第17卷第3期2001年9月机械设计与研究

MachineDesignandResearchVol.17No.3Sep.,2001

文章编号:1006-2343(2001)03-040-02

带式行星齿轮无级变速器的研究

段钦华, 杨实如

(成都大学 机械系,成都 610081)

摘 要:带式行星齿轮无级变速器实质上是一种可无级变速的封闭式差动轮系。根据差动轮系的3个基本构件中

必有两个将同为主动件或从动件这一特点,推导出3个效率计算公式:并将功率流向分析、循环功率的确定及效率计算有机地联系在一起。同时,还分析了功率流类型与调速范围的关系,举例说明了这种无级变速器的设计步骤和计算方法。

关键词:无级变速器;封闭式差动轮系;功率流;效率;循环功率中图分类号:TH132.41 文献标识码:A

带式无级变速器与2K-H负号差动齿轮机构组合,可得到PX型带式行星齿轮无级变速器。图1为它的两种较好的结构型式。分析功率流向,确定是否存在循环(封闭)功率,计算效率及选择合适的功率流类型等都是设计者必须解

决而又感觉较难的事。本文深入浅出地论述了上述问题。

按机械效率的定义,当系杆H为主动件时,有

=

NA+NBMAnA+MBnB

=

-NH-MHnH(iAB+i0 0)(1+i0) =(iAB+i0)(1+i0 0)

轮A、B主从地位相同的判别式为

iAB>0

按式(10)并令式(9)之 <1,可得

当iAB>1时, =-1;当iAB<1时, =1

(a) (b)

图1 带式PX型行星齿轮无级变速器

(8)

将式(2)、(3)和(4)代入式(8),化简得

(9)

而使用式(9)的前提条件是NA/NB>0,故由式(6)解得

(10)

对封闭式差动轮系,其效率计算公式为:n封

NA A+NB B(iAB A+i0 0 B)(1+i0)

==-NH H H(iAB+i0)(1+i0 0)

1 效率公式推导

2K-H负号差动轮系3个基本构件(中心轮A、B和系杆H)之间应有以下关系式[1,2]:

iHAB

nHnA-nHzBA

===-=-io

nB-nHzAnB

MB=i0 0MAMH=-(1+i0 0)MA

(1)(2)(3)

式中, A、 B和 H分别表示与轮A、轮B和系杆H相联接的,差动轮系外之传动的效率(见例题)。

同样,也能得出当轮A、B分别与系杆H地位相同时的效率公式、判别式及 的值(见表1)。

1.2 封闭式差动轮系功率流分析与效率计算表

表1包括6种传动方式的效率计算。使用时,应先用被封闭的两个基本构件之间的传动比查表,若两者主从地位相同,则轮系属功率分流型,并同时查得应使用的效率公式及 的值。若两者主从地位不同,则轮系属功率回流型,存在功率回流现象,还须用另外两个基本构件之间的传动比查表,以确定哪个功率是循环功率。显然,与未被封闭的基本构件(在PX型中应为系统的输出件)主从地位相同的那个基本构件所传递的功率就是循环功率,轮系的功率流向确定后, 的值可查得,而效率公式也可以建立起来(详见例2)。

式中, 0为转化机构的效率, 为反映转化机构中啮合功率流向的指数。当啮合功率MA HA>0时,轮A在转化机构中为主动件, =1;反之,当MA HA<0时,轮A为从动件, -1。

由式(1)得nH=(nA+i0nB)/(1+i0)

nB=[(1+i0)nH-nA]/i0

差动轮系基本构件传递的功率之比为

NA/NB=(MAnA)/(MBnB)=iAB/(i0 0)

(6)

NA/NH=(MAnA)/(MHnH)=-iAH/(1+i0 0)(7) 当某功率比大于零时,则称该两构件的主从地位相同,功率流向也就由此而基本确定。1.1 当轮A与轮B主从地位相同时

收稿日期:2001-02-01

(4)(5)

2 功率流类型与调速范围的关系

根据式(4)、(5),当轮B或系杆H为输出件时,输出转速与输入转速之间的关系为