ZF自動(dòng)變速器行星排設(shè)計(jì)

1、zf自動(dòng)變速器行星排設(shè)計(jì)摘要：汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高、扭矩較小、轉(zhuǎn)速與扭矩變化范圍 有限等特點(diǎn)，需要自動(dòng)變速器改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)外界環(huán)境的變化自動(dòng)切換到與之相 匹配的檔位，因而得到廣泛使用。近些年來(lái)，自動(dòng)變速器的發(fā)展?fàn)顟B(tài)呈現(xiàn)岀多檔位化的特 點(diǎn)，自動(dòng)變速器實(shí)現(xiàn)換擋的關(guān)鍵部件是行星傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)也愈加復(fù)雜，同吋由于相關(guān)專利 限制，對(duì)于自動(dòng)變速器行星排設(shè)計(jì)與分析的研究具有重要的工程實(shí)際價(jià)值。設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容如下：對(duì)自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行詳細(xì)的介紹，對(duì)自動(dòng)變速器中行星齒輪機(jī)構(gòu)不同 的組合方式進(jìn)行分類與整理，總結(jié)出構(gòu)造自動(dòng)變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)的一些規(guī)則。并且在行星排特性方程基礎(chǔ)

2、之上，提出了如何優(yōu)選行星傳動(dòng)換擋方案對(duì)東風(fēng)六速自動(dòng)變速器行星排的方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理利用已經(jīng)開(kāi)發(fā)的軟件完成了 六速自動(dòng)變速器行星排行星齒輪機(jī)構(gòu)、控制元件方案、換擋方案的設(shè)計(jì)。對(duì)六速自動(dòng)變速器行星排強(qiáng)度進(jìn)行合理分析，齒輪靜態(tài)安全系數(shù)能夠得出結(jié)果，并且 對(duì)行星排強(qiáng)度的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證;對(duì)設(shè)計(jì)的六速自動(dòng)變速器行星排嚙合特性進(jìn)行分析，得到各 齒輪副嚙合印痕，驗(yàn)證行星排幾何修形量設(shè)計(jì)的合理性;并h詳細(xì)認(rèn)真剖析了六速自動(dòng)變速 器行星排的傳動(dòng)效率和疲勞壽命。關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；變速器；行星齒輪傳動(dòng)；行星排zf automatic transmission planetary row designabstract

3、： in the automotive powertrain system, due to the engine have high speed, low torque,small range of speed and torque characteristics, the automotive need automatictransmission speed up and slow down, according to the changes in the externalenvironment automatic switches to the matched shift, which a

4、re widely used in order toimprove the performance of automatic transmission, which has multiple shiftdevelopment trend, planetary transmission as automatic transmission key parts isbecoming more and more complex, thus identiing a reliable, practical and systematicapproach to planetary transmission c

5、onfiguration, design, and analysis have greatpractical value.the main contents of the paper are as follows:introduces the structure and working principle of automatic transmission,through sorting different combinations of planetary gear, gain the rules of constructplanetary gear in automatic transmi

6、ssioncoding the planetary transmission of automatic transmission, established planetary transmission mathematics model, propose a method through design structure matrix and control matrix completed planetary transmission design.completed six-speed automatic transmission ratio design, using the struc

7、ture matrix design module, and shift plan optimization module completed six-speed automatictrans mission conceptual design.analysis six-speed automatic transmission strength, get gear static safety, validation the rationality of planet gear strength design. analysis six-speed automatictransmission m

8、eshing characteristics, get the gear meshing prints,validation therationality of planet gear geometry modification. analysis six-speed automatictransmission efficiency, fatigue life.by connecting them in proper way , the transmission of five forward speed and one backward speed can be obtained the v

9、ehicle auto transmission adpoting this derailleur is simple and concise in structure , multiple in grade of speed governing 9high in transmission efficiency .smooth in gear shifting , and good in controlability.keywords： mechanical engineering，transmission , epicycle gear transmission , planetrow .i

10、ll摘要iabstractii目錄皿1緒論1l1變速器的分類1手動(dòng)變速器(mt) 11.1.2自動(dòng)變速器(at) 11.1.3手動(dòng)一自動(dòng)變速器(amt) 21.1.4無(wú)級(jí)變速器21.2本論文的主要工作內(nèi)容32整體方案的研究與確定42行星齒輪變速器的原理和功用42.2行星齒輪機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介42.3換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介52.4基本工作原理53行星齒輪變速器傳動(dòng)比的確定84行星排的設(shè)計(jì)104k1行星排的設(shè)計(jì)114.1.1齒數(shù)選擇114.1.2材料選擇及熱處理方法： 114.1.3齒輪23按接觸強(qiáng)度計(jì)算: 114.1.4 k1傳動(dòng)系主要尺寸： 114.1.5驗(yàn)算強(qiáng)度124.1.6齒輪抗彎強(qiáng)度校核134.2

11、k2行星排的設(shè)計(jì)13421齒數(shù)選擇：13422材料選擇及熱處理方式：134.2.3 ac齒輪按接觸強(qiáng)度初步計(jì)算13424驗(yàn)算相互接觸時(shí)的強(qiáng)度的值： 144.2.5齒輪抗彎強(qiáng)度校核154.3 k3行星排的設(shè)計(jì)164.4星型結(jié)構(gòu)中三大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)164.4太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu)：164.4.2行星輪及行星架的結(jié)構(gòu)： 165軸和軸承的設(shè)計(jì)185軸的設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)185.2軸承校核216主要零件的工藝設(shè)計(jì)226.1太陽(yáng)輪和行星輪的加工工藝226.1.1工藝過(guò)程：226.1.2關(guān)鍵工序分析： 226.2內(nèi)齒圈加工工藝226.2工藝工程：22622工藝分析：227輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)247控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)247.2潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)248

12、結(jié)論26參考文獻(xiàn)27致謝281緒論這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是zf自動(dòng)變速器行星排的畢業(yè)設(shè)計(jì)，行星排的設(shè)計(jì)其實(shí)就是變速器設(shè) 計(jì)。常見(jiàn)的有手動(dòng)和自動(dòng)變速器，以及手動(dòng)/自動(dòng)變速器和最新發(fā)明的無(wú)級(jí)變速器。1.1變速器的分類1.1.1手動(dòng)變速器（mt）手動(dòng)變速器（manual transmission, mt）。在自動(dòng)變速器出現(xiàn)之前，所有的汽車使 用的變速器都是手動(dòng)的，其工作原理是通過(guò)各個(gè)不同的齒輪密切配合進(jìn)而達(dá)到變速的口的。 大多數(shù)手動(dòng)擋的汽車都有四擋或五擋，駕駛者需要雙腳踩下離合，然后通過(guò)手對(duì)變速桿進(jìn) 行撥動(dòng)，這時(shí)齒輪嚙合的位置會(huì)發(fā)生改變，帶動(dòng)傳動(dòng)比發(fā)生改變，最終可以改變速度。為 了換擋方便，這種類型的汽車一般

13、都會(huì)帶有同步器，還可以達(dá)到降低噪音的效果。通常來(lái) 說(shuō)，mt是5個(gè)擋位，其中包括4個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒擋，也有變速器是6擋位（見(jiàn)圖1.1） o 手動(dòng)變速器與自動(dòng)變速器優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：優(yōu)點(diǎn)：首先駕駛愛(ài)好者通過(guò)自己控制手動(dòng)變速器，可以獲得更多操控的愉悅感；引擎 煞車的效能更強(qiáng)；另外，手動(dòng)擋的汽車，在維修保養(yǎng)成本時(shí)更低，也相對(duì)省油，更實(shí)惠； 而且如果駕駛者的技術(shù)很好，在加速和超車時(shí)，因?yàn)閭鬏斝氏鄬?duì)較高的原因，手動(dòng)扌當(dāng)?shù)?汽車速度更快。缺點(diǎn)：在開(kāi)車時(shí)，手動(dòng)擋的汽車需要不斷換擋，所以必須反復(fù)控制離合器，顯然手動(dòng) 描操作更加復(fù)雜麻煩。尤其是新手司機(jī)開(kāi)車時(shí)很容易熄火，上坡困難，并h操作有誤的話, 還會(huì)弄壞引擎跟變速

14、箱。1.1.2自動(dòng)變速器（at）自動(dòng)變速器（automatic transmission, at）。自動(dòng)檔相對(duì)手動(dòng)擋操作更為簡(jiǎn)單，為了 使自動(dòng)變速器變速，需要根據(jù)腳踏板的高低以及車速的大小，變換行星齒輪機(jī)構(gòu)。自動(dòng)變 速器能夠自動(dòng)變速的原因是因?yàn)樵谧詣?dòng)變速器中有大大小小的離合器，根據(jù)車速不斷的變 化，不同的離合器可以自動(dòng)分離或合閉，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速的目標(biāo)。自動(dòng)變速器的汽車在中檔車市場(chǎng)中所占比重很大，因?yàn)轳{駛自動(dòng)變速器的汽車，操控 比較簡(jiǎn)單，駕駛較為輕松，可以很好的享受駕駛的樂(lè)趣。眾所周知，我國(guó)各大城市的六速手動(dòng)的變速器,各檔位之間的傳動(dòng)比差值更小,換擋時(shí)發(fā) 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速回落控制得更加細(xì)致，油耗和性

15、能都能得到提貳圖1.1六檔變速器檔位堵車現(xiàn)象是極為嚴(yán)重的，起步停步次數(shù)很多，如果駕駛手動(dòng)變速器的汽車，就需要不 斷地掛檔摘檔，相當(dāng)麻煩。但是如果使用自動(dòng)變速，反復(fù)換擋的問(wèn)題便迎刃而解。對(duì)語(yǔ)自 動(dòng)變速器汽車的普及，主要的問(wèn)題還是路況，良好的路況可以完美展自動(dòng)檔汽車的優(yōu)點(diǎn)。 1.1.3手動(dòng)一自動(dòng)變速器(amt)一種是享受駕駛快感的手動(dòng)擋，另一種是便利簡(jiǎn)單的自動(dòng)擋。這類汽車技術(shù)含量較高, 配置全面，但是價(jià)格也很親民。均價(jià)差不多10萬(wàn)左右，相當(dāng)實(shí)惠。1.1.4無(wú)級(jí)變速器近年來(lái)，隨著駕車用戶對(duì)汽車性能要求的提高，汽車產(chǎn)業(yè)也得到了迅猛發(fā)展，變速器 的發(fā)展更是日新月異。荷蘭van doormes最先發(fā)明無(wú)級(jí)

16、變速器，這是吋代進(jìn)步人類創(chuàng)新的 成果，在任何轉(zhuǎn)速下，無(wú)級(jí)變速都可以自動(dòng)調(diào)整到合適的傳動(dòng)比。它不是用齒輪來(lái)進(jìn)行變 速，而是用兩個(gè)滑輪和一個(gè)鋼變速。這種創(chuàng)新的變速方法可以隨意變化傳動(dòng)比，駕駛者完 全不會(huì)有突跳的換擋感覺(jué)，而且油門反應(yīng)更快、油耗更低。1.2本論文的主要工作內(nèi)容本設(shè)計(jì)是依據(jù)東風(fēng)康明斯isle375發(fā)動(dòng)機(jī)展開(kāi)的，設(shè)計(jì)屮所采用的相關(guān)數(shù)據(jù)都來(lái)源于 此種車型。東風(fēng)康明斯isle375發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)：1）發(fā)動(dòng)機(jī)表1.1發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)工作轉(zhuǎn)速范圍最大功率/對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩/對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn) 速東風(fēng)康明斯islc375700-2 loorpm275kw/2 loorpm1550nm/1100 1400rpm

17、2）傳動(dòng)系傳動(dòng)比表1.2檔位參數(shù)1擋2扌半3擋4擋5扌當(dāng)6扌當(dāng)分動(dòng)器車橋主減速器5.63.432.011.4210.830.89/1.5365.9333）傳動(dòng)軸材料表1.3傳動(dòng)抽參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸屮后橋輸出軸前橋輸入軸屮橋半軸40cr40cr40cr40cr4）前后橋扭矩比1:2.6965）液力變矩器的變矩系數(shù)1.986）驅(qū)動(dòng)形式6x67）總質(zhì)量20噸圖12東風(fēng)康明斯卡車2整體方案的研究與確定2.1行星齒輪變速器的原理和功用五前一倒三行星排傳動(dòng)系統(tǒng)，也稱為行星齒輪變速器。其結(jié)構(gòu)包拾行星齒輪和換檔操 縱兩個(gè)機(jī)構(gòu)。換檔操縱實(shí)現(xiàn)檔位的變換。2.2行星齒輪機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介行星齒輪機(jī)構(gòu)的類型：如圖2.1i-內(nèi)&

18、amp;iq. 2-3-內(nèi)殲丘絹外行丘紇，s-h51*圖2.1單排行星齒輪機(jī)構(gòu)本設(shè)計(jì)中采用的是三行星排，原因是相比于單排行星齒輪機(jī)構(gòu)，多排行星齒輪機(jī)構(gòu) （如圖2.2）可以得到相對(duì)更多的檔位。因?yàn)樵S多行星齒輪在同時(shí)工作，并且利用內(nèi)嚙合的方式，由于采用常嚙合傳動(dòng)，可以 不間斷的提供動(dòng)力，所以在大小功率相同時(shí)，如果使用行星齒輪機(jī)構(gòu)當(dāng)作變速機(jī)構(gòu)，變速 器的重量以及尺寸會(huì)明顯減少，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)同向、同軸減速傳動(dòng)。2.3換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介離合器（如圖2.3）.制動(dòng)器、和單向離合器共同構(gòu)成行星齒輪的換檔機(jī)構(gòu)。因?yàn)樵S多 行星齒輪在同時(shí)工作，并且利用內(nèi)嚙合的方式，由于采用常嚙合傳動(dòng)，可以不間斷的提供 動(dòng)力，所以

19、在大小功率相同時(shí)，如果使用行星齒輪機(jī)構(gòu)當(dāng)作變速機(jī)構(gòu)，變速器的重量以及 尺寸會(huì)明顯減少，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)同向、同軸減速傳動(dòng)。2. 4基本工作原理行星齒輪變速器的不同檔位是通過(guò)結(jié)合行星齒輪與操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成的，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 相同時(shí)，輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩會(huì)因?yàn)樾行驱X輪變速器檔位的變換而有所不同。（如圖2.4、2.5）活賽鉀1片孚採(cǎi)片圖2. 3離合器輸入丄丄n戶焉出圖2. 4原理簡(jiǎn)圖圖2. 5原理實(shí)物圖圖2. 2多排行星齒輪機(jī)構(gòu)3行星齒輪變速器傳動(dòng)比的確定確定行星齒輪變速器傳動(dòng)比方案，如圖3.1所示，確定總方案前仔細(xì)分析每個(gè)傳動(dòng)比方 案。圖譜1o.±動(dòng)伴o.t*動(dòng)件 t1h劫件圖3. 1傳動(dòng)比方案?jìng)鲃?dòng)

20、比計(jì)算zi = 31 z2 = 18 z3 = 29 z4 = 20 zs = 23 zg = 66 z? = 60 zk = 15z9 = 30圖3. 2設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖z6zl皿=1-空i +字z4riniihrini表3.1功能表:擋次換擋執(zhí)行元件狀態(tài)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比123451006.5252003.10343002.31524001.5050o1.00-10o-10.05000注：0-表示結(jié)合或制動(dòng)擋次1的傳動(dòng)比：故心三"o知心燼擋次2的傳動(dòng)比：zi13h = 1 甞=1+勺4z 3 /?/1zizl,13h = 1甞=2=zs“3rinijg =zo,iihi = 1-譜1 z9=:r

21、iizizirun故i二rh zizq= (1+ (1 + )-二 3.1034hh2z3z7擋次3的傳動(dòng)比:z6 7?3 hhiza n(> hhz 7 hh 2 /zb hh 2聯(lián)立,得心丄rim201 1200x205209= 2.3152z9 hl hh2 hh hh2擋次4的傳動(dòng)比:ijg1 = , i iihi = ijg = 14- = 1.50擋次5的傳動(dòng)比：即心1.00倒擋-1的傳動(dòng)比：,所以仝=1 +印yih 2z 9.加1 =yim空擋0的傳動(dòng)比:太陽(yáng)輪、齒圈、行星架都不制動(dòng)且不互相鎖定時(shí)，它們彼此都可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。若i = 0則為空擋，此時(shí)，輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)不一定帶動(dòng)輸出

22、軸，行星齒輪便不會(huì)將動(dòng)力傳遍輸出軸。4行星排的設(shè)計(jì)4. 1 k1行星排的設(shè)計(jì)4.1.1齒數(shù)選擇：zi = 31z2 = 1s z3 = 29i = 2.074.1.2材料選擇及熱處理方法：1. 齒輪3與齒輪2：用20crmnti,滲碳后淬火5862hrc。6 hm = 1300mpa , a 血=700mpa調(diào)質(zhì)，250280hbs2. 齒輪 1： 35crmov,4.1.3齒輪2-3按接觸強(qiáng)度計(jì)算：a > 4830(“ ± 1)3£(41)v 03°7酬(1) 齒輪副配對(duì)材料對(duì)傳動(dòng)尺寸的影響系數(shù)©e按表2-28,取饑=1(2) 計(jì)算 «

23、= = = 0.581乙31(3) 按 k= 1.2-2,取 k=1.4p/7100x 0 99(4) ta = 9550上厶=9550xnm = 246.21rh 很960x4(5) 計(jì)算齒寬系數(shù)03 = 2%卄),因如5 0.75,取0 = 0.6。 故處=0.76(6) 計(jì)算= 0.96恤= 0.9x1300 = 1170(7) 初定中心距：6zo>483xlx(0.581 + l)x1.4x246.213v 0.76x1 17o2xo,581=63.3mm(8) 計(jì)算模數(shù):= 2.842qo _2x65z3(“ + l) 29x(0.581 + 1)取標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm(9) 中心

24、距a =二(z2 + z3)= 2x(18 + 29)mm = 70.5mm4.1.4 k1傳動(dòng)系主要尺寸：1) 太陽(yáng)輪3的主要尺寸:dy = mz3 = 3 x 29 mm = s7mm方3 = 03 a = 0.76x 70.5m/? = 54mm2) 行星輪2的主要尺寸: di = mz2 = 3x18rmn = 54mm3) 齒輪1的主要尺寸:d = 777z1 = 3x3 l/77/n 二 93mm h=h3 = 54mm4.1.5驗(yàn)算強(qiáng)度(1) 圓柱齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算公式：6 = o7/0 j ka kv kiip kiia(42)6。計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值(43)w±lu2

25、000t32000x246.2187=5660/v(3)確定公式中的參數(shù):/?3960<rin =1二=463.772.07=m/s = 2.26m/s加 3(3 -加) 龍 x 87 x (960 一 463.77)v3w =60x100060x1000由 ka = 1.10； 得：kv = 1.01；查得：皿0 = 1.101,kha = 1.0(4) 確定參數(shù)z/ ze ze z“查得:zh = 2.5 ze = 189.8mpa2 ze = 0.98 z = 1.0(5) 計(jì)算6在公式中代入各數(shù)值，得：=931.24mpa又s = 1170mpg故合格。4.1.6齒輪抗彎強(qiáng)度校核

26、(1)齒根應(yīng)力計(jì)算公式:6 = ka kv kf° kf(x(44)式屮：6。齒根應(yīng)力的基本值mb查得：辰=1.0,心卩=2,彷= 1.0,齊二3.89, = 0.98代入公式得：6 = 0.96 = 0.9x700mpa = 630mpa(2) 驗(yàn)算.ofp = °9°尸伽=0-9x 100mpa = 630mpci,故合格。4. 2 k2行星排的設(shè)計(jì)4. 2. 1齒數(shù)選擇：i 4.3 za = 20 z(- = 23 zb = 66 取 n, 44. 2.2材料選擇及熱處理方式：(1) 太陽(yáng)輪與行星輪：20crmnti,滲碳后淬火5862hrcoi/iim =

27、 1300mpa , 6訊=700mpa(2)內(nèi)齒圈：35crmov,調(diào)質(zhì)，250280hbs4. 2. 3 ac齒輪按接觸強(qiáng)度初步計(jì)算按(31)公式:a > 483*(“ ± 1)3kt(/i cypu(1)影響系數(shù)住按表228取金=1(2) u = = = a5 乙 20(3) k=1.22,取 k=1.4(4)丁 9550p"帀11 =rug9550xl00x0.99x0.97960x4nm = 23&82n(5)計(jì)算齒寬系數(shù):l/a+ 1廠駕""5式中取殲0.5(6) 計(jì)算皿=0.9q“ = 0.9x1 300mpa = 11 jo

28、mpa(7) 初定中心距:tzo>483x(1.15 + l)x14x238,820.465x11702x1.15（8）計(jì)算模數(shù)m, 2弘2x80qm-=mm - 3./2mm乙(w 4-1)20x (1.15 + 1)取標(biāo)準(zhǔn)值m = 4mm1-174(9) 中心距：ez =(乙 + zc) = x(20 + 23)mm = 86mm(10) 太陽(yáng)輪a的主要尺寸:da = mza = 4 x 20mm = 80mmbu = i/a'xa = 0.465 x s6mm = 40mm(11) 行星輪c的主要尺寸：d( - mzc = 4 x 23加72 二 92mm be = ba

29、+5 = (40 + 5)mm = 45mm(12) 內(nèi)齒圈b的主要尺寸：db mzb = 4x66mm = 264mmhb = ha = 40/77/224.2.4驗(yàn)算相互接觸時(shí)的強(qiáng)度的值:(1)圓柱齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算公式為(2)計(jì)算心型2zj 2000x23&82 帖 9552.8nda50(3)確定參數(shù):vah60x100050由 ka = 1.10； kv = 1.01m 960rin = = 223.26i 4.3頑血-=龍x80x(960-223.26)川=9552 8/v表 10-4 查得 khp = 1.11kh(x = 1.04. 2. 5齒輪抗彎強(qiáng)度校核(1)齒根應(yīng)力

30、計(jì)算公式為對(duì)稱循環(huán)的彎曲應(yīng)力作用于行星輪c,并且行星輪c承載能力相對(duì)較低，所以應(yīng) 該按照該齒輪計(jì)算。由 k% = 1.0, k = 1.20, 幼二 1.0," = 3.90,ys = 0.96將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式 得6 = 476.7mpa(2)驗(yàn)算：= 0.9aiim = 0.9x700mftz = 630mpa故合格。7.齒輪強(qiáng)度的校核為什么不再進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)算，是因?yàn)樵O(shè)計(jì)屮的b-c齒輪的傳動(dòng)是內(nèi)嚙合齒輪，所以 它的承受能力范圍高于外嚙合的傳動(dòng)。4. 3 k3行星排的設(shè)計(jì)我們參照k2行星排，取模數(shù)m=4mm。z? = 60 zs = 15 zo = 3o ,故：di = mz7 =

31、4x60mm = 240mm ,(h = mzs = 4x15 mm = 60mmdg = mz9 = 4 x 30mm = 120mm/?9 = 0.59 = 60mm , hs = (60 + 5)加加=65mmbr = bq = 60mm8小于17,變位之后。其變位系數(shù)兀=上匕=0.12。174.4星型結(jié)構(gòu)中三大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4. 4.1太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu)：倘若太陽(yáng)輪無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，這時(shí)我們就要在上面的懸臂安裝一個(gè)簡(jiǎn)支或者另一個(gè)懸 臂。但是在這次設(shè)計(jì)的時(shí)候，因?yàn)樘?yáng)輪尺寸不能太大也不能太小，于是齒輪軸就這樣誕 生了(如圖4.1)。圖4.1齒輪軸4. 4. 2行星輪及行星架的結(jié)構(gòu)：在傳統(tǒng)的行星傳動(dòng)系

32、統(tǒng)屮行星輪和行星架式非常重要的零件，因而他的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)非常 復(fù)雜網(wǎng)。行星架的構(gòu)造其實(shí)有很多種，其中最常見(jiàn)的是第一種雙臂整體式、第二種雙臂分 離式和最后一種是單臂式。雙臂整體式行星架的原理圖如圖所示，這個(gè)結(jié)構(gòu)的剛性非常不錯(cuò)（如圖4.2）o雙臂分離式行星架的原理圖如圖所示，這個(gè)結(jié)構(gòu)的剛性就相對(duì)較差了（如圖4.3）。 單臂式行星架的原理圖如圖所示結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，相對(duì)于前兩個(gè)行星架，這個(gè)架構(gòu)的軸 向尺寸就小很多了，安裝起來(lái)也方便很多，其結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單。這個(gè)架構(gòu)的軸（如圖4.4）。圖4.2雙臂整體式行星架圖4. 3雙臂分離式行星架圖4. 4單臂式行星架5軸和軸承的設(shè)計(jì)5. 1軸的設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)己知：n = 960

33、 r/min p = 100kw（1）根據(jù)表9-16,選取45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)處理）的列及ao,取tr = 35mpaf ao = llo（2）圓周力弘空2000x9550x100x0.99x0.97 “3da960x87徑向力 fr = fitana = 21961xtan 20° = 7993 w（3）我們按照強(qiáng)度條件計(jì)算的話，這時(shí)我們需要依據(jù)的是一根軸的受力情況：do > aoj = 110x3/mm = 51.88mmv nv 960軸需要可增大5%, z所以這樣，那是因?yàn)殒I連接著軸與連軸即d > 1.05d min = 51.88x1.05mm = 54m/77（4）

34、為了校對(duì)軸的強(qiáng)度系數(shù)，我們需要按照彎曲的的扭合成理論1）水平支反力：fha =f l2 = 21961x211n = 15284.17v694l fhb =ftli_21961x211 ; m:n = 6646.5n694l 垂直支反力：fva =f2l27993x483 &n = 5562.9/v 694lfvb =fr- l7993x211 “=n = 2430.n694'l 2）計(jì)算彎矩水平彎矩：c 點(diǎn)左側(cè) mhci = fha-l = 5284x21 in mm = 322495.in mmc 點(diǎn)右側(cè) mhci = fhb 厶2 二 6646.5x483n mm = 3

35、210259.5n mm 垂直彎矩：c 點(diǎn)左側(cè) mva = fva l = 1 5284.lx21 in= 73772n mmc 點(diǎn)右側(cè) mvci = fvb厶2 = 2430.1x4837v mm = 1173738.3n mm3）求合成彎矩c點(diǎn)左側(cè)：mc =+ m lc =7117373s.32 + 322495.12 n mm = 3431899/v mmc點(diǎn)右側(cè)：mei = 丁旳器2+刈丄2 = v1 173738.32+3210529.52a/ mm = 3418356.5/v mm 4)求扭矩c點(diǎn)左側(cè)：fiooop77 1000x100x0.99x0.97 2t1 = 9550x=

36、 9550xn mm = 955298n mmn960c點(diǎn)右側(cè)：t2 = on mm5) 求合成彎扭矩因?yàn)樵谶@個(gè)軸的方向上是單一方向工作的，因此我們?cè)趹?yīng)力上應(yīng)該考慮脈動(dòng)和彎曲轉(zhuǎn) 矩的影響，取0 = 0.59，貝ic點(diǎn)左側(cè)：mca = 34318992 + (0.59x955298)2nmm = 3477873.6n mmc 點(diǎn)右側(cè)：meal = jm：+(刃2)2 = 3418356.5n mm6) 校對(duì)軸的強(qiáng)度的同時(shí)我們依據(jù)的理論是彎扭合成強(qiáng)度校核剖面c處強(qiáng)度：mcaqu 2 -o.lxd'=%77873 6 耐嗆=52.8mpa0.1x873根據(jù)表9-15,查得45號(hào)鋼的a_ =

37、60mpa ,故合格。7) 應(yīng)力圖見(jiàn)圖41(5) 軸的剛度校核:階梯軸 = 5.73xl04x y lg ,=j ip>= 5,73x1°4><211x8.1x1041 x 955298x211 "2(。)加x87432取 = 0.75(°)/m ,故合格。(6) 軸的設(shè)計(jì)如圖42ai cb圖4-2軸的設(shè)計(jì)圖5. 2軸承校核已知：fr = 5562.9n , fa = 2000n , n = 960"min ,初選 6310 型軸承。這時(shí)61800n ,由表99得e=0.23 （插值法求得）。由表98,取載荷系數(shù)方= 1.2 o所以 p

38、 = &（xe + y凡）= 1.2x（0.56x5562.9 + 1.9x2000）n = 829&3n驗(yàn)算軸承壽命：l；）=101c_10 61800 3 = 7171/?60/? p60x960 8298.3按這樣算下來(lái)每天可以工作七小吋到八個(gè)小時(shí)，每年需要工作300天計(jì)算的吧，這個(gè) 軸承可以使用三年。6主要零件的工藝設(shè)計(jì)6. 1太陽(yáng)輪和行星輪的加工工藝6工藝過(guò)程：這個(gè)工藝是一個(gè)很復(fù)雜的流程，需要經(jīng)過(guò)多道手續(xù)，第一步鍛造，然后退火，進(jìn)而用 粗車進(jìn)行預(yù)備熱處理(這就是所謂的正火)，第二部半精車進(jìn)行粗滾齒工藝，倒角工藝也 是必要的，第三步熱處理，進(jìn)行噴丸，將磨內(nèi)孔及基準(zhǔn)端面磨

39、平，第四步精滾齒再把齒 輪進(jìn)行磨齒，最后檢查鉗和倒棱。6.1.2關(guān)鍵工序分析：(1) 滾齒及磨齒余量如果太陽(yáng)輪需要提高效率，磨砂齒輪的時(shí)候，一定要做早齒輪刀進(jìn)行精加工。(2) 噴丸因?yàn)榭箯澠趶?qiáng)度的原因，硬齒面的承載能力會(huì)有所限制，所以必須提高抗彎疲勞的 強(qiáng)度。如何提高抗彎疲勞的強(qiáng)度？有兩種方法，一種方法是噴丸處理齒輪，使齒根圓角處 的表面形成較為強(qiáng)大的殘余壓應(yīng)力，另一種方法是壓平碾實(shí)加工刀痕和熱處理表面，當(dāng)我 們采用以上兩種方法時(shí)，這樣就可以增加使用壽命，使齒輪更不易彎曲。6.2內(nèi)齒圈加工工藝6.2.1工藝工程：這是一道經(jīng)歷過(guò)七個(gè)重要流程第一步鍛造，第二步退火，第三步粗車，第四步熱處理, 第

40、五步精車，第六步插齒，第七步鉗。6.2.2工藝分析：(1) 減小變形為什么要減少變形呢，那是因?yàn)閮?nèi)部圈的剛性是兒乎沒(méi)有的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)都 是外壁很薄并且是桶形的。毛坯有鍛件和鑄件兩件。要注意內(nèi)齒圈精車的裝夾，力度要合 適并且防止變形。因?yàn)榭箯澠趶?qiáng)度的原因，硬齒面的承載能力會(huì)有所限制，所以必須提 高抗彎疲勞的強(qiáng)度。如何提高抗彎疲勞的強(qiáng)度？有兩種方法，一種方法是噴丸處理齒輪， 使齒根圓角處的表而形成較為強(qiáng)大的殘余壓應(yīng)力，另一種方法是壓平碾實(shí)加工刀痕和熱處 理表面，當(dāng)我們采用以上兩種方法吋，這樣就可以增加使用壽命，使齒輪更不易彎曲。(2) 插齒當(dāng)然進(jìn)行插齒的時(shí)候依然需要打磨很多工序的，工藝要

41、求最高的就是公線法變動(dòng)，當(dāng) 然也是最難的，所以其值特別容易產(chǎn)生超差，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)楦鞣N誤差，包括 插齒刀制造會(huì)產(chǎn)生的謀差，安裝產(chǎn)生的誤差，在加工時(shí)必須嚴(yán)格控制各項(xiàng)影響因素并及時(shí) 加以調(diào)整。這時(shí)應(yīng)該控制振幅和端面跳動(dòng)，使其在最小單位內(nèi)變換，同吋如果插齒刀精準(zhǔn) 度很高的話還是會(huì)有利于研究的，所以還得仔細(xì)安裝。找止要求：1）徑向和端面跳動(dòng)應(yīng)該大于0.02毫米，以此要求矯正機(jī)床主軸2）插齒刀安裝精度要求見(jiàn)表6. 13）找止齒頂圓及基準(zhǔn)端面表6.1插齒刀工藝要求（卩加）齒 輪精 度插齒刀直徑/mm允許最大端而跳動(dòng)允許最大徑向跳動(dòng)6751010100 125151016020020157輔助系統(tǒng)

42、設(shè)計(jì)7.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)我們采用的方式是液壓控制。換檔閥一般是2位換向閥，由液壓控制。當(dāng)我們提升一 個(gè)檔位的時(shí)候會(huì)有一個(gè)工作位置，同時(shí)降低的話，也會(huì)有另外一個(gè)位置。而根據(jù)兩端控制 壓力，我們安排了升降檔位的位置。當(dāng)控制閥左右方位發(fā)生變化的時(shí)候，進(jìn)而油路也隨著 油道道的變化，從而進(jìn)行了換檔。如圖7.1所示：(a)(h)1換5的：2彈貧：3 -上汕路進(jìn)汕孔：4-至低護(hù)換捺執(zhí)彳亍尤件：5至高擇換描執(zhí)行元件：6、7灌袖口$ pi速控閥油壓sp2節(jié)氣門閥油壓：f彈賢力圖7. 1工作原理示意圖圖7.1中，看出當(dāng)我們將換擋閥從右端弄到左端的時(shí)候，變速器會(huì)降一個(gè)檔；若反過(guò) 來(lái)就會(huì)升高一個(gè)檔位。7. 2潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)

43、計(jì)潤(rùn)滑目的：減少摩擦，防止磨損；抑制摩擦散發(fā)的熱度，起到冷卻作用；清除雜質(zhì)，起到洗凈作用；防止金屬生銹，起到防銹作用；防止漏氣、漏水，密封防塵。潤(rùn)滑方法：(1)飛濺潤(rùn)滑當(dāng)零件工作的時(shí)候，他高速旋轉(zhuǎn)，這時(shí)潤(rùn)滑油會(huì)飛濺到各個(gè)部位。另外冷卻的活塞也會(huì)掉下潤(rùn)滑油。本設(shè)計(jì)很多地方采用這種方法。(2)壓力潤(rùn)滑比如各個(gè)軸承和軸套這種摩擦部位的話，因?yàn)槟Σ敛课坏呢?fù)荷大，所以需要壓力潤(rùn)滑 的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)很多，不僅保證滑油可以連續(xù)循環(huán)的供應(yīng)，更加安全可靠，還可以進(jìn) 行清洗。使用壓力潤(rùn)滑最為廣泛。本設(shè)計(jì)大部分即采用壓力潤(rùn)滑。8結(jié)論此次設(shè)計(jì)是基于東風(fēng)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)行星排設(shè)計(jì)，既是傳動(dòng)設(shè)計(jì)又是行星變速器的一部 分。眾

44、所周知，變速器是車倆極為重要的部分，變速器設(shè)計(jì)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，我們?cè)趆 常生活屮深有體會(huì)。本次設(shè)計(jì)變速器的特點(diǎn)是：滿足各種工況要求，扭轉(zhuǎn)變化范圍更大，經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性 更強(qiáng)。但是在設(shè)計(jì)過(guò)程也有其缺陷，部件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放導(dǎo)致安全系數(shù)不高。畢業(yè)設(shè)計(jì)即將 接近尾聲，它不僅是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一次檢驗(yàn)，更是一個(gè)難忘的經(jīng)歷。我鞏固了專業(yè)課 的相關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)了很多汽車方面的課外知識(shí)，提升了自己的綜合素質(zhì)。參考文獻(xiàn)1 朱經(jīng)昌.車輛液力傳動(dòng)m.國(guó)防工業(yè)出版社，1982.15-17.2 朱毅.美國(guó)汽車排放技術(shù)法規(guī)最新發(fā)展j.汽車與配件，2011,(8):42-43.3 魏國(guó)皚.汽車排放法規(guī)的現(xiàn)狀及發(fā)展j.世界汽車，

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