自动齿轮变速箱齿比的计算与实例讲解.pptx

第三第三单元单元 自动齿轮变速箱齿轮比自动齿轮变速箱齿轮比的的 计计算与选择算与选择( (实例实例) ) 第三单第三单元元 - - 课目纲要课目纲要 Ø 概述 -目的与笵围 Ø 自动齿轮变速箱齿轮比的计算法 a) 平行轴齿轮组 b) 行星轴齿轮系 • 表格法 • 杠杆比例法 • 机构学分析法 • 以上三种计算法的优劣比较 Ø 行星行星齿轮齿轮齿轮齿轮 系系统统统统在在变速箱中变速箱中各种排列 各种排列组组组组合的方式合的方式 杠杠杆比例尺寸的导算规律及步杆比例尺寸的导算规律及步骤骤 ØØ 自动变速箱齿轮比自动变速箱齿轮比(Gear Ratio) (Gear Ratio) 选选择法的一个择法的一个 实例实例 Ø 总结 1.5 Hrs 概述: 如前所述,全球目前现有及未来的自动齿轮变速箱,除了 AMT 及DCT是平行轴外, 其它大部份均以行星齿轮为主导, 而 平行轴的齿轮组的总齿轮比(输入/输出)的计算, 基本上比起行 星齿轮速比要简易的多, 而且换档离合器机构的排列及选择也 是如此. 鉴之于此, 此课程的主要对象,也因之针对着行星齿轮系 统的结构需求而制定. 平平行轴自动变速行轴自动变速箱箱(DCT)(DCT)的的齿轮系统安排齿轮系统安排 齿轮比齿轮比 - - 平行轴齿轮変速箱平行轴齿轮変速箱 齿速比(i)= ---------------------------------------- 从动轮齿数 (T2 x T4 x….xTn- 1) 主动轮齿数 (T1 x T3 x….xTn) 各种各种行行星齿轮系的基本类型及其结星齿轮系的基本类型及其结构构 A) 通常使用的行星齿轮系统 单行星组系 双行星组系 台阶式行星系 Ravignaux 行星系 (Step Pinion) B) 非常用行星歯轮系统 双太阳轮- 双行星轮 (DS-DP) 双内齿轮- 双行星轮 (DR-DP) P2 P1 P2 P1 S1 S2S2 R1 R2 长轴行星齿 行星齿轮组的基本架抅及其传动规则行星齿轮组的基本架抅及其传动规则 一般行星齿轮组, 当使用于转动扭力/速度时, 下列的构件中之一必须紧固 不动(Held/Ground), 而其余的两个构件则可分别作为输入(Input)以及输出 (Output)端: 太阳轮(S), 行星支架 (PC) 及内齿轮(R) 差动(differential) 太阳轮 (S) 行星支架(PC) 内齿轮 (R) 行星轮 (P) 行星齿轮组或系统不常被一般齿轮工程师使用的主行星齿轮组或系统不常被一般齿轮工程师使用的主因因 v 齿轮比 (Gear Ratio)的计算, 尤其在面临多档行星 齿 轮系统的设计时.较平行轴(Parallel/Counter Shaft) 齿轮系要复杂的多 v 齿轮比(Gear Ratio)较受限制 v 内齿轮及行星支架的设计及制造工艺较困难, 成本 也高 v 多档行星齿轮系统构件的安装组合及动力(功率)流 程(Power Flow)的选择十分复杂, 不易掌控 v 传动构件的测试台架设计较复杂 v 换档机构的分析.及控制系统及仿真模拟较复杂 v 其地因素- 投资成本, 人力资源等的考量 Survey A) 表格法(TABULATION METHOD) a) 单一行星齿轮组 b) 双行星齿轮组 c) 复合式(Compound) 行星齿轮系 • 辛普森行星齿轮系统(Simpson Gear Train) • Ravignaux 行星齿轮系统 三种常三种常用齿用齿轮轮比比(Gear Ratio/s)(Gear Ratio/s)的计算方的计算方法法 a) 单一的行星齿轮组 – 表格计算法 构件(齿轮齿轮 比) 行星轮轮速 (= P- C) (相讨讨干行星支架速度) SCRP 10- S / R-S / P- S / P 対以上每个行格乘以 “- R/S” 值值 - R / S01R / PR / P 対以上每个行格 加以 “- 1” 值值 -(R+S) /S-10(R - P) / P R / P 対以上每个行格乘以 “ –S / (R+S)” 值值 1S / (R+S)0- S / (R - P) / ( P (R + S))- RS / (P (R + S)) 対以上每个行格加 以 “- 1” 值值 0-R/(R+S)-1-R (S-P) / (P (R+S))RS/(P(R+S) 対以上每个行格乘以 “ – (R+S) / R ” 值值 01(R+S)/R(S-P) / PS/P 单单一行星齿轮齿轮 比计计算总结总结 表 轮轮入(I)紧紧固(G)输输出(O)轮轮出 /输输入 速度比 行星齿齿速度比(相対行星支架) Sun = 1Carrier=0Ring- S/R-S/P SUN = 1Ring =0CarrierS/(R+S)R/P RING = 1Sun =0CarrierR/(R+S)R/P RING = 1Carrier=0Sun- R/S- RS /(P(R+S)) Carrier= 1Sun =0Ring(R+S)/RRS / (P(R+S)) Carrier= 1Ring =0Sun(R+S)/SS/P 构件 行星速度比(相対行星支架) SCRP1P2= P1 – C= P2 - C 10S / R- S /P1S / P2- S / P1S / P2 対以上每个行格乘以 “ R / S ” 值值 R / S01- R / P1R / P2- R / P1R / P2 対以上每个行格 加以 “- 1” 值值 (R-S) / S-10 - (R + P1) / P1(R - P2) / P2- (R + P1 ) / P1(R - P2) / P2 対以上每个行格乘以 “ S / (R - S) ” 值值 1- S /(R-S)0- S (R+P1)/(P1(R-S)) S(R-P2)/(P2(R-S))- RS / (P1 (R - S))RS / (P2 (R-S)) 対以上每个行格加 以 “ - 1 ” 值值 0-R/(R-S)-1- (R(S+P1) /(P1(R-S))R(S-P2) / (P2(R-S))- RS / (P1(R-S))RS / (P2(R-S)) 対以上每个行格乘以 “ – (R - S) / R ” 值值 01(R-S) /R(S+P1) / P1-(S-P2) / P2(S+P1) / P1-(S-P2) / P2 双行星齿轮齿轮 比计计算总结总结 表 输入(I)紧固(G)输出端(O) 速度比 行星1速度比 (相対行星支架) 行星2速度比 (相対行星支架) Sun = 1Carrier=0RingS / R-S / P1S / P2 SUN = 1Ring =0Carrier-S / (R-S)- RS / (P1 (R - S))RS / (P2 (R-S)) RING = 1Sun =0CarrierR / (R-S)RS / ((P1(R-S)-RS / ((P2(R-S) RING = 1Carrier=0SunR / S-R / P1R / P2 Carrier = 1Sun =0Ring (R-S) / R(S+P1)/P1-(S-P2)/P2 Carrier = 1Ring =0Sun -(R-S ) / S(R+P1) / P1- (R - P2) / P2 b) 双行星齿轮组 – 表格计算法 C c) c) 复合式系统齿轮复合式系统齿轮比比 - - 表表格计算法格计算法 实例 - 辛普森(Simpson) 行星齿 轮系统 - 使用两个单一行星组 来 合成一个复合式的齿轮系统 S2 /(S2+R2) =D B) 杠杆比例法(LEVER DIAGRAM METHOD) a) 单一行星齿轮组 b) 双行星齿轮组 c) 复合式(Compound) 行星齿轮系 • 辛普森行星齿轮系统(Simpson Gear train) • Ravignaux 行星齿轮系统 三种常用齿轮比(Gear Ratio)的计算方法 a) 杠杆比例计算法 - 单一行星齿轮组 内齿轮[R] Pinion 大阳 轮(S) PC R PC S S R 需要三道力量以达到杠杆上的平 衡即: 输入(I), 输出(O) 及紧固力 G) I O G O G I G O I O I G I G O G I O 6 种可行的速度比排列 又 T.R = 1 / S.R. 杠杆 2015/6/815 单一行星齿轮比总结 - 杠杆比例法 PC R S I O G O G I G O I O I G I G O G I O 内齿轮[R] P2 太阳 齿 (S) P1 PC S R b) 杠杆比例计算法 - 双行星齿轮组 PC 2015/6/817 双行星齿轮比总结 - 杠杆比例法 C) 复合式系统齿轮比 - 杠杆比例计算法 实例 1 - 辛普森(Simpson) 行星齿 轮系统 - 使用两个单一行星组 来 合成一个复合式的齿轮系统 杠杆比例法 R1 C1 S1 R2 C2 S2 K1S1 K1R1 K2S2 K2R2 K1R1 =K2(S2+R2) K2 = K1R1 /(S2+R2) K1S1 K1R1S2/(S2+R2) K1R1R2/(S2+R2) R1 C1/R2 C2 S1/S2 由 K2 転换到 K1 设计要求 (R/S=?) R1/ S1 = C1 R2/S2 = C2 2015/6/819 K1S1 K1R1S2/(S2+R2) K1R1R2/(S2+R2) R1 C1/R2 C2 S1/S2 实例 一 辛普森行星齿轮系统速度比总结 运転条件系依上图所示 2015/6/820 杠杆比例计算杠杆比例计算法法 ( LEVER DIAGRAM)( LEVER DIAGRAM)的的广泛应用广泛应用 , Chain C) 机构学分析法(KINEMATIC ANALTICAL METHOD) a) 单一行星齿轮组 b) 双行星齿轮组 c) 复合式(Compound) 行星齿轮系 • 辛普森行星齿轮系统(Simpson Gear Train) • Ravignaux 行星齿轮系统 (见附件) 三种常用的齿轮比(Gear Ratio)计算方法 工程术语术语 ( Nomenclature) 代码码符号 D = 齿轮节圆齿轮节圆 (Pitch Diameter) M = 模数 ( 法向)- Normal Module R ( 半径 mm) V (瞬 时时的速度) - (M/S) RRi = 内齿轮节圆齿轮节圆 半径 ( I = 1,2,3…) VRi = 内齿轮齿轮 速度 ( I = 1,2,3…) RPi= 行星齿轮节圆齿轮节圆 半径 ( I = 1,2,3…)Vpi= 行星齿轮齿轮 速度 ( I = 1,2,3…) RSi = 太阳轮节圆轮节圆 半径 ( I = 1,2,3…) VSi = 太阳轮轮速度 ( I = 1,2,3…) RCi = 行星支架半径 ( I = 1,2,3…) VCi = 行星架速度 ( I = 1,2,3…) Z ( 齿齿数) w ( 角速度 - Radian /S) ZRi = 内齿轮齿齿轮齿 数 ( I = 1,2,3…) wRi = 内齿轮齿轮 角速度 ( I = 1,2,3…) ZPi = 行星齿轮齿齿轮齿 数 ( I = 1,2,3…) wPi = 行星齿轮齿轮 角速度 ( I = 1,2,3…) RSi = 太阳轮齿轮齿 数 ( I = 1,2,3…) wSi = 太阳轮轮角速度 ( I = 1,2,3…) T ( 力矩 N-m)wCi = 行星架角速度 ( I = 1,2,3…) TRi= 内齿轮齿轮 所承受力矩 ( I = 1,2,3…) n ( 転速 -RPM ) TCi = 行星支架所承受的力矩 ( I = 1,2,3…。