第七章行星式動力換檔變速箱1變速箱的運動學(xué)和動力學(xué)分析一、行星排分析行星式動力換檔變速箱由行星齒輪傳動部分、換檔元件和液壓操縱3部分組成。2變速箱的運動學(xué)和動力學(xué)分析行星機構(gòu)由單個行星排或幾個行星排組成；行星排分為單行星排和雙行星排，一個單行星排有3個基本元件和一個行星輪組成，其中3個基本元件為太陽輪t，齒圈q和行星架j，另外一個式傳動元件行星輪x。一個雙行星排有3個基本元件t、q、j和兩個行星輪組成。3變速箱的運動學(xué)和動力學(xué)分析基本元件t、q、j與行星輪x的功用不同，基本元件既可以作為輸入、輸出構(gòu)件使用，又可以作為制動構(gòu)件使用，行星輪不具備基本元件的任何一種功能，只是起到一介輪的作用。4(一)運動分析如果把行星架作為參照物，即將其視為定軸，那么行星輪系就變成了定軸輪系，支撐在行星架上的太陽輪、齒圈和行星輪的嚙合轉(zhuǎn)動稱為相對運動；有如果各齒輪之間沒有相對嚙合轉(zhuǎn)動，只是隨行星架一起轉(zhuǎn)動，把這一運動稱為牽連運動。因此，行星排的運動是復(fù)合運動，相對和牽連運動。5(一)運動分析只有牽連運動而沒有相對運動，則整個行星機構(gòu)作整體轉(zhuǎn)動，稱為閉鎖；只有相對運動而沒有牽連運動，則稱為定軸轉(zhuǎn)動。6(一)運動分析由行星排的相對運動得知，太陽輪相對于行星架的轉(zhuǎn)速與齒圈相對于行星架的轉(zhuǎn)速之比等于齒圈齒數(shù)與之比，取“-”號單行星排，取“+”號是雙行星排。7因此有單行星排的轉(zhuǎn)速方程式：因此有雙行星排的轉(zhuǎn)速方程式：8可以看出：1、當(dāng)為閉鎖狀態(tài)，傳動比為1（在這里有兩個轉(zhuǎn)速相等第3個也相等）2、如果要使得行星排傳遞扭矩必須加入一個約束條件。9(二)轉(zhuǎn)矩分析1、行星排理論內(nèi)轉(zhuǎn)矩關(guān)系式當(dāng)不計齒輪傳動摩擦損失且認(rèn)為齒輪傳動為等速運動時，行星輪作用于太陽輪、齒圈和行星架上的轉(zhuǎn)矩稱為理論內(nèi)轉(zhuǎn)矩。太陽輪轉(zhuǎn)矩、齒圈轉(zhuǎn)矩和行星架轉(zhuǎn)矩三者的關(guān)系稱為行星排理論內(nèi)轉(zhuǎn)矩關(guān)系式。10二、變速箱分析(一)變速箱的組成、自由度和檔位數(shù)分析1、變速箱的組成分析行星式動力換檔變速箱可以是二自由度的，也可以是由兩個二自由度變速箱串聯(lián)而成的三自由度變速箱，同樣可以由3個二自由度變速箱串聯(lián)而成的四自由度變速箱。為了方便計算，首先對多自由度變速箱（超過二自由度的變速箱）劃分組成。11二、變速箱分析組成：當(dāng)相鄰兩個行星排之間有一個剛性構(gòu)件通過時，即可從這個構(gòu)件劃分成兩個小變速箱。122、自由度分析變速箱的自由度數(shù)：Y＝變速箱的組成數(shù)+1＝2+1＝3也可以用下式計算：Y＝旋轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)m-行星排數(shù)n＝7-4＝3式中：旋轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)是指剛性連接在一起且同速、同向旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。13注意：①變速箱中的每一個組成都是一個二自由度機構(gòu)，如果計算組成的自由度結(jié)果不等于2，那一定是計算錯誤；14注意：②各組成的自由度之和不等于整個變速箱的自由度。原因在于前一個組成的輸出構(gòu)件與后一個組成的輸入構(gòu)件剛性地連接在一起，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)目減少一個，而整個行星排數(shù)目沒有發(fā)生變化，所以不能按分組成計算自由度在累加的方法計算整個變速箱的自由度。15變速箱的檔位數(shù)分析信息齒輪式變速箱之有兩種標(biāo)題形式的換檔元件，一種是制動器，另一種是閉鎖（或換檔）離合器。二者的主要區(qū)別是：制動器的油缸是固定的，離合器的油缸是旋轉(zhuǎn)的；制動器是把某一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件固定在箱體上實現(xiàn)制動，而離合器是把兩個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件剛性地連接在一起實現(xiàn)整個組成的閉鎖。16首先分析組成。第二對2自由度變速箱有幾個換檔元件數(shù)就有幾個檔位。前（2），后（4）。第三對3自由度以上的變速箱檔位數(shù)為前后檔位數(shù)相乘。2×4＝817因此對一個變速箱的組成、自由度和檔位數(shù)分析分為四步：①分析變速箱的組成；②對二自由度變速箱，換檔元件數(shù)目＝檔位數(shù)；③整個變速箱的檔位數(shù)＝前變速箱的檔位數(shù)×后變速箱的檔位數(shù)；④對三自由度變速箱要分成兩個二自由度變速箱的組成。18轉(zhuǎn)矩計算1、外轉(zhuǎn)矩計算外轉(zhuǎn)矩有輸入轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩和制動轉(zhuǎn)矩3個。輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為：外轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系為：可以得到19轉(zhuǎn)矩計算2、內(nèi)轉(zhuǎn)矩計算①先求某檔的傳動比i和外轉(zhuǎn)矩；②對同一行星排三個基本構(gòu)件內(nèi)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：③計算方法：從只有一個內(nèi)力矩（既只參加一個行星排）的構(gòu)件出發(fā)，因為此構(gòu)件上的內(nèi)力矩和此構(gòu)件上的外力矩（已知）大小相等方向相反。④同一構(gòu)件上的內(nèi)外轉(zhuǎn)矩之和為零。20行星輪的數(shù)量及其布置對單行星行星排：一般布置3～4個行星輪，常見的為3個行星輪；對雙行星行星排：一般布置3～4組行星輪，每組兩個行星輪，常見的為3組行星輪。行星輪增加，可以減小輪齒的載荷，但會增加零件數(shù)目、降低行星架的強度和剛度，甚至使齒輪接觸條件惡化。21行星輪的布置常見的布置方式有兩種：一種是均勻分布，一種是對稱分布22太陽輪齒數(shù)和齒圈齒數(shù)校核—裝配條件校核同心條件太陽輪與齒圈同軸線的條件。同一行星排中太陽輪的齒數(shù)和齒圈的齒數(shù)應(yīng)同時為奇數(shù)或偶數(shù)。23太陽輪齒數(shù)和齒圈齒數(shù)校核—裝配條件校核安裝條件太陽輪、齒圈和行星輪三個齒輪順利安裝的條件。當(dāng)把太陽輪、齒圈和第一個行星輪安裝后