行星齿轮机构的传动原理和结构

1、行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置1行星齿轮机构的传动原理和结构行星齿轮机构的传动原理和结构1.齿轮传动的基本原理和行星齿轮机构特点齿轮传动的基本原理和行星齿轮机构特点 （1）齿轮变速的基础知识齿轮变速的基础知识1）相互啮合的齿轮的传动比）相互啮合的齿轮的传动比i=n1/n2=Z2/Z1=M2/M1。2）两齿轮外啮合旋转方向相反，两齿轮内啮合旋转方向相同。）两齿轮外啮合旋转方向相反，两齿轮内啮合旋转方向相同。3）中间齿轮改变原啮合齿轮的转动方向，不改变转速。）中间齿轮改变原啮合齿轮的转动方向，不改变转速。4）相互啮合的齿轮，小齿轮驱动大齿轮，减速增矩。）相互啮合的齿轮，小齿轮驱动大齿轮，减速增矩

2、。5）相互啮合的齿轮，大齿轮驱动小齿轮，增速减矩。）相互啮合的齿轮，大齿轮驱动小齿轮，增速减矩。6）多个齿轮组串联时，中间齿轮也起变速作用。）多个齿轮组串联时，中间齿轮也起变速作用。 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置2变速原理变速原理主动轮主动轮1 1从动轮从动轮2 2i=主动齿轮齿数主动齿轮齿数从动齿轮齿数从动齿轮齿数z z1 1 ，n n1 1 ， MM1 1为主动齿轮为主动齿轮的参数。的参数。 z z2 2 ，n n2 2 ， MM2 2为为从动齿轮的参数。从动齿轮的参数。 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置3 自动变速器中采用的齿轮变速器有自动变速器中采用的齿轮变速器有普通齿轮普通齿轮式

3、和行星齿轮式式和行星齿轮式两种。两种。 目前，绝大多数轿车自动变速器中的齿轮目前，绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器为行星齿轮式，只有少数车型采用变速器为行星齿轮式，只有少数车型采用普通齿轮式。普通齿轮式。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置4（2）行星齿轮机构特点）行星齿轮机构特点1）所有齿轮均参与工作，每个齿轮都承受载荷，行星齿轮机）所有齿轮均参与工作，每个齿轮都承受载荷，行星齿轮机构结构紧凑，承受负荷较大；构结构紧凑，承受负荷较大；2）太阳轮、行星齿轮架和齿圈三组件同轴；）太阳轮、行星齿轮架和齿圈三组件同轴； 3）行星齿轮既有公转又有自转；）行星齿轮既有公转又有自转；4）行星齿轮系统的齿轮

4、均采用斜齿常啮合状态，工作平稳，）行星齿轮系统的齿轮均采用斜齿常啮合状态，工作平稳，寿命长，杜绝手动变速器变速时齿轮移动产生的冲击和磨损；寿命长，杜绝手动变速器变速时齿轮移动产生的冲击和磨损；5）行星齿轮机构采用内啮合与外啮合相结合的方式，与单一）行星齿轮机构采用内啮合与外啮合相结合的方式，与单一的外啮合相比，减小了变速器尺寸。的外啮合相比，减小了变速器尺寸。6）可将行星齿轮架视作一个虚拟齿轮，如太阳轮的齿数为）可将行星齿轮架视作一个虚拟齿轮，如太阳轮的齿数为Z1，齿圈的齿数为齿圈的齿数为Z2 ，则虚拟行星齿轮架齿数，则虚拟行星齿轮架齿数ZC= Z1+ Z2行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置52

5、.单排单级行星齿轮机构的组成及变速原理单排单级行星齿轮机构的组成及变速原理（1）单排单级行星齿轮机构的组成）单排单级行星齿轮机构的组成 单排单级行星齿轮机构由太阳轮、行单排单级行星齿轮机构由太阳轮、行星齿轮架及行星轮和齿圈组成。星齿轮架及行星轮和齿圈组成。 齿圈制有内齿，其余齿齿圈制有内齿，其余齿轮均为外齿，太阳轮位于轮均为外齿，太阳轮位于机构中心，行星轮一般有机构中心，行星轮一般有3个或个或4个，空套（或装滚个，空套（或装滚针轴承）在行星齿轮轴上，针轴承）在行星齿轮轴上，行星齿轮轴均布地固定在行星齿轮轴均布地固定在行星架上。行星架上。行星轮即可绕行星轴自行星轮即可绕行星轴自转，又可绕太阳轮公

6、转。转，又可绕太阳轮公转。太阳轮与行星轮是外啮合，太阳轮与行星轮是外啮合，二者旋转方向相反；行星二者旋转方向相反；行星轮与齿圈是内啮合，二者轮与齿圈是内啮合，二者旋转方向相同。行星齿轮旋转方向相同。行星齿轮系统的齿轮均采用斜齿常系统的齿轮均采用斜齿常啮合状态啮合状态行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置6单排单级行星齿轮机构运动行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置7单排单级行星齿轮机构组成行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置8单排单级行星齿轮机构实物运动行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置9单排单级行星齿轮机构实物图单排单级行星齿轮机构实物图 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置10（2）单排单级行星齿轮机构的变速

7、原理和传动比计算）单排单级行星齿轮机构的变速原理和传动比计算 1）单排单级行星齿轮机构的变速原理）单排单级行星齿轮机构的变速原理 单排单极行星齿轮机构必须将太阳轮、齿单排单极行星齿轮机构必须将太阳轮、齿圏圏和行星架三个和行星架三个元件中的一个加以固定，或者将某两个元件互连接在一起，输元件中的一个加以固定，或者将某两个元件互连接在一起，输入与输出才能获得一定的传动比。改变各元件的运动状态，可入与输出才能获得一定的传动比。改变各元件的运动状态，可获得多个传动比。获得多个传动比。行星齿轮机构1-齿圈; 2-行星齿轮; 3-行星架; 4-太阳轮行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置11 连接连接是指将行星齿

8、轮变速器的输入轴与行星排中的某个基是指将行星齿轮变速器的输入轴与行星排中的某个基本元件连接，以传递动力，或将前一个行星排的某一个基本元本元件连接，以传递动力，或将前一个行星排的某一个基本元件与后一个行星排的某一个基本元件连接，以约束这两个基本件与后一个行星排的某一个基本元件连接，以约束这两个基本元件的运动；元件的运动； 固定固定是指将行星排的某一基本元件与自动变速器的壳体连是指将行星排的某一基本元件与自动变速器的壳体连接，使之被固定住而不能旋转；接，使之被固定住而不能旋转； 锁止锁止是指把某个行星排的三个基本元件中的两个连接在一是指把某个行星排的三个基本元件中的两个连接在一起，从而将该行星排锁

9、止。起，从而将该行星排锁止。 换挡执行元件按一定的规律对行星齿轮机构的某些基本元换挡执行元件按一定的规律对行星齿轮机构的某些基本元件进行连接、固定或锁止，让行星齿轮机构获得不同的传动比，件进行连接、固定或锁止，让行星齿轮机构获得不同的传动比，从而实现挡位的变换从而实现挡位的变换。 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置122）单排单级行星齿轮机构传动比计算）单排单级行星齿轮机构传动比计算 用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比 单排单级行星齿轮机构运动方程：单排单级行星齿轮机构运动方程：n1+an2(1+a)n3=0 式中：式中：n1 -太阳轮转速；太阳轮转速；n2-齿圈转速；齿圈转速；n3 -行

10、星架转速；行星架转速；a=齿圈齿数齿圈齿数Z2 与太阳轮齿数与太阳轮齿数Z1之比，即之比，即a = Z2/ Z1 且且a1（a一般为一般为2点几）。点几）。通过解上述三元一次方程，得出传动比。通过解上述三元一次方程，得出传动比。 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置13用矢量图法计算传动比用矢量图法计算传动比1行星架齿圈RCS 太阳轮 在竖直线段上确定在竖直线段上确定R、C、S三点。三点。S代表太阳轮，位于最下端；代表太阳轮，位于最下端；R代表齿代表齿圈，位于最上端；圈，位于最上端；C代表行星架，位于代表行星架，位于S和和R之间。之间。CR=1（单位）（单位）CS=。齿圈齿数齿圈齿数/太阳轮齿数，

11、故太阳轮齿数，故1（一般为一般为2点几），如图点几），如图3-3所示。所示。图3-3确定齿圈、行星架和太阳轮位置首先从首先从S或或C或或R点向右水平画出输入元件矢点向右水平画出输入元件矢量量n1或或n3或或n2（n1 -太阳轮转速；太阳轮转速；n3 -行星架转行星架转速；速；n2-齿圈转速）。右向为顺时针转。齿圈转速）。右向为顺时针转。将输入元件的矢量线端点与制动元件点（矢将输入元件的矢量线端点与制动元件点（矢量为量为0）的连线（或延长线）与输出元件水平）的连线（或延长线）与输出元件水平线段交点所确定的矢量线即为输出元件的矢量，线段交点所确定的矢量线即为输出元件的矢量，右向为顺时针转向，左向为

12、逆时针转向。右向为顺时针转向，左向为逆时针转向。用相似三角形法来计算单排单级行星齿轮机用相似三角形法来计算单排单级行星齿轮机构输入元件与输出元件的传动比构输入元件与输出元件的传动比。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置143.单排单级行星齿轮机构的传动规律与传动比计算单排单级行星齿轮机构的传动规律与传动比计算 （1）、太阳轮输入，齿圈制动，行星架输出）、太阳轮输入，齿圈制动，行星架输出1）转矩传动分析）转矩传动分析 2图3-4太阳轮输入，齿圈制动，行星架输出传动图与结构简图如图如图3-4所示，当太阳轮输入顺时针旋转时，行星轮所示，当太阳轮输入顺时针旋转时，行星轮必在行星架上逆时针旋转必在行星架上逆

13、时针旋转(两轮外啮合两轮外啮合)，因齿圈制动，因齿圈制动，行星轮必绕太阳轮顺时针公转并驱动行星架顺时针旋行星轮必绕太阳轮顺时针公转并驱动行星架顺时针旋转而输出转矩。转而输出转矩。 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置152）传动比计算）传动比计算用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比 该行星齿轮机构运动方程该行星齿轮机构运动方程n1+n2(1+)n3=0中，由于齿圈制动中，由于齿圈制动n2=0，该运动方程变为该运动方程变为n1-(1+)n3=0得得 n1/n3= 1+即传即传i=n1/n3=1+2 即该单排行星齿轮机构转向相同，减速增矩。即该单排行星齿轮机构转向相同，减速增矩。用矢量图法计算传动

14、比用矢量图法计算传动比1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1如右图所示。在竖直线段如右图所示。在竖直线段RCS上过上过S点右向水平做点右向水平做矢量矢量n1（n1为太阳轮转速，为太阳轮转速，n10顺

15、转）；连接顺转）；连接R点点（齿圈制动，（齿圈制动，n2=0）与）与n1端点连线与过端点连线与过C点点n3线相线相交；交；n3为输出元件行星架转速。为输出元件行星架转速。根据相似三角形原根据相似三角形原理，可以计算出传动比理，可以计算出传动比i=n1/n3 =1+2即该单排行即该单排行星齿轮机构转向相同，减速增矩。星齿轮机构转向相同，减速增矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置16（2）齿圈输入，太阳轮制动，行星架输出）齿圈输入，太阳轮制动，行星架输出1）转矩传动分析）转矩传动分析1图3-6齿圈输入，太阳轮制动，行星架输出传动图与结构简图如图如图3-6所示，当齿圈输入顺时针旋转时，使行星齿轮也顺

16、时针旋转（两所示，当齿圈输入顺时针旋转时，使行星齿轮也顺时针旋转（两齿轮齿轮內內啮合），因太阳轮制动，使行星轮必绕太阳轮顺时针转动，行星轮啮合），因太阳轮制动，使行星轮必绕太阳轮顺时针转动，行星轮在行星架上自转，它必须带着行星架绕太阳轮旋转，于是行星架便被动顺在行星架上自转，它必须带着行星架绕太阳轮旋转，于是行星架便被动顺时针旋转而输出动力。时针旋转而输出动力。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置172）传动比计算）传动比计算用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比 该行星齿轮机构运动方程该行星齿轮机构运动方程n1+n2(1+)n3=0中，由于中，由于太阳轮制动太阳轮制动n1 =0，该方程变为，该

17、方程变为n2(1+)n3=0得得n2/n3=（1+）/即传动比即传动比i=n2/n3 =（1+）/1 即该单排行即该单排行星齿轮机构转向相同，减速增矩。星齿轮机构转向相同，减速增矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置18用矢量图法计算传动比用矢量图法计算传动比1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太

18、阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1右右图图为齿圈输入，太阳轮制动，为齿圈输入，太阳轮制动，行星架输出矢量图。行星架输出矢量图。根据相似根据相似三角形原理，可以计算出传动三角形原理，可以计算出传动比比i=i=n n2 2/ /n n3 3 = =（1+1+）/1 1 即该即该单排行星齿轮机构转向相同，单排行星齿轮机构转向相同，减速增矩。减速增矩。 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置19（3）、行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出）、行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出1）转矩传动分析）转矩传动分析3图3-8行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出传动

19、图与结构简图 如图如图3-8所示，当行星架输入顺时针旋转时，行星所示，当行星架输入顺时针旋转时，行星架必带着行星轮一齐顺时针旋转，因太阳轮制动，架必带着行星轮一齐顺时针旋转，因太阳轮制动，因此太阳轮的轮齿必给行星轮轮齿一个反作用力，因此太阳轮的轮齿必给行星轮轮齿一个反作用力，行星轮必顺时针旋转，行星轮顺时针旋转时，其轮行星轮必顺时针旋转，行星轮顺时针旋转时，其轮齿必给齿圈轮齿一个推力，齿圈在行星轮齿作用下，齿必给齿圈轮齿一个推力，齿圈在行星轮齿作用下，必克服其运动阻力而顺时针旋转输出。行星轮既自必克服其运动阻力而顺时针旋转输出。行星轮既自转又绕太阳轮公转。转又绕太阳轮公转。行星齿轮变速装置行星

20、齿轮变速装置20 2）传动比计算）传动比计算用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比 该行星齿轮机构运动方程该行星齿轮机构运动方程n1+n2(1+)n3=0中，由于中，由于太阳轮制动太阳轮制动n1=0，该方程变为，该方程变为n2(1+)n3=0 得得n3/n2=/（1+）传动比）传动比i= n3/n2=/（1+）1 即该单即该单排行星齿轮机构转向相同、增速减矩。排行星齿轮机构转向相同、增速减矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置21 用矢量图法计算传动比用矢量图法计算传动比1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCC

21、CCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1右图为行星架输入，太阳轮制右图为行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出矢量图。根据相动，齿圈输出矢量图。根据相似三角形原理，可以计算出传似三角形原理，可以计算出传动比动比i= n3/n2 =/（1+）1 即该单排即该单排行星齿轮机构转向相同、增速行星齿轮机构转向相同、增速减矩。减矩。行星齿

22、轮变速装置行星齿轮变速装置22 （4）、太阳轮输入，行星架制动，齿圈输出）、太阳轮输入，行星架制动，齿圈输出1）转矩传动分析）转矩传动分析5图3-10 太阳轮输入，行星架制动，齿圈输出传动图与结构简图图图3-10所示，当太阳轮输入顺时针旋转时，使行星轮所示，当太阳轮输入顺时针旋转时，使行星轮逆时针旋转（两齿轮外啮合），因行星架制动，所以逆时针旋转（两齿轮外啮合），因行星架制动，所以行星轮必在行星架上逆时针自转，行星轮逆时针旋转行星轮必在行星架上逆时针自转，行星轮逆时针旋转必给齿圈轮齿一个作用力，齿圈在行星轮齿作用下逆必给齿圈轮齿一个作用力，齿圈在行星轮齿作用下逆时针旋转而输出转矩（两齿轮外啮合

23、）。时针旋转而输出转矩（两齿轮外啮合）。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置23 2）传动比计算）传动比计算用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比 该行星齿轮机构运动方程该行星齿轮机构运动方程n1+n2(1+)n3=0中，由于中，由于行星架制动行星架制动n3=0，该运动方程变为，该运动方程变为n1+n2=0 得得 n1/n2= -即传动比即传动比i=n1/n2= -，因传动比的绝对值大，因传动比的绝对值大于于1，为减速运动，负号表示转向相反，即该单排行星齿，为减速运动，负号表示转向相反，即该单排行星齿轮机构转向相反，减速增矩。轮机构转向相反，减速增矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置24 用矢量

24、图法计算传动比用矢量图法计算传动比1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1右图为太阳轮输入，行星架制动，右图为太阳轮输入，行星架制动，齿圈输出的矢量图。从矢量图中可齿圈输出的矢量图。从矢量图中可以看出

25、齿圈输出与太阳轮输入转向以看出齿圈输出与太阳轮输入转向相反。相反。 根据相似三角形原理，可以计算根据相似三角形原理，可以计算出传动比出传动比i=n1/n2= -，因传动比的，因传动比的绝对值大于绝对值大于1，为减速运动，负号表，为减速运动，负号表示转向相反，该单排行星齿轮机构示转向相反，该单排行星齿轮机构转向相反，减速增矩。转向相反，减速增矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置25（5）行星排成一整体输出）行星排成一整体输出 若三元件中的任两元件被连接在一起，则第三元件必然若三元件中的任两元件被连接在一起，则第三元件必然与这两者以相同的转速、相同的方向转动。与这两者以相同的转速、相同的方向转动。

26、行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置261）转矩传动分析）转矩传动分析图3-12行星架与齿圈相连，行星排成一体输出图与结构简图若把行星架与齿圈相连，则行星架与齿圈便不可能有相对运动，而行星轮若把行星架与齿圈相连，则行星架与齿圈便不可能有相对运动，而行星轮与齿圈相啮合，于是行星轮便不会相对行星架运动。又因太阳轮齿与行星与齿圈相啮合，于是行星轮便不会相对行星架运动。又因太阳轮齿与行星轮齿相啮合，所以太阳轮也不连自连，使整个行星排连成一体。同理，太轮齿相啮合，所以太阳轮也不连自连，使整个行星排连成一体。同理，太阳轮与行星架相连，或太阳轮与齿圈连成一体，行星排均成一体输出。如阳轮与行星架相连，或太阳轮与齿

27、圈连成一体，行星排均成一体输出。如图图3-12所示。所示。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置272）传动比计算）传动比计算用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比 该行星齿轮机构运动方程该行星齿轮机构运动方程n1+n2(1+)n3=0中，由于将中，由于将行星架与齿圈连成一体行星架与齿圈连成一体n1=n2，该运动方程变为，该运动方程变为n2+n2(1+)n3=0 得得n2/n3=1即传动比即传动比i= n2/n3=1 （或（或n1+n1(1+)n3=0 得得n1/n3=1即传动比即传动比i= n1/n3=1）即该单排行星齿）即该单排行星齿轮机构不论齿圈输入还是行星架输入，太阳轮输出，转向相轮机构不

28、论齿圈输入还是行星架输入，太阳轮输出，转向相同，转速相同。同，转速相同。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置28用矢量图计算传动比方法用矢量图计算传动比方法 如右图所示，在竖直线段上如右图所示，在竖直线段上R、C、S上，上，太阳轮与齿圈相连主动，过太阳轮与齿圈相连主动，过R、C点右向做点右向做n1、n3。n1=n30顺转。顺转。n1、n3端点连线延长线端点连线延长线与过与过S点的点的n1线相交，线相交，n1为太阳轮转速和转动为太阳轮转速和转动方向（方向（n1=n2=n30顺转。顺转。RCSn3n2n11 根据上图，根据上图，n1=n2=n3可以计算出传动比可以计算出传动比i= n2/n3=1（或（

29、或i= n1/n3=1）即该单排行星齿轮机构不论齿圈输入还是行星架输入，）即该单排行星齿轮机构不论齿圈输入还是行星架输入，太阳轮输出，该单排行星齿轮机构变为一个刚体，转向相同，太阳轮输出，该单排行星齿轮机构变为一个刚体，转向相同，转速相同。转速相同。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置29（6）太阳轮、行星架、齿圈均不受约束太阳轮、行星架、齿圈均不受约束 若所有元件均不受约束，则行星齿轮机构失去传动作用。若所有元件均不受约束，则行星齿轮机构失去传动作用。有转矩输入，没有转矩输出此种状态相当于空档。有转矩输入，没有转矩输出此种状态相当于空档。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置30单排单级单排单级行星齿

30、轮机构的工作情况行星齿轮机构的工作情况 制动元件输入元件 输出元件 传动比传动特点1行星架太阳轮齿圈i=-转向相反减速增距2齿 圈太阳轮行星架i= 1+2转向相同 减速增矩3太阳轮齿 圈行星架i= 1+1/1转向相同 减速增矩4无任意两元件另一元件i=1转向、转速、转矩均相同5太阳轮行星架齿 圈i=/（1+）1转向相同 增速减矩6无任意元件任意元件i=0无动力输出行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置31行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置32 通过以上分析可知，单排单级行星齿轮机构存在着以通过以上分析可知，单排单级行星齿轮机构存在着以下规律性的结论：下规律性的结论：只要行星架输入，无论哪个固定，输入、

31、输出均为同向、只要行星架输入，无论哪个固定，输入、输出均为同向、增速传动。增速传动。只要行星架输出，无论哪个固定，输入、输出均为同向、只要行星架输出，无论哪个固定，输入、输出均为同向、减速传动。减速传动。只要行星架固定，无论哪个输入，输入、输出均为反向只要行星架固定，无论哪个输入，输入、输出均为反向传动。传动。若将太阳轮、齿圈、行星架三元件中的任意两个相连，若将太阳轮、齿圈、行星架三元件中的任意两个相连，则另一个不连自连，行星排变为一个刚体以相同的转速和则另一个不连自连，行星排变为一个刚体以相同的转速和转矩输入、输出，传动比为转矩输入、输出，传动比为1。无固定和连接元件，有动力输入，无动力输出

32、。无固定和连接元件，有动力输入，无动力输出。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置334.单排双级行星齿轮机构的组成及变速原理单排双级行星齿轮机构的组成及变速原理（1）单排双级行星齿轮机构的组成）单排双级行星齿轮机构的组成齿圈齿圈行星架行星架太阳轮太阳轮行星齿轮行星齿轮结构简图结构简图齿圈齿圈行星齿轮行星齿轮行星架行星架太阳轮太阳轮单排双级行星齿轮机构有三个基本元件，太阳轮、齿单排双级行星齿轮机构有三个基本元件，太阳轮、齿圏圏和行星架。在太和行星架。在太阳轮与齿阳轮与齿圏圏之间有两组行星轮，即一级行星轮齿和二级行星齿轮，其轴之间有两组行星轮，即一级行星轮齿和二级行星齿轮，其轴均固定在行星架上。一级行

33、星轮与太阳轮外啮合，与二级行星轮外啮合。均固定在行星架上。一级行星轮与太阳轮外啮合，与二级行星轮外啮合。二级行星轮与齿圈内啮合。二级行星轮与齿圈内啮合。 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置34图3-15单排双级（拉维奈尔赫式）行星齿轮机构行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置353-16单排双级（拉维奈尔赫式）行星齿轮机构中的行星架与行星齿轮行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置36（2）单排双级行星齿轮机构的变速原理）单排双级行星齿轮机构的变速原理单排拉维奈尔赫式行星齿轮机构三个基本元件如果没有固单排拉维奈尔赫式行星齿轮机构三个基本元件如果没有固定元件，或将任意两个元件相连作为动力输入和输出均不能定元件，

34、或将任意两个元件相连作为动力输入和输出均不能传递动力。若组成具有一定传动比的传动机构，必须将太阳传递动力。若组成具有一定传动比的传动机构，必须将太阳轮、齿轮、齿圏圏和行星架三个基本元件中的一个加以固定，或者将和行星架三个基本元件中的一个加以固定，或者将某两个基本元件互连接在一起，才能获得一定的传动比。某两个基本元件互连接在一起，才能获得一定的传动比。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置37（3）单排双级行星齿轮机构传动分析和传动比计算）单排双级行星齿轮机构传动分析和传动比计算 1）单排双级行星齿轮机构传动分析）单排双级行星齿轮机构传动分析 单排双级行星齿轮机构必须将太阳轮、齿单排双级行星齿轮机构必

35、须将太阳轮、齿圏圏和行星架三个元件中的一和行星架三个元件中的一个加以固定，或者将某两个元件互连接在一起，输入与输出才能获得一定的个加以固定，或者将某两个元件互连接在一起，输入与输出才能获得一定的传动比。改变各元件的运动状态，可获得多个传动比。传动比。改变各元件的运动状态，可获得多个传动比。 2）单排双级行星齿轮机构动力传动比计算）单排双级行星齿轮机构动力传动比计算 用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比单排双级行星齿轮机构运动方程为：单排双级行星齿轮机构运动方程为：n1n2（1）n3=0式中式中=齿圈齿数齿圈齿数/太阳轮齿数太阳轮齿数1；n1为太阳轮转速；为太阳轮转速；n2为齿为齿圏圏转速；

36、转速；n3为行星架转速。为行星架转速。通过解上述三元一次方程，得出传动比。通过解上述三元一次方程，得出传动比。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置38用矢量图画法计算传动比用矢量图画法计算传动比a在竖直线段上确定在竖直线段上确定R、C、S三点。三点。S代表太阳轮，位于最下端；代表太阳轮，位于最下端；C点代表行点代表行星架，位于最上端；星架，位于最上端；R代表齿圈，位于代表齿圈，位于S和和C之间。之间。RC=1（单位）（单位）RS=-1。齿圈齿数齿圈齿数/太阳轮齿数，故太阳轮齿数，故1（一般一般为为2点几），点几），R点位于中间偏上的位置。点位于中间偏上的位置。如图如图3-17所示。所示。1-1S2

37、S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1S1S2小太阳轮大太阳轮行星架齿圈图3-17确定齿圈、行星架和太阳轮位置行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置395.单排双级行星齿轮机构的传动分析与传动比计算单排双级行星齿轮机构的传动分析与传动比计算（1）太阳轮输入，行星架制动，齿圈输出）太阳轮输入，行星架制动，齿圈输出 19太阳轮输入，行

38、星架制动，齿圈输出结构简图太阳轮输入，行星架制动，齿圈输出结构简图 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置401）转矩传动分析）转矩传动分析 当太阳轮输入顺时针旋转时，太阳轮齿必给一级行星齿轮一个作当太阳轮输入顺时针旋转时，太阳轮齿必给一级行星齿轮一个作用力，使一级行星齿轮逆时针旋转，但此时行星架已制动，所以一级用力，使一级行星齿轮逆时针旋转，但此时行星架已制动，所以一级行星齿轮必在被制动的行星架上轴逆时针自转。一级行星轮齿逆转必行星齿轮必在被制动的行星架上轴逆时针自转。一级行星轮齿逆转必给二级行星轮齿一个作用力，二级行星轮齿受力后必在被制动的行星给二级行星轮齿一个作用力，二级行星轮齿受力后必在被制

39、动的行星架轴上顺时针自转，二级行星轮在制动的行星架上顺时针旋转，其轮架轴上顺时针自转，二级行星轮在制动的行星架上顺时针旋转，其轮齿必给齿圈一个作用力，于是齿圈便在二级行星轮齿作用下顺时针旋齿必给齿圈一个作用力，于是齿圈便在二级行星轮齿作用下顺时针旋转输出转矩。转输出转矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置412）传动比计算）传动比计算用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比单排双级行星齿轮机构运动方程为：单排双级行星齿轮机构运动方程为：n1n2（1）n3=0将行星架制动时将行星架制动时n3=0 代入上式得：代入上式得：n1n2=0 n1 =n2 n1/n2 =传动比传动比i=n1/n2 =是大于

40、是大于1的正值，属于同向减速传动。的正值，属于同向减速传动。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置42用矢量图法计算传动比用矢量图法计算传动比1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1如右图所示。在竖直线段上

41、如右图所示。在竖直线段上SRC上过上过S点向右水平做点向右水平做n1（太阳轮输入转速（太阳轮输入转速0顺转）；顺转）；n1端点与端点与C点（行星架制动点（行星架制动n3=0）连线与过）连线与过R点水平线相交得点水平线相交得n2；n2为输出元件齿圈转速（为输出元件齿圈转速（n20顺转）。顺转）。根据相似三角形原理，可以计算出传动根据相似三角形原理，可以计算出传动比比i=n1/n2 =（-1+1）/1=1。属于同向减速传动。属于同向减速传动。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置43（2）齿）齿圏圏制动，太阳轮主动，行星架输出制动，太阳轮主动，行星架输出21齿齿圏圏输入，太阳轮制动，行星架输出结构简图输

42、入，太阳轮制动，行星架输出结构简图行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置441）转矩传动分析）转矩传动分析 当齿当齿圏圏输入顺时针旋转时，齿输入顺时针旋转时，齿圏圏轮齿使二级行星齿轮顺时针自转，轮齿使二级行星齿轮顺时针自转，二级行星轮必给一级行星齿轮一个作用力，一级行星轮齿受力后必逆二级行星轮必给一级行星齿轮一个作用力，一级行星轮齿受力后必逆时针自转，一级行星齿轮逆时针旋转其轮齿必给太阳轮齿一个作用力，时针自转，一级行星齿轮逆时针旋转其轮齿必给太阳轮齿一个作用力，使太阳轮顺转，但太阳轮被制动，制动的太阳轮必给一级行星轮齿一使太阳轮顺转，但太阳轮被制动，制动的太阳轮必给一级行星轮齿一个反作用力。在作用

43、力和反作用力作用下，一级行星齿轮只能在自转个反作用力。在作用力和反作用力作用下，一级行星齿轮只能在自转的同时，围绕太阳轮逆向公转，并通过行星轮轴带动行星架逆向公转，的同时，围绕太阳轮逆向公转，并通过行星轮轴带动行星架逆向公转，使行星架逆时针旋转输出转矩。使行星架逆时针旋转输出转矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置452）传动比计算）传动比计算用运动方程计算传动比（方法同上）用运动方程计算传动比（方法同上）将齿圈制动将齿圈制动n1=0代入运动方程代入运动方程n1n2（1）n3=0中，中，得：得：n2（1）n3=0-n2 =（1）n3n2/n3 =（-1）/1 即传动比即传动比i= n2/n3=（

44、-1）/1实现同向增速传动实现同向增速传动。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置46用矢量图计算传动比用矢量图计算传动比 1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1右图为齿右图为齿圏圏输入，太阳轮制动，行星

45、输入，太阳轮制动，行星架输出矢量图。架输出矢量图。 根据相似三角形原理，根据相似三角形原理，可以计算出传动比可以计算出传动比i= n2/ n3=（-1）/1实现同向增速传动。实现同向增速传动。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置47（3）齿）齿圏圏输入，行星架制动，太阳轮输出输入，行星架制动，太阳轮输出23齿齿圏圏输入，行星架制动，太阳轮输出结构简图输入，行星架制动，太阳轮输出结构简图 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置481）转矩传动分析）转矩传动分析 当齿当齿圏圏输入顺时针旋转时，齿输入顺时针旋转时，齿圏圏轮齿必给二级行星齿轮轮齿一个作轮齿必给二级行星齿轮轮齿一个作用力，二级行星齿轮受力后必使二

46、级行星齿轮绕轮轴顺时针自转，但用力，二级行星齿轮受力后必使二级行星齿轮绕轮轴顺时针自转，但行星架制动，因此二级行星齿轮必在制动的行星架上顺时针自转，二行星架制动，因此二级行星齿轮必在制动的行星架上顺时针自转，二级行星齿轮在制动的行星架上顺时针自转，其轮齿必给一级行星齿轮级行星齿轮在制动的行星架上顺时针自转，其轮齿必给一级行星齿轮轮齿一个作用力，一级行星齿轮受力后，必在制动的行星架的轴上逆轮齿一个作用力，一级行星齿轮受力后，必在制动的行星架的轴上逆时针自转，在制动的行星架上逆时针自转的一级行星齿轮轮齿必给太时针自转，在制动的行星架上逆时针自转的一级行星齿轮轮齿必给太阳轮齿一个作用力，太阳轮齿受力

47、后，必顺时针旋转输出转矩。阳轮齿一个作用力，太阳轮齿受力后，必顺时针旋转输出转矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置492）传动比计算）传动比计算将行星架制动将行星架制动n3=0代入运动方程代入运动方程n1n2（1）n3=0得：得：n1n2=0 n1 =n2 n2/n1 =1/1 即传动比即传动比i=n2/n1 =1/是小于是小于1的正值，实现同向增速的正值，实现同向增速 传动传动 用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置50用矢量图法计算传动比用矢量图法计算传动比1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCC

48、CCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1右图为齿右图为齿圏圏输入，行星架制动，太阳输入，行星架制动，太阳轮输出矢量图。根据相似三角形原理，轮输出矢量图。根据相似三角形原理，可以计算出传动比可以计算出传动比i=n2/n1 =1/（1+-1）=1/是小于是小于1的的正值。实现同向增速传动。正值。实现同向

49、增速传动。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置51（4）太阳轮输入，齿）太阳轮输入，齿圏圏制动，行星架输出制动，行星架输出25太阳轮输入，齿太阳轮输入，齿圏圏制动，行星架输出结构简图制动，行星架输出结构简图行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置521）转矩传动分析）转矩传动分析 当太阳轮输入顺时针旋转时，太阳轮齿必给一级行星轮齿一个作当太阳轮输入顺时针旋转时，太阳轮齿必给一级行星轮齿一个作用力，使一级行星齿轮逆时针旋转，一级行星齿轮逆时针自转时，其用力，使一级行星齿轮逆时针旋转，一级行星齿轮逆时针自转时，其轮齿必给二级行星齿轮一个作用力，二级行星齿轮受力后必绕行星轴轮齿必给二级行星齿轮一个作用力，二级行

50、星齿轮受力后必绕行星轴顺时针自转。二级行星轮齿顺时针自转必给齿圈一个作用力，但齿圈顺时针自转。二级行星轮齿顺时针自转必给齿圈一个作用力，但齿圈制动，因此齿圈轮齿必给二级行星齿轮一个反作用力。二级行星轮在制动，因此齿圈轮齿必给二级行星齿轮一个反作用力。二级行星轮在齿圈反作用力的作用下，只能顺时针自转的同时沿齿圈逆时针公转，齿圈反作用力的作用下，只能顺时针自转的同时沿齿圈逆时针公转，行星轮轴必带动行星架逆时针旋转而输出转矩。行星轮轴必带动行星架逆时针旋转而输出转矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置532）传动比计算）传动比计算用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比将齿圈制动将齿圈制动n2=0，代

51、入运动方程，代入运动方程n1n2（1）n3=0中，中，得：得：n1（1）n3=0n1 =（1）n3 n1/ n3 =（1）即传动比）即传动比i=n1/n3 =（1）是小于）是小于1的负的负值。因传动比的绝对值大于值。因传动比的绝对值大于1，为减速运动，实现反向减速，为减速运动，实现反向减速传动。传动。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置54用矢量图法计算传动比用矢量图法计算传动比1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2

52、n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1右图为太阳轮输入，齿圈制动，行星架右图为太阳轮输入，齿圈制动，行星架输出矢量图。根据相似三角形原理，可输出矢量图。根据相似三角形原理，可以计算出传动比以计算出传动比i=n1/n3 =（1）是小）是小于于1的负值。因传动比的绝对值大于的负值。因传动比的绝对值大于1，为减速运动，实现反向减速传动。为减速运动，实现反向减速传动。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置55（5）行星架输入，齿）

53、行星架输入，齿圏圏制动，太阳轮输出制动，太阳轮输出27行星架输入，齿行星架输入，齿圏圏制动，太阳轮输出结构简图制动，太阳轮输出结构简图行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置561）转矩传动分析）转矩传动分析 当齿当齿圏圏制动，行星架输入顺时针旋转时，制动的齿制动，行星架输入顺时针旋转时，制动的齿圏圏必对顺时针必对顺时针公转的二级行星轮产生阻力，使二级行星轮逆时针自转。二级行星轮公转的二级行星轮产生阻力，使二级行星轮逆时针自转。二级行星轮随行星架顺时针公转并逆时针自转，其轮齿必给一级行星轮齿一个作随行星架顺时针公转并逆时针自转，其轮齿必给一级行星轮齿一个作用力，使一级行星轮既随行星架公转，又在行星架上

54、顺时针自转，其用力，使一级行星轮既随行星架公转，又在行星架上顺时针自转，其轮齿必给太阳轮轮齿一个作用力，使太阳轮逆时针旋转而输出转矩。轮齿必给太阳轮轮齿一个作用力，使太阳轮逆时针旋转而输出转矩。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置572）传动比计算）传动比计算用运动方程计算传动比用运动方程计算传动比将齿将齿圏圏制动制动n2=0，代入运动方程，代入运动方程n1n2（1）n3=0得：得：n1（1）n3=0n3/n1 =1/（1）即传动比即传动比i=n3/n1 =1/（1）1是小于是小于1的负数实现反向增速传的负数实现反向增速传动。动。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置58用矢量图法计算传动比用矢量图法计

55、算传动比1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1右图为行星架输入，齿右图为行星架输入，齿圏圏制动，制动，太阳轮输出矢量图。根据相似太阳轮输出矢量图。根据相似三角形原理，可以计算出传动三角形原理，可以计

56、算出传动比比i=n3/n1 =1/（1）1是小是小于于1的负数实现反向增速传动。的负数实现反向增速传动。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置59（6）太阳轮与行星架连成一体）太阳轮与行星架连成一体29太阳轮与行星架相连结构简图太阳轮与行星架相连结构简图 行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置601）转矩传动分析）转矩传动分析 当太阳轮与行星架连成一体时，刚体上的任何一点其运当太阳轮与行星架连成一体时，刚体上的任何一点其运动规律完全相同，不存在相对运动，而齿圈轮齿又与二级动规律完全相同，不存在相对运动，而齿圈轮齿又与二级行星轮齿啮合，齿圈也只能随二级行星轮轮齿做相同运动，行星轮齿啮合，齿圈也只能随二级行星

57、轮轮齿做相同运动，各轮之间不存在相对运动，于是整个行星排连成一体，只各轮之间不存在相对运动，于是整个行星排连成一体，只能传递运动，不能改变传动比和传动方向。能传递运动，不能改变传动比和传动方向。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置612）传动比计算）传动比计算 在方程在方程 n1n2（1）n3=0中，由于将行星架与中，由于将行星架与齿圈连成一体齿圈连成一体n1=n2，该方程变为该方程变为 n2n2（1）n3=0 得得n2/n3=1即传动比即传动比i= n2/n3=1即该单排行星齿轮机构不论齿圈输即该单排行星齿轮机构不论齿圈输入还是行星架输入，太阳轮输出的转矩，转向相同，转速入还是行星架输入，太阳轮

58、输出的转矩，转向相同，转速相等。相等。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置623）用矢量图计算传动比）用矢量图计算传动比 1-1S1S2S2S2S2S2S2S1S1S1S1S1RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSn3n3n3n3n3n3n3n3n3n2n2n2n2n2n2n2n1n1n1n1n1n1n1n2n2n1n1行星架齿圈太阳轮R1-1n2n2n2n2n1n1n1n3n1小太阳轮大太阳轮行星架齿圈111111111111111111-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1右图为行星架与太阳轮相连太阳轮输入，右图为

59、行星架与太阳轮相连太阳轮输入，行星排成一体输出矢量图。根据行星排成一体输出矢量图。根据n1=n2=n3可以计算出传动比可以计算出传动比i= n2/n3=1（或（或i= n1/n3=1）即该单排行星齿轮机构不论太）即该单排行星齿轮机构不论太阳轮输入还是行星架输入，齿圈输出，转阳轮输入还是行星架输入，齿圈输出，转向相同，转速相同。向相同，转速相同。行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置63表表3-2单排双级行星齿轮机构各种传动单排双级行星齿轮机构各种传动固定件固定件主动件主动件从动件从动件传动比传动比传动特点传动特点1齿齿 圈圈太阳轮太阳轮行星架行星架i=（1） 1转向相反转向相反 减速增矩减速增矩2行

60、星架行星架齿齿 圈圈太阳轮太阳轮i=1/ 1转向相同转向相同 增增速增矩速增矩3齿齿 圈圈太阳轮太阳轮行星架行星架i= （ a-1）/ a 1转向相反转向相反 减减速增矩速增矩4无无任意两元件任意两元件另一元件另一元件i=1转向、转速、转矩均相转向、转速、转矩均相同同5行星架行星架太阳轮太阳轮齿齿 圈圈i=1转向相同转向相同 减减速减矩速减矩6无无任一元件任一元件任一元件任一元件i=0无动力传递无动力传递行星齿轮变速装置行星齿轮变速装置64 以上单排双级行星齿轮机构运动规律可归纳如下：以上单排双级行星齿轮机构运动规律可归纳如下： 只要齿圈输出，无论哪个元件制动，均为同向减速传动。只要齿圈输出，