1、1第七章 行星式動力換檔變速箱2變速箱的運動學和動力學分析l一、行星排分析l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。3變速箱的運動學和動力學分析l行星機構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。4變速箱的運動學和動力學分析l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、輸出構件使用，又可以作為制動構件使用，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

2、作用。5(一)運動分析l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動稱為相對運動；有如果各齒輪之間沒有相對嚙合轉動，只是隨行星架一起轉動，把這一運動稱為牽連運動。因此，行星排的運動是復合運動，相對和牽連運動。6(一)運動分析l只有牽連運動而沒有相對運動，則整個行星機構作整體轉動，稱為閉鎖；l只有相對運動而沒有牽連運動，則稱為定軸轉動。7(一)運動分析l由行星排的相對運動得知，太陽輪相對于行星架的轉速與齒圈相對于行星架的轉速之比等于齒圈齒數與之比，l取“-”號單行星排，取“+”號是雙行星排。tqjqjtZZnnnn8l因此有

3、單行星排的轉速方程式：l因此有雙行星排的轉速方程式： 0)1 (jqtnnn0)1 (jqtnnn9l可以看出：l1、當 為閉鎖狀態，傳動比為1（在這里有兩個轉速相等第3個也相等）l2、如果要使得行星排傳遞扭矩必須加入一個約束條件。jqtnnn10(二)轉矩分析 l1、行星排理論內轉矩關系式l當不計齒輪傳動摩擦損失且認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矩稱為理論內轉矩。太陽輪轉矩、齒圈轉矩和行星架轉矩三者的關系稱為行星排理論內轉矩關系式。)1 (1jqtMMM11二、變速箱分析l(一)變速箱的組成、自由度和檔位數分析l1、變速箱的組成分析l行星式動力換檔變速箱可以是

4、二自由度的，也可以是由兩個二自由度變速箱串聯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。12二、變速箱分析l組成：當相鄰兩個行星排之間有一個剛性構件通過時，即可從這個構件劃分成兩個小變速箱。132、自由度分析l變速箱的自由度數：Y變速箱的組成數+12+13l也可以用下式計算：Y旋轉構件數m-行星排數n7-43l式中：旋轉構件數是指剛性連接在一起且同速、同向旋轉的構件。14注意：l變速箱中的每一個組成都是一個二自由度機構，如果計算組成的自由度結果不等于2，那一定是計算錯誤；15注意：l各組成的自由

5、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件與后一個組成的輸入構件剛性地連接在一起，旋轉構件數目減少一個，而整個行星排數目沒有發生變化，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。 16變速箱的檔位數分析l信息齒輪式變速箱之有兩種標題形式的換檔元件，一種是制動器，另一種是閉鎖（或換檔）離合器。二者的主要區別是：制動器的油缸是固定的，離合器的油缸是旋轉的；制動器是把某一個旋轉構件固定在箱體上實現制動，而離合器是把兩個旋轉構件剛性地連接在一起實現整個組成的閉鎖。17l首先分析組成。l第二對2自由度變速箱有幾個換檔元件數就有幾個檔位。前（2），后（4）。l第三對3自

6、由度以上的變速箱檔位數為前后檔位數相乘。24818l因此對一個變速箱的組成、自由度和檔位數分析分為四步：分析變速箱的組成；對二自由度變速箱，換檔元件數目檔位數；整個變速箱的檔位數前變速箱的檔位數后變速箱的檔位數；對三自由度變速箱要分成兩個二自由度變速箱的組成。19轉矩計算 l1、外轉矩計算l外轉矩有輸入轉矩 、輸出轉矩 和制動轉矩 3個。l輸入轉矩與輸出轉矩之間的關系為：l外轉矩的平衡關系為：l可以得到iMoMbMioiMM0boiMMM) 1()(iMMMMioib20轉矩計算l2、內轉矩計算先求某檔的傳動比i和外轉矩；對同一行星排三個基本構件內轉矩的關系為：計算方法：從只有一個內力矩（既只

7、參加一個行星排）的構件出發，因為此構件上的內力矩和此構件上的外力矩（已知）大小相等方向相反。同一構件上的內外轉矩之和為零。)1 (/jqtMMM21行星輪的數量及其布置l對單行星行星排：一般布置34個行星輪，常見的為3個行星輪；l對雙行星行星排：一般布置34組行星輪，每組兩個行星輪，常見的為3組行星輪。l行星輪增加，可以減小輪齒的載荷，但會增加零件數目、降低行星架的強度和剛度，甚至使齒輪接觸條件惡化。22行星輪的布置l常見的布置方式有兩種：一種是均勻分布，一種是對稱分布23太陽輪齒數和齒圈齒數校核裝配條件校核l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和齒圈的齒數應同時為奇數或偶數。24太陽輪齒數和齒圈齒數校核裝配條件校核l安裝條件 太陽輪、齒圈和行星輪三個齒輪順利安裝的條件。當把太陽輪、齒圈和第一個行