【文章內(nèi)容簡介】 和行駛速度要球，計算的出的傳動比根據(jù)表 中列出的方案進行組合設計，因為還要求可以實現(xiàn)倒檔，所以我們選擇方案 5和一個單行星排組合，最終得到以下的傳動簡圖。 1: 行星排 1； 2：行星排 2； 3：行星排 3 圖 傳動方案簡圖 表 變速器換擋結合元件 檔位 C1 C2 B1 B2 B3 F 1 1 0 0 0 B 1 0 0 1 0 W 1 0 1 0 O N 0 0 1 0 0 P 0 0 0 0 1 在表 C代表離合器， B 代表制動器，從左到右，第一個離合器為 C1,第二個為 C2，制動器也是如此標記。 1 表示元件工作，即離合器接合元件，制動器制動元件， 0表示不工作。下面對前進檔（ F 檔），工作檔（ W）和倒檔（ B） 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 共 33 頁 進行簡單地說明。 當乘騎式草坪割草機掛到前進檔時，離合器 C1接通，使動力傳入變速箱，離合器 C2接通時，輸入軸與行星排 1 的齒圈就接合了，使得變速部分的傳動比為 1，即為直接檔，從而 乘騎式草坪割草機快速前進。當乘騎式草坪割草機掛到工作檔（ W檔）時，離合器 C1接通，使動力傳入變速箱，制動器制動行星排 1的齒圈，由于行星排 1 和行星排 2 的行星架固聯(lián)在一起，又與行星排 3 共同作用，從而可以得到較大的傳動比，實現(xiàn)乘騎式草坪割草機邊慢速前進邊割草。當乘騎式草坪割草機掛到倒檔時，離合器 C1接通，使動力傳入變速箱，制動器制動行星排 1和行星排 2 的行星架，因此得到負的傳動比，可以實現(xiàn)倒檔。 行星齒輪齒數(shù)確定 行星齒輪傳動具有自身許多特點，其各齒輪齒數(shù)的確定也受許多條件的制約。在行星輪系中，各輪齒數(shù)的選 配需盡可能近似地實現(xiàn)給定的傳動比，滿足同心條件，因為要行星輪系能正常運轉(zhuǎn)，其基本構件的回轉(zhuǎn)軸線必須在同一直線上，此即同心條件。同時為使行星輪能均布地裝配，行星輪的個數(shù)與各輪齒數(shù)之間必須滿足一定的關系，否則將會因行星輪與太陽輪輪齒的干涉而不能裝配，此即應滿足均布條件。這里我根據(jù)行星排的 K 值以及傳動比公式進行了計算。 另外，所選用的齒輪全都是標準漸開線圓柱直齒輪，因為其傳動的速度和功率范圍很大，傳動效率又高，對中心距地敏感性小，裝配和維修比較方便，可以進行變位切削及各種修形、修緣，以適應提高傳動質(zhì)量的要求，而且 也易于精確加工，但是由于其結構緊湊，僅適用于近距離傳動，制造成本也較高，有些還制造工藝復雜，沒有過載保護作用。三個行星排行星輪數(shù) np均取為 3。具體數(shù)據(jù)如下表 所示。 表 齒輪基本參數(shù) 排號 太陽輪 行星輪 齒圈 np 備注 1 20 19 58 3 40Cr，標準漸開線圓柱直齒輪，表面淬火，硬2 47 19 85 3 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 14 頁 共 33 頁 3 23 37 97 3 齒面表面硬度 HRC48～55, 7級精度 根據(jù)上表便可以得到實際傳動比及乘騎式草坪割草機的行駛速度（按發(fā)動機額定輸出計算），具體情況如下表 。 表 各檔實際傳動比及行駛速度 檔位 F W N P B 傳動比 / / 行駛速度 ( hkm ) / / 3 行星齒輪傳動優(yōu)化設計 行星輪系的均載裝置 行星輪系的特點之一是可采用多個行星輪來分擔載荷。但實際上，由于制 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 15 頁 共 33 頁 造和裝配的誤差，往往會出現(xiàn)各行星輪受力極不均勻的現(xiàn)象。為了降低載荷分配不均現(xiàn)象，常把行星輪系中的某些構件做成可以浮動的，如各行星輪受力不均勻 ，由于這些構件的浮動，可減輕載荷分布不均現(xiàn)象，此即均載裝置。 均載裝置的類型很多，有使行星輪浮動的，有使行星架浮動的，也有使幾個構件同時浮動的。如下圖 所示為采用彈性元件而使太陽輪浮動的均載裝置。 圖 行星齒輪動力學分析 行星輪系可以看作是由定軸輪系轉(zhuǎn)化而來的，它們之間的根本差別在于前者中有轉(zhuǎn)動的行星架，故其傳動比不能直接按定軸輪系的傳動比的求法來計算。以行星排為例來看，可把太陽輪、齒圈、行星輪都看作是支承在行星架上的齒輪，當行星架固定不動時為定軸輪系，當行星架以太陽輪軸線為中 心旋轉(zhuǎn)起來就成了行星輪系。因此，行星排的運作可以看作是兩部分運動的合成：行星架帶著其上各齒輪（包括太陽輪和齒圈）以行星架轉(zhuǎn)速作整體運動，這是牽連運動。牽連運動中各齒輪不產(chǎn)生嚙合運動；相互嚙合的齒輪相對行星架作嚙合運動，這是相對運動。根據(jù)相對運動原理，我們把行星輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系。這種轉(zhuǎn)化所得的假想的定軸輪系，稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機構。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 16 頁 共 33 頁 下面來討論行星排扭矩。單對嚙合的齒輪傳遞的扭矩，是總傳遞扭矩的 pn1 ，而太陽輪行星架以及內(nèi)齒圈在不考慮自重和摩擦的情況下都只受扭矩 ，且行星齒輪對行星輪軸的轉(zhuǎn)矩為零。經(jīng)過簡單分析，可以發(fā)現(xiàn)由于傳動比較大，在同等條件下，各齒輪受力都是處于工作檔較大，故一下數(shù)據(jù)都是乘騎式草坪割草機處于工作檔的情況，應力循環(huán)系數(shù)按 10年，每年 300 天，每天 8 小時考慮行星架轉(zhuǎn)速后計算而得，而且為了簡化計算，并未考慮重力、摩擦力以及傳動效率的影響。不計傳動效率影響是偏于安全的。軸的標記也是從左到右依次為軸0軸 1直到輸出軸軸 2，軸 2與第三行星排行星架做成一體，而且軸 0與軸 1之間有齒式聯(lián)軸器。軸 0 傳遞的扭矩這一參數(shù)考慮了其受力情況，所以填入的并非是輸入扭矩，這樣方便 在估算直徑的時候計算。 根據(jù)公式 mdd nPT 9550? ， Pd電動機功率（ w）， nm電動機的滿載轉(zhuǎn)速（ minr ）。得到輸入轉(zhuǎn)矩為 mmN ?? 。 排號 a輪應力循環(huán)次數(shù) b輪應力循環(huán)次數(shù) c輪應力循環(huán)次數(shù) 1 1010 ? ? 2 1010 1010 ? 3 ? ? ? 表 行星齒輪幾何規(guī)劃優(yōu)化設計 幾何規(guī)劃的特征是：工程優(yōu)化問題的目標函數(shù)和約束函數(shù)是由廣義多項式構成，利用對偶性原理將問題轉(zhuǎn)化為具有線性約束的最優(yōu)化問題來求解，使計算大大簡化。同時，利用幾何規(guī)劃的對偶關系，獲得有關問題的許多重要信息，有助于深入認識和理解問題的一些特征和本質(zhì)。 幾何規(guī)劃的數(shù)學基礎是幾何不等式定理。以齒輪體積為目標的優(yōu)化數(shù)學模型即屬于正向幾何規(guī)劃，整個優(yōu)化過程如 下圖 所示。 選擇各項權數(shù)，按輪齒承載能力計算公式，建立優(yōu)化數(shù)學模型 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 17 頁 共 33 頁 ? 構造優(yōu)化模型的對偶規(guī)劃 ? 按非負性條件、規(guī)范性條件以及正交性條件求解對偶規(guī)劃 ? 將對偶規(guī)劃的求解結果回代至優(yōu)化模型，從而得到最優(yōu)解 圖 優(yōu)化過程流程圖 另外，在一般條件下， NGW 型行星齒輪傳動，其承載能力主要取決于外嚙合，所以我首先根據(jù)外嚙合的強度（彎曲強度和接觸強度）建立優(yōu)化模型，對行 星排中內(nèi)嚙合只做校核，如不滿足再做變更。 行星排傳動齒輪模數(shù)的優(yōu)化設計 排 1ac 傳動優(yōu)化設計 變量有兩個：模數(shù) m 和齒寬系數(shù) d? ，令 m=x1， d? =x2， X=? ?Txx 2,1 ,先按抗彎強度設計 ? ?3 21)(2FSaFadYYYzkTm ?? ?? ,參數(shù)如下： T=18600 mmN? ，預取 K=,S= ????? ??? ?? Y 小齒輪 z=19? YFa= YSa= 應力循環(huán)次數(shù) ? ? M PaKN FFN 10 ?????? ? 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 18 頁 共 33 頁 大齒輪 z=19? YFa= YSa= 應力循環(huán)次數(shù) ? ? M PaKN FFN 10 ?????? ? ? ? ? ? 21 )()( FFaSaFFaSa YYYY ?? ?? 代入大者 31211 ?? ?? xx ? 數(shù)學模型： 221 2)( xxxXg ?? .. 31211 ??? xxTS ? 對偶規(guī)劃： )(max Wd 001.. 00???WWAWTST 其中 ? ? ?????? ???? 3110 111,030201 AWWWW T ? ? ?TW 13231? 回代入原優(yōu)化模型 ? 優(yōu)化結果： x1=,x2=1 結果修正： ?AK ?VK ??FK ??? KK F? ? ?m 圓整為標準值：取 m= 排 2ac 傳動優(yōu)化設計 變量有兩個：模數(shù) m 和齒寬系數(shù) d? ，令 m=x1， d? =x2， X=? ?Txx 2,1 T=32410 mmN? ，預取 K=,S= 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 19 頁 共 33 頁 按抗彎強度設計 ? 31211 ??? xx 按接觸強度設計 ? 31211 ??? xx ? 數(shù)學模型： 221 2)( xxxXg ?? .. 31211 ??? xxTS ? 優(yōu)化結果： x1=,x2=1 結果修正： ?AK ?VK ??FK ??? KK F? ? ?m 圓整