行星齿轮传动原理及行星齿轮减速机结构大揭秘

行星齿轮传动原理及行星齿轮减速机结构大揭秘

行星齿轮传动是一种常见的机械传动方式，广泛应用于各种机械设备中。与传统的定轴齿轮传动相比，行星齿轮传动具有结构紧凑、传动比大、承载能力强等特点。本文将为您详细解析行星齿轮的传动原理及其在减速机中的应用。

我们熟悉的齿轮大多是转动轴线固定的。举例来说，机械式钟表、普通的机械式变速箱、以及减速机等，这些设备中的齿轮虽然都在转动，但它们的转动中心通常通过轴承安装在机壳上，因此，它们的转动轴相对于机壳是固定的。这种齿轮传动因此也被称为定轴齿轮传动。

必有定者必有动，相对应地，存在一类并不那么为人熟知的齿轮，被称为“行星齿轮”。这些齿轮的转动轴线并非固定的，而是安装在一个可转动的支架（蓝色部分）上（图中黑色表示壳体，黄色表示轴承）。行星齿轮（绿色部分）不仅能够像定轴齿轮一样围绕自身的转动轴（B-B）进行自转，而且它们的转动轴还随着蓝色的支架（称为行星架）绕其他齿轮的轴线（A-A）进行公转。自转是指围绕自身轴线的转动，而公转则是指围绕其他齿轮轴线的转动，恰如太阳系中的行星运行方式一样，因此得名为“行星齿轮”。

就像太阳系中的行星一样，那些成为行星齿轮公转中心的轴线固定的齿轮被称为“太阳轮”，如图中红色的齿轮所示。在一个行星齿轮上，或者在两个互相固连的行星齿轮上，通常会有两个啮合点，分别与两个太阳轮发生关系。就像右图所示，灰色的内齿轮轴线与红色的外齿轮轴线重合，也被视为太阳轮。

轴线固定的齿轮传动原理十分简单。在一对互相啮合的齿轮中，其中一个齿轮作为主动轮，动力从它那里传入；而另一个齿轮则作为从动轮，动力从它那里输出。此外，还有一些齿轮仅作为中转站，一边与主动轮啮合，另一边与从动轮啮合，动力则通过它传递。

在包含行星齿轮的齿轮系统中，情况就有所不同。由于存在行星架，也就是说，可以有三条转动轴允许动力输入/输出。此外，还可以通过使用离合器或制动器等装置，在需要时限制其中一条轴的转动，从而使剩余的两条轴进行传动。这样一来，互相啮合的齿轮之间的关系就可以有多种组合方式。

（1）行星齿轮机构运动规律

根据能量守恒定律，考虑太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为Z1、Z2、Z3，以及齿圈与太阳轮的齿数比α。因此，可以推导出表示单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式。

• n1+αn2-(1+α)n3=0 和Z1+Z2=Z3

（2）行星齿轮机构各种运动情况分析

固定件 主动件 从动件 转速成 转向
太阳轮 行星架 齿圈 增速 同向
太阳轮 齿圈 行星架 减速 同向
齿圈 行星架 太阳轮 增速 同向
齿圈 太阳轮 行星架 减速 同向
行星架 齿圈 太阳轮 增速 反向
行星架 太阳轮 齿圈 减速 反向

根据上述方程，可以发现单排行星齿轮机构具有两个自由度。在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件中，可以选取任意两个作为主动件和从动件，而将另一个元件固定不动（即使其转速为0），或使其运动受一定约束（即其转速为某一定值）。这样一来，机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。下面将分别讨论各种情况。

下面的FLASH 动画左上角的几个按钮是控制键，大家有兴趣可以点击看一下其工作状态。因行星架没有标出所以需要先读懂前面的解释。

1、在n3= n1 或n2= n3 时，同时可得n1= n2= n3。故，若使三元件中的任何两个元件连成一体旋转，则第三元件转速必与二者转速相等，即行星排按直接挡传动，传动比i=1。

2、当所有元件都不受约束，可以自由转动，则行星齿轮机构失去传动作用，此种状态相当于空挡。

3、单排行星齿轮机构主要应用在简单减速器、重载机械式变速箱（带副箱）及驱动桥（轮边减速桥）上。

行星式齿轮减速器由一个内齿环(A)紧密结合于齿箱壳体上，环齿中心有一个自外部动力所驱动之太阳齿轮(B)介于两者之间有一组由三颗齿轮等分组合于托盘上之行星齿轮组(C)该组行星齿轮依靠着出力轴、内齿环及太阳齿支撑浮游于期间；当入力侧动力驱动太阳齿时，可带动行星齿轮自转，并依循着内齿环之轨迹沿着中心公转，行星之旋转带动连结于托盘之出力轴输出动力。

01.减速机本体Housing
02.出力轴Output Shaft
03.出力轴油封Oil Seal-Output Shaft
04.出力轴承Bearing-Output Shaft
05.太阳螺帽Sun Nut
06.游星架Planetary Carrier
07.内齿环Internal Gear Ring
08.游星齿轮Planetary Gear
09.阶段齿轮Using Connected Section's Gear
10.滚针轴Needle Roller Pin
11.太阳齿轮Sun Gear Input Shaft
12. C型扣环Snap Ring
13.入力轴承Bearlng-lntpLrt Shaft
14.入力轴油封Oil Seal-Input Shaft
15.人力法兰Input Ftange
16. O型环O-Ring
17.透气塞Breather Plug
18.输出轴键Key-Output Shaft
19.垫圈Washer
20.内六角螺丝Hex Socket Cap Screw