基于速度图解法优化分析拉维娜式行星齿轮变速器的传动方案

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1、第３８卷第１１期基于速度图解法优化分析拉维娜式行星齿轮变速器的传动方案１６５文章编号：１００４－２５３９（２０１４）１１－０１６５－０３基于速度图解法优化分析拉维娜式行星齿轮变速器的传动方案张玉书岳东鹏（天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津３００２２２）摘要提出利用特殊形式的双行星式齿轮排替代其一般形式来优化拉维娜式行星齿轮变速器机构运动的分析过程。遵循文中阐述的基本原则，利用速度图解法分析了典型的传动方案并绘制了各方案的矢量图。通过对比速度图解法与解析法计算的传动比，验证了此种优化方法的正确性。关键词速度图解法拉维娜式行星齿轮变速器传动方

2、案优化ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｃｈｅｍｅｏｆＲａｖｉｇｎｅａｕｘＰｌａｎｅｔａｒｙＧｅａｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＶｅｌｏｃｉｔｙＧｒａｐｈｉｃＭｅｔｈｏｄＺｈａｎｇＹｕｓｈｕＹｕｅＤｏｎｇｐｅｎｇ（ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００２２２，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＵｓｉｎｇｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｆｏｒｍｏｆｄｕａｌｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｕｐｅｒｓｅｄｉｎｇｉｔｓｇｅｎｅｒａｌ

3、ｆｏｒｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆＲａｖｉｇｎｅａｕｘｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｇｒａｐｈｉｃｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｃｈｅｍｅａｎｄｖｅｃｔｏｒｄｉａｇｒａｍｏｆｅｖｅｒｙｃａｓｅｆｏｌ－ｌｏｗｉｎｇｉｓｄｒａｗｎｔｈｒｏｕｇｈｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｈｅｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓ

4、ｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｉｏｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｖｅｌｏｃｉｔｙｇｒａｐｈｉｃｍｅｔｈｏｄａｎｄａｎａ－ｌｙｔｉｃｍｅｔｈｏｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＶｅｌｏｃｉｔｙｇｒａｐｈｉｃｍｅｔｈｏｄＲａｖｉｇｎｅａｕｘｐｌａｎｅｔａｒｙｇｅａｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｃｈｅｍｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ０引言速度图解法也称为矢量法，是分析行星齿轮变速器传动方案的常用方法，特别是在分析目前轿车上普遍应用的辛普森（Ｓｉｍｐｓｏｎ）式自动变速器时，其直观方便的特点

5、尤为突出。但是却较少应用于拉维娜（Ｒａｖｉｇｎｅａｕｘ）式自动变速器的传动分析，这是因为拉维娜式变速器包含一个双行星式齿轮排，而辛普森式变速器的齿轮排都是单行星式［１－２］。当直接利用速度图解法分析拉维娜式行星齿轮变速器的机构运动时，矢量图的绘制过程非常繁琐。本文中提出的优化分析方法主要就是解决矢量图的绘制困难，同时也提供了一种新的传动比计算方法。１拉维娜式行星齿轮变速器的结构特点典型的拉维娜式行星齿轮变速器采用双行星排组合，如图１所示，其结构特点是：两行星排共用行星架和齿圈，小太阳轮１、短行星轮３、长行星轮６、行星架５及齿圈４组成一个双行星轮式

6、行星排，大太阳轮２、长行星轮６、行星架５及齿圈４组成一个单行星轮式行星排。其具有４个独立元件：小太阳轮、大太阳轮、行星架和齿圈。行星架上的两套行星齿轮相互啮合，其中短行星齿轮与小太阳轮啮合，长行星齿轮与大太阳轮啮合的同时与齿圈啮合［３］。１小太阳轮２大太阳轮３短行星轮４齿圈５行星架６长行星轮图１拉维娜式行星齿轮变速器２分析方法及原则拉维娜式自动变速器的长短行星轮的啮合点、长行星轮与齿圈及大太阳轮的啮合点、短行星轮与小太阳轮的啮合点没有分布在一条直线上，如图１ｂ所示。所以在已知某个行星轮的瞬心及其上一点的线速度１６６机械传动２０１４年时，要通过

7、绘制很多的辅助线才能求出其他元件的线速度，如图２所示为小太阳轮输入、大太阳轮固定、齿圈输出时的速度矢量图。２．１分析过程简化方法为提高利用速度图解法分析拉维娜式行星齿轮变速器机构运动的效率，我们根据传动比的大小与行代表小太阳轮的转速；⑤齿圈、行星架和大、小太阳轮的公共旋转中心为Ｏ速度始终为零。３传动方案的确定ｒＲ设齿圈转速为ｎＲ；大太阳轮转速为ｎＳ１；小太阳轮转速为ｎＳ２；行星架转速为ｎＰＣ。则前、后两排的转速特１星齿轮半径无关的特点，将与小太阳轮啮合的短行星性参数分别为α＝，ｒＲ。转速特性方程组为齿轮进行缩小，直到短行星轮的直径刚好等于大

8、小太ｒＳ１α２＝ｒＳ２阳轮半径之差，如图３ａ所示的特殊形式。本文将在后面通过比较几何图形方法与解析法计算出来的传动比来验证这种方法的