Romax软件在行星齿轮机构中的应用

摘要 本文介绍了四档拉维娜行星齿轮机构换挡工作规律和速比计算。在Romax软件中建立四档拉维娜行星齿轮机构的虚拟样机模型，仿真分析得到了拉威娜齿轮机构各档的输出转速，与理论计算值完全吻合，传动比的一致性也同时得到验证。

关键词 拉维娜行星齿轮机构；传动比；Romax

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）42-0142-02

行星齿轮机构广泛应用于车辆的自动变速器中，其速比计算是自动变速器设计的重要内容。以四档拉维娜行星齿轮机构为例，利用Romax软件建立虚拟样机模型，通过仿真分析，在验证模型参数及结构正确性的同时可以方便求得齿轮机构各档的输出转速与传动比，提高设计效率。

1 拉维娜行星齿轮机构简述

图1所示为拉维娜行星齿轮机构。该行星齿轮机构由一个单行星轮式后行星排和一个双行星轮式前行星排组合而成。前行星排太阳轮可以被离合器C1带为主动；后行星排太阳轮可以被离合器C2带为主动，也可以被制动器B1制动；共用行星架可以被离合器C3带为主动，也可以被制动器B2制动。该机构取消了后齿圈，前、后行星排共用行星架，简化了行星齿轮机构。工作时每个档位为了得到确定的运动和速比，需要结合两个离合器或制动器来实现。结构紧凑、轴向尺寸小、转速较低。既可用于前桥驱动车辆，也可用于后桥驱动车辆。

注：1-后排太阳轮；2-后排行星轮；3-前排外行星轮；4-前排太阳轮；5-前排内行星轮；6-共用行星架；7-前排内齿圈 C1.前排太阳轮离合器 C2.后排太阳轮离合器 C3.共用行星架离合器 B1.后排太阳轮制动器 B2.共用行星架制动器

2 拉威娜行星齿轮机构换挡工作规律、传动比

2.1 换挡工作规律

拉维娜行星齿轮机构各档工作规律如表2所示。1档、2档为减速前进档，3档为直接档，4档为超速档。与三档拉维娜行星轮系机构相比，四档拉维娜行星齿轮机构多了共用行星架离合器C3，因此可以比三档拉维娜行星齿轮机构多一档，即4档（超速档）。在三档拉维娜行星齿轮机构中，3档（直接档）的实现是通过接合离合器C1、C2来实现的。

2.2 各档传动比计算

拉维娜行星齿轮机构各档传动比，可以参考单排单行星齿轮机构和单排双行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式，结合各档输入输出部件的具体情况，采用解方程法计算[3][4]。限于篇幅，计算过程在此不赘述。机构各档工况传动比汇总如表2。表中α1为后行星排齿轮传动比系数，α2为前行星排齿轮传动比系数。对于本文讨论的拉维娜行星齿轮机构，有α1= Z7/ Z1=72/48=1.5，α2= Z7/ Z4=72/24=3。于是各档理论计算传动比分别为：1档，3；2档，1.8；3档，1；四档，0.6；倒档，-1.5。

3 拉维娜行星齿轮机构建模及仿真分析

3.1 RomaxDesigne软件简介

RomaxDesigner是目前较完整的轴承、齿轮箱和机械传动系统仿真及产品设计与分析软件，目前已成为齿轮传动领域的行业标准。该软件广泛应用于汽车、船舶、风力发电、工程机械、轴承设计以及航空航天等领域的齿轮传动系统的设计。

3.2 齿轮机构建模

图2所示为利用Romax软件建立的拉维娜行星齿轮机构的虚拟样机模型，模型中建立了离合器/制动器、后行星排、前行星排、共用行星架以及相应的动力输入、动力输出等。

建模过程中，齿轮中心距及齿轮相关参数需输入准确，以免发生重合度过小，导致齿侧隙过大从而最终影响传动平稳性[2]，同时重合度过小也会影响仿真分析的顺利进行。后续样机模型运行顺利完成说明所建立的模型是可行的。

拉维娜行星齿轮机构各档工况初始条件为：输入轴转速1 000r/min，各档载荷工况持续时间都设置为10h，这样设置不会影响各挡速比的最终分析结果。动力输出设置在共用行星架上。

在Romax软件中定义机构各档载荷工况，将其作为一个载荷谱，运行虚拟样机模型，分析完成界面如图3所示。限于篇幅，拉维娜行星齿轮机构仅列出一档和倒档运行工况的运行结果。

从运行完成界面可以很直观地看出，拉维娜行星齿轮机构一档工况运行输出转速为333r/min，为正值，表示输出转速与输入转速是同向的；倒档工况运行后输出转速为-667r/min，负号表示输出转速转向与输入转速转向是相反的。

4 仿真结果分析

拉维娜行星齿轮机构各档工况在Romax软件中仿真运行后，得到的输出转速分别为：1档，333 r/min；2档，556r/min；3档，1 000r/min；4档，1667r/min；倒档，-667 r/min。把输入转速 1 000r/min代入2.2计算得到的理论计算传动比中，可以很容易验证输出转速理论计算值与仿真分析值是一致的，并且各档输出转速转向结果与实际情况是符合的。由于传动比是机构输入转速与输出转速的比值，因此也验证了机构传动比理论计算值与仿真分析结果是一致的。

5 结论

利用Romax软件进行四档拉维娜行星齿轮机构的虚拟样机仿真分析，机构输出转速和传动比的仿真分析值，与理论计算输出转速和传动比是一致的。仿真分析中，各齿轮的运动情况一目了然，比理论分析更容易判断其工作状况，这为行星齿轮机构的分析提供了一条新途径。

参考文献

[1]丰吉贺.自动变速器发展趋势及使用技巧[J].农业与技术，2009(3)：148-150.

[2]郑文纬，吴克坚.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2001．

[3]邓正思.自动变速器行星齿轮机构的速比计算[J].汽车维修，2007(8)：42-44．

[4]公彦军，赵韩，等.拉维娜行星齿轮机构的运动分析和传动效率计算[J].组合机床与自动化加工技术，2010(9)：9-11.

[5]Romax Technology company.Romax software user guide，/.