買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘要 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車工業(yè)得到了迅速發(fā)展，而人類對舒適性的更高追求，使得自動變速器的發(fā)展更加深入。本文通過對三行星排行星齒輪傳動變速器的研究和闡述，計算了每個行星排傳動比的表達(dá)式。通過此次設(shè)計，我們可以了解到該變速器的基本結(jié)構(gòu)：即換擋執(zhí)行元件（ 2 個離合器和 3 個制動器）與行星排以適當(dāng)方式連接組成，得到 5 個前進(jìn)檔和 1 個倒檔。采用該機構(gòu)的汽車自動變速器，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、檔位數(shù)多、傳動效率高、換檔平穩(wěn)、操縱性能好。 關(guān)鍵詞 ：機械工程、變速器、行星齒輪傳動、行星排 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 of a a of A we of of of By in of be is in in of in in in 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 符號說明 m 模數(shù) Z 齒數(shù) b 齒寬 i 傳動比 x 變位系數(shù) a、d齒寬系數(shù) K 載荷系數(shù) E 齒輪副材料對傳動尺寸的影響系數(shù) u 齒數(shù)比 許用接觸應(yīng)力 接觸疲勞極限 使用系數(shù) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 彈性系數(shù) 21 載荷作用于單對齒輪嚙合區(qū)上界點時的齒形系數(shù) 疲勞極限 齒頂高系數(shù) c 頂隙 徑向力 P 功率 T 轉(zhuǎn)矩 a 中心距 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 水平彎矩 水平支反力 軸承載荷系數(shù) 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 目 錄 摘要 . 1 . 2 符號說明 . 3 前言 . 5 第一章 五前一倒三行星排傳動系統(tǒng)的概述及其方案的確定 . 10 星齒輪變速器的原理和功用 . 10 星齒輪機構(gòu)的簡介 . 10 檔執(zhí)行機構(gòu)的簡介 . 10 星齒輪變速器的基本工作原理 . 11 第二章行星齒輪變速器傳動比的確定 . 13 星齒輪變速器傳動比方案的確定 . 13 動比計算 . 14 第三章 行星排的設(shè)計 . 17 1 行星排的設(shè)計 . 17 2 行星排的設(shè)計 . 19 3 行星排的設(shè)計 . 21 陽輪、行星輪和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 22 陽輪的結(jié)構(gòu)： . 22 星輪及行星架的結(jié)構(gòu)： . 22 第四章 軸和軸承的設(shè)計 . 24 的設(shè)計及檢驗 . 24 承校核 . 27 第五章 離合器與制動器的設(shè)計 . 28 合器的設(shè)計 . 28 動器的設(shè)計： . 29 第六章 主要零件的工藝設(shè)計 . 31 陽輪和行星輪的加工工藝 . 31 藝過程： . 31 鍵工序分析： . 31 齒圈加工工藝 . 31 藝工程： . 31 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 藝分析： . 31 第七章 輔助系統(tǒng)設(shè)計 . 33 制系統(tǒng)設(shè)計 . 33 滑系統(tǒng)設(shè)計 . 34 第八章 結(jié)論 . 35 參考文獻(xiàn) . 36 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 前言 這次的畢業(yè)設(shè)計課題是“五前一倒三行星排傳動系統(tǒng)設(shè)計”，即我們通常所說的行星齒輪變速器。讓我們先來說說現(xiàn)在市場上 變速器的種類。主要分為：手動變速器（ 自動變速器（ 手動 /自動變速器（ 級變速器（ 一、 手動變速器（ 手動變速器（ 稱 稱機械式變速器，即必須用手撥動變速桿（俗稱 “ 擋把 ” ）才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動比，從而達(dá)到變速的目的。轎車手動變速器大多為四擋或五擋有級式齒輪傳動變速器，并且通常帶同步器，換擋方便，噪音小。手動變速在操縱時必須踩下離合，方可撥得動變速桿。 手動變速器是 自動變速器 與 相對而言的，其實在自動變速器出現(xiàn)之前所有的汽車都是采用手動變速器。手動變速器是利用大小不同的齒輪配合而達(dá)到變速的。最常見的手動變速器多為 5 擋位（ 4 個前進(jìn)擋 、 1 個倒擋），也有的汽車采用 6 擋位變速器 （見圖 0 與自動變速器的比較： 優(yōu)點： 與自動變速器相比較可以給汽車駕駛愛好者帶來更多的操控快感。 傳輸效率比自動變速箱為高，當(dāng)然理論上會比較省油。維修保養(yǎng)上會比自動變速箱便宜。 如果愿意以較高成本使用自動 手排，則可以兼顧自排的方便性及手排的高效率。引擎煞車的效能較強 ， 缺點： 有人會覺得開車的時候還要控制離合器換檔非常的麻煩。 新手會常常在馬路上熄火，特別是上坡， 操作不當(dāng)?shù)脑捰袔茁拾岩娓兯傧渑獕?。 一般來說，手動變速器的傳動效率要比自動變速器的高，因此駕駛者技術(shù)好，手動變速的汽車在加速、超車時比自動變速車快，也省油。 二、自動變速器（ 自動變速器（ 利用行星齒輪機構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油踏板程度和車速變化，自動地進(jìn)行變換。而 駕駛者只需操縱加速器踏板控制車速即可。自動變速器中有很多離合器，這些離合器能根據(jù)車速變化而自動分離或合閉，從而達(dá)到自動變速的目的。 在中檔車的市場上，自動變速器有著一片自己的天空。使用此類車型的用戶希望在駕駛汽車的時候為了簡便操縱、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時快樂的感覺。在高速公路上，這是體現(xiàn)非常完美的。而且，現(xiàn)在堵車是經(jīng)常的事，有時要不停地起步停步數(shù)次，司機如果使用手動變速器，則會反復(fù)地掛檔摘檔，操縱十分麻煩，尤其對于新手來說更是苦不堪言。使用自動檔，就不會這樣麻煩了。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 我國要普及這種車型，關(guān)鍵要 解決的是路況問題，現(xiàn)在的路況狀況不均勻，難以發(fā)揮自動檔汽車的優(yōu)勢。 三、手動 自動變速器（ 自動 手動變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式：為了駕駛樂趣使用手動檔，而在交通擁擠時使用自動檔。雖然這種二合一的配置擁有較高的技術(shù)含量，但這類的汽車并不會在價格上都高不可攀，比如廣州本田飛度 廂、南京菲亞特 2004 派力奧 。這些“二合一”的車型價格均在 10 萬元左右，這個價格層面還是比較低的。所以，手動 自動車在普及上還是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。 四、無級變速器 當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對于汽車性能的要求越來越高。汽車變速器的發(fā)展也是并不僅限于此，無級變速器便是人們追求的“最高境界”。無級變最是由荷蘭人 明。無級變速器系統(tǒng)不像手動變速器或自動變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個滑輪和一個鋼帶來變速，其傳動比可以任意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動變速器“突然換檔”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點。無級變速器能在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)速比的無級變化，并選定幾個常用的速比作為常用的“檔”。裝配該技術(shù)的發(fā)動機可在任何轉(zhuǎn)速下自動獲得最 合適的傳動比。 圖 0-1 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 本設(shè)計是根據(jù)寶馬 3 系發(fā)動機 2011 款 318i 領(lǐng)先型開展的，設(shè)計中所采用的相關(guān) 數(shù)據(jù)均來源于此種車型： 燃油箱容積 63L 燃油類型 汽油 燃油標(biāo)號 97# 燃料供給型號 多點電噴 型號 量 1995大功率 100大功率轉(zhuǎn)速 5750 r/ 0 2 寶馬 3 系 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 第一章 五前一倒三行星排傳動系統(tǒng)的概述及其方案的確定 星齒輪變速器的原理和功用 五前一倒三行星排傳動系統(tǒng)，即行星齒輪變速器，由行星齒輪機構(gòu)和換檔操縱機構(gòu)兩部分組成。行星齒輪機構(gòu)作用：改變傳動比和轉(zhuǎn)動方向，即構(gòu)成不同檔位。換檔操縱機構(gòu)作用：實現(xiàn)檔位的變換。 星齒輪機構(gòu)的簡介 行星齒輪機構(gòu)的類型： 最簡單的行星齒輪機構(gòu)由一個太陽輪、一個內(nèi)齒圈、一個行星架及若干個行星齒輪組成，一般稱為單排行星齒輪機構(gòu)。如圖 1 1排行星齒輪機構(gòu) 多排行星齒輪機構(gòu)是由幾個單排行 星齒輪機構(gòu)組成（如圖 1多排行星齒輪機構(gòu)可以比單排行星齒輪機構(gòu)得到更多的檔位，故本設(shè)計即采用三行星排。 用行星齒輪機構(gòu)作為變速機構(gòu)，由于有多個行星齒輪同時工作，且利用內(nèi)嚙合方式，故與普通齒輪變器機構(gòu)相比，在傳遞同樣大小功率的情況下，可減少變速器的尺寸和重量，能實現(xiàn)同向、同軸減速傳動。由于采用常嚙合傳動，可使動力不間斷。 檔執(zhí)行機構(gòu)的簡介 行星齒輪變速器的換檔執(zhí)行機構(gòu)主要由離合器（如圖 1制動器、和單向離合器等三種執(zhí)行元件構(gòu)成。離合器和制動器是以液壓方式控制行星齒輪機構(gòu)元件的旋轉(zhuǎn)，而 單向離合器則以機械方式對行星齒輪機構(gòu)的元件進(jìn)行鎖止。 離合器的作用：連接軸和行星齒輪機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)元件。 制動器的作用：固定行星齒輪機構(gòu)中的基本元件，阻止其旋轉(zhuǎn)。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 星齒輪變速器的基本工作原理 行星齒輪與操縱執(zhí)行機構(gòu)結(jié)合，構(gòu)成了具有不同檔位的行星齒輪變速器，即在輸入轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩相同的條件下，可以通過行星齒輪變速器的檔位變換，得到不同的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。（如圖 11 圖 1離合器 圖 1理簡圖 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 圖 1理實物圖 圖 1排行星齒輪機構(gòu) 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 第二章行星齒輪變速器 傳動比的確定 星齒輪變速器傳動比方案的確定 如圖 2示，我們逐個分析傳動比方案，為總方案的確定提供依據(jù)。 圖 2動比方案 a) 行星架制動，太陽輪輸入，齒圈輸出； b）行星架制動，齒圈輸入，太陽輪輸出； c）齒圈制動，行星架輸入，太陽輪輸出； d）太陽輪制動，行星架輸入，齒圈輸出； e）太陽輪制動，齒圈輸入，行星架輸出； f）齒圈制動，太陽輪輸入，行星架輸出。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 動比計算 1 2345311 Z 182 Z 293 Z 204 Z 235 Z 666 Z 607 Z 158 Z 309 Z 圖 2 2 設(shè)計簡圖 功能表： 擋次 換擋執(zhí)行元件狀態(tài) 實現(xiàn)傳動比 1 2 3 4 5 1 O O O O O O O O O O 1 O O O 0 注： 擋次 1 的傳動比： 46461 ， 111446464 11紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 79792 ， 21222779797 11故 的傳動比： 31311 ， 111331313 1179792 ， 222779797 11故 1 0 3 的傳動比： 31311 ，111331313 11111634646 212222 6799797 聯(lián)立，得 擋次 4 的傳動比： 79792 ， 2 的傳動比： 太陽輪、齒圈、行星架中的任意兩個鎖定在一起，這時各齒輪之間都不會有轉(zhuǎn)動，整個行星輪系將作速體轉(zhuǎn)動，即 00.1i 倒擋 傳動比： 644646 1 ， 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 22122 669797 1 ，所以976 12 的傳動比： 太陽輪、齒圈、行星架都不制動，也無兩個互相鎖定，這時，太陽輪、齒圈、行星架均可自由轉(zhuǎn)動。輸入軸轉(zhuǎn)動時，輸出軸可以不轉(zhuǎn)動，這種情況下行星齒輪不傳遞動力，實現(xiàn)空擋，即 0i 。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 第三章 行星排的設(shè)計 1 行星排的設(shè)計 1. 齒數(shù)選擇： 311 Z 182 Z 293 Z 07.2i 2. 材料選擇及熱處理方法： （ 1） 齒輪 3 與齒輪 2：用 20碳后淬火 58 62300 ，00 （ 2） 齒輪 1： 35質(zhì)， 250 280. 齒輪 2接觸強度計算： 按表 2式： 3 231483 （ 3 1） (1) 齒輪副配對材料對傳動尺寸的影響系數(shù) E 按表 2 E =1 (2) 計算 5 ) 按 K= K=4) 649 6 09 5 5 09 5 5 033 (5) 計算齒寬系數(shù) 123 d，取 d。 故 （ 6）計算 1 1 7 01 3 0 i m （ 7）初定中心距： 20 （ 8）計算模數(shù)： 52123 0 uZ m=3mm 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 （ 9）中心距 2 4. 動系主要尺寸： （ 1） 太陽輪 3 的主要尺寸 ： 729333 （ 2） 行星輪 2 的 主要尺寸 ： (541833222 （ 3） 齒輪 1 的主要尺寸 ： 5. 驗算 星傳動排的接觸強度 (1) 圓柱齒輪接觸應(yīng)力計算公式： 0（ 3 2） 0H 計算接觸應(yīng)力的基本值 （ 3 3） 式中：“ +”用于外嚙合傳動，“ -”用于內(nèi)嚙合傳動。 （ 2）計算 6 6 0 02 0 0 033 (3) 確定公式中的參數(shù)： 03 H /00060 33 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 由機械設(shè)計：表 10得： K ； 圖 10得： K； 表 10得： 4）確定參數(shù) Z 1 Z= Z= 5）計算 H 將以上各數(shù)值代人接觸應(yīng)力計算公式中，得： 又 170 所以 , 故合格。 6. 齒輪抗彎強度校核 （ 1）齒根應(yīng)力計算公式： 0（ 3 4） 式中：0F 齒根應(yīng)力的基本值 t 0查得： Y, Y , 79 （ 2）驗算： M P l i m ， 故合格。 2 行星排的設(shè)計 1. 齒數(shù)選擇： 3.4i 20 23 66 取 42. 材料選擇及熱處理方式： (1) 太陽輪與行星輪： 20碳后淬火 58 62300 ， 00 （ 2）內(nèi)齒圈： 35質(zhì)， 250 280. a c 齒輪按接觸強度初步計算 按（ 3 1）公式： 3 21148 3 （ 1）齒輪副配對材料對傳動尺寸的影響系數(shù) E 按表 2 E =1 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 （ 2） 3） K=，取 K= 4） 01 （ 5）計算齒寬系數(shù)： ， 式中取 5.0d（ 6）計算 M P 1 7 01 3 0 l i m （ 7）初定中心距： 7 04 6 3 320 （ 8）計算模數(shù) m am a 0212 0 取標(biāo)準(zhǔn)值 m=4（ 9）中心距： 62320242 (10) 太陽輪 a 的主要尺寸： 0204 （ 11）行星輪 c 的主要尺寸： 2234 55405 (12) 內(nèi)齒圈 b 的主要尺寸： 6 4664 05. 驗算 輪傳動的接觸強度： （ 1）圓柱齒輪接觸應(yīng)力計算公式為 （ 2）計算 5 250 82 0 0 02 0 0 0 1 （ 3）確定參數(shù)： 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 00060 由機械設(shè)計：表 10得 K ；圖 10得 0得 Z ， ， 重合度系數(shù) Z（ 4）代入公式 得 120 。 又 170 ， 故合格。 6. 齒輪抗彎強度校核 （ 1）齒根應(yīng)力計算公式為 由于行星輪 c 受對稱循環(huán)的彎曲應(yīng)力，其承載能力較低，應(yīng)按該齒輪計算。根據(jù)機械設(shè)計查得 Y, Y , Y 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式 得 （ 2）驗算： M P l i m ， 故合格。 7. 輪傳動的接觸強度和抗彎強度的校核 由于 輪是 內(nèi)嚙合齒輪傳動，承載能力高于外嚙合傳動，故不再進(jìn)行驗算。 3 行星排的設(shè)計 我們參照 星排，取模數(shù) m=4 607 Z 158 Z 309 Z ， 故： 4 060477 ， 015488 2 030499 9 ， 5)560(8 097 齒輪 8 因為齒數(shù)少于 17，故需要變位。其變位系數(shù) 517 x。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 陽輪、行星輪和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 陽輪的結(jié)構(gòu)： 設(shè)計行星傳動時，太陽輪的結(jié)構(gòu)取決于所采用的均載機構(gòu)。當(dāng)太陽輪不動時，它可簡支安裝或懸臂安裝。在本設(shè)計中，根據(jù)太陽輪尺寸的大小，我們做成了齒輪軸（如圖 3 圖 3輪軸 星輪及行星架的結(jié)構(gòu)： 行星輪和 行星架是行星傳動中結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的一個重要零件。行星架可分為雙臂整體式、雙臂分離式和單臂式三種?？刹捎描T造、鍛造和焊接式等方法制造毛坯。 雙臂整體式行星架（如圖 3結(jié)構(gòu)剛性比較好。 雙臂分離式行星架（如圖 3結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛性較差。 單臂式行星架（如圖 3結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便，軸向尺寸小。本次設(shè)計部分即采用這種結(jié)構(gòu)。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 23 圖 3雙臂整體式行星架 圖 3雙臂分離式行星架 圖 3 單臂式行星架 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 24 第四章 軸和軸承的設(shè)計 的設(shè)計及檢驗 已知： 960n r/100P 1）根據(jù)表 9取 45 號鋼（調(diào)質(zhì)處理）的 T 及0A，取 T =35 A=110 （ 2）圓周力 F 1 9 6 1879 6 0 09 5 5 02 0 0 02 0 0 0 徑向力 9 9 320t 9 6 1t （ 3）根據(jù)軸受力情 況，按彎扭強度條件計算： 300 考慮到軸與聯(lián)軸器有鍵連結(jié)，故軸徑可增加 5%，即 m i n （ 4）按彎扭合成強度理論校核軸的強度 1) 水平支反力 ： FF 2 8 46 9 4 4 8 32 1 9 6 12 FF 4 66 9 4 2 1 12 1 9 6 11 垂直支反力： FF 8379932 FF 1179931 2）計算彎矩 水平彎矩： C 點左側(cè) 2 4 9 52 1 2 8 411C 點右側(cè) 1 0 2 5 94 8 4 622垂直彎矩： C 點左側(cè) 1 1 7 3 7 7 22 1 2 8 411C 點右側(cè) 7 3 7 3 84 8 3 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 25 3) 求合成彎矩 C 點左側(cè)： 22 12 11 C 點右側(cè)： 22 22 22 4) 求扭矩 C 點左側(cè)： T 955298960 C 點右側(cè)： 02 5） 求合成彎扭矩 該軸為單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，取 ，則 C 點左側(cè) ： 87 89 9 22212 1 C 點右側(cè)： 1 8 3 5 6222 22 6）按彎扭合成強度理論校核軸的強度 校核剖面 C 處強度： M P 7 7 8 7 3 根據(jù)表 9得 45 號鋼的 ，因此 1 合格。 7）應(yīng)力圖見圖 45) 軸的剛度校核： 階梯軸 m/ 取 m/ ，所以 ，故合格。 （ 6）軸的設(shè)計如圖 4-2 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 26 圖 4的應(yīng)力圖 圖 4軸的設(shè)計圖 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 27 承校核 已知： ， 000， 960n r/初選 6310 型軸承。 查附表 9知深溝球軸承 6310 的基本額定動載荷 NC r 61800 ， 由表 9 e=值法求得）。又 取 X=Y=值法求得）。 由表 9載荷系數(shù) f 。 所以 9 82 0 0 6 驗算軸承壽命： h 66 即，該軸承可以使用 3 年（按平均每天工作 8 小時，每年工作 300 天算）。 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 28 第五章 離合器與制動器的設(shè)計 離合器與制動器是行星齒輪變速器必不可少的元件。 合器 的設(shè)計 離合器的作用：連接行星排二元件成為一體，采用的是多片濕式結(jié)構(gòu)。通常有離合器鼓、活塞、回位彈簧、鋼片與摩擦片組、離合器轂及密封圈組成。 特點：徑向尺寸小，結(jié)合柔和，能獲得較大的摩擦面積，所以能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。改變離合器片數(shù)的多少，即可改變傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。 離合器鋼片有鋼板沖壓而成，靠外齒與離合器鼓連接，可軸向移動。 離合器摩擦片通?？績?nèi)齒與離合器轂連接。離合器摩擦片分為鋼片與摩擦材料兩部分。其摩擦材料以紙基摩擦材料為主，以石棉、碳、纖維素等纖維或棉、木材、合成纖維作為母體材料，添加無機、有機的高摩擦 性材料，攪拌后，浸漬酚醛樹脂硬化而成。然后將其粘在鋼板上，厚度位 種材料特點是多孔，網(wǎng)狀，具有彈性，摩擦系數(shù)高，高壓、高溫、高圓周速度時穩(wěn)定性好。 離合器片每片厚 均每片間的間隙為 間隙因片數(shù)不同而異，一般為 25 離合器接合：當(dāng)壓力油經(jīng)過油道進(jìn)入活塞缸時，油壓克服彈簧力推動活塞 ,將所有主、從動件依次壓緊，即鋼片與摩擦片在摩擦力的作用下一同旋轉(zhuǎn)。離合器接合，動力從輸入軸經(jīng)離合器傳到輸出軸。 離合器分離：當(dāng)油壓撤除后，活塞在回位彈簧作用下回位。 離合器分離，切斷輸入軸至輸出軸的動力傳遞。 離合器單向閥的作用：離合器液壓缸內(nèi)的離心油壓，在接合時影響壓緊力和儲備系數(shù)，分離時影響徹底分離。為防止上述現(xiàn)象，設(shè)置單向閥，當(dāng)壓力油經(jīng)油道進(jìn)入活塞游腔時，單向閥的鋼球在油壓作用下封閉活塞上的排油孔，使工作油液不能從活塞缸內(nèi)排出，這時油壓