳轮t，齿圈q和行星架j，另外一个式传动元件行星轮x。一个双行星排有3个基本元件t、q、j和两个行星轮组成。3变速箱的运动学和动力学分析基本元件t、q、j与行星轮x的功用不同，基本元件既可以作为输入、输出构件使用，又可以作为制动构件使用，行星轮不具备基本元件的任何一种功能，只是起到一介轮的作用。4(一)运动分析如果把行星架作为参照物，即将其视为定轴，那么行星轮系就变成了定轴轮系，支撑在行星架上的太阳轮、齿圈和行星轮的啮合转动称为相对运动；有如果各齿轮之间没有相对啮合转动，只是随行星架一起转动，把这一运动称为牵连运动。因此，行星排的运动是复合运动，相对和牵连运动。5(一)运动分析只有牵连运动而没有相对运动，则整个行星机构作整体转动，称为闭锁；只有相对运动而没有牵连运动，则称为定轴转动。6(一)运动分析由行星排的相对运动得知，太阳轮相对于行星架的转速与齿圈相对于行星架的转速之比等于齿圈齿数与之比，取“-”号单行星排，取“+”号是双行星排。7因此有单行星排的转速方程式：因此有双行星排的转速方程式：8可以看出：1、当为闭锁状态，传动比为1（在这里有两个转速相等第3个也相等）2、如果要使得行星排传递扭矩必须加入一个约束条件。9(二)转矩分析1、行星排理论内转矩关系式当不计齿轮传动摩擦损失且认为齿轮传动为等速运动时，行星轮作用于太阳轮、齿圈和行星架上的转矩称为理论内转矩。太阳轮转矩、齿圈转矩和行星架转矩三者的关系称为行星排理论内转矩关系式。10二、变速箱分析(一)变速箱的组成、自由度和档位数分析1、变速箱的组成分析行星式动力换档变速箱可以是二自由度的，也可以是由两个二自由度变速箱串联而成的三自由度变速箱，同样可以由3个二自由度变速箱串联而成的四自由度变速箱。为了方便计算，首先对多自由度变速箱（超过二自由度的变速箱）划分组成。11二、变速箱分析组成：当相邻两个行星排之间有一个刚性构件通过时，即可从这个构件划分成两个小变速箱。122、自由度分析变速箱的自由度数：Y＝变速箱的组成数+1＝2+1＝3也可以用下式计算：Y＝旋转构件数m-行星排数n＝7-4＝3式中：旋转构件数是指刚性连接在一起且同速、同向旋转的构件。13注意：①变速箱中的每一个组成都是一个二自由度机构，如果计算组成的自由度结果不等于2，那一定是计算错误；14注意：②各组成的自由度之和不等于整个变速箱的自由度。原因在于前一个组成的输出构件与后一个组成的输入构件刚性地连接在一起，旋转构件数目减少一个，而整个行星排数目没有发生变化，所以不能按分组成计算自由度在累加的方法计算整个变速箱的自由度。15变速箱的档位数分析信息齿轮式变速箱之有两种标题形式的换档元件，一种是制动器，另一种是闭锁（或换档）离合器。二者的主要区别是：制动器的油缸是固定的，离合器的油缸是旋转的；制动器是把某一个旋转构件固定在箱体上实现制动，而离合器是把两个旋转构件刚性地连接在一起实现整个组成的闭锁。16首先分析组成。第二对2自由度变速箱有几个换档元件数就有几个档位。前（2），后（4）。第三对3自由度以上的变速箱档位数为前后档位数相乘。2×4＝817因此对一个变速箱的组成、自由度和档位数分析分为四步：①分析变速箱的组成；②对二自由度变速箱，换档元件数目＝档位数；③整个变速箱的档位数＝前变速箱的档位数×后变速箱的档位数；④对三自由度变速箱要分成两个二自由度变速箱的组成。18转矩计算1、外转矩计算外转矩有输入转矩、输出转矩和制动转矩3个。输入转矩与输出转矩之间的关系为：外转矩的平衡关系为：可以得到19转矩计算2、内转矩计算①先求某档的传动比i和外转矩；②对同一行星排三个基本构件内转矩的关系为：③计算方法：从只有一个内力矩（既只参加一个行星排）的构件出发，因为此构件上的内力矩和此构件上的外力矩（已知）大小相等方向相反。④同一构件上的内外转矩之和为零。20行星轮的数量及其布置对单行星行星排：一般布置3～4个行星轮，常见的为3个行星轮；对双行星行星排：一般布置3～4组行星轮，每组两个行星轮，常见的为3组行星轮。行星轮增加，可以减小轮齿的载荷，但会增加零件数目、降低行星架的强度和刚度，甚至使齿轮接触条件恶化。21行星轮的布置常见的布置方式有两种：一种是均匀分布，一种是对称分布22太阳轮齿数和齿圈齿数校核—装配条件校核同心条件太阳轮与齿圈同轴线的条件。同一行星排中太阳轮的齿数和齿圈的齿数应同时为奇数或偶数。23太阳轮齿数和齿圈齿数校核—装配条件校核安装条件太阳轮、齿圈和行星轮三个齿轮顺利安装的条件。当把太阳轮、齿圈和第一个行星轮安装后