行星齒輪結(jié)構(gòu)及工作原理

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1、行星齒輪機構(gòu)和工作原理一、簡單的行星齒輪機構(gòu)的特點行星齒輪機構(gòu)的組成：簡單（單排）的行星齒輪機構(gòu)是變速機構(gòu)的基礎(chǔ)，通常自動變速器的變速機構(gòu)都由兩排或三排以上行星齒輪機構(gòu)組成。簡單行星齒輪機構(gòu)包括一個太陽輪、若干個行星齒輪和一個齒輪圈，其中行星齒輪由行星架的固定軸支承，允許行星輪在支承軸上轉(zhuǎn)動。行星齒輪和相鄰的太陽輪、齒圈總是處于常嚙合狀態(tài)，通常都采用斜齒輪以提高工作的平穩(wěn)性（如圖l所示）。如圖2表示了簡單行星齒輪機構(gòu)，位于行星齒輪機構(gòu)中心的是太陽輪，太陽輪和行星輪常嚙合，兩個外齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)方向相反。正如太陽位于太陽

2、系的中心一樣，太陽輪也因其位置而得名。行星輪除了可以繞行星架支承軸旋轉(zhuǎn)外，在有些工況下，還會在行星架的帶動下，圍繞太陽輪的中心軸線旋轉(zhuǎn)，這就像地球的自轉(zhuǎn)和繞著太陽的公轉(zhuǎn)一樣，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時，就稱為行星齒輪機構(gòu)作用的傳動方式。在整個行星齒輪機構(gòu)中，如行星輪的自轉(zhuǎn)存在，而行星架則固定不動，這種方式類似平行軸式的傳動稱為定軸傳動。齒圈是內(nèi)齒輪，它和行星輪常嚙合，是內(nèi)齒和外齒輪嚙合，兩者間旋轉(zhuǎn)方向相同。行星齒輪的個數(shù)取決于變速器的設(shè)計負荷，通常有三個或四個，個數(shù)愈多承擔(dān)負荷愈大。簡單的行星齒輪機構(gòu)通常稱為三構(gòu)件機構(gòu)，三個

3、構(gòu)件分別指太陽輪、行星架和齒圈。這三構(gòu)件如果要確定相互間的運動關(guān)系，一般情況下首先需要固定其中的一個構(gòu)件，然后確定誰是主動件，并確定主動件的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，結(jié)果被動件的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向就確定了。二、單排行星齒輪機構(gòu)的工作原理根據(jù)能量守恒定律，三個元件上輸入和輸出的功率的代數(shù)和應(yīng)等于零，從而得到單排行星齒輪機構(gòu)一般運動規(guī)律的特性方程。特性方程：n1+an2-(1+a)n3=0n1——太陽輪轉(zhuǎn)速，n2——齒圈轉(zhuǎn)速，n3——行星架轉(zhuǎn)速，a——齒圈與太陽輪齒數(shù)比。由特性方程可以看出，由于單排行星齒輪機構(gòu)具有兩個自由度，在太陽

4、輪、環(huán)形內(nèi)齒圈和行星架三個機構(gòu)中，任選兩個分別作為主動件和從動件，而使另一個元件固定不動，或使其運動受一定的約束（即該元件的轉(zhuǎn)速為某定值），則機構(gòu)只有一個自由度，整個輪系以一定的傳動比傳遞動力。下面分別討論三種情況。1、齒圈固定，太陽輪為主動件且順時針轉(zhuǎn)動，而行星架則為被動件。太陽輪順時針轉(zhuǎn)動時，太陽輪輪齒必給行星輪齒A一個推力F1，則行星輪應(yīng)為逆時針轉(zhuǎn)動，但由于齒圈固定，所以齒圈輪齒必給行星輪齒B一個反作用力F2,行星輪在F1和F2合力作用下必繞太陽輪順時針旋轉(zhuǎn)，結(jié)果行星輪不僅存在逆時針自轉(zhuǎn)，并且在行星架的帶動下

5、，繞太陽輪中心軸線順時針公轉(zhuǎn)。在這種狀態(tài)下，就出現(xiàn)了行星齒輪機構(gòu)作用的傳動方式，而且被動件行星架的旋轉(zhuǎn)方向與主動件同方向。在這里，太陽輪是主動件而且是小齒輪，被動件行星架沒有具體齒數(shù)的傳動關(guān)系，因此定義行星架的當(dāng)量齒數(shù)等于太陽輪和齒圈齒數(shù)之和。這樣，太陽輪帶動行星架轉(zhuǎn)動仍屬于小齒輪帶動最大的齒輪，是一種減速運動且有最大的傳動比。因為此時n2=0，故傳動比i13=n1n3=1+a。（如圖3）1【用掛圖進行講解，通過力的作用與反作用原理，讓學(xué)生說出行星齒輪機構(gòu)個組成部分的旋轉(zhuǎn)方向，然后通過單排行星齒輪模型進行驗證，并求

6、出傳動比?！?、太陽輪固定，行星架為主動件且順時針轉(zhuǎn)動，齒圈為被動件。當(dāng)行星架順時轉(zhuǎn)動時，勢必造成行星輪的順時針轉(zhuǎn)動，但因太陽輪制動，太陽輪齒給行星輪齒B齒一個反作用力F1,行星輪在F1的作用下順時針旋轉(zhuǎn)，其輪齒給齒圈輪齒A一個F2的推力，齒圈在F2的作用下順時針旋轉(zhuǎn)。在這里，主動件行星架的旋轉(zhuǎn)方向和被動件齒圈相同。由于行星架是一個當(dāng)量齒數(shù)最大齒輪，因此被動的齒圈以增速的方式輸出，兩者間傳動比小于1。因為此時n1=0，故傳動比i23=n3n2=a/(1+a)。（如圖4）【用掛圖進行講解，通過力的作用與反作用原理，讓

7、學(xué)生說出行星齒輪機構(gòu)個組成部分的旋轉(zhuǎn)方向，然后通過單排行星齒輪模型進行驗證，并求出傳動比。】23、行星架固定，太陽輪為主動件且順時針轉(zhuǎn)動，而齒圈則作為被動件。由于行星架被固定，則機構(gòu)就屬于定軸傳動，太陽輪順時針轉(zhuǎn)動，給行星輪齒A一個作用力F1，行星輪則逆時針轉(zhuǎn)動，給齒圈輪齒B一個作用力F2，齒圈也逆時針旋轉(zhuǎn)，結(jié)果齒圈的旋轉(zhuǎn)方向和太陽輪相反。在定軸傳動中，行星輪起了過渡輪的作用，改變了被動件齒圈的旋向。因為此時n3=0，故傳動比i12=n1n2=-a。（如圖5）【用掛圖進行講解，該部分采用師生互動法，通過學(xué)生自己講解

8、，然后自己通過單排行星齒輪模型進行驗證，并求出傳動比?！?、聯(lián)鎖行星齒輪機構(gòu)的任意兩個元件。若行星齒輪機構(gòu)的太陽輪、行星架和環(huán)形內(nèi)齒圈三者中，有任意兩個機構(gòu)被聯(lián)鎖成一體時，則各齒輪間均無相對運動，整個行星機構(gòu)將成為一個整體而旋轉(zhuǎn)，此時相當(dāng)于直接傳動。太陽輪與齒圈連成一體時，太陽輪的輪齒與齒圈的輪齒間便無任何相對運動，夾在太陽論與齒圈之間的行星輪也不會相對運動