行星齿轮变速机构的结构和工作原理

·液力变矩器虽能传递和增大发动机 转矩，但变矩比不大，变速范围不宽，远不能满足汽车使用工况的需要。为进一步增大扭矩，扩大其变速范围，提高汽车的适应能力，在液力变矩器后面又装一个辅助变速器――有级式齿轮变速器。该齿轮变速器多数是用行星齿轮变速的。

·行星齿轮变速器是由行星齿轮机构 及离合器、制动器和单向离合器等执行元件组成。行星齿轮机构 通常由多个行星排组成．行星排的多少与档数的多少有关，其基本结构和工作原理，可用最简单的单排行星齿轮机构 说明。

1、单排行星齿轮机构 的结构组成

（1）单排行星齿轮机构 的三个基本元件是：太阳齿轮、齿圈、行星齿轮及行星齿轮架。

（2）太阳齿轮位于中心位置；几个行星齿轮借助于滚针轴承和行星齿轮轴安装在行星齿轮架上，这些行星齿轮与太阳齿轮相啮合，并一般均匀布置在太阳齿轮周围；外面是同行星齿轮相啮合的齿圈。

（3）单排行星齿轮机构 通过固定不同的元件或改变联锁关系，可得出不同的传动状态。

2、行星齿轮工作原理

(1)行星齿轮机构 运动规律

·设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分别为Z1、Z2、Z3；齿圈与太阳轮的齿数比为α。则根据能量守恒定律，由作用在该机构 各元件上的力矩和结构参数可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

·由上式可看出，由于单排行星齿轮机构 具有两个*度，在太阳轮、齿圈和行星架这三个基本构件中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动(即使该元件转速为0)，或使其运动受一定的约束(即该元件的转速为某定值)，则机构 只有一个*度，整个轮系以一定的传动比传递动力。下面分别讨论各种情况。

·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

·即所有元件都不受约束，可以*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、行星齿轮机构 在自动变速器上的应用

·在现代汽车行星齿轮变速器中，广泛地采用了辛普森式（Simpson）双排行星齿轮机构 和腊文脑（Ravigneaux或译为"拉维奈尔赫"）式复合行星齿轮机构 。腊文脑式复合行星齿轮系统的结构特点为：两排行星齿轮机构 共用一个齿圈和一个行星齿轮架。行星齿轮架上的两套行星齿轮互相啮合。其中，短行星齿轮与小太阳齿轮相啮合，长行星齿轮与大太阳齿轮相啮合。辛普森式行星齿轮系统由共用一个太阳齿轮的前、后两排行星齿轮机构 组成。

下图为丰田A340E自动变速器的行星齿轮机构

·有三个行星排，可组合出四个档位

·不同行星排有的元件是公用的

·固定元件的动作由制动器和单向离合器完成