Анализ планетарной коробки передач Ниссан RN(L)3F01A

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ планетарной коробки передач Ниссан RN(L)3F01A

Вязигин А.В.

Челябинск

АННОТАЦИЯ

В курсовой работе проведён кинематический и силовой анализ планетарной коробки передач Ниссан RN(L)3F01A.

При анализе ПКП решаются следующие частные задачи:

1) изучается состав и строение схемы ПКП, выявляются отдельные ПМ., связи основных звеньев ПМ между собой, с ведущим и ведомым валами ПКП, с управляющими элементами - фрикционами Ф, тормозами Т и механизмами свободного хода М;

2) выполняется индексация всех основных звеньев ПМ;

3) определяются значения ВПЧ и кинематической характеристики К всех элементарных ПМ анализируемой ПКП;

4) проверяются условия существования ПМ, определяется количество сателлитов в каждом элементарном и сложном ПМ;

5) определяется число степеней свободы ПКП;

6) определяется закон управления ПКП;

7) составляется система УКС ПМ, выводятся кинематические передаточные функции (КПФ) ПКП на всех непрямых передачах;

8) рассчитываются значения абсолютных угловых скоростей основных звеньев, относительных угловых скоростей сателлитов ПМ и относительных угловых скоростей в выключенных управляющих элементах (Ф, Т и М) на всех передачах и на нейтрале ПКП, по результатам расчета строится линейный план скоростей всех звеньев для ПКП с двумя степенями свободы или диаграмма скоростей, изображаемая преимущественно ломаными линиями - для ПКП с тремя и более степенями свободы;

9) определяются величины и направления крутящих моментов, нагружающих основные звенья ПМ и управляющие элементы ПКП (Ф, Т и М) на всех передачах;

10) строятся потоки полезной мощности, передаваемой ПКП и вредной мощности, циркулирующей в замкнутых контурах внутри ПКП на всех передачах, определяются величины этих мощностей;

11) рассчитываются значения КПД ПКП на каждой передаче;

12) при необходимости, определяются значения числовых критериев качества схемы ПКП.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ИНДЕКСАЦИЯ ОСНОВНЫХ ЗВЕНЬЕВ ПКП

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ВПЧ И КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПМ

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ ПКП

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ ПКП

4.1 Определение угловых скоростей основных звеньев ПКП

4.2 Определение передаточных чисел ПКП

4.3 Определение величин относительных угловых скоростей сателлитов и включенных управляющих элементов

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН И НАПРАВЛЕНИЙ КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ, НАГРУЖАЮЩИХ ПКП

6. ПОСТРОЕНИЕ ПОТОКОВ МОЩНОСТИ В ПКП

7. РАСЧЁТ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ПКП

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

анализ планетарная коробка передача ниссан

Планетарные коробки передач (ПКП) используются в силовых передачах самоходных транспортных и тяговых машин с первых десятилетий ХХ века. Сначала применение ПКП было крайне редким, что объясняется отсутствием на то время достаточно развитой теории планетарных передач и невысоким, по современным меркам, технологическим уровнем машиностроения.

В дальнейшем использование ПКП непрерывно возрастало и, к рубежу ХХ?XXI веков, приобрело практически абсолютный статус в составе силовых передач подавляющего большинства как серийно выпускаемых, так и, особенно, вновь разрабатываемых образцов легковых и грузовых автомобилей, автобусов, промышленных и сельскохозяйственных тракторов, строительных и дорожных машин, объектов бронетанковой техники и прочих видов наземных самоходных машин самого различного назначения.

Чрезвычайно широко применяются планетарные передачи не только в коробках передач, но и в других агрегатах трансмиссий - в механизмах поворота гусеничных машин, в разветвляющих и суммирующих передачах, в согласующих редукторах и редукторах отбора мощности, в раздаточных коробках, в бортовых и колесных редукторах и т. д.

Наиболее современные и перспективные комбинированные трансмиссии: гидромеханические, объемногидромеханические и электромеханические, особенно многопоточные, выполняются с практически обязательным использованием как отдельных планетарных механизмов, так и целых ПКП в их составе.

Целью анализа кинематической схемы ПКП является определение подробных кинематических, статических и энергетических показателей работы ПКП на всех передачах.

1. ИНДЕКСАЦИЯ ОСНОВНЫХ ЗВЕНЬЕВ ПКП

Для проведения анализа схем ПКП необходимо выполнить буквенно-цифровую индексацию всех основных звеньев ПМ, образующих анализируемую ПКП.

При индексации звеньев обозначаем: д (двигатель) - ведущий вал ПКП и постоянно жестко связанные с ним основные звенья ПМ, х (ход) - ведомый вал ПКП и постоянно жестко связанные с ним основные звенья ПМ, С1 и С2 - солнце 1 и солнце 2, В1 и В2 - водило 1 и водило 2, Э1 и Э2 - эпицикл 1 и эпицикл 2, Ст1 и Ст 2 - сателит 1 и сателит 2, Ф1 и Ф2 - фрикцион 1 и фрикцион 2, Т1 и Т2 - тормоз 1 и тормоз 2.

Выполним индексацию на схеме планетарной коробки передач Ниссан RN(L)3F01A (Рисунок 1).

Рисунок 1 - Индексация основных звеньев ПКП Ниссан RN(L)3F01A

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ВПЧ И КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПМ

Выполним определение внутреннего передаточного числа каждого элементарного ПМ для ПКП Ниссан RN(L)3F01A. Результаты оформим в виде таблицы 1.

Таблица 1 - Внутренние передаточные числа и кинематическая характеристика ПМ

Символическое обозначение ПМ	Внутреннее передаточное число ПМ	Кинематическая характеристика ПМ
С1В1Э1	i С1Э1= ?(70/38) = ?1,84	K1= 1,84
С2В2Э2	i С2Э2= ? (78/33) = ?2,36	K2= 2,36

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ ПКП

При индексации основных звеньев ПКП выявлено одно соединительное звено. Это означает, что ПКП обладает тремя степенями свободы. Убедимся в этом, используя формулу:

W = n ?p

В ПКП имеется семь подвижных звеньев, образующих два ПМ.

В ПМ четыре зубчатых зацепления.

W = 7 ? 4 = 3, что и требовалось доказать.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ ПКП

Под законом управления понимают порядок включения и номенклатуру включаемых для получения каждой передачи фрикционных управляющих элементов.

ПКП обладает тремя степенями свободы, значит, для получения любой передачи в рассматриваемой ПКП необходимо снять две лишние степени свободы. В ПКП для этого целесообразно уменьшать количество подвижных (вращающихся) звеньев, могущих иметь угловую скорость отличную от угловых скоростей других подвижных звеньев. Выполняется это приданием отдельным подвижным основным тормозным звеньям нулевой угловой скорости посредством тормоза Т, либо блокировкой двух различных основных звеньев посредством фрикциона Ф, с целью обеспечения одинаковой угловой скорости этих двух звеньях.

В первом случае, одна степень свободы снимается из-за того, что количество подвижных звеньев уменьшается на одно вследствие остановки звена, а во втором случае, количество подвижных звеньев также уменьшается на одно, но благодаря тому, что два различных основных звена приобретают одинаковую, ненулевую угловую скорость, то есть, становятся, временно, одним подвижным звеном.

Таким образом, в рассматриваемой ПКП уменьшить число степеней свободы на два (т.е. реализовать какую-то рабочую передачу), можно, если включить два блокировочных фрикциона, либо два тормоза, либо один фрикцион и один тормоз. Участие в формировании передач механизма свободного хода М рассмотрим позже, после подробного исследования кинематики ПКП. В ПКП имеется в наличии два блокировочных фрикциона Ф1 и Ф2, и три тормоза Т1 и Т2, то есть, всего пять фрикционных управляющих элементов.

Количество вариантов по парного включения управляющих элементов определяется числом сочетаний из четырёх по два:

С25 = 4!/(2!(4 ? 2)!) = 6.

Выпишем все десять возможных сочетаний по парного включения управляющих фрикционных элементов: Ф1Ф2; Ф1Т1; Ф1Т2; Ф2Т1; Ф2Т2; Т1Т2.

Выполним оценку этих сочетаний с точки зрения получения рабочих передач в ПКП.

Первое сочетание (Ф1Ф2) посредством Ф1 обеспечивает полную блокировку левого сложного ПМ, а Ф2 уравнивает угловые скорости.

Угловые скорости всех основных звеньев ПКП становятся одинаковыми, а относительные угловые скорости всех сателлитов становятся нулевыми. Рассмотренное состояние ПКП соответствует прямой передаче с передаточным числом iдх= 1,0.

Второе, третье и четвёртое сочетания (Ф1Т1, Ф1Т2, Ф2Т1) - рабочие.

Пятое и шестое сочетания (Ф2Т2, Т1Т2) - не рабочие.

Таким образом, мы получаем 4 варианта попарного включения управляющих элементов, позволяющих получить рабочие передачи в ПКП.

4.1 Определение угловых скоростей основных звеньев ПКП

Рассмотрим передачу Ф1Ф2

Запишем уравнения кинематической связи для основных звеньев двух ПМ:

(1 ? i С1Э1)щВ1 = щС1? i С1Э1щЭ1

(1 ? i С2Э2)щВ2 = щС2? i С2Э2щЭ2

Известно, что:

щЭ1 = щС1 = щС2 = 1, щВ1 = щЭ2 = щх.

(1 +1,84)щВ1 = 1+1,84 => щВ1 = 1

(1 +2,36)щВ1 = 1+2,36 => щВ2 = 1

Можно сделать вывод, что Ф1Ф2 - прямая передача.

Рассмотрим передачу Ф1Т1

Запишем уравнения кинематической связи для основных звеньев двух ПМ:

(1 ? i С1Э1)щВ1 = щС1? i С1Э1щЭ1

(1 ? i С2Э2)щВ2 = щС2? i С2Э2щЭ2

Известно, что:

щЭ1 =1, щС1 = щС2 = 1, щВ1 = щЭ2 = щх, щВ2 = 0.

(1 +1,84)щВ1 = щС1+1,84

0 = щС2 + 2,36щЭ2, => щС1 = -0,835, щВ1 = щЭ2 = 0,354

Можно сделать вывод, что Ф1Т1 - первая передача.

Рассмотрим передачу Ф1Т2

Запишем уравнения кинематической связи для основных звеньев двух ПМ:

(1 ? i С1Э1)щВ1 = щС1? i С1Э1щЭ1

(1 ? i С2Э2)щВ2 = щС2? i С2Э2щЭ2

Известно, что:

щЭ1 =1, щС1 = щС2 = 0, щВ1 = щЭ2 = щх.

(1 +1,84)щВ1 = 1,84

3,36 щВ2 = 2,36щЭ2, => щВ2 = 0,455, щВ1 = щЭ2 = 0,648

Можно сделать вывод, что Ф1Т2 - вторая передача.

Рассмотрим передачу Ф2Т1

Запишем уравнения кинематической связи для основных звеньев двух ПМ:

(1 ? i С1Э1)щВ1 = щС1? i С1Э1щЭ1

(1 ? i С2Э2)щВ2 = щС2? i С2Э2щЭ2

Известно, что:

щС1 = щС2 = 1, щВ1 = щЭ2 = щх, щВ2 = 0.

(1 +1,84)щВ1 = 1+1,84 щЭ1

0 = 1 + 2,36щЭ2, => щЭ1 = -1,198, щВ1 = щЭ2 = -0,424

Можно сделать вывод, что Ф2Т1 - передача заднего хода.

4.2 Определение передаточных чисел ПКП

Определены угловые скорости основных звеньев ПКП на всех передачах, отсюда мы можем найти передаточные числа на не прямых передачах:

i = щд / щх

i1 = 1 / 0,35 = 2,85

i2 = 1 / 0,65 = 1,54

iзх = 1 / -0,42 = -2,38

Рисунок 2 - Лучевая диаграмма угловых скоростей ведомого вала х

4.3 Определение величин относительных угловых скоростей сателлитов и включенных управляющих элементов

Рассмотрим передачу Ф1Т1

щст 1= ? (ZC1/Zст1)(щС1 ? щВ1) = ? (38/16)( ? 0,835 ? 0,354) = 2,82

щст2 = ? (ZC2/Zст2)(щС2 ? щВ2) = ? (33/22)( ? 0,835) = 1,25

Рассмотрим передачу Ф1Т2

щст 1= ? (ZC1/Zст1)(щС1 ? щВ1) = ? (38/16)( ? 0,84 ? 0,35) = 1,25

щст2 = ? (ZC2/Zст2)(щС2 ? щВ2) = ? (33/22)( ? 0,84) = 2,83

Рассмотрим передачу Ф1Ф2

щст 1= ? (ZC1/Zст1)(щС1 ? щВ1) = ? (38/16)(1 ? 1) = 0

щст2 = ? (ZC2/Zст2)(щС2 ? щВ2) = ? (33/22)( 1 ? 1) = 0

Рассмотрим передачу Ф2Т1

щст 1= ? (ZC1/Zст1)(щС1 ? щВ1) = ? (38/16)( 1 + 0,42) = ? 3,37

щст2 = ? (ZC2/Zст2)(щС2 ? щВ2) = ? (33/22)( 1 + 0) = ? 1,5

Таблица 2 - Результаты кинематического анализа ПКП Ниссан RN(L)3F01A

Передача	Значения угловых скоростей звеньев ПМ и управляющих элементов
	элементарный ПМ С1В1Э1	элементарный ПМ С1В1Э1	управляющие элементы
	щС1	щВ1	щЭ1	щст 1	щС2	щВ2	щЭ2	щст2	Ф1	Ф2	Т1	Т2
I	?0,84	0,35	1	2,82	?0,84	0	0,35	1,25	0	1,84	0	0,84
II	0	0,65	1	2,83	0	0,46	0,65	1,25	0	1	0,46	0
III	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0	1	1
ЗХ	1	?0,42	?1,2	?3,37	1	0	?0,42	?	2,2	0	0	1

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН И НАПРАВЛЕНИЙ КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ, НАГРУЖАЮЩИХ ПКП

Силовой анализ ПКП или определение величин и направлений крутящих моментов, нагружающих основные звенья и управляющие элементы, выполняется в предположении, что входной момент на ведущем валу постоянный и равный единице (Мд = 1,0), потери момента в полюсах зацепления зубчатых колес, в подшипниках, уплотнениях и т.п., при передаче мощности через ПКП отсутствуют, режим работы ПКП установившийся, то есть, дополнительных динамических нагрузок нет.

Силовой анализ ПКП выполняется для каждой передачи путем уравновешивания ведущего и ведомого валов с присоединенными к ним основными звеньями ПМ, отдельных нагруженных ПМ, включенных блокировочных фрикционов, тормозных звеньев с включенными тормозами и всей ПКП под действием внешних моментов, приложенных к ней (моменты на ведущем и ведомом валах и реактивные моменты, действующие во включенных тормозах).

Для простоты расчётов будем считать, что входной момент на ведущем валу д всегда положительный.

Уравновешивание ПКП на первой передаче Ф1Т1

Рисунок 4

^MЭ1 = 1

vМВ1 = МЭ1 (К1 + 1) / К1 = 1?(1,84 + 1) / 1,84 = 1,54

^МС1 = МЭ1 / К1 = 1 / 1,84 = 0,54

^MС2 = 0,54

vМВ2 = МС2 (К2 + 1) = 0,54?(2,36 + 1) = 1,83

^МЭ2 = МС2 К2 = 2,36 ? 0,54 = 1,28

Мх = МВ1 + МЭ2 = 0,54 + 1,28 = 2,82

Уравновешивание ПКП на второй передаче Ф1Т2

Рисунок 5

^MЭ1 = 1

vМВ1 = МЭ1 (К1 + 1) / К1 = 1?(1,84 + 1) / 1,84 = 1,54

^МС1 = МЭ1 / К1 = 1 / 1,84 = 0,54

Мх = МС1 = 0,54

Уравновешивание ПКП на третей передаче Ф1Ф2

Рисунок 6

Мх = MВ1 = 1 - так как прямая передача.

^MВ1 = 1

vМЭ1 = МВ1 К1 / (К1 + 1)= 1?1,84 / 2,84 = 0,65

^МС1 = 1 ? 0,65 = 0,35

Уравновешивание ПКП на передаче заднего хода Ф2Т1



Рисунок 7

vMС2 = 1

^МВ2 = МС2 (К2 + 1) = 1?(2,36 + 1) = 3,36

vМЭ2 = МС2 К2 = 1?2,36 = 2,36

Мх = MЭ2 = 2,36

Сведем значения всех полученных моментов на основных звеньях ПМ и в управляющих элементах анализируемой ПКП в таблицу 3.

Таблица 3 - Результаты силового анализа ПКП Ниссан RN(L)3F01A

Передача	Значения угловых скоростей звеньев ПМ и управляющих элементов
	элементарный ПМ С1В1Э1	элементарный ПМ С1В1Э1	управляющие элементы
	МС1	МВ1	МЭ1	МС2	МВ2	МЭ2	Ф1	Ф2	Т1	Т2
I	?0,54	1,54	?1	0,54	?1,83	1,28	±1	?	1,83	?
II	?0,54	1,54	?1	?	?	?	±1	?	?	0,54
III	?0,35	1	?0,65	?	?	?	±0,65	±0,35	?	?
ЗХ	?	?	?	?1	3,36	?2,36	?	±1	?3,36	?

6. ПОСТРОЕНИЕ ПОТОКОВ МОЩНОСТИ В ПКП

Потоки мощности в ПКП строятся в предположении , что входная мощность, подводимая к ПКП по ведущему валу постоянна и равна единице (Nд = 1,0), потери мощности в полюсах зацепления зубчатых колес, в подшипниках, уплотнениях и т.п. при передаче мощности через ПКП отсутствуют, режим работы установившийся, статический , то есть, динамических нагрузок нет.

Построение потоков мощности на первой передаче Ф1Т1

Рисунок 8

Построение потоков мощности на второй передаче Ф1Т2



Рисунок 9

Построение потоков мощности на третей передаче Ф1Ф2

Рисунок 10

Построение потоков мощности на передаче заднего хода Ф2Т1



Рисунок 11

7. РАСЧЁТ ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ПКП

Коэффициент полезного действия (КПД) ПКП, как и любой другой силовой передачи, определяется отношением величин мощности, отведенной от ПКП и подведенной к ней, то есть

здх = Nх / Nд.

Учитывая, что

Nх = щхMх, а Nд = щдMд,

можно записать:

з дх = щхMх/щдMд.

КПД на первой передаче Ф1Т1

КПД на второй передаче Ф1Т2

КПД на третей передаче Ф1Ф2

КПД на передаче заднего хода Ф2Т1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе мы определили передаточные числа ПК на всех передачах, выяснили закон управления, вычислили значения угловых скоростей всех звеньев ПМ , и пассивных (сателлитов), относительных угловых скоростей в выключенных управляющих элементах, крутящих моментов, нагружающих основные звенья ПМ и включенные управляющие элементы, построили потоки полезных и циркулирующих мощностей, рассчитали значения КПД ПК на каждой передаче.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СТО ЮУрГУ 04-2008 Стандарт организации. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к содержанию и оформлению / составители: Т.И. Парубочая, Н.В. Сырейщикова, В.И. Гузеев, Л.В. Винокурова. - Челябинск:Изд-во ЮУрГУ, 2008. - 56 с.

2. Филичкин Н.В. Анализ планетарных коробок передач транспортных и тяговых машин: Учебное пособие. - Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2005. - 175с.

Размещено на Allbest.ru