行星齿轮机构的设计与计算.共23页
行星齿轮机构课件
行星齿轮机构通常与输入轴相连接，输入轴通过轴承支撑行星轮，行星轮在太 阳轮和内齿圈之间转动。太阳轮和内齿圈通常固定在一起，形成一个整体转动， 实现动力的传递和变速。
行星齿轮机构的特点
总结词
行星齿轮机构具有结构紧凑、传动效率高、变速范围广等优点，广泛应用于汽车、航空、工业等领域。
详细描述
行星齿轮机构由于其紧凑的结构设计，可以在有限的空间内实现较大的传动比和变速范围。同时，由 于行星轮的自我平衡作用，使得机构运转平稳，传动效率高。此外，通过不同的组合方式，行星齿轮 机构可以实现多种不同的传动方式和变速效果，广泛应用于各种机械传动系统。
详细描述
行星齿轮机构由于其结构紧凑、传动效率高、 承载能力强等特点，广泛应用于各种机械传 动系统，如汽车变速器、船舶推进器、工业 减速机等。通过选择不同类型的行星齿轮机 构，可以实现不同的传动方式和功能，满足 各种机械传动系统的需求。
2023
PART 04
行星齿轮机构的优化设计
REPORTING
行星齿轮机构的参数优化
行星齿轮机构的运动学优化
• 总结词：行星齿轮机构的运动学优化主要是指对其转速、传动比和运动平稳性的优化。
• 详细描述：通过调整行星齿轮机构的转速、传动比和运动平稳性，可以改善其动态响应和传递精度，从而提高整个机械系统的性能。在优化过程中，需要综合考虑多种因素，如转速范 围、传动比精度、齿侧间隙等。
• 总结词：行星齿轮机构的运动学优化通常需要借助计算机仿真技术来实现。 • 详细描述：通过建立行星齿轮机构的数学模型，并利用计算机仿真技术进行模拟分析，可以预测其运动性能和传递精度，并根据需要进行优化设计。
行星齿轮机构的强度优化
• 总结词：行星齿轮机构的强度优化主要是指对其承载能力和疲劳寿命的优化。
行星齿轮机构传动比计算方法
行星齿轮传动速比计算方法综述杨桂香 郭志强 王明海 杨珍（中国一拖集团有限公司,河南 洛阳 471039）摘要：以具有代表性的2K-H 型行星齿轮传动为例，对行星齿轮传动速比常用的计算方法进行了介绍;分别用行星架固定法、力矩法、速度图解法等推导出2K —H 型行星齿轮传动的特性方程；并对三种计算方法作简单对比,为行星齿轮传动设计和计算提供参考。
关键词：行星齿轮传动;速比；计算方法中图分类号：U461.4 文献标识码：A 文章编号：Summary of epicyclic gear train speed ratio compute wayYang Guixiang Guo Zhiqiang Wang Minghai Yang zhen(R&D Center of YTO Group Corporation ， Luoyang 471039, China)Abstract ： Taking 2K —H type planetary gear drive as an example, the planetary gear transmission ratio common calculation methods were introduced respectively by the planet carrier; fixed method, moment method ， speed graphic method to calculate the 2K —H type planetary gear drive characteristic equation ； and on three kinds of calculation method for simple contrast ， planetary gear design and calculation of reference 。
Key words ： epicyclic gear train; speed ratio ； compute way.随着行星齿轮减速器以及行星齿轮传动在变速箱中的广泛应用，对行星齿轮传动的了解和掌握已成为工程技术人员的必要技能。
行星齿轮传动设计详解
1 绪论行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点，这些已被我国越来越多的机械工程技术人员所了解和重视。
由于在各种类型的行星齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理地采用了内啮合，才使得其具有了上述的许多独特的优点。
行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。
它可以用作减速、增速和变速传动，运动的合成和分解，以及其特殊的应用中；这些功用对于现代机械传动发展有着重要意义。
因此，行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器、和航空航天等工业部门均获得了广泛的应用[1-2]。
1．1 发展概况世界上一些工业发达国家，如日本、德国、英国、美国和俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用、生产和研究都十分重视，在结构优化、传动性能，传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位，并出现一些新型的行星传动技术，如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。
行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了应用。
然而，自20世纪60年代以来，我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作。
无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果。
近20多年来，尤其是我国改革开放以来，随着我国科学技术水平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极的吸收和消化，与时俱进，开拓创新地努力奋进，使我国的行星传动技术有了迅速的发展[1-8]。
1．2 3K型行星齿轮传动在图4所示的3K型行星齿轮传动中，其基本构件是三个中心轮a、b和e，故其传动类型代号为3K[10]。
在3K型行星传动中，由于其转臂H不承受外力矩的作用，所以，它不是基本构件，而只是用于支承行星轮心轴所必需的结构元件，因而，该转臂H又可称为行星轮支架（简称为行星架）。
第三章 行星齿轮机构
2、行星齿轮机构实现传动的条件： 行星齿轮机构实现传动的条件： 1）将三者中的任意两个结合在一起，作为输入或输出； 将三者中的任意两个结合在一起，作为输入或输出； 2）将三者中的任意一个固定，另外两个分别作为输入和 将三者中的任意一个固定， 输出。 输出。 3）如果三个均为自由转动，则行星齿轮不能传动，相当 如果三个均为自由转动，则行星齿轮不能传动， 于空档。 于空档。
§3 行星齿轮机构——简单行星齿轮机构——工作分析 行星齿轮机构——简单行星齿轮机构 简单行星齿轮机构——工作分析 举例： 举例： 某三速变速器如下图所示，前齿圈输入，后齿圈输出。 某三速变速器如下图所示，前齿圈输入，后齿圈输出。前 行星架和后齿圈连接在一起， 后太阳轮连接在一起。 行星架和后齿圈连接在一起，前、后太阳轮连接在一起。求 各档传动比。 各档传动比。 已知：两排行星齿轮机构的参数完全相同， 已知：两排行星齿轮机构的参数完全相同，Zr1 =Zr2 、 Zs1 =Zs1 。
§3 行星齿轮机构——SIMPSON行星齿轮机构工作原理 行星齿轮机构——SIMPSON SIMPSON行星齿轮机构工作原理 2）D２档 C0、C1、Ｂ 、Ｆ0 F1工作 、Ｂ２ C0、C1、Ｂ２、Ｆ0、F1工作 该档无发动机制动效果
一、 简单行星齿轮机构的结构 二、简单行星齿轮机构的工作原理
1、行星齿轮机构实现动力传递的条件 2、单排行星齿轮机构工作情况分析
§3 行星齿轮机构——简单行星齿轮机构 行星齿轮机构——简单行星齿轮机构
太阳轮S 太阳轮S
（Sun Gear） Gear）
齿圈R 齿圈R
（Ring Gear） Gear）
传动比计算
已知： 已知：α1 =Zr1/Zs1；α2 =Zr2/Zs2 公式： 公式： =0；（ ；（１ ns1+α1nr1-（1+α1）nc1=0；（１） =0；（ ；（２ （1+α2）nc2=0；（２） 条件： 条件： nr1＝nc2；① ns1＝ns2；② nc1＝０ ③ = nr2／nr1 ＝［ α2 ＋（1＋ α1 ）］/ α2 ＋（1 ）］/ ＝1＋ ( 1+ α1 ）/ α2 1+（ ＝1+（Zs1＋Zr1 ） ／Zr2 ns2+α2nr2-
行星齿轮机构的设计与计算
行星齿轮机构的设计与计算行星齿轮机构是一种广泛应用于机械传动系统中的重要装置，其可以实现高速度、高传动比和高扭矩的传动效果，被广泛应用于工业领域。
本文将从行星齿轮机构的结构设计、传动计算和性能评价三个方面，对其进行详细叙述。
一、行星齿轮机构的结构设计行星齿轮机构包括太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架等组成。
在进行结构设计时，需要根据传动比、扭矩和转速等要求，选取合适的节数及行星齿轮的参数，并确定合适的齿轮副布置。
在选择节数时，应根据所需的传动比和运动稳定性等因素进行综合考虑。
齿轮副布置可以选择封闭式和开放式两种形式，封闭式结构更为紧凑，但加工和安装难度较大。
而开放式结构则相对较为简洁，方便维护和安装。
二、行星齿轮机构的传动计算1.传动比计算传动比=（Zs+Zr）/Zs其中，Zs表示太阳齿轮的齿数，Zr表示行星轮的齿数。
2.齿轮尺寸计算齿轮尺寸计算主要包括齿轮副模数的选择和齿面强度的计算。
在选择齿轮副模数时，需要根据预计的工作载荷和制造工艺等因素进行综合考虑。
齿面强度的计算可以通过以下公式求解：齿面强度Ft=KF*KH*m*b*Y其中，KF为荷载系数，KH为接触系数，m为模数，b为齿轮宽度，Y 为齿轮材料影响系数。
三、行星齿轮机构的性能评价1.传动误差传动误差是指传动中实际传动比与理论传动比之间的差异。
传动误差主要由机构的制造误差和装配误差引起。
为了降低传动误差，可以采用精密加工和装配工艺，优化齿轮表面处理等措施。
2.传动效率传动效率是指输入功率与输出功率之间的比值，可以通过以下公式计算：传动效率η=（输出功率/输入功率）*100%传动效率的高低主要取决于齿轮的摩擦损失和变形损失。
为了提高传动效率，可以采用高精度的齿轮和适当的润滑措施。
3.寿命综上所述，行星齿轮机构的设计与计算需要根据传动要求对结构进行设计，并进行传动比和齿轮尺寸的计算。
在性能评价方面，需要关注传动误差、传动效率和寿命等因素，并采取相应的措施进行优化。
行星齿轮机构的传动原理和结构
第14页，共60页。
②用矢量图法计算传动比
R 右图为齿圈输入，太阳轮制动，
行星架输出矢量图。根据相似1 三
C 角形原理，可以计算出传动比
i=n2/n3
n3
α =（1+α）/α＞1 即该单排行
星齿轮机构转向相同，减速增矩
。
S n1
R n2
1
C
n3
α
S
R
1
C α
S
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（3）、行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出
Rn
1
C
n
α
S
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（2）齿圈输入，太阳轮制动，行星架输出
1）转矩传动分析
如图3-6所示，当齿圈输入顺时针旋转时，使行星齿轮也顺时针旋转（两齿轮內啮合）
，因太阳轮制动，使行星轮必绕太阳轮顺时针转动，行星轮在行星架上自转，它必须带 着行星架绕太阳轮旋转，于是行星架便被动顺时针旋转而输出动力。
1）转矩传动分析
如图3-8所示，当行星架输入顺时针旋转时，行星架必 带着行星轮一齐顺时针旋转，因太阳轮制动，因此太阳轮 的轮齿必给行星轮轮齿一个反作用力，行星轮必顺时针旋 转，行星轮顺时针旋转时，其轮齿必给齿圈轮齿一个推力 ，齿圈在行星轮齿作用下，必克服其运动阻力而顺时针旋
转输出。行星轮既自转又绕太阳轮公转。
数为Z2 ，则虚拟行星齿轮架齿数ZC= Z1+ Z2
第2页，共60页。
2.单排单级行星齿轮机构的组成及变速原理
（1）单排单级行星齿轮机构的组成
单排单级行星齿轮机构由太阳轮、行星 齿轮架及行星轮和齿圈组成。
齿圈制有内齿，其余齿轮均 为外齿，太阳轮位于机构中心
行星齿轮减速器的相关计算
行星齿轮减速器旳有关计算
2.1.1分析法
2.1.1.1相对速度法 相对速度法又称转化机构法，首先由威尔斯（Willes）于1841年
提出旳。理论力学中旳相对运动原理，即“一种机构整体旳绝对运动 并不影响机构内部各构件间旳相对运动”。这正如一手表中旳秒针、 分针和时针旳相对运动关系不因带表人旳行动变化而变化。根据这一 相对运动原理，我们给整个行星轮系加上一种与转臂H旳角速度ωH大 小相等、方向相反旳公共角速度（-ωH）后，则行星机构中各构件间 旳相对运动关系仍保持不变。但这时转臂H将固定不动，行星轮系便 转化成了定轴齿轮传动，此假想旳定轴齿轮传动称为原行星齿轮传动 旳转化机构。这么便可用定轴齿轮传动旳传动比计算措施，首先算出 转化机构旳传动比，进而求得行星齿轮传动各构件间旳传动比。
主从动轮，则其传动比为：
H
i ab
H
a H
b
a
b
z z z H g b b
z z z H
a
g
a
（2.1-1）
4
行星齿轮减速器旳有关计算
5
行星齿轮减速器旳有关计算
6
行星齿轮减速器旳有关计算
7
行星齿轮减速器旳有关计算
8
行星齿轮减速器旳有关计算
2.1.1.2各类行星齿轮传动旳传动比计算
因为啮合副中旳小齿轮采用正变位（ｘ1>0），当其齿数比u＝z2/z1旳 值一定时，能够使小齿轮旳齿数z1＜zmin，而不会产生根切现象，从而可 减小齿轮旳外形尺寸和重量。同步因为小齿轮采用正变位，其齿根厚度 增大，齿根旳最大滑动率减小，故可改善磨损情况和提升承载能力。
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行星齿轮减速器旳有关计算
采用高度变位虽可在一定程度上改善行星齿轮传动旳性能， 但存在一定旳缺陷，如在小齿轮齿根强度提升旳同步，大齿轮旳 齿根强度有所下降；齿轮副不能采用更大旳模数等。故在行星齿 轮传动中较为广泛旳是采用角变位传动。 2.3.2.2 角度变位齿轮传动
行星齿轮机构的设计与计算课件
通过仿真验证优化方案的可行性和有效性，为实际应用提供指导和 参考。
05
行星齿轮机构的实例分析
实例一：汽车变速器中的行星齿轮机构
总结词
汽车变速器中的行星齿轮机构是实现动力传递的关键部分，具有高效率、紧凑和可靠的 特点。
详细描述
行星齿轮机构在汽车变速器中起着至关重要的作用，它能够实现动力的变速和传递，具 有高效率、紧凑和可靠的特点。行星齿轮机构通过行星轮、太阳轮和齿圈等主要元件的 相互配合，实现了变速和传递动力的功能。在汽车变速器中，行星齿轮机构的设计和计
大小。
效率计算公式
行星齿轮机构的效率等于输出功率 与输入功率之比，通常以百分数表 示。
计算注意事项
在计算效率时，需要考虑齿轮的摩 擦损失、轴承的摩擦损失以及液力 损失等因素的影响。
行星齿轮机构的强度计算
强度定义
行星齿轮机构的强度是指机构在 传递功率过程中，各部件所承受 的应力、应变和扭矩等参数的大
传动比计算公式
行星齿轮机构的传动比等 于机构中所有齿轮的齿数 乘积与太阳轮齿数的比值 。
计算注意事项
在计算传动比时，需要考 虑齿轮的变位情况，以及 行星轮的数量和分布对传 动比的影响。
行星齿轮机构的效率计算
效率定义
行星齿轮机构的效率是指在传递 功率过程中，有效功率与输入功 率之比，反映了机构能量损失的
模型简化与假设
为了简化计算和提高仿真 效率，可以对模型进行适 当的假设和简化，如忽略 摩擦力、弹性变形等。
模型建立方法
采用数学建模的方法，建 立行星齿轮机构的运动方 程和动力学方程，为仿真 分析提供基础。
仿真分析的方法
运动学分析
对行星齿轮机构进行运动学分析，研究其运动规 律和特性，如转速、传动比等。