机械设计行星齿轮变速箱课程设计说明书.docx
- 文档编号:667800
- 上传时间:2023-04-29
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:201.19KB
机械设计行星齿轮变速箱课程设计说明书.docx
《机械设计行星齿轮变速箱课程设计说明书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械设计行星齿轮变速箱课程设计说明书.docx(26页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
机械设计行星齿轮变速箱课程设计说明书
《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
2010级工程机械专业
设计起止时间:
2012年12月31日~2013年1月13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
2.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。
3.设计参数
变速箱传动比
输入转速
输入转矩
(r/min)
(N.m)
2.79
1.56
1.00
2.46
1760
880
4.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。
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—任务书—目录—说明书—封底。
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…………………………………………………11
二、齿轮传动设计…………………………………………………………16
1、齿轮模数和齿圈分度圆直径确定………………………………………………16
2、齿圈和太阳轮齿数计算…………………………………………………………16
3、齿轮传动安装条件校核…………………………………………………………17
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…19
1、已知条件…………………………………………………………………………19
2、构件转速平面图绘制……………………………………………………………19
3、构件转速分析……………………………………………………………………20
4、换档离合器的位置确定…………………………………………………………21
四、参考资料………………………………………………………………21
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
(r/min)
(N.M)
2.79
1.56
1.00
2.46
1760
880
2.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:
=
=
=10
3.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:
=
=120
4.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:
ni+1.79n1-2.79no=0
ni+0.56n2-1.56no=0
ni+2.46no-3.46nR=0
.列派生方程式
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
构件布置型式
派生方法
ni+1.79n1-2.79no=0
1.79
原始方程
(1)
n2+1.79ni-2.79no=0
1.79
原始方程
(2)
ni+2.46no-3.46nR=0
2.46
原始方程(3)
ni+1.27n2-2.27n1=0
1.27
(1)、
(2)消去
(4)
n1+1.19ni-2.19nR=0
1.19
(1)、(3)消去
(5)
n2+2.92ni-3.92nR=0
2.92
(2)、(3)消去
(6)
n2+2.20no-3.20n1=0
2.20
(1)、
(2)消去
(7)
ni+1.93nt-2.93no=0
1.93
(1)、(3)消去
(8)
n2+6.18nR-7.18no=0
6.18
(3)、
(2)消去
(9)
n2+1.45nR-2.45n1=0
1.45
(4)、(5)消去
(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5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:
1 每个方程组中都必须含有所有的旋转构件"i、o、1、2、R"。
2 所选的n个方程的特性系数
应相互接近,且便于计算。
3 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
4 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)、(6)、(7)、(8)方程式组合成方程组。
7.绘制变速箱传动示意图
一.①③⑥
1oioi1i1o
oRRRRoRoR
ii2i2i2ii
①③⑥③⑥①⑥①③
Ⅰ此方案可行
Ⅱ因无法进行输入输出,删除此方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除此方案
二.①③⑦
1oooo1o1o
oR1R1o1oR
ii2i2i2ii
①③⑦③⑦①⑦①③
Ⅰ此方案可行
Ⅱ因无法进行输入输出,删除此方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除此方案
三.①③⑧
1oRo1RR1o
oRoRooooR
ii1iii1ii
①③⑧③①⑧⑧①③
Ⅰ因无2档位,删除此方案
Ⅱ因无2档位,删除此方案
Ⅲ因无2档位,删除此方案
(四)①⑥⑦
1ioi1oio1
oR1Ro1R1o
i222i222i
①⑥⑦⑥①⑦⑥⑦①
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ此方案可用
(五)①⑥⑧
1iRi1RR1i
oRoRooooR
i212i11i2
①⑥⑧⑥①⑧①⑧⑥
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
(六)①⑦⑧
1oRo1RR1o
o1o1oooo1
i212i11i2
①⑦⑧⑦①⑧⑧①⑦
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
(七)③⑥⑦
oioiooooi
RR1RR11RR
i222i22i2
③⑥⑦⑥③⑦⑦③⑥
因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
(八)③⑥⑧
oiRioRoRi
RRoRRoRoR
i212i1i12
③⑥⑧⑥③⑧⑧③⑥
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除此方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除此方案
(九)③⑦⑧
ooRooRRoo
R1o1RooR1
i212i11i2
③⑦⑧⑦③⑧⑧③⑦
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
(十)⑥⑦⑧
ioRoiRRio
R1o1RooR1
221221122
⑥⑦⑧⑦⑥⑧⑧⑥⑦
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
十一.②③⑥
ioioiiiio
oRRRRoRoR
2i2i2222i
②③⑥③⑥②⑥②③
Ⅰ因无法进行输入输出,删除此方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除此方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除此方案
十二.②③⑦
iooooio1o
oR1R1o1oR
2i2i222ii
②③⑦③⑦②⑦②③
Ⅰ因无法进行输入输出,删除此方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除此方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除此方案
十三.②③⑧
ioRoiRRio
oRoRooooR
2i1i2i12i
②③⑧③②⑧⑧②③
Ⅰ因无法进行输入输出,删除此方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除此方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除此方案
(十四)②⑥⑦
iioiiooii
oR1Ro11oR
222222222
②⑥⑦⑥②⑦⑦②⑥
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
(十五)②⑥⑧
iiRiiRiRi
oRoRooooR
221221212
②⑥⑧⑥②⑧②⑧⑥
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
(十六)②⑦⑧
ioRoRiRio
o1o1oooo1
221212122
②⑦⑧⑦⑧②⑧②⑦
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ此方案可行
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
(十七)①②③
1ioi1oio1
ooRooRoRo
i2i2ii2ii
①②③②①③②③①
因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
(十八)①②⑥
1iiii1i1i
ooRoRoRoo
i2222i2i2
①②⑥②⑥①⑥①②
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ此方案可行
Ⅲ因无法进行输入输出,删除此方案
(十九)①②⑦
1ioio1i1o
oo1o1ooo1
i2222i2i2
①②⑦②⑦①②①⑦
Ⅰ因无R档位,删除此方案
Ⅱ因无R档位,删除此方案
Ⅲ因无R档位,删除此方案
(二十)①②⑧
1iRiR1i1R
ooooooooo
i2121i2i1
①②⑧②⑧①②①⑧
Ⅰ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅱ因无法进行输入输出,删除方案
Ⅲ因无法进行输入输出,删除方案
8.根据以上示意图绘制传动简图,计算循环功率
方案㈠(⑥③①)
T2TRT1
2.922.461.79
⑥③①
方案㈡(③①⑦)
TRT1T2
2.461.792.20
③①⑦
方案㈢(⑦⑧②)
T2T1TR
2.201.931.79
⑦⑧②
方案㈣(②①⑥)
TRT2T1
1.791.792.92
②①⑥
比较以上各方案,方案㈠和方案㈡连接简单,支撑较好而且轴套较少。
所以其绘制功率流线图,计算循环功率。
(1)方案Ⅰ
1)T1制动时只有三排参与转动。
2)T2制动时一、二排参与传动。
写出各构件的转速方程如下:
ni+2.46no-3.46nR=0nR=1311.02r/min
n2+2.92ni-3.92nR=0解得
n2=0no=1128.51r/min
ni=1760r/min
3)计算各构件的转矩
由于i2=1.56,所以Mo=-i2Mi=-1.56×880=-1372.8N.m
4)对第③排列转矩方程如下:
Mt3/1=Mq3/2.46=Mj3/-3.46Mt3=490.29N.m
Mj3+Mo=0解得Mq3=1372.8N.m
Mo=1372.8Mj3=-1863.01N.m
5)对第⑥排列方程:
Mt6/1=Mq6/2.92=Mj6/-3.92Mt6=-475.26N.m
Mi=-880N.m解得Mq6=-1387.75N.m
Mj3+Mj6=0Mj6=1863.01N.m
根据以上计算绘出功率流线图
(+)-(+)+
(+)+(+)-
(0)-(+)+
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
P循环=Mt3ni/9550=490.29×1760/9550=90.36KW
7)当TR制动时中间排行星③排参与传力。
方案Ⅱ
1)T1制动时只有第二排参与转动。
2)T2制动时第二、三排参与传动。
3)写出此时各构件的转速方程如下:
4)
ni+2.46n1-3.46no=0no=715.45r/min
n2+2.20no-3.20n1=0解得
n2=0n1=715.45r/min
ni=1760r/min
计算各构件的转矩
由于i2=1.56,所以Mo=-i2Mi=-1.56×880=-1372.8N.m
对第排列转矩方程如下:
Mt1/1=Mq1/2.46=Mj1/-3.46Mt3=558.05N.m
Mji+Mo=0解得Mq2=1372.8N.m
Mi=880Mj3=-1930.85N.m
对第⑦排列方程:
Mt7/1=Mq7/220=Mj7/-3.20Mt7=-603.39N.m
解得Mq7=-1327.46N.m
Mj3+Mj7=0Mj7=1930.85N.m
根据以上计算绘出功率流线图如图所示
T1T2
(-)-(+)-
(+)+(-)+
(+)-0-
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
P循环=Mt3ni/9550=603.39×1760/9550=112.0kw
4)TR制动时第三排传力。
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㈠和方案㈡在T2制动时各构件都有循环功率。
而且
都不能借助其他的行星排直接实现传动比。
而方案㈡在TR制动时传动结构方案比方案㈠结构复杂,通过比较,方案㈠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转矩,初选齿轮模数m=4,齿圈分度圆直径初选360mm。
2、齿圈和太阳轮齿数计算
齿圈的齿数为
Zq=dq/m=360/4=90
由
可得
所以Zt3=Zq3/
3=90/2.46=36.59,取Zt3=36
Zt1=Zq1/
1=90/1.79=50.28,取Zt1=50
Zt6=Zq6/
6=90/2.92=30.82,取Zt7=30
由
,计算得:
Zx3=(Zq3-Zt3)/2=(90-36)/2=27
Zx1=(Zq1-Zt1)/2=(90-48)/2=21
Zx6=(Zq6-Zt6)/2=(90-30)/2=30
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
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n为行星排上的行星轮个数,在这里n=3;
装配条件校核如下:
第(6)排:
(Zt6+Zq6)/n=(30+90)/3=40
第(3)排:
(Zt3+Zq3)/n=(36+90)/3=42
第
(1)排:
(Zt1+Zq1)/n=(48+90)/3=46
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不相互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5~8mm,经计算发现三个相邻的行星轮齿顶间的间隙满足要求。
A6=m(Zx6+Zt6)/2=4╳(30+30)/2=120
A3=m(Zx3+Zt3)/2=4╳(27+36)/2=126
A1=m(Zx1+Zt1)/2=4╳(21+48)/2=138
Dx6=mZx6=4╳30=120
Dx3=mZx3=4╳27=108
Dx1=mZx1=4╳21=84
2A6sin
-Dx6=2╳120╳1.732-120=87.84>(5~8)
2A3sin
-Dx3=2╳126╳1.732-108=110.23>(5~8)
2A1sin
-
Dx1=2╳138╳1.732-84=155.02>(5~8)
(5)将行星传动的参数列表如下:
名称
m
Dq
Zt
Zx
(6)排
2.72
4
360
30
30
(3)排
2.46
36
27
(1)排
1.79
48
21
(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③排
6实=Zq6/Zt6=90/30=3
第①排
3实=Zq3/Zt3=90/36=2.5
第⑦排
1实=Zq1/Zt1=90/48=1.88
列实际传动方程:
ni+3no-4nR=0(11)
ni+2.5n1-3.5no=0(12)
n2+1.88no-2.88n1=0(13)
方程(11)得iR实=2.5
方程(12)得
=2.88
方程(12)联立(13)消去
得方程n2+1.86ni-2.86no=0与方程
(2)对比得i2实=1.54
误差校核
2档
﹤5%
R档
﹤5%
1档
﹤5%
由校核结果看,方案Ⅱ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)
=2.88
=1.54
=-2.5
(2)、制动件转速方程式:
=
(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;
—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
、
为纵坐标,
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
的倍数来表示。
2)、输出构件转速线:
该线是过原点和点(11)与横坐标轴成
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(11)和点(
0)的直线。
对制动构件T1:
对制动构件T2:
对制动构件TR:
(4)、绘制各行星轮转速线
把
=1代入式
(2)得
,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:
(14)
对第7排,当T2制动时,nt7=0,no=
,将nt7=0代入方程(14)得nx7=0.51。
所以T2制动时X7转速线过(0.65,0.51)点和(1,0)点。
对第1排,当T1制动时,nq1=0,no=
,
将nq1=0代入方程(14)得nx1=-1.5。
所以T2制动时
转速线过(0.35,-1.5)点和(1,0)点。
对第3排,当TR制动时,nj3=0,no=
,将nj3=0代入方程(14)得nxR=-1.33。
所以TR制动时X3转速线过(-0.4,-1.33)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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计 行星 齿轮 变速箱 课程设计 说明书