1 行星齿轮机构的传动原理和结构
行星齿轮机构课件
行星齿轮机构通常与输入轴相连接，输入轴通过轴承支撑行星轮，行星轮在太 阳轮和内齿圈之间转动。太阳轮和内齿圈通常固定在一起，形成一个整体转动， 实现动力的传递和变速。
行星齿轮机构的特点
总结词
行星齿轮机构具有结构紧凑、传动效率高、变速范围广等优点，广泛应用于汽车、航空、工业等领域。
详细描述
行星齿轮机构由于其紧凑的结构设计，可以在有限的空间内实现较大的传动比和变速范围。同时，由 于行星轮的自我平衡作用，使得机构运转平稳，传动效率高。此外，通过不同的组合方式，行星齿轮 机构可以实现多种不同的传动方式和变速效果，广泛应用于各种机械传动系统。
详细描述
行星齿轮机构由于其结构紧凑、传动效率高、 承载能力强等特点，广泛应用于各种机械传 动系统，如汽车变速器、船舶推进器、工业 减速机等。通过选择不同类型的行星齿轮机 构，可以实现不同的传动方式和功能，满足 各种机械传动系统的需求。
2023
PART 04
行星齿轮机构的优化设计
REPORTING
行星齿轮机构的参数优化
行星齿轮机构的运动学优化
• 总结词：行星齿轮机构的运动学优化主要是指对其转速、传动比和运动平稳性的优化。
• 详细描述：通过调整行星齿轮机构的转速、传动比和运动平稳性，可以改善其动态响应和传递精度，从而提高整个机械系统的性能。在优化过程中，需要综合考虑多种因素，如转速范 围、传动比精度、齿侧间隙等。
• 总结词：行星齿轮机构的运动学优化通常需要借助计算机仿真技术来实现。 • 详细描述：通过建立行星齿轮机构的数学模型，并利用计算机仿真技术进行模拟分析，可以预测其运动性能和传递精度，并根据需要进行优化设计。
行星齿轮机构的强度优化
• 总结词：行星齿轮机构的强度优化主要是指对其承载能力和疲劳寿命的优化。
行星齿轮工作原理
行星齿轮工作原理行星齿轮，也称为行星传动，是广泛应用于各种机械装置中的一种传动机构。
它由一个太阳齿轮、一组行星齿轮和一个内齿圈组成。
行星齿轮通常用于需要高传动比和紧凑结构的应用，如自行车排挡、汽车变速器、机器人等等。
行星齿轮的工作原理是将输入的动力通过齿轮的组合转换为输出的动力，并且可以在传递动力的同时实现传动比的改变。
行星齿轮的工作过程如下：1.太阳齿轮：太阳齿轮位于行星齿轮机构的中心位置，接受输入的动力。
当太阳齿轮旋转时，它会通过齿轮齿距的干涉将动力传递给行星齿轮。
2.行星齿轮：行星齿轮是连接在太阳齿轮和内齿圈之间的一组齿轮。
它们被一个轴连接在一起，并且每个行星齿轮都有自己的齿数。
当太阳齿轮旋转时，行星齿轮也会随之旋转。
3.内齿圈：内齿圈是行星齿轮机构的外部齿轮，它与行星齿轮嵌合在一起。
当行星齿轮旋转时，内齿圈也会转动。
而内齿圈的齿数要大于行星齿轮的齿数，从而实现较大的传动比。
行星齿轮机构的工作原理主要是基于齿轮的齿距干涉和相对转动来实现动力的传递和传动比的改变。
当太阳齿轮旋转时，它的齿距会与行星齿轮的齿距相干涉，从而将动力传递给行星齿轮。
同时，行星齿轮的转动也会受到内齿圈的影响，进一步改变传动比。
行星齿轮的优点主要有以下几个方面：1.高传动比：由于行星齿轮结构的特殊性，可以实现大传动比的转动，比其他传动机构更有优势。
2.紧凑结构：行星齿轮机构的结构紧凑，占用空间小，适用于空间有限的场合。
3.负载分配：行星齿轮机构可以将负载分散到多个行星齿轮上，从而提高传动的可靠性和承载能力。
4.无倒退传动：行星齿轮机构的输出轴可以在不断电或无法输入动力的情况下保持静止，不会产生倒退传动的问题。
总结来说，行星齿轮是一种应用广泛的传动机构，通过太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈的组合运动，可以实现输入动力的传递和输出动力的变化。
其结构紧凑、传动效率高、传动比可调等特点使得行星齿轮在各种机械装置中都得到了广泛应用。
行星齿轮机构工作原理
行星齿轮机构工作原理行星齿轮机构是一种常见的传动装置，它由太阳轮、行星轮、行星架和内齿轮组成。
这种机构通常被用于需要大扭矩输出和紧凑结构的应用，例如汽车变速箱、工业机械等。
在本文中，我们将深入探讨行星齿轮机构的工作原理。
首先，让我们来看一下行星齿轮机构的结构。
太阳轮是位于中心的固定齿轮，行星轮则围绕太阳轮旋转。
行星架连接行星轮和内齿轮，内齿轮则是整个机构的输出轴。
当太阳轮或行星轮被驱动时，内齿轮就会产生旋转运动，从而实现动力传递。
行星齿轮机构的工作原理可以通过以下步骤来解释：1. 太阳轮驱动当太阳轮被驱动时，它会传递动力到行星轮。
行星轮围绕太阳轮旋转，同时也绕着自己的轴旋转。
这种运动使得行星架上的行星轮产生了自转和公转的复合运动。
2. 行星轮驱动另一种情况是行星轮被驱动，这时太阳轮会成为输出轴。
当行星轮被驱动时，它会传递动力到太阳轮，使得太阳轮产生旋转运动。
这种情况下，内齿轮会成为输出轴。
无论是太阳轮驱动还是行星轮驱动，内齿轮都会产生旋转运动，从而实现了动力传递。
这种结构使得行星齿轮机构具有了较大的传动比和扭矩输出，同时保持了相对较小的尺寸。
除了基本的工作原理之外，行星齿轮机构还有一些特殊的工作模式。
例如，反向传动模式可以通过改变太阳轮和行星轮的驱动方式来实现。
这种模式下，内齿轮的输出轴会与驱动轴相反，这在一些特殊的应用中非常有用。
此外，行星齿轮机构还可以实现多级传动，通过将多个行星齿轮机构串联起来，可以实现更大的传动比和扭矩输出。
这种结构在一些需要高扭矩输出的应用中非常常见。
总的来说，行星齿轮机构通过太阳轮、行星轮、行星架和内齿轮的复杂运动，实现了高效的动力传递。
它的紧凑结构和较大的传动比使得它在许多应用中都有着重要的地位。
通过深入理解行星齿轮机构的工作原理，我们可以更好地应用它，并且为未来的设计和改进提供更多的可能性。
行星齿轮 介绍及原理
行星减速机构成及意义、特点行星减速机主要传动结构为:行星轮,太阳轮,外齿圈.行星减速机因为结构原因,单级减速最小为3,最大一般不超过10,常见减速比为:3.4.5.6.8.10,减速机级数一般不超过3,但有部分大减速比定制减速机有4级减速.相对其他减速机,行星减速机具有高刚性,高精度(单级可做到1分以内),高传动效率(单级在97% -98%),高的扭矩/体积比,终身免维护等特点.因为这些特点,行星减速机多数是安装在步进电机和伺服电机上,用来降低转速,提升扭矩,匹配惯量.减速机额定输入转速最高可达到18000rpm(与减速机本身大小有关,减速机越大,额定输入转速越小)以上,工业级行星减速机输出扭矩一般不超过2000Nm,特制超大扭矩行星减速机可做到10000 Nm以上.工作温度一般在-25℃到100℃左右,通过改变润滑脂可改变其工作温度.行星减速机的几个概念:级数:行星齿轮的套数.由于一套星星齿轮无法满足较大的传动比,有时需要2套或者3套来满足拥护较大的传动比的要求.由于增加了星星齿轮的数量,所以2级或3级减速机的长度会有所增加,效率会有所下降.回程间隙:将输出端固定,输入端顺时针和逆时针方向旋转,使输入端产生额定扭矩+-2%扭矩时,减速机输入端有一个微小的角位移,此角位移就是回程间隙.单位是"分",就是一度的六十分之一.也有人称之为背隙.行星减速机是一种用途广泛的工业产品，其性能可与其它军品级减速机产品相媲美，却有着工业级产品的价格，被应用于广泛的工业场合。
该减速器体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。
具有功率分流、多齿啮合独用的特性。
最大输入功率可达104kW。
适用于起重运输、工程机械、冶金、矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门行星系列新品种WGN定轴传动减速器、WN子母齿轮传动减速器、弹性均载少齿差减速器。
齿轮箱各级行星之间的扭矩变化
齿轮箱是一种机械传动装置，常用于各种工业设备和机械设备中。
其主要功能是将电动机的旋转运动通过齿轮传动转换成所需的转矩和转速，从而驱动机械设备的运行。
而在齿轮箱中，行星齿轮传动机构是一种常见的结构形式，它由太阳轮、行星轮、内齿轮和行星架等部件组成。
其独特的结构使得其中各级行星之间的扭矩变化十分复杂，本文将就此进行深入探讨。
一、行星齿轮传动原理行星齿轮传动是由一对或多对行星组成的齿轮传动机构。
太阳轮一般用电机的输出轴来驱动，内齿轮则用来输出所需的扭矩和转速。
行星架上的行星轮由行星架内部的固定轴带动，从而实现了太阳轮到内齿轮的传动。
在行星齿轮传动中，行星架的运动会导致行星轮和太阳轮的相对运动，从而使得齿轮之间的传动比例发生变化。
二、行星齿轮传动的扭矩传递过程1、太阳轮到行星轮的扭矩传递在行星齿轮传动中，太阳轮和行星轮之间的扭矩传递是相对简单的。
由于太阳轮是由电机直接驱动的，因此其扭矩基本上不会发生太大的变化。
而行星轮在行星齿轮传动中的扭矩变化主要受到行星架的影响，而行星架的位置变化会导致行星轮扭矩的变化。
2、行星轮到内齿轮的扭矩传递行星轮到内齿轮的扭矩传递是行星齿轮传动中的关键环节。
在这一过程中，行星架的运动将会直接影响到内齿轮的扭矩大小。
一般情况下，行星架的运动会使内齿轮的扭矩发生变化，而且这种变化会随着行星架位置的改变而改变。
行星齿轮传动中行星架的设计和制造十分重要，它直接影响着内齿轮的扭矩传递效果。
三、行星齿轮传动中的扭矩传递特点1、扭矩平稳传递的特点由于行星齿轮传动中行星齿轮的运动是相对均衡的，因此其扭矩传递也相对平稳。
太阳轮和行星轮之间的扭矩传递基本上不会受到太大的影响，而内齿轮的扭矩传递受到行星架位置的变化影响较大。
在实际的工业生产中，行星齿轮传动常被用于需要稳定扭矩传递的场合。
2、扭矩变化规律的特点行星齿轮传动中，行星架位置的变化将直接影响内齿轮的扭矩传递效果。
齿轮箱内部的结构和材质对于扭矩的传递会有很大影响。
行星齿轮机构的结构与传动原理
四、直接传动★
n1
n2 刚性联接3
直接传动：传动比=1 条件：任何两元件被刚性联接。 n1+αn2-(1+α) n3 = 0 n3= n1或n3= n2或n1= n2 传动比=1
五、增速传动
制动n1
输出n2 输入n3
一）、 ★增速传动：传动比=α/（1+α ） 条件：主动件-行星架，被动件-齿圈，固定件-太阳轮。 n1+αn2-(1+α) n3 = 0 n1=0 传动比=n3/n2=α/ （1+α ）
三、带式制动器
带式制动器结构：
1-变速器壳体 2-制动带 3-制动鼓 4-活塞 5-液压缸施压腔 6-液压 缸端盖 7-液压缸释放腔 8-推杆 9-调整螺钉 10-回位弹簧
带式制动器工作过程：
间隙如何测量、调整？
1.2.3、单向离合器
常见类型有：棘轮式、滚柱斜槽式 和 楔块式单向（超越）离合器 作用：连锁作用，固定作用，改善换档的平稳性。
1、滚柱斜槽式单向（超越）离合器
1-外环 2-内环 3-滚柱 4-弹簧。
二、楔块式单向（超越）离合器
1-外环 2-内环 3-楔块。
三、棘轮式单向（超越）离合器
1-外轮 2-棘爪 3-棘轮 4-叶片弹簧。
四、单向离合器作用
(1) 连锁作用 ---将二元件直接连接使之一起运动。
(2) 固定作用—将行星齿轮机构中某一元件与壳体相连，使该元件被固定。
制动n2
输出n1
输入n3
二）、增速传动：传动比=1/ （1+α ） 条件：主动件-行星架，被动件-太阳轮，固定件-齿圈。 n1+αn2-(1+α) n3 = 0 n2=0 传动比=n3/n1=1/ （1+α ）
自动变速器行星齿轮结构原理
自动变速器行星齿轮结构原理自动变速器是汽车动力传动系统中非常重要的一部分，它通过改变不同齿轮之间的传动比，使发动机的输出功率通过传动系统传递到车轮上，实现车辆的速度调节和行驶方向的改变。
其中，行星齿轮结构是自动变速器的一种常见设计，具有结构紧凑、传动效率高等优点。
行星齿轮结构由太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈组成。
太阳齿轮是固定齿轮，内齿圈则是输入轴，行星齿轮则是在太阳齿轮和内齿圈之间的齿轮，能够以不同方式连接到输出轴上。
行星齿轮结构的原理是通过改变太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈之间的传动比来改变输出轴的转速。
行星齿轮结构的变速原理是基于行星齿轮的连接方式。
行星齿轮通常由行星齿轮轴和一对齿轮组成。
行星齿轮的齿轮数量通常比太阳齿轮和内齿圈的齿轮数量多。
在变速器中，太阳齿轮通过输入轴与发动机连接，而内齿圈则通过输出轴与车轮相连。
太阳齿轮的转速决定了输入轴的转速，而内齿圈的转速决定了输出轴的转速。
当太阳齿轮转动时，行星齿轮会绕着太阳齿轮旋转。
行 planetgear ,则沿太阳轴旋转。
当行星轮移动时，内部枢轴和外部转台也挂钩。
行星轮的旋转和行星轴的旋转方向正好相反。
在行星齿轮结构中，太阳齿轮与行星齿轮通过一对啮合的齿轮传递动力，而行星齿轮与内齿圈通过另一对啮合的齿轮传递动力。
根据太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈之间的连接方式，行星齿轮结构可以实现不同的传动方式。
当太阳齿轮与行星齿轮连接时，输出轴的转速等于内齿圈与太阳齿轮的转速之差，此时输出轴的转速较低。
当太阳齿轮与内齿圈连接时，输出轴的转速等于内齿圈与太阳齿轮的转速之和，此时输出轴的转速较高。
通过改变太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈之间的连接方式，变速器可以实现不同的传动比，从而实现车辆的加速、匀速和减速等行驶状态。
总之，行星齿轮结构是自动变速器中一种常见的传动设计，通过改变太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈之间的传动比，实现输出轴的转速调节。
行星齿轮结构具有结构紧凑、传动效率高等优点，在现代汽车中得到广泛应用。
行星齿轮的工作原理
行星齿轮的工作原理
行星齿轮是一种特殊的齿轮传动机构,它由一个太阳齿轮、若干个行星齿轮、一个环形齿轮和一个行星架组成。
这种结构能够实现大传动比、承载能力强、输出扭矩平稳等优点,因此广泛应用于各种机械传动领域。
1. 基本组成
- 太阳齿轮:位于中心,与行星齿轮啮合
- 行星齿轮:绕太阳齿轮公转,同时自传
- 环形齿轮:内齿环,与行星齿轮啮合
- 行星架:用于支撑和引导行星齿轮运动
2. 工作原理
当行星架固定时,输入动力经太阳齿轮带动行星齿轮绕自身转动和公转,从而带动环形齿轮输出;反之,当环形齿轮固定,输入动力则通过相反的运动传递。
根据固定不同部件,行星齿轮可实现减速或增速传动。
3. 特点
- 大传动比:通过设置多级行星齿轮,可实现很大的传动比
- 承载能力强:齿轮啮合面积大,分散负荷
- 输出扭矩平稳:多个行星齿轮分担输出,扭矩波动小
- 体积小、重量轻:紧凑布局,高功率密度
行星齿轮传动凭借其独特的结构和优异的性能,在工业机械、汽车、
航空航天等领域有着广泛的应用。
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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 行星齿轮变速装置 单排单级行星齿轮机构实物运动
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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。
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
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，
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单元三 行星齿轮变速装置
主动轮1
i12=n1/n2= z2/z1= M2/M1
z1 ，n1 ， M1为主动齿轮 的参数。 z2 ，n2 ， M2为
从动齿轮的参数。
从动轮2
从动齿轮齿数
i= 主动齿轮齿数 2
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；
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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。
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。
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 12
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。
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
单元三 行星齿轮变速装置
项目（一）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。
R
1
C n3 α S n1
Rn
1
C
n
α
S
13
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
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
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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
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。