为了实现集团公司“十二五”规划的整体战略目标和企业的可持续发展,经我公司领导研究决定大力开发设计多档位、大扭矩、大速比的重型商用汽车变速箱。按照市场的发展形势,我公司的变速箱品种不断增加,产品开发前期急需考虑系列化生产,模块化经营,集成化设计。副箱作为重型商用车变速器重要的组成模块之一,其结构的合理与否、承载能力强劲与否都将直接影响变速器整体的经济性和可靠性。行星齿轮机构后副箱具有结构紧凑、承载能力大、传动效率高、传动速比大、性能可靠等显著的优点。因此,为提升公司产品的核心竞争力,对后副箱行星齿轮机构技术进行深入研究,优化其结构,改善其性能,有着十分重要的意义。本文先从各种变速器的结构原理分析起,重型商用车变速器为了满足大功率、大扭矩发动机的匹配需求,国内外技术领先的各变速器专业生产厂家采取的结构和组合形式也不同,较典型的结构有三种,主箱单中间轴加副箱行星机构、主副箱都是双中间轴结构和主箱副箱都是单中间轴结构。后副箱是重型商用车变速器承载的主要部分,也是本文研究的重点。从功率分流、齿轮应力、主要失效模式、承载能力等几方面进行对比分析这三种结构的后副箱,证实行星齿轮机构后副箱结构性能要优于双中间轴和单中间轴结构。所以对于汽车变速器的设计来说,理应选择结构上有优势的行星齿轮机构后副箱。众所周知,行星齿轮机构的制造成本非常高,控制成本就显得非常必要了。对其在承载能力一定的前提下,优化其结构,使其体积最小化、轻量化,这样就减少了原材料的使用、降低了制造成本。本文对后副箱2K-H的NGW型行星齿轮机构的构造和工作原理进行了充分分析研究,为下一步的分析优化提供理论基础。以后副箱行星齿轮机构的体积最小作为目标函数,根据其结构参数,确定了设计变量。根据行星齿轮机构的传动比、同心条件、邻接条件、啮合关系、变位关系的几何特点、各构件的受力特点以及强度特点等设定建立了约束条件的数学模型。重点对每个约束条件进行了详细分析研究,确保所建立的约束条件都是与目标函数紧密联系。至关重要的约束条件数量不能太少,否则影响结果的准确性,同时对于目标函数影响不大的约束条件进行取舍,否则约束条件太多会使优化分析变得复杂难解,甚至无解。建立好约束条件后,用MATLAB的优化工具箱对所建立的后副箱行星齿轮机构进行建模优化计算。通过对我公司现在产品进行实例分析,得出的结果体积较原体积减小了16%,实现了体积最小化的目标。用优化后的参数借助Pro/ENGINEER Wildfire 2.0软件建立了行星齿轮机构的三维数学模型,重点研究了渐开线行星轮的三维建模的技巧方法。其余太阳轮、行星架建模方法和行星轮的建模方法相似,最后对所建立的行星齿轮机构中各构件的三维模型进行装配,进一步验证了所优化的参数是可行的,无干涉现象,可正确装配,同时为下一步的热平衡分析提供了便利。在后副箱行星齿轮机构的体积最小化实现后,对其传动效率进行分析计算,从理论上对其进行了热平衡计算,验证所设计的行星齿轮机构后副箱的散热是否良好。结果分析此结构散热不良,提出润滑采取油浴加强制润滑的措施,最后对所选的油泵进行了该后副箱热平衡校核。本论文对我公司今后变速箱及其后副箱的设计和优化都具有指导意义,同时提出了变速器热平衡分析方法,可供变速箱设计人员学习借鉴。