1. 行星齿轮机构的传动原理和结构知识分享
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单元三 行星齿轮变速装置
•1. 行星齿轮机构的传动原理和 结构
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单元三 行星齿轮变速装置
（2）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 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； 3）行星齿轮既有公转又有自转； 4）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； 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 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Z1， 齿圈的齿数为Z2 ，则虚拟行星齿轮架齿数ZC= Z1+ Z2
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
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单元三 行星齿轮变速装置
2）传动比计算 ①用运动方程计算传动比
该行星齿轮机构运动方程n1+αn2－(1+α)n3=0中，由于 太阳轮制动n1 =0，该方程变为αn2－(1+α)n3=0得n2/n3= （1+α）/α即传动比i=n2/n3 =（1+α）/α＞1 即该单排行 星齿轮机构转向相同，减速增矩。
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单元三 行星齿轮变速装置
2.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由太阳轮、行 星齿轮架及行星轮和齿圈组成。
齿圈制有内齿，其余齿 轮均为外齿，太阳轮位于 机构中心，行星轮一般有 3个或4个，空套（或装滚 针轴承）在行星齿轮轴上， 行星齿轮轴均布地固定在 行星架上。
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。
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 11
单元三 行星齿轮变速装置
2）传动比计算 ①用运动方程计算传动比
该行星齿轮机构运动方程n1+αn2－(1+α)n3=0中，由于齿圈制动n2=0， 该运动方程变为n1-(1+α)·n3=0得 n1/n3= 1+α即传i=n1/n3 =1+α＞2 即该单排行星齿轮机构转向相同，减速增矩。
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单元三 行星齿轮变速装置
2）单排单级行星齿轮机构传动比计算 ①用运动方程计算传动比 单排单级行星齿轮机构运动方程：n1+an2(1+a)·n3=0 式中：n1 -太阳轮转速；n2-齿圈转速；n3 -行星架转速；
a=齿圈齿数Z2 与太阳轮齿数Z1之比，即a = Z2/ Z1 且 a＞1（a一般为2点几）。 通过解上述三元一次方程，得出传动比。
②用矢量图法计算传动比
如右图所示。在竖直线段RCS上过S点右向水平做 矢量n1（n1为太阳轮转速，n1＞0顺转）；连接R点 （齿圈制动，n2=0）与n1端点连线与过C点n3线相 交；n3为输出元件行星架转速。根据相似三角形原 理，可以计算出传动比i=n1/n3 =1+α＞2即该单排行 星齿轮机构转向相同，减速增矩。
（3）、行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出
1）转矩传动分析
如图3-8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， 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 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 转又绕太阳轮公转。
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单元三 行星齿轮变速装置
单排单级行星齿轮机构实物图
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单元三 行星齿轮变速装置
（2）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 单排单极行星齿轮机构必须将太阳轮、齿圏和行星架三个
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传动比。改变各元件的运动状态，可 获得多个传动比。
图3-8行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出传动图与结构简图 16
R
1
C n3 α S n1
Rn
1
C
n
α
S
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单元三 行星齿轮变速装置
（2）齿圈输入，太阳轮制动，行星架输出
1）转矩传动分析
如图3-6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 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。
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单元三 行星齿轮变速装置
②用矢量图法计算传动比
在竖直线段上确定R、C、S三点。S代表太阳轮，位于最下端；R代表齿 圈，位于最上端；C代表行星架，位于S和R之间。CR=1（单位）CS=α。 α＝齿圈齿数/太阳轮齿数，故α＞1（α一般为2点几），如图3-3所示。
R 首先从S或C或R点向右水平画出输入元件矢
行星轮即可绕行星轴自 转，又可绕太阳轮公转。 太阳轮与行星轮是外啮合， 二者旋转方向相反；行星 轮与齿圈是内啮合，二者 旋转方向相同。行星齿轮 系统的齿轮均采用斜齿常 啮合状态
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单元三 行星齿轮变速装置 单排单级行星齿轮机构运动
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单元三 行星齿轮变速装置 单排单级行星齿轮机构组成
5Leabharlann Baidu
单元三 行星齿轮变速装置 单排单级行星齿轮机构实物运动
齿圈
量n1或n3或n2（n1 -太阳轮转速；n3 -行星架转
1
｝ 速；n2-齿圈转速）。右向为顺时针转。 C 将输入元件的矢量线端点与制动元件点（矢
行星架
量为0）的连线（或延长线）与输出元件水平
｝α 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，左向为逆时针转向。 用相似三角形法来计算单排单级行星齿轮机
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单元三 行星齿轮变速装置
②用矢量图法计算传动比
右图为齿圈输入，太阳轮制动，
R 行星架输出矢量图。根据相1似 C n 三角形原理，可以计算出传动 3
比i=n2/n3
α =（1+α）/α＞1 即该单排
行星齿轮机构转向相同，减速
增矩。
S n1
R n2
1
C
n3
α
S
R
1
C α
S
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单元三 行星齿轮变速装置
太阳轮 S
构输入元件与输出元件的传动比。
图3-3确定齿圈、行星架和太阳轮位置
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3.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
如图3-4所示，当太阳轮输入顺时针旋转时，行星轮
1）转矩传动分析 必在行星架上逆时针旋转(两轮外啮合)，因齿圈制动，
•1. 行星齿轮机构的传动原理和 结构
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单元三 行星齿轮变速装置
（2）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 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； 3）行星齿轮既有公转又有自转； 4）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； 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 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Z1， 齿圈的齿数为Z2 ，则虚拟行星齿轮架齿数ZC= Z1+ Z2
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
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2）传动比计算 ①用运动方程计算传动比
该行星齿轮机构运动方程n1+αn2－(1+α)n3=0中，由于 太阳轮制动n1 =0，该方程变为αn2－(1+α)n3=0得n2/n3= （1+α）/α即传动比i=n2/n3 =（1+α）/α＞1 即该单排行 星齿轮机构转向相同，减速增矩。
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2.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由太阳轮、行 星齿轮架及行星轮和齿圈组成。
齿圈制有内齿，其余齿 轮均为外齿，太阳轮位于 机构中心，行星轮一般有 3个或4个，空套（或装滚 针轴承）在行星齿轮轴上， 行星齿轮轴均布地固定在 行星架上。
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。
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 11
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2）传动比计算 ①用运动方程计算传动比
该行星齿轮机构运动方程n1+αn2－(1+α)n3=0中，由于齿圈制动n2=0， 该运动方程变为n1-(1+α)·n3=0得 n1/n3= 1+α即传i=n1/n3 =1+α＞2 即该单排行星齿轮机构转向相同，减速增矩。
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2）单排单级行星齿轮机构传动比计算 ①用运动方程计算传动比 单排单级行星齿轮机构运动方程：n1+an2(1+a)·n3=0 式中：n1 -太阳轮转速；n2-齿圈转速；n3 -行星架转速；
a=齿圈齿数Z2 与太阳轮齿数Z1之比，即a = Z2/ Z1 且 a＞1（a一般为2点几）。 通过解上述三元一次方程，得出传动比。
②用矢量图法计算传动比
如右图所示。在竖直线段RCS上过S点右向水平做 矢量n1（n1为太阳轮转速，n1＞0顺转）；连接R点 （齿圈制动，n2=0）与n1端点连线与过C点n3线相 交；n3为输出元件行星架转速。根据相似三角形原 理，可以计算出传动比i=n1/n3 =1+α＞2即该单排行 星齿轮机构转向相同，减速增矩。
（3）、行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出
1）转矩传动分析
如图3-8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， 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 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 转又绕太阳轮公转。
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单排单级行星齿轮机构实物图
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（2）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 单排单极行星齿轮机构必须将太阳轮、齿圏和行星架三个
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传动比。改变各元件的运动状态，可 获得多个传动比。
图3-8行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出传动图与结构简图 16
R
1
C n3 α S n1
Rn
1
C
n
α
S
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（2）齿圈输入，太阳轮制动，行星架输出
1）转矩传动分析
如图3-6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 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。
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单元三 行星齿轮变速装置
②用矢量图法计算传动比
在竖直线段上确定R、C、S三点。S代表太阳轮，位于最下端；R代表齿 圈，位于最上端；C代表行星架，位于S和R之间。CR=1（单位）CS=α。 α＝齿圈齿数/太阳轮齿数，故α＞1（α一般为2点几），如图3-3所示。
R 首先从S或C或R点向右水平画出输入元件矢
行星轮即可绕行星轴自 转，又可绕太阳轮公转。 太阳轮与行星轮是外啮合， 二者旋转方向相反；行星 轮与齿圈是内啮合，二者 旋转方向相同。行星齿轮 系统的齿轮均采用斜齿常 啮合状态
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单元三 行星齿轮变速装置 单排单级行星齿轮机构组成
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单元三 行星齿轮变速装置 单排单级行星齿轮机构实物运动
齿圈
量n1或n3或n2（n1 -太阳轮转速；n3 -行星架转
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｝ 速；n2-齿圈转速）。右向为顺时针转。 C 将输入元件的矢量线端点与制动元件点（矢
行星架
量为0）的连线（或延长线）与输出元件水平
｝α 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，左向为逆时针转向。 用相似三角形法来计算单排单级行星齿轮机
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单元三 行星齿轮变速装置
②用矢量图法计算传动比
右图为齿圈输入，太阳轮制动，
R 行星架输出矢量图。根据相1似 C n 三角形原理，可以计算出传动 3
比i=n2/n3
α =（1+α）/α＞1 即该单排
行星齿轮机构转向相同，减速
增矩。
S n1
R n2
1
C
n3
α
S
R
1
C α
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单元三 行星齿轮变速装置
太阳轮 S
构输入元件与输出元件的传动比。
图3-3确定齿圈、行星架和太阳轮位置
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单元三 行星齿轮变速装置
3.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
如图3-4所示，当太阳轮输入顺时针旋转时，行星轮
1）转矩传动分析 必在行星架上逆时针旋转(两轮外啮合)，因齿圈制动，