5
行星齿轮变速装置
单排单级行星齿轮机构运动
6
行星齿轮变速装置
单排单级行星齿轮机构组成
7
行星齿轮变速装置
单排单级行星齿轮机构实物运动
8
行星齿轮变速装置
单排单级行星齿轮机构实物图
9
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
S
21
行星齿轮变速装置
（4）、太阳轮输入，行星架制动，齿圈输出 1）转矩传动分析 图3-10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 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 时针旋转而输出转矩（两齿轮外啮合）。
太阳轮 太阳轮
齿圈 行星架
i=-α i= 1+α＞2
3 太阳轮 4 无 5 太阳轮
6 无
齿 圈
任意两元 件
行星架
另一元件
i= 1+1/α＞1
i=1
转向相同 减速增矩
转向、转速、转矩 均相同
行星架任意ຫໍສະໝຸດ 件齿 圈任意元件i=α/（1+α）＜1 转向相同 增速减矩
i=0 无动力输出
30
行星齿轮变速装置
31
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 14
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。
S
n1
S n1
24
行星齿轮变速装置
（5）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 与这两者以相同的转速、相同的方向转动。
25
行星齿轮变速装置
1）转矩传动分析
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 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 图3-12所示。
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。
12
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。
(1+α)n3=0 得n1/n3=1即传动比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，太阳轮输出，转向相
同，转速相同。
27
行星齿轮变速装置
②用矢量图计算传动比方法
如右图所示，在竖直线段上R、C、S上， 太阳轮与齿圈相连主动，过R、C点右向做n1、 n3。n1=n3＞0顺转。n1、n3端点连线延长线
行星齿轮变速装置
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
（1）齿轮变速的基础知识 1）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。
3）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。 5）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。
C
α
n
α
星齿轮机构转向相同，减速增矩。
S
n1
S
15
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。
17
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， 行星架输出矢量图。根据相似
R
三角形原理，可以计算出传动
比i=n2/n3
1
R n3
1
n2 n3
R C
1
C
C
α
=（1+α）/α＞1 即该 单排行星齿轮机构转向相同， 减速增矩。
α
α
S
n1
S
S
18
行星齿轮变速装置
（3）、行星架输入，太阳轮制动，齿圈输出
｝ 行星架 C
1 太阳轮 S
齿圈
R
｝
α
13
图3-3确定齿圈、行星架和太阳轮位置
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， 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。
行星齿轮变速装置
（6）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。
有转矩输入，没有转矩输出此种状态相当于空档。
29
行星齿轮变速装置
单排单级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
转向相反减速增距 转向相同 减速增矩
1 行星架 2 齿 圈
3
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
23
行星齿轮变速装置
②用矢量图法计算传动比 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
R
n2
1 以看出齿圈输出与太阳轮输入转向
相反。
C
n3
R 1 C
出传动比i=n1/n2= -α，因传动比的
根据相似三角形原理，可以计算 α
α
绝对值大于1，为减速运动，负号表
示转向相反，该单排行星齿轮机构 转向相反，减速增矩。
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。
11
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
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 22
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 行星架制动n3=0，该运动方程变为n1+αn2=0 得 n1/n2= -α即传动比i=n1/n2= -α，因传动比的绝对值大 于1，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。
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
16
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。
获得多个传动比。
行星齿轮机构 1-齿圈; 2-行星齿轮; 4-太阳轮 3-行星架;
10
行星齿轮变速装置
连接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 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；
固定是指将行星排的某一基本元件与自动变速器的壳体 连接，使之被固定住而不能旋转；
20
行星齿轮变速装置
②用矢量图法计算传动比 右图为行星架输入，太阳轮制 n2
R R 动，齿圈输出矢量图。根据相
1 1
动比i= n3/n2
R C
n2 n3
n3 似三角形原理，可以计算出传 n 3 C C
α =α/α （1+α）＜1 即该单排
行星齿轮机构转向相同、增速 减矩。
1
R
1
C
α
n3
α
S
n1
S
S