行星齿轮变速器的运动分析与效率计算
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文章编号 1003-8728(2001) 04-0534-02
2001
行星齿轮变速器的运动分析与效率计算
段钦华
(成都大学机械工程系 成都
610081)
摘
要 先将行星齿轮变速器按2K -H 基本轮系进行分
解 然后对这些轮系单元进行运动分析和力矩分析 列出线性方程并求解 从而提出了针对这类变速器的一种新的分析方法G
关键
词 行星齿轮; 变速器; 传动比; 效率
中图分类号 TH 112
文献标识码 A
行星齿轮变速器通常由几个单排2K -H 负号机构与几个操纵元件组成 具有结构紧凑~变速方便~易于实现自动换挡及输入输出共轴线等优点 广泛用于汽车~拖拉机~坦克及船舶等机械中G 而这类组合轮系的运动分析与效率计算 已成为众多学者的研究课题[1 2]G 由于其组合形式的多样性 这就造成了分析计算的复杂性G
鉴于其核心是单排2K -H 轮系 因此 本文将其按单排2K -H 轮系进行分解 得到系统联系图 然后根据该图建立运动分析和力矩分析的数学模型并求解 概念清晰 易于理解 还宜用计算机程序来进行分析与计算G 1
单排2K -H 轮系的角速比与力矩比
图1为单排2K -H 轮系 其三个基本构件的角速
度
H
=-b
c
=- (1)
c -1=b H
I H cb 7B =(2) 01-I H cb 7B
式中 为特性系数 =( b / c ) >1; 70为转化机构的效率 其值按相当的定轴轮系效率确定; B 为反映转化机构中啮合功率流向的指数 即B 的值应使7B 00时 轮c 在转化机构中为主动件 B =1; 反之 当M c c H c
c c + c b -(1+ ) c H =0
(3)
根据式(2) 及 =-I H cb 可得
收稿日期 20000705
作者简介 段钦华(1944-) 男(汉) 山东 高级工程师
M c 7B 0-M b =0(4) M c (1+ 7B 0) +M H =0
(5)
2
系统联系图[3 4]
现以图2所示4挡自动变速器为例 说明分析的方法
及步骤G
图2中 已知 c1= c2= c3=22 g1= g2= g3=29 b1= b2= b3=80; K 为离合器; T 1 T 2和T 3均为制动器G 设各单排2K -H 轮系的转化机构的效率70=0. 94 试对该变速器进行运动分析并计算效率G
将图2所示变速器按单排2K -H 轮系分解 得图3所示系统联系图
G
第3期段钦华:行星齿轮变速器的运动分析与效率计算
M H3=-M a3(1+k 37B 0) =15. 1023
M B =-(M H1+M H3) =-10. 6841
根据机械效率的定义[2]~7=-N 1/Nc ~可得
535
w H1-w H3=0(12)
以上7个方程式中~有9个角速度变量~故该变速器的自由度数F =2~现在只有1个原动件~要使机械正常工作~须接合也只能接合1个操纵元件G 现有4个操纵元件~故应有4挡G
3. 2轮系的运动分析及效率计算
鉴于对不同的挡位~分析的方法和步骤是相同的G 故以其中较复杂的情况为例~分析之G
3. 2. 1当T 3接合时的运动分析与传动比计算
7=-M B w H1/Ma1w a1=0. 874
由N =Mw 计算出各构件传递功率~
根据功率的正负
于
根1~
此时~单元I 和I 工作~由式(6) ~式(8) ~式(10) ~式(12) 及D b3=0等5个方程~并令D a1=1解得其它构件的角速度为
w b1=w a3=-0. 3793~w H1=w H3=-0. 08181于是传动比为
z AB =w a1/w H1=-12. 22G
此时~传动比为负值~说明此挡为倒挡G 3. 2. 2当T 3接合时的力矩分析与效率计算
按式(4) ~(5) ~对单元I 及单元I 有单元I M a1k 17B 0-M b1=0(13) M a1(1+k 17B 0) +M H1=0(14) 单元I
M a3(1+k 37B 0) +M H3=0
(15)
式中:B 值可按表1办法[4]确定G
表1B 值的确定
条
件
B 值轮为主动件w 1a /(w a -w H ) >0
a 在轮系单元
中的地位为从动件-1轮w a 在轮系单元
为主动件-1a /(w a -w H )
中的地位
为从动件
1
在图3中~被细实线联结的构件除角速度相等外~当整个轮系匀速转动时~作用在这些构件上的力矩应平衡G 于是~可得力矩联系方程
M b1+M a3=0(16) M H1+M H3+M B =0
(17)
式中:M B 为作用在联轴器B 上的外力矩; M b1~M a3实为一对作用力与反作用力G
现根据w a1/(w a1-w H1) >0且轮a 1在轮系单元I 中
为主动件~由表1确定~对单元I ~B =1G
于是令M a1=1~解式(13) 与式(14) 得
M b1=k 17B 0=3. 6364>0. 94=3. 4182M H1=-(1+k 17B 0) =-4. 4182
而轮a 3在轮系单元I 中的主从地位尚不知G 由式(16) 得M a3=-M b1=-3. 4182则功率N a3=M a3w a3=1. 2965
根据N a3
>0~知轮a 3在单元I 中为主动件~而且~
w a3/(w a3-w H3) >0~查表1知~B =1G 于是将B =1代入式(15) ~解式(15) 及式(17) 得
某四挡自动变速器传动比及效率挡
位
传
动比
效率
K 接合~直接挡(高速挡)
z AB =17=1T 1接合~低速挡z AB =4. 6367=0. 953T 2接合~中速挡z AB =1. 7847=0. 954T 3接合~倒挡
z AB =-12. 22
7=0. 874
上述结果符合对车用变速器效率的要求[1]~即前进挡效率7Z 92. 5%~倒挡效率7Z 87%G 4
结束语
本文介绍的方法对行星齿轮变速器的运动分析和效率计算很有效~也可用于其它组合轮系的分析G 对复杂的行星齿轮变速器还可以据此编制计算机程序来进行分析计算G
[参考文献]
[1]傅则绍等. 机构设计[M ].山东东营:石油大学出版社~1998[2]胡茂弘. 行星齿轮变速器的功率流与效率[J ].机械传动~1998(2) :13~16.
[3]段钦华. 复杂轮系运动分析方法初探[J ].机械传动~1999(3) :48~50.
[4]
段钦华~杨实如. 复杂周转轮系的单元求解法[J ].机械设计与研究. 2001(1)
行星齿轮变速器的运动分析与效率计算
作者：
作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
段钦华
成都大学机械工程系,
机械科学与技术
MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY2001,20(4)6次
1. 段钦华;杨实如 复杂周转轮系的单元求解法[期刊论文]-机械设计与研究 2001(01)2. 段钦华 复杂轮系运动分析方法初探 1999(03)3. 胡茂弘 行星齿轮变速器的功率流与效率 1998(02)4. 傅则绍 机构设计 1998
1. 段钦华. Duan Qinhua 行星齿轮变速器传动方案的设计方法研究[期刊论文]-机械传动2007,31(1)
2. 段钦华. 杨实如. DUAN Qinhua. Yang Shiru 红旗轿车行星齿轮变速器的运动学分析和啮合效率计算[期刊论文]-成都大学学报（自然科学版）2005,24(1)
3. 孙龙林. SUN Longlin 无限变速器滑差率和传动效率的试验研究[期刊论文]-深圳职业技术学院学报2007,6(4)4. 公彦军. 赵韩. 黄康. 陈奇. GONG Yan-jun. ZHAO Han. HUANG Kang. CHEN Qi 拉维娜行星齿轮机构的运动分析和传动效率计算[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术2010(9)
5. 黄宗益. 李兴华. Huang Zongyi. Li Xinghua 工程机械液力变速器(第四讲)——行星齿轮变速器分析方法[期刊论文]-工程机械2007,38(3)
6. 滕培智. 杨波. Teng Peizhi. Yang Bo 行星齿轮变速器传动比和力矩计算与功率流图[期刊论文]-重型机械科技2006(2)
7. 张会明 复合行星齿轮变速器的参数分析法[期刊论文]-华东交通大学学报2003,20(2)8. 滕培智. 杨波 行星齿轮变速器传动比和力矩计算与功率流图[期刊论文]-通用机械2006(9)
1. 陈玲琳. 陈奇 一种CR-CR型自动变速器的运动分析和效率计算[期刊论文]-机械传动 2012(2)2. 范思广 01M型自动变速器结构与动力传递路线分析[期刊论文]-汽车零部件 2011(12)
3. 公彦军. 赵韩. 黄康. 陈奇 拉维娜行星齿轮机构的运动分析和传动效率计算[期刊论文]-组合机床与自动化加工技术 2010(9)
4. 王慧武. 薛隆泉. 刘宏昭. 崔亚辉 组合式行星传动的功率特性与可视化[期刊论文]-农业机械学报 2005(9)5. 崔丽 自动变速器中行星齿轮机构的传动效率研究[学位论文]硕士 2005
6. 牟柳晨. 殷国富. 余力 速比法在行星齿轮传动效率计算中的应用[期刊论文]-中国制造业信息化 2004(6)
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