单排行星齿轮变速原理分析

【摘要】本文简述了单排行星齿轮机构的组成和优点，通过行星齿轮机构的基本运动方程，分析了行星齿轮变速传动的原理方案。

【关键词】行星齿轮 变速传动 原理分析

目前，轿车的动力传动装置广泛采用液力自动变速器，使汽车的驾驶更为简单方便，乘坐更为安全舒适。液力变矩器可以在一定范围内，自动无级地改变转矩和传动比，以适应行驶阻力的变化，由于液力变矩器的变矩系数小，不能完全满足汽车行驶使用的要求。

液力自动变速器通常采用液力变矩器与行星齿轮机构组合使用，扩大传动比的变化范围。行星齿轮传动作为主要的变速传动装置，与液力变矩器配合组成液力自动变速器，才能满足汽车行驶的需要。使得电控液力自动变速器在汽车上，得到广泛应用，了解掌握电控液力自动变速器变速传动原理尤为重要。

一、单排行星齿轮变速原理

自动变速器的齿轮变速机构，主要由行星齿轮变速机构和平行轴齿轮变速机构。目前绝大多数自动变速器，采用行星齿轮变速机构，与液力变矩器配合使用。

行星齿轮变速机构由行星齿轮机构和执行机构组成，单排行星齿轮机构如图1a所示，由太阳轮、行星轮、行星架和齿圈组成，简称三元件。通过主动轮与从动轮的啮合，实现输入域输出的变速传动。

执行机构根据控制系统的命令，控制行星齿轮机构某个元件的接合或分离、制动或放松，通过改变动力传递路线，得到不同的传动比。

单行星排行星齿轮机构内齿圈，又称内齿环。在单行星排的，与行星齿轮啮合，行星齿轮为外齿轮。通过齿轮轴支撑在行星架上，既绕行星齿轮轴自转，又绕行星架公转，犹如太阳系的地球。行星架位于太阳轮和内齿圈之间，通过齿轮轴带动行星齿轮转动。太阳轮为外齿轮位于中心，与行星齿轮啮合。整个行星齿轮机构装配后，行星齿轮在与太阳轮外啮合的同时，还与齿圈内啮合。

二、行星齿轮传动优点

（一）传动平稳 多个行星齿轮处于常啮合、同轴传动状态，同时传动动力，使得汽车传动平稳、冲击载荷减小。

（二）寿命更长 所有行星齿轮均参与工作，都承受载荷，行星齿轮工作更安静，强度更大，寿命更长。

（三）重量减轻 齿轮间产生的作用力，由齿轮系统内部承受，不传递到变速器壳体，壳体可以设计得更薄更轻。

（四）体积减小 采用内啮合与外啮合相结合的方式，与单一的外啮合相比，充分利用齿圈中部的空间，减小了变速器尺寸。

（五）操作方便 所有齿轮处于常啮合状态，不存在换档时齿轮冲击，满足不同驾驶水平的需求，减轻驾驶员操作疲劳，使乘坐舒适。

三、行星齿轮基本运动方程

四、简单行星齿轮传动方案

（一）太阳轮固定，齿圈主动输入，行星架从动输出，传动比，前进挡，减速、增矩；

（二）太阳轮固定，行星架主动输入，齿圈从动输出，传动比，前进挡，增速、减矩；

（三）齿圈固定，太阳轮主动输入，行星架从动输出，传动比，前进挡，减速、增矩；

（四）齿圈固定，行星架主动输入，太阳轮从动输出，传动比，前进挡，增速、减矩；

（五）行星架固定，太阳轮主动输入，齿圈从动输出，传动比，倒挡，减速、增矩；

（六）行星架固定，齿圈主动输入，太阳轮从动输出，传动比，倒挡，增速、减矩；

（七）连接任意两元件，且不固定，传动比为1，直接档，转速、转矩不变；

五、结论

本文对单行星齿轮机构变速传动原理作了具体的分析。当行星架作为从动件时，行星齿轮机构减速增矩传动；当行星架作为主动件时，行星齿轮机构增速减矩传动；当行星架被固定不动时，行星齿轮机构输入与输出反向传动，构成倒档；当行星齿轮机构三元件自由转动，则行星齿轮机构无动力传递，构成空挡；当连接任意两元件转动，第三元件将跟随转动，三元件之间没有相对传动，无论以何元件作为输入或输出，构成直接传动直接档；连接任意两元件，借助机械装置固定齿圈，行星齿轮机构锁止不能转动，构成驻车档。

参考文献：

[1]陈志恒. 汽车电控技术[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[2]李春明. 汽车底盘电控技术[M].北京：机械工业出版社， 2008.