簡單行星齒輪機構(gòu)

行星齒輪機構(gòu)可以按需要的行駛方向和車速提供不同的傳動比。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圈。這些齒輪是工作平穩(wěn)的典型斜齒輪。

1概述

位于行星齒輪機構(gòu)中心的是太陽輪，正如太陽位于太陽系的中心一樣，太陽輪也因其位置而得名。行星齒輪圍繞著太陽輪，就象太陽系中地球和其它行星圍繞著太陽一樣。這些行星齒輪由行星架定位支承，并且每個行星齒輪在各自獨立的軸上轉(zhuǎn)動。行星齒輪與太陽輪和齒圈是常嚙合的。齒圈位于行星齒輪機構(gòu)的外層。齒圈有內(nèi)齒并圍繞著行星齒輪機構(gòu)的其它元件，因而齒圈與行星齒輪常嚙合。行星齒輪的個數(shù)取決于變速器的設計負荷，對于重負荷需要增加行星齒輪的個數(shù)，以使工作負荷由更多的輪齒來負擔。
　　行星齒輪機構(gòu)可以提供降速檔、超速檔、直接檔、倒檔和空檔。因為其齒輪是常嚙合的，所以不象一般的手動變速器那樣通過齒輪的接合或脫離實現(xiàn)換檔，而是采用離合器和制動器通過固定或釋放行星齒輪機構(gòu)的不同元件，改變行駛方向和傳動比。
　　要理解行星齒輪機構(gòu)的工作，首先要理解齒輪傳動的基本原理：
　　1)小齒輪驅(qū)動大齒輪時，輸出轉(zhuǎn)矩增大而輸出轉(zhuǎn)速降低。
　　2)大齒輪驅(qū)動小齒輪時，輸出轉(zhuǎn)矩減小而輸出轉(zhuǎn)速升高。
　　3)兩個外齒輪相互嚙合時，其轉(zhuǎn)動方向相反。
　　4)一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪相嚙合時，其轉(zhuǎn)動方向相同。

2降速檔

當輸出齒輪轉(zhuǎn)速低于輸入齒輪轉(zhuǎn)速時，實現(xiàn)降速傳動，并且使輸出齒輪上的轉(zhuǎn)矩增大。這在行星齒輪機構(gòu)中，可通過固定太陽輪來實現(xiàn)。當動力輸入給齒圈時，行星齒輪在行星架上將發(fā)生自轉(zhuǎn)(圖4—2)。由于太陽輪被固定，則自轉(zhuǎn)著的行星齒輪與行星架將一起繞著太陽輪公轉(zhuǎn)。因為齒圈轉(zhuǎn)動一整圈不能使行星架轉(zhuǎn)動一整圈，所以可以實現(xiàn)降速傳動。因為行星架以較低的速度轉(zhuǎn)動，所以其輸出轉(zhuǎn)矩增大。由于固定了太陽輪，行星架與齒圈同向轉(zhuǎn)動。
　　當齒圈被固定，而太陽輪作為輸入齒輪時，也能實現(xiàn)降速傳動。這時行星架能繞著太陽輪轉(zhuǎn)動，但是比上述齒圈驅(qū)動行星架工作情況，行星架的轉(zhuǎn)速更低，這導致更大的降速和轉(zhuǎn)矩更大的增加。每當行星架作為行星齒輪機構(gòu)的輸出元件時，行星齒輪機構(gòu)就會起降速增矩的作用。

3超速檔

當行星架為主動件而太陽輪固定時，實現(xiàn)超速傳動(圖4—3)。當行星架轉(zhuǎn)動時，迫使行星齒輪圍繞著固定的太陽輪公轉(zhuǎn)，同時行星齒輪驅(qū)動齒圈以更快的速度轉(zhuǎn)動。行星架轉(zhuǎn)動一整圈，引起齒圈以相同方向轉(zhuǎn)一圈多，這樣就提供了較高的輸出轉(zhuǎn)速，而輸出轉(zhuǎn)矩較低，這稱為超速檔。
　　通過固定齒圈可以提供一個更高的超速檔。行星架為主動件迫使行星齒輪環(huán)繞著齒圈的內(nèi)邊緣轉(zhuǎn)動，則驅(qū)動太陽輪與行星架同向轉(zhuǎn)動，使太陽輪轉(zhuǎn)動一整圈僅需行星架相對轉(zhuǎn)動很小的角度。這樣就使輸出轉(zhuǎn)矩大幅度降低，而輸出轉(zhuǎn)速最大限度地增加。

4直接檔

若行星齒輪機構(gòu)的任意兩個元件為主動件同向同速轉(zhuǎn)動時，則第三元件的轉(zhuǎn)速必然與前兩者轉(zhuǎn)速相等。當齒圈和太陽輪為主動件同向同速轉(zhuǎn)動時，齒圈的內(nèi)齒試圖以同一旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動行星齒輪，結(jié)果把行星齒輪鎖在齒圈與太陽輪之間，行星齒輪機構(gòu)中所有元件象一個元件一樣整體轉(zhuǎn)動。主動件與從動件被鎖在一起從而形成直接檔傳動，輸入轉(zhuǎn)速等于輸出轉(zhuǎn)速。

5倒檔

若行星架固定，太陽輪為主動件以逆時針方向轉(zhuǎn)動(圖4-5)，則從動件齒圈將會以順時針方向轉(zhuǎn)動。這是因為行星齒輪不能環(huán)繞著與其嚙合的太陽輪轉(zhuǎn)動即公轉(zhuǎn)�；蛘哒f，因行星架被固定，行星齒輪只能在自身軸上轉(zhuǎn)動即自傳。因此若太陽輪驅(qū)動行星齒輪，行星齒輪就驅(qū)動齒圈以相反方向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)速較低。這樣行星齒輪機構(gòu)就提供了倒檔，這一例檔是降速傳動。
　　若以齒圈為主動件，太陽輪為從動件也可以形成超速傳動的倒檔。也就是說，只要行星架固定，無論太陽輪為主動件還是齒圈為主動件都可以形成倒向傳動。這是因為行星齒輪此時起惰輪的作用，因而以主動件相反的方向驅(qū)動從動件。

6空檔

如果行星齒輪機構(gòu)的所有元件都不受約束，而可以自由轉(zhuǎn)動，則不論從那一個元件輸入動力都不會有動力輸出。即行星齒輪機構(gòu)處于空檔位置。

7復合式行星齒輪機構(gòu)

單排行星齒輪機構(gòu)所提供的適用傳動比數(shù)目很有限。為了增加適用傳動比數(shù)目，可以增加行星齒輪機構(gòu)。一般具有三或四個前進檔的自動變速器至少需要兩排行星齒輪機構(gòu)。
　　在自動變速器中，兩排或多排行星齒輪機構(gòu)(圖4—6)聯(lián)接在一起，用以提供滿足汽車行駛需要的多種傳動比。復合式行星齒輪機構(gòu)一般有兩種型式。一種是兩排行星齒輪機構(gòu)共用一個太陽輪的辛普森式行星齒輪機構(gòu)；另一種是拉威挪式行星齒輪機構(gòu)，它有兩個太陽輪，兩排行星齒輪而共用一個齒圈。有些變速器配備一套附加的單排行星齒輪機溝，用以提供附加的超速檔。