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  1、行星齿轮机构及其工作原理一、简单行星齿轮机构的特点行星齿轮机构的组成：简单(单列)行星齿轮机构是变速机构的基础，通常自动变速器的变速机构由两排或多排行星齿轮机构组成。一种简单的行星齿轮机构包括太阳轮、几个行星齿轮和齿圈，其中行星齿轮由行星架的固定轴支撑，允许行星齿轮在支撑轴上旋转。行星齿轮、相邻的太阳齿轮和齿圈总是处于恒定啮合状态，通常使用斜齿轮来提升工作稳定性(如图1所示)。图2示出了简单的行星齿轮机构。行星齿轮机构的中心是太阳齿轮。太阳齿轮和行星齿轮始终啮合，两个外齿轮的啮合旋转方向相反。正如太阳位于太阳系的中心，太阳齿轮也是如此。除了能够围绕行星架的支撑轴旋转之外，行星轮还将在某些工作条

  2、件下围绕由行星架驱动的太阳齿轮的中心轴旋转，这就像地球的旋转和围绕太阳的旋转一样。当这种情况出现时，它被称为行星齿轮机构的传动模式。在整个行星齿轮机构中，如果行星轮存在旋转，但行星架是固定的，这种方式类似于平行轴式的传动，这种传动称为固定轴传动。齿圈是内齿轮，它总是与行星齿轮啮合，但内齿轮与外齿轮啮合，它们之间的旋转方向是相同的。行星齿轮的数量取决于变速器的设计负载荷，通常有三个或四个，数量越多，负载荷越大。简单的行星齿轮机构通常称为三部件机构，这三个部件分别指太阳齿轮、行星架和齿圈。一般来说，如果我们想确定这三个部件之间的运动学关系，我们应该先确定其中一个部件，然后确定谁是驱动部件，并确定驱

  3、动部件的转速和旋转方向，然后确定从动部件的转速和旋转方向。2.单列星形齿轮机构的工作原理根据能量守恒定律，三个元件输入输出功率的代数和应等于零，从而得到单列星形齿轮机构一般运动规律的特征方程。特征方程：n1 an2-(1 a)n3=0 n1太阳轮速度，n2齿圈速度，n3行星架速度，齿圈和太阳轮之间的传动比。从特征方程能够准确的看出，单列行星齿轮机构有两个自由度。如果分别选择太阳轮、齿圈和行星架作为主动和从动部件，而另一个部件是固定的或其运动受到某些特定的程度的限制(即该部件的转速为一定值)，则机构只有一个自由度，整个齿轮系以一定的传动比传递动力。以下三种情况将分别讨论。1.齿圈是固定的，太阳轮是驱动部分，

  4、顺时针旋转，而行星架是从动部分。当太阳齿轮顺时针旋转时，太阳齿轮齿将向行星齿轮齿a提供推力f1，因此行星齿轮应该逆时针旋转。然而，由于齿圈是固定的，齿圈齿将对行星轮齿b产生反作用力f2，并且行星轮将在f1和f2的共同作用下绕太阳轮顺时针旋转。结果，行星齿轮不仅逆时针旋转，而且围绕由行星架驱动的太阳齿轮的中心轴线顺时针旋转。在这种状态下，出现行星齿轮机构的传动模式，并且从动部分行星架的旋转方向与驱动部分的旋转方向相同。这里，太阳轮是主动件和小齿轮，从动件行星架没有特定齿数的传动关系，所以行星架的等效齿数定义为太阳轮和齿圈的齿数之和。这样，太阳轮带动行星架转动，它仍然属于小齿轮驱动的最大齿轮，是一

  5、种传动比最大的减速运动。因为此时n2=0，传动比i13=n1？n3=1 a .(图3)1用挂图解释，当行星架顺时针旋转时，它将不可避免地导致行星齿轮顺时针旋转。然而，由于太阳齿轮制动，太阳齿轮齿给行星齿轮齿b一个反作用力f 1，并且行星齿轮在f1的作用下顺时针旋转。它的轮齿给齿圈的轮齿a提供推力f2，齿圈在f2的作用下顺时针旋转。这里，驱动行星架的旋转方向与从动齿圈的旋转方向相同。由于行星架是当量齿数最大齿轮，被动齿圈增速输出，两者之间的传动比小于1。因为此时n1=0，传动比i23=n3？n2=a/(1 a).(如图4所示)用挂图解释，让学生通过力的作用和反作用的原理告诉行星齿轮机构的各组部分

  6、的旋转方向，然后通过单列行星齿轮模型做验证，并计算传动比。】2 3。行星架是固定的，太阳轮是驱动部分，顺时针旋转，而齿圈是从动部分。由于行路机构是固定的，机构属于定轴传动，太阳轮顺时针旋转，给行星轮齿a一个力f1，而行星轮逆时针旋转，给齿圈的轮齿b一个力f 2，齿圈也逆时针旋转。因此，齿圈的旋转方向与太阳轮的旋转方向相反。在定轴传动中，行星轮充当过渡轮，改变从动齿圈的旋转方向。因为此时n3=0，传动比i12=n1？n2=-a .(图5)用挂图讲解，本部分采用师生互动的方法，由学生自己讲解，然后用单列星形齿轮模型做验证，并计算传动比。】4 .互锁行星齿轮机构的任意两个元件。如果行星齿轮机构的

  7、太阳轮、行星架和环形内齿轮中的任意两个连为一体，齿轮之间就不会有相对运动，整个行星机构就会整体转动，相当于直接传动。当太阳轮与齿圈连接时，太阳轮的齿与齿圈之间不会有相对运动，夹在太阳轮和齿圈之间的行星齿轮也不会相对运动。因此，太阳齿轮、齿圈和行星架成为一个有机的整体，传动比为1。【如图6所示】用挂图说明，通过单列星形齿轮机构一般运动规律的特征方程计算传动比，然后通过单列星形齿轮模型做验证。】3 5。不要修理任何部件。如果行星齿轮机构的太阳轮、行星架和环形齿圈没有一个是固定的，并没两个机构互锁成一个整体，则每个构件可以不受任何约束地自由移动。当驱动部分转动时，从动部分不能移动，这样就不能传

  8、递动力，从而获得空挡。接下来，我们将讨论齿圈的输出是增加还是减少。从结构图中能够准确的看出，太阳轮的齿数小于齿圈的齿数，属于小齿轮驱动大齿轮的传动关系，因此齿圈明显处于减速状态，即两者之间的传动比大于l.请注意，由于行星齿轮是过渡齿轮，因此传动比与行星齿轮的齿数无关。3.行星齿轮机构的基本特性通过对上述三种传动关系的分析，简单行星齿轮机构的运动特性可以概括如下：1 .当行星架是驱动部件时，从动部件超速运转。2.当行星架是从动部件时，行星架的速度将低于驱动部件的速度。3.当行星架固定时，驱动部分和从动部分沿相反方向旋转。4.当太阳齿轮是驱动部件时，从动部件的速度将不可避免地降低。5.如果行星架是从动部

  9、件，其旋转方向与驱动部件的旋转方向相同。6.如果行星架用作驱动部件，则从动部件的旋转方向与其相同。7.在简单的行星齿轮机构中，太阳轮的齿数最少，行星架的等效齿数最多，齿圈的齿数最多)9 .当只有一个驱动部件而另外两个部件没固定时，它处于空档位置。图7列出了组合后的简单行星齿轮机构的三个元件的六种不同运动状态。如果假设太阳轮有20个齿，齿圈有40个齿，则行走星形架的等效齿数为60个齿。4 .经常会遇到上述简单行星齿轮机构的运动关系。在确定三者之间的关系时，首先确定其中一个，然后确定另外两个之间的主动和被动关系。事实上，简单的行星齿轮机构也有一个很重要的特点，它允许两个零件同时作为驱动部分输入，而从动部分根据样本有一个独特的输出。这是行星齿轮机构的一个很重要的特征，大范围的使用在自动变速器。画一张如图7所示的表格，通过询问学生来回答问题，从而总结出规则本身，进而总结出行星齿轮机构的基本特征。】思维问题、讨论问题、作业1单列星形齿轮机构一般运动规律的特征方程？2简单行星齿轮机构的运动特性是什么？内容概述。单列星形齿轮的基本特性2。单列星形齿轮机构一般运动规律的特征方程3。单列星形齿轮5的工作原理

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