行星輪系結構介紹

行星齒輪是指除了能像定軸齒輪那樣圍繞着自己的轉動軸轉動之外，它們的轉動軸還随着行星架繞其它齒輪的軸線轉動的齒輪系統。

繞自己軸線的轉動稱為“自轉”，繞其它齒輪軸線的轉動稱為“公轉”，就象太陽系中的行星那樣，因此得名。

結構特點：

• 位于中心的進行自轉的為太陽輪；

• 行星輪圍繞太陽輪公轉，同時在進行自轉；

• 行星齒輪和相鄰的太陽輪、齒圈總是處于常齧合狀态；

• 結構緊湊，太陽輪、行星架和齒圈都是同心的，這就能夠取消中間軸和中間齒輪；

• 通常都采用斜齒輪以提高工作的平穩性；

• 行星齒輪一般3/4個，個數越多承載能力越強。

傳動組合

在包含行星齒輪的齒輪系統中，傳動原理與定軸齒輪不同。

由于存在行星架，因此可以有三條轉動軸允許動力輸入/輸出，還可以用離合器或制動器之類的手段，在需要的時候限制其中一條軸的轉動，隻剩下兩條軸進行傳動。

因此，互相齧合的齒輪之間的關系可以有多種組合：

（1）動力從太陽輪輸入，從外齒圈輸出，行星架通過機構鎖死；

（2）動力從太陽輪輸入，從行星架輸出，外齒圈鎖死；

（3）動力從行星架輸入，從太陽輪輸出，外齒圈鎖死；

（4）動力從行星架輸入，從外齒圈輸出，太陽輪鎖死；

（5）動力從外齒圈輸入，從行星架輸出，太陽輪鎖死；

（6）動力從外齒圈輸入，從太陽輪輸出，行星架鎖死；

（7）兩股動力分别從太陽輪和外齒圈輸入，合成後從行星架輸出；

（8）兩股動力分别從行星架和太陽輪輸入，合成後從外齒圈輸出；

（9）兩股動力分别從行星架和外齒圈輸入，合成後從太陽輪輸出；

（10）動力從太陽輪輸入，分兩路從外齒圈和行星架輸出；

（11）動力從行星架輸入，分兩路從太陽輪和外齒圈輸出；

（12）動力外齒圈輸入，分兩路從太陽輪和行星架輸出。

速比如何計算-單排行星齒輪機構

固定三個元件中的任意一個，其它兩個元件都可以輸出恒定的傳動比；

沒有元件固定，其中兩個元件相固聯後帶動另一個輸出；

Note: 詳細速比推導過程請參考網上資料

相對運動

對于相對運動，也就是以行星架為參照，各輪傳動可視為定軸輪系，存在一定的轉速關系：

式中----太陽輪相對行星架的轉速

----齒圈相對行星架的轉速

K----齒圈齒數和太陽輪齒數之比，稱為行星排特性參數

橫坐标代表傳動比；

縱坐标代表齒輪轉速和旋轉方向；

速度圖解法

相對于分析法，圖解法不隻局限于數學上的理解，其更為直觀，各構件的轉速一目了然。随着CAD技術的普及，原來計算結果不精确的情況也大為改善。

由《理論力學》中的剛體平面運動原理，可将物體的平面運動簡化為平面圖形的運動。當平面圖形運動時，在每一時刻都有一個瞬時轉動中心，即圖形繞着一個速度等于零的點轉動，這個點稱為絕對瞬心。應用這個原理來繪制平面圖形運動的速度圖的方法，稱之為速度圖解法。

為了便于理解，分析前, 先看一下車輪子沿水平路面作等速直線純滾動的情況。車輪的滾動情況與行星輪有一定的相似之處, 平直的路面可以看作半徑為∞的圓周, 而行星輪隻不過是在有限半徑的圓周上滾動罷了。

車輪前進示意圖

速比如何計算-單排行星齒輪機構

通過推導，最終得到我們需要的行星齒輪機構運動規律公式，如下所示：

AT變速器速比計算-1擋

行星輪系的運動規律方程式：Ns a*Nr-(1 a)*Nc=0

其中：N1、N2、N3分别表示前排/中排/後排元件，a為齒圈與太陽輪的齒數比；

Ns、Nr、Nc分别表示太陽輪/齒圈/行星架的轉速.

自動模式1擋時，C1和F3起作用，Ns1=Ns2=Ns3、Nc2=Nr3=0

前排太陽輪輸入，行星架（固連中排齒圈）和齒圈空轉；

中排太陽輪輸入，行星架固定，齒圈（固連前排行星架）空轉；

後排太陽輪輸入，齒圈固定，行星架輸出.

速比i=輸入/輸出=Ns1/Nc3= Ns3/Nc3 =（1 a3）=1 78/30=3.6

速比如何計算-DCT/MT

MT/DCT變速器的速比直接是齒輪齒數比得到擋位齒輪的速比；

行星輪系結構的應用

行星齒輪機構的應用首先會想到AT自動變速器，發動機出來是液力變矩器，然後是行星齒輪組，排列組合産生數個速比

行星輪系結構在新能源汽車中的應用

豐田的THS系統（Toyota Hybrid System）

齒圈連接驅動電機，行星架連接發動機，太陽輪連接發電機/啟動電機；

兩個電機同軸布置；

E-CVT的結構非常的簡單，僅僅由外齒圈（這裡的外齒圈同時連接2号電機和輸出軸）和行星齒輪架（連接發動機）和太陽齒輪（連接1号電機）組成，即動力傳遞流為：2号電機—外齒圈—輸出軸，同時由于行星齒輪組的存在，故亦有：發動機—行星組—外齒圈—輸出軸。

Power-Split 結構

發動機連接行星架；

發電機連接太陽輪；

齒圈與動力輸出相連；

兩個電機非同軸布置；

發動機啟動——混動車型相對于傳統動力汽車是沒有啟動電機的，那混動車如何啟動發動機呢？

當齒圈固定不動（即車輪不動）時，隻有行星齒輪的自轉，太陽齒輪（發電機/啟動電機）才可以帶動架（即發動機）轉動，這個過程即啟動發動機過程；

此時電動機沒有啟動。

有了行星齒輪的自轉，當齒圈（MG2）正轉時，太陽齒輪（MG1）也可以反轉。反之，而當齒圈（MG2）反轉時，恒星齒輪（MG1）又可以正轉。

又比如，外齒圈和太陽齒輪同向轉動時，行星齒輪可以不自轉，隻公轉，從而帶動汽油機轉動。當行星齒輪座不轉時，齒圈和太陽齒輪仍可以自由轉動。正是因為行星齒輪組的這個巧妙的特性，發動機、車輪、電動機才能時時連接在一起運轉而又能互不幹擾，故此省去了離合的結構。

純電驅動模式

在動力電池電量充足且功率需求較小（如輕加速或穩定加速時），進入純電工作模式

倒擋時，控制系統控制反向供給電壓，實現電動機反轉，實現倒擋

動力流（如左圖所示）：

高壓電池→電動機→齒輪組→傳動軸→ 驅動輪

此時：發動機靜止，發電機空轉，電動機驅動

能量回收（Regenerative braking）

在踩下制動踏闆或松開加速踏闆時。發電機停止噴油，電動機工作于發電機模式，将動能轉化電能向電池充電，以備後用

動力流（如左圖所示） ：

車輪→斜齒輪組→電動機→高壓電池

此時：發動機不工作，發電機空轉，電動機發電

為高壓電池充電

動力流（如左圖所示）：

發動機→行星齒輪組→發電機→高壓電池

此時：發動機工作，發電機發電，電動機驅動靜止

來源：驅動視界

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