行星齒輪是指除了能像定軸齒輪那樣圍繞著自己的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)之外，它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸還隨著行星架繞其它齒輪的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪系統(tǒng)。繞自己軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為“自轉(zhuǎn)”，繞其它齒輪軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為“公轉(zhuǎn)”，就象太陽(yáng)系中的行星那樣，因此得名。
簡(jiǎn)介
行星齒輪是指轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不固定，且安裝在一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的支架（藍(lán)色）上（圖1中黑色部分是殼體，黃色表示軸承）。行星齒輪（綠色）除了能像定軸齒輪那樣圍繞著自己的轉(zhuǎn)動(dòng)軸（B-B）轉(zhuǎn)動(dòng)之外，它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸還隨著藍(lán)色的支架（稱為行星架）繞其它齒輪的軸線（A-A）轉(zhuǎn)動(dòng)。繞自己軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為“自轉(zhuǎn)”，繞其它齒輪軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為"公轉(zhuǎn)"，就象太陽(yáng)系中的行星那樣，因此得名。
行星齒輪機(jī)構(gòu)按行星架上安裝的行星齒輪的組數(shù)不同，分為單行星排和雙行星排。
行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比，具有許多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。最顯著的特點(diǎn)是在傳遞動(dòng)力時(shí)可以進(jìn)行功率分流，并且輸入軸和輸出軸處在同一水平線上。所以行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速機(jī)、增速器和變速裝置。尤其是因其具有“高載荷、大傳動(dòng)比”的特點(diǎn)而在飛行器和車輛(特別是重型車輛)中得到大量應(yīng)用。行星齒輪在發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩傳遞上也發(fā)揮了很大的作用。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速扭矩等特性與路面行駛需求大相徑庭，要把發(fā)動(dòng)機(jī)的功率適當(dāng)?shù)胤峙涞津?qū)動(dòng)輪，可以利用行星齒輪的上述特性來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。汽車中的自動(dòng)變速器，也是利用行星齒輪的這些特性，通過離合器和制動(dòng)器改變各個(gè)構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系而獲得不同的傳動(dòng)比。
但是由于行星齒輪的結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)復(fù)雜，其振動(dòng)和噪聲問題也比較突出，極易發(fā)生輪齒疲勞點(diǎn)蝕、齒根裂紋乃至輪齒或軸斷裂等失效現(xiàn)象，從而影響到設(shè)備的運(yùn)行精度、傳遞效率和使用壽命。
結(jié)構(gòu)組成
簡(jiǎn)單（單排）的行星齒輪機(jī)構(gòu)是變速機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)，通常自動(dòng)變速器的變速機(jī)構(gòu)都由兩排或三排以上行星齒輪機(jī)構(gòu)組成。簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)包括一個(gè)太陽(yáng)輪、若干個(gè)行星齒輪和一個(gè)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(dòng)。行星齒輪和相鄰的太陽(yáng)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。
簡(jiǎn)單的行星齒輪機(jī)構(gòu)中，位于行星齒輪機(jī)構(gòu)中心的是太陽(yáng)輪，太陽(yáng)輪和行星輪常嚙合，兩個(gè)外齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)方向相反。正如太陽(yáng)位于太陽(yáng)系的中心一樣，太陽(yáng)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(huì)在行星架的帶動(dòng)下，圍繞太陽(yáng)輪的中心軸線旋轉(zhuǎn)，這就像地球的自轉(zhuǎn)和繞著太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)一樣，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，就稱為行星齒輪機(jī)構(gòu)作用的傳動(dòng)方式。在整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)中，如行星輪的自轉(zhuǎn)存在，而行星架則固定不動(dòng)，這種方式類似平行軸式的傳動(dòng)稱為定軸傳動(dòng)。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(gè)數(shù)取決于變速器的設(shè)計(jì)負(fù)荷，通常有三個(gè)或四個(gè)，個(gè)數(shù)愈多承擔(dān)負(fù)荷愈大。
簡(jiǎn)單的行星齒輪機(jī)構(gòu)通常稱為三構(gòu)件機(jī)構(gòu)，三個(gè)構(gòu)件分別指太陽(yáng)輪、行星架和齒圈。這三構(gòu)件如果要確定相互間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，一般情況下首先需要固定其中的一個(gè)構(gòu)件，然后確定誰(shuí)是主動(dòng)件，并確定主動(dòng)件的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，結(jié)果被動(dòng)件的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向就確定了。
工作原理特征
傳動(dòng)組合
在包含行星齒輪的齒輪系統(tǒng)中，傳動(dòng)原理與定軸齒輪不同。由于存在行星架，因此可以有三條轉(zhuǎn)動(dòng)軸允許動(dòng)力輸入/輸出，還可以用離合器或制動(dòng)器之類的手段，在需要的時(shí)候限制其中一條軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，只剩下兩條軸進(jìn)行傳動(dòng)。因此，互相嚙合的齒輪之間的關(guān)系可以有多種組合：
（1）動(dòng)力從太陽(yáng)輪輸入，從外齒圈輸出，行星架通過機(jī)構(gòu)鎖死；
（2）動(dòng)力從太陽(yáng)輪輸入，從行星架輸出，外齒圈鎖死；
（3）動(dòng)力從行星架輸入，從太陽(yáng)輪輸出，外齒圈鎖死；
（4）動(dòng)力從行星架輸入，從外齒圈輸出，太陽(yáng)輪鎖死；
（5）動(dòng)力從外齒圈輸入，從行星架輸出，太陽(yáng)輪鎖死；
（6）動(dòng)力從外齒圈輸入，從太陽(yáng)輪輸出，行星架鎖死；
（7）兩股動(dòng)力分別從太陽(yáng)輪和外齒圈輸入，合成后從行星架輸出；
（8）兩股動(dòng)力分別從行星架和太陽(yáng)輪輸入，合成后從外齒圈輸出；
（9）兩股動(dòng)力分別從行星架和外齒圈輸入，合成后從太陽(yáng)輪輸出；
（10）動(dòng)力從太陽(yáng)輪輸入，分兩路從外齒圈和行星架輸出；
（11）動(dòng)力從行星架輸入，分兩路從太陽(yáng)輪和外齒圈輸出；
（12）動(dòng)力外齒圈輸入，分兩路從太陽(yáng)輪和行星架輸出。
運(yùn)動(dòng)特征
按以上的組合方式，可以把簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征歸納成下列幾點(diǎn)：
（1）當(dāng)行星架為主動(dòng)件時(shí)，從動(dòng)件超速運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）當(dāng)行星架為從動(dòng)件時(shí)，行星架必然較主動(dòng)件轉(zhuǎn)速下降。
（3）當(dāng)行星架為固定時(shí)，主動(dòng)件和從動(dòng)件按相反方向旋轉(zhuǎn)。
（4）太陽(yáng)輪為主動(dòng)件時(shí)，從動(dòng)件轉(zhuǎn)速必然下降。
（5）若行星架作為被動(dòng)件，則它的旋轉(zhuǎn)方向和主動(dòng)件同向。
（6）若行星架作為主動(dòng)件，則被動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)方向和它同向。
（7）在簡(jiǎn)單行星齒輪機(jī)構(gòu)中，太陽(yáng)輪齒數(shù)最少，行星架的當(dāng)量齒數(shù)最多．而齒圈齒數(shù)則介于中間。（注：行星架的當(dāng)量齒數(shù)=太陽(yáng)輪齒數(shù)十齒圈齒數(shù)。）
（8）若行星齒輪機(jī)構(gòu)中的任意兩個(gè)元件同速同方向旋轉(zhuǎn)，則第三元件的轉(zhuǎn)速和方向必然與前兩者相同，即機(jī)構(gòu)鎖止，成為直接檔。（這是一個(gè)十分重要的特征。）
（9）僅有一個(gè)主動(dòng)件并且兩個(gè)其它部件沒被固定時(shí)，此時(shí)處于空擋。
特點(diǎn)類型
行星齒輪在結(jié)構(gòu)方面存在以下特點(diǎn)：
（1）太陽(yáng)輪、行星架和齒圈都是同心的，即圍繞公共軸線旋轉(zhuǎn)。這能夠取消諸如手動(dòng)變速器所使用的中間軸和中間齒輪；
（2）所有齒輪始終相互嚙合，換擋時(shí)無需滑移齒輪，因此摩擦磨損小，壽命較長(zhǎng)；
（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，其載荷被分配到數(shù)量眾多的齒上，強(qiáng)度大；
（4）可獲得多個(gè)傳動(dòng)比。
應(yīng)用
行星齒輪系在各種機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，主要有以下幾個(gè)方面：
（1）實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比的減速傳動(dòng)
右圖所示的行星齒輪系中，若各輪的齒數(shù)分別為z1=100，z2=101，z2’=100，z3=99，則輸入構(gòu)件H對(duì)輸出構(gòu)件1的傳動(dòng)比 =10000。可見，根據(jù)需要行星齒輪系可獲得很大的傳動(dòng)比。
（2）實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)
行星齒輪系可以采用幾個(gè)均勻分布的行星輪同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。這些行星輪因公轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心慣性力和齒廓間反作用力的徑向分力可互相平衡，故主軸受力小，傳遞功率大。另外由于它采用內(nèi)嚙合齒輪，充分利用了傳動(dòng)的空間，且輸入輸出軸在一條直線上，所以整個(gè)輪系的空間尺寸要比相同條件下的普通定軸齒輪系小得多。這種輪系特別適合于飛行器。
（3）實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成
運(yùn)動(dòng)的合成是將兩個(gè)輸入運(yùn)動(dòng)合為一個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)。差動(dòng)輪系的自由度等于2，當(dāng)給定任意兩個(gè)構(gòu)件的確定運(yùn)動(dòng)后，另一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)才能確定。利用差動(dòng)輪系的這一特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成。
最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)合成輪系如圖6所示，行星架H的轉(zhuǎn)速是輪1與輪3轉(zhuǎn)速的合成。因此這種輪系可用作加法機(jī)構(gòu)。當(dāng)行星架H、太陽(yáng)輪1或3為原動(dòng)件時(shí)，該輪系又可用作減速機(jī)構(gòu)。
差動(dòng)輪系可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)合成的這種特性被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、計(jì)算機(jī)構(gòu)及補(bǔ)償調(diào)整裝置中。
（4）實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分解
圖7所示為汽車后橋差速器簡(jiǎn)圖，圖7中構(gòu)件5、4組成定軸輪系，輪4固連著行星架H，H上裝有行星輪2和2’。齒輪1、2、2’、3及行星架H組成一差動(dòng)輪系，它可將發(fā)動(dòng)機(jī)傳給齒輪5的運(yùn)動(dòng)分解為太陽(yáng)輪1、3的不同運(yùn)動(dòng)。
參考資料 >