行星齿轮原理

轴线固定的齿轮传动原理很简单，在一对互相啮合的齿轮中，有一个齿轮作为主动轮，动力从它那里输入，另一个齿轮作为从动轮，动力从它输出。也有的齿轮仅作为中转站，一边与主动轮啮合，另一边与从动轮啮合，动力从它那里通过，这种齿轮叫惰轮。

在包含行星齿轮的齿轮系统中，情形就不同了。由于存在行星架，也就是说，可以有三条转动轴允许动力输入/输出，还可以用离合器或制动器之类的手段，在需要的时候限制其中一条轴的转动，剩下两条轴进行传动，这样一来，互相啮合的齿轮之间的关系就可以有多种组合:

动力从太阳轮输入，从外齿圈输出，行星架通过机构锁死;

动力从太阳轮输入，从行星架输出，外齿圈锁死;

动力从行星架输入，从太阳轮输出，外齿圈锁死;

动力从行星架输入，从外齿圈输出，太阳轮锁死;

动力从外齿圈输入，从行星架输出，太阳轮锁死;

动力从外齿圈输入，从太阳轮输出，行星架锁死;

两股动力分别从太阳轮和外齿圈输入，合成后从行星架输出;

两股动力分别从行星架和太阳轮输入，合成后从外齿圈输出;

两股动力分别从行星架和外齿圈输入，合成后从太阳轮输出;

动力从太阳轮输入，分两路从外齿圈和行星架输出;

动力从行星架输入，分两路从太阳轮和外齿圈输出;

动力外齿圈输入，分两路从太阳轮和行星架输出。

我们知道，汽车发动机只有一个，而车轮有四个。发动机的转速扭矩等特性与路面行驶需求大相径庭。要把发动机的功率适当地分配到驱动轮，可以利用行星齿轮的上述特性。如自动变速器，也是利用行星齿轮的这些特性，通过离合器和制动器改变各个构件的相对运动关系而获得不同的传动比。

被我们所熟知的齿轮绝大部分都是转动轴线固定的齿轮。例如机械式钟表，上面所有的齿轮尽管都在做转动，但是它们的转动中心(与圆心位置重合)往往通过轴承安装在机壳上，因此，它们的转动轴都是相对机壳固定的，因而也被称为"定轴齿轮"。

有定必有动，对应地，有一类不那么为人熟知的称为"行星齿轮"的齿轮，它们的转动轴线是不固定的，而是安装在一个可以转动的支架(蓝色)上(图中黑色部分是壳体，黄色表示轴承)。行星齿轮(绿色)除了能像定

轴齿轮那样围绕着自己的转动轴(B-B)转动之外，它们的转动轴还随着蓝色的支架(称为行星架)绕其它齿轮的轴线(A-A)转动。绕自己轴线的转动称为"自转"，绕其它齿轮轴线的转动称为"公转"，就象太阳系中的行星那样，因此得名。

也如太阳系一样，成为行星齿轮公转中心的那些轴线固定的齿轮被称为"太阳轮"，如图中红色的齿轮。 在一个行星齿轮上、或者在两个互相固连的行星齿轮上通常有两个啮合点，分别与两个太阳轮发生关系。如右图中，灰色的内齿轮轴线与红色的外齿轮轴线重合，也是太阳轮。

行星齿轮传动的主要特点是体积小，承载能力大，工作平稳。但大功率高速行星齿轮传动结构较复杂，要求制造精度高。行星齿轮传动中有些类型效率高，但传动比不大。另一些类型则传动比可以很大，但效率较低。用它们作减速器时，其效率随传动比的增大而减小;作增速器时则有可能产生自锁。

行星齿轮系在各种机械中得到了广泛的应用。

1.实现大传动比的减速传动

右图所示的行星齿轮系中，若各轮的齿数分别为z1=100,z2=101,z2'=100,z3=99,则输入构件H对输出构件1的传动比 =100。可见，根据需要行星齿轮系可获得很大的传动比。

2. 实现结构紧凑的大功率传动

行星齿轮系可以采用几个均匀分布的行星轮同时传递运动和动力(见左图)。这些行星轮因公转而产生的离心惯性力和齿廓间反作用力的径向分力可互相平衡，故主轴受力小，传递功率大。另外由于它采用内啮合齿轮，充分利用了传动的空间，且输入输出轴在一条直线上，所以整个轮系的空间尺寸要比相同条件下的普通定轴齿轮系小得多。这种轮系特别适合于飞行器。

3.实现运动的合成

运动的合成是将两个输入运动合为一个输出运动。差动轮系的自由度等于2，当给定任意两个构件的确定运动后，另一构件的运动才能确定。利用差动轮系的这一特点可以实现运动的合成。

最简单的运动合成轮系如右图所示，

行星架H的转速是轮1与轮3转速的合成。因此这种轮系可用作加法机构。当行星架H、太阳轮1或3为原动件时，该轮系又可用作减法机构。

差动轮系可进行运动合成的这种特性被广泛应用于机床、计算机构及补偿调整装置中。

4.实现运动的分解

差动轮系还可以将一个原动构件的转动分解为另外两个从动基本构件的不同转动。左图所示为汽车后桥差速器简图，图中构件5、4组成定轴轮系，轮4固连着行星架H，H上装有行星轮2和2'。齿轮1、2、2'、3及行星架H组成一差动轮系，它可将发动机传给齿轮5的运动分解为太阳轮1、3的不同运动。

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行星齿轮传动

planetary gearing