行星齿轮机构的设计与计算
行星齿轮减速器-课程设计计算说明书
⾏星齿轮减速器-课程设计计算说明书⽬录设计任务书： (2)设计内容： (3)⼀、评述传动⽅案 (3)⼆、电动机的选择及动⼒参数计算 (4)三、传动零件的校核计算 (6)⼀）外啮合齿轮传动 (6)⼆）内啮合齿轮传动 (9)四、轴的设计 (11)⼀）减速器输⼊轴Ⅰ (11)⼆）⾏星轮轴Ⅱ (17)三）内齿轮轴Ⅲ (20)五、键连接的选择和计算 (23)六、滚动轴承的选择和计算 (25)七、联轴器的选择 (28)⼋、齿侧间隙 (28)九、轴Ⅱ加⼯⼯艺图 (29)⼗、参考资料 (30)设计任务书：设计内容：⼀、评述传动⽅案牵引速度为 1.5/v m s =，滚筒直径400D mm =，可求出滚筒转速(601000)/w n v =??()(60100 1.5)/(400)71.62/min D r ππ==，由于⼯作情况为：室外，环境有灰尘，最⾼温度40℃，两班制，间歇双向运转，反向空转，断续周期⼯作制（S3），负荷持续率FC=56%，载荷有冲击，故应选YZR 系列电动机为原动机，它的转速约为750~1000r/min ，传动装置速⽐应为/(750~1000)/71.6210.47~13.96m w i n n ===可选如下图1-1、1-2两种⽅案：图1-1⽅案a 采⽤NW 分流式⾏星齿轮传动，卷扬机⼯作时制动器10制动，此时电动机1通过联轴器2驱动⾏星齿轮减速器，⾏星架上的滚筒5使钢丝绳7运动，从⽽牵引重物移动。
不需重物移动时，制动器6制动，制动器10松开，这时⾏星传动变成定轴传动，电动机和⼆级同轴式减速器空转，不⽤频繁地起动和制动电动机。
滚筒⽤滑动轴承⽀撑在机架上。
传动⽐：5~25i =，可满⾜传动要求。
优点：外形尺⼨⼩（减速器内置），电动机不⽤频繁启动适合狭窄⼯况下⼯作。
缺点：结构复杂，加⼯安装精度⾼，成本⼤，不易维修。
图1-2⽅案b 采⽤⼀级带传动和⼀级闭式齿轮传动，电动机带动带传动，齿轮传动，从⽽带动滚筒运动。
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）。
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。
行星齿轮传动比分析与计算
行星齿轮传动比分析与计算一、行星轮系传动比的计算 （一）行星轮系的分类若轮系中，至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，则称为行星轮系。
行星轮系的组成：行星轮、行星架（系杆）、太阳轮 （二）行星轮系传动比的计算以差动轮系为例（反转法） 转化机构（定轴轮系） T 的机构1234差动轮系：2个运动行星轮系：，对于行量轮系：H H W W W -=111W H H W W W -=222W H H W W W -=333W 0=-=H H H H W W W H W 13313113)1(Z Z W W W W W W i H HH H H⋅'-=--==03=W 1310Z Z W W W H H-=--11311+==Z Z W W i H H )(z f W W W W W W iH B H A H BH A HAB=--==0=B W∴∴例12.2：图示为一大传动比的减速器，Z 1=100，Z 2=101，Z 2'=100，Z 3=99。
求：输入件H 对输出件1的传动比i H1解：1，3中心轮；2，2'行星轮；H 行星架 给整个机构（-W H ）绕OO 轴转动∵W 3=0∴∴若Z 1=99行星轮系传动比是计算出来的，而不是判断出来的。
AHHA H H A H AB i W WW W W i -=-=--=110HAB AH i i -=1213223113)1('⋅⋅⋅-=--=Z Z Z Z W W W W i H HHH H Hi Z Z Z Z W W W 13213210'=--H H i Z Z Z Z W W 13213211'=+-HH i i 131100100991011⨯⨯-=100001001009910111111=⨯⨯-==HH i i 1001-=H i（三）复合轮系传动比的计算复合轮系：轮系中既含有定轴轮系又含有行星轮系，或是包含由几个基本行星轮系的复合轮系。
行星齿轮机构的设计与计算
。
（1）传动比条件 nt a nq (1 a)n j 0
•行星轮系必须能实现给定的传动比 •即
（2）同心条件
•若采用标准齿轮，则同心条件为 • 该式表明太阳轮和齿圈的齿数应同为奇数或偶数。
（3）装配条件 nt a nq (1 a)n j 0
•为使各个行星轮都能均匀地装入太阳轮和中心轮之间，行星轮 的数目与太阳轮、齿圈的齿数之间必须有一定的关系，否则便 装配不起来。 •设需要k个行星轮均匀分布在太阳轮四周，则相邻两行星轮所夹 的中心角为2 /k。 •假设行星轮齿数为偶数，采用轮流装入法
欲将 k 个行星轮均匀分布在太阳轮周围，则太阳轮和齿圈的齿数和应能被行星 轮个数 k 整除。
3）采用杠杆联动的均衡装置 • 这种均衡装置中装有偏心的行星轮轴和杠杆系统。 • 当行星轮受力不均衡时，可通过杠杆系统的联锁动作自行
调整达到新的平衡位置。其优点是均衡效果较好，缺点是 结构较复杂。
3.行星轮系传动比的计算
基本思路 •根据单排行星齿轮机构一般特性方程式
•将行星n轮t 系 转a 化n成q 定(轴1轮a系)n j 0
• 为了尽可能降低载荷分配不均现象，提高承载能 力，在设计周转轮系时，必须合理地选择或设计 其均衡装置。
2.行星轮系的均衡装置
1）采用基本构件浮动的均衡装置
•最常用的方法是采用双齿或单齿式联轴器。 •三个基本构件中有一个浮动即可起到均衡作用，若两个基本构件同时浮动，则效果
更好。 •图(a)、(b)所示为太阳轮浮动的情况，(c)、(d)为齿圈浮动的情况。
（4）邻接条件
•为保证相邻两行星轮的齿顶不发生干涉，就要求其中心距lAB 大于行星轮齿顶圆直径da2。如果采用标准齿轮，则
行星齿轮机构在实际中的计算应用
徐 毅，杨荣强（荆楚理工学院机械工程学院，湖北 荆门 448000）摘 要：文章介绍了行星齿轮机构的机构特点及工作原理，以及其在工业和生产生活中的应用，以太阳轮和全部行星轮的齿数模数作为计算的结果与要求，传动比、输入功率及输入输出转速作为约束条件，建立了行星齿轮传动设计的数学模型，为相关研究人员在实际的应用中合理计算确定行星齿轮的各个技术参数提供帮助。
关键词：行星齿轮机构；应用；计算中图分类号：TH132.41 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）10-0213-01——————————————作者简介： 徐毅（1996—），男，浙江衢州人，本科，研究方向：机械设计制造及其自动化。
机械上常把差动轮系和行星轮系的齿轮传动机构统称为行星齿轮传动，差动机构是指有两个以上自由度的机构，需给定两个以上输入运动，才能有较为稳定的运动输出效果[1]。
其常用于天文仪器、轿车、卡车、起重机等各类机械中，实现增力效果、分解或合成、误差补偿及实现任意轨迹等目的。
行星齿轮变速器因其具有结构简单紧凑、传动效率优秀等特点被广泛应用。
行星传动设计是一个复杂的问题，其体积重量和承载能力主要取决于传输参数的选择和计算机辅助设计优化[2]。
通过优化齿轮参数，来降低重量、减小零件尺寸，同时提升承载能力。
1 2K-H 行星齿轮机的特点与应用2K-H 行星齿轮机因其体积小、重量轻、传动效率高等优点，型行星齿轮机构简图如图1所示。
行星齿轮机构应用在汽车工业中应用最广，汽车正常驾驶时，发动机的转速一般在1800～3100r/min，齿轮的传动比与两齿间距呈正比，齿轮的传动比越大，两个齿轮之间半径越大，箱体尺寸越大。
德国大众汽车的某车型发动机排量标准为1500mL，最大扭矩转速1200r，最大马力为150Ps，最大功率110kW，最大扭矩250N·m，最大功率转速5300r/min，要求其行星齿轮减速器的使用寿命高于10年。
行星齿轮传动的设计计算——张庆波
H ab
=
waH
wbH
，所以可将上两式简化为力矩的普遍式
M aiaHbηβ0 + M b =0 （8）
其中η0 为转化机构的效率，其值按定轴轮系计算。β为与啮合效率流动方
向有关的指数，当啮合效率由中心轮 a 流向 b 时，β=+1，当从中心轮 b 流向 a
时，β=-1。这样，就可以得出周转轮系基本构件作用外力矩的关系式：
Φi=2.3μ(1/Z1±1/Z2) （10）
式中：μ—齿面摩擦系数，对于 NGW 型传动，可取μ=0.05~0.10； Z2、Z1—
齿轮副中大小齿轮的齿数，内啮合时 Z2 表示内齿圈的齿数，“+”号用于外啮合，
“—”号用于内啮合。
根据以上理论及公式，对减速机的效率进行验算。
首先计算其转化轮系（即定轴轮系）的传动效率。
机械摩擦损失功率主要取决于各运动副中的作用力、运动副元素间的摩擦因
数和相对运动速度的大小。行星轮系的转化轮系与原行星轮系的差别，仅仅在于
给整个行星轮系附加了一个公共角速度。经过这样的转化后，各构件之间的相对
运动并没有发生改变，而且轮系各运动副中的作用力（当不考虑各构件回转的离
心惯性力时）以及摩擦因数也不会改变。因而行星轮系与其转化轮系中的摩擦损
行星齿轮传动的设计计算
张庆波 1
1. 一重集团大连设计研究院有限公司助理工程师，辽宁 大连 116600 摘要：介绍行星齿轮传动基本参数的计算方法和设计原则。 关键词：行星齿轮；传动比；转速；效率；均载；受力分析；花键
Design Calculation for Planetary Gear Drive ZhangQingbo
Abstract： Planetary gear drive is widespread applied in the field of mechanical drive. This paper introduced its calculating methods and design principles of basic parameters. These parameters are key factors for planetary gear drive design as well as established a foundation for gear box further design. Key words: planetary gear, gear ratio, rotate speed, efficiency, uniform load，force analysis, spline
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。
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1.固定轴式自动变速器基本结构
2.各档位的动力传递
本田Accord自动变速器的变速杆有P、R、N、D4、D3、2和 1共七个位置；
P为驻车挡，固定前轮(驱动轮)，使汽车不会在停车时滑行 ；
R为倒挡，N是空挡； D4是具有1、2、3、4挡的一般驾驶挡位； D3是具有1、2、3挡的一般驾驶挡位，主要在一般道路或高
但由于零件不可避免地存在着制造误差、安 装误差和受力变形，往往会造成行星轮间的 载荷不均衡。
为了尽可能降低载荷分配不均现象，提高承 载能力，在设计周转轮系时，必须合理地选 择或设计其均衡装置。
2.行星轮系的均衡装置
1）采用基本构件浮动的均衡装置
•最常用的方法是采用双齿或单齿式联轴器。 •三个基本构件中有一个浮动即可起到均衡作用，若两个基本
合 （3）装配条件：要使多个行星轮能够均匀地分布在太
阳轮四周； （4）邻接条件：保证多个均布的行星轮相互间不发生
干涉。
（1）传动比条件 nt a nq (1 a)n j 0
行星轮系必须能实现给定的传动比 即
（2）同心条件 •若采用标准齿轮，则同心条件为 • 该式表明太阳轮和齿圈的齿数应同为奇数或偶数。
4）D4位的4档
1档离合器结合 4档离合器结合
5）1位的1档
1档离合器结合 1档固定离合器
结合
6）倒档
（3）装配条件 nt a nq (1 a)n j 0
为使各个行星轮都能均匀地装入太阳轮和中心轮之间，行星轮 的数目与太阳轮、齿圈的齿数之间必须有一定的关系，否则便 装配不起来。 设需要k个行星轮均匀分布在太阳轮四周，则相邻两行星轮所夹 的中心角为2 /k。 假设行星轮齿数为偶数，采用轮流装入法
速公路上加速超车时使用。 2和1挡都是锁定挡位。它分别锁定在2挡和1挡，既不能升挡
也不能降挡，但在下陡坡时能利用发动机起有效制动作用 。
1）D4和D3位的1档
1档离合器结合
2）D4和D3位的2档
1档离合器结合 2档离合器结合
3）D4和D3位的3档
1档离合器结合 3档离合器结合
欲将 k 个行星轮均匀分布在太阳轮周围，则太阳轮和齿圈 的齿数和应能被行星轮个数 k 整除。
（4）邻接条件
为保证相邻两行星轮的齿顶不发生干涉，就要求其中心距lAB 大于行星轮齿顶圆直径da2。如果采用标准齿轮，则
2.行星轮系的均衡装置
如果各个行星轮之间的载荷分配是均衡的， 则随着行星轮数目的增加，其结构将更为紧 凑。
4）D4位的4档
1档离合器结合 4档离合器结合
5）1位的1档
1档离合器结合 1档固定离合器结合
6）倒档
4档离合器结合
辅助轴
1）D4和D3位的1档
1档离合器结合
2）D4和D3位的2档
1档离合器结合 2档离合器结合
3）D4和D3位的3档
1档离合器结合 3档离合器结合
将行星n轮t 系a转化n成q 定(轴1轮a系)n j 0
行星架的角速度变成
H H 0
3.行星轮系传动比的计算
由于转化机构为一定轴轮系，因此其传动比大小为：
固定轴式自动变速器
固定轴式自动变速器与行星齿轮自动变速器相比，有以下 主要特点： （1）固定轴式变速器采用普通外啮合齿轮，各相对齿轮都是 固定啮合，但传递动力与否取决于相对应离合器是否啮合 。 （2）固定轴式变速器多由三条平行轴构成，变速器的总长度 较小，故一般都用在前轮驱动的轿车上。 （3）固定轴式变速器的操作组件只有多片式离合器和单向离 合器，没有制动器；操作件的数目较少。
汽车自动变速器理论
第8讲 行星齿轮机构的设计与计算 固定轴式自动变速器
行星齿轮机构的设计与计算
在行星齿轮机构运动方案设计阶段，行星机构设计的主要任 务是： 1.确定各轮的齿数 2.选择适当的均衡装置
1.行星轮系各轮齿数的确定
各轮齿数必须满足的条件： （1）传动比条件：尽可能实现给定的传动比要求； （2）同心条件：保证行星架的转轴和太阳轮的轴线重
成厚油膜的所谓"油膜弹性浮动"结构。
2.行星轮系的均衡装置
3）采用杠杆联动的均衡装置 这种均衡装置中装有偏心的行星轮轴和杠杆系联锁动作自行
调整达到新的平衡位置。其优点是均衡效果较好，缺点是 结构较复杂。
3.行星轮系传动比的计算
基本思路 根据单排行星齿轮机构一般特性方程式
构件同时浮动，则效果更好。 •图(a)、(b)所示为太阳轮浮动的情况，(c)、(d)为齿圈浮动
2.行星轮系的均衡装置
2）采用弹性元件的均衡装置 主要是通过弹性元件的弹性变形使各行星轮之间的载荷得
以均衡。
•图(a)为行星轮装在弹性心轴上； •图(b)为行星轮装在非金属弹性衬套上； •图(c)为行星轮内孔与轴承外套的介轮之间留有较大间隙以形