行星齿轮机构有多种形式,其中最简单的是单排行星齿轮机构,如图3-1所示,由一个太阳轮、一个内齿圈、一个行星架和支撑在行星架上的几个行星齿轮组成,称为一个行星排。在一个行星排中,具有共同中心线的太阳轮、齿圈和行星架是齿轮变速机构动力传递的三个基本元件。
分析。假设太阳轮齿数为Z1，齿圈齿数为Z2,太阳轮、齿圈、行星架的转速分别为n1、n2、n3,并将齿圈和太阳轮的齿数比用a表示,即Z2/Z1=a。
在单排行星齿轮机构中行星齿轮只起中间轮(惰轮)作用,因此单排行星齿轮机构传动比取决于太阳轮齿数Z1和齿圈齿数Z2,与行星齿轮的齿数无关。太阳轮的齿数最少,齿圈齿数约等于太阳轮齿数的2倍,行星齿轮内侧与太阳轮啮合,外侧与齿圈啮合,行星齿轮固定在行星架上,行星架的齿数=太阳轮齿数+齿圈齿数。太阳轮最小,齿圈居中,行星齿轮架最大。
由机械原理可知
1.齿圈固定的单排行星齿轮机构：
齿圈固定的单排行星齿轮机构(n2=0)如图3-2所示。
2.太阳轮固定的单排行星齿轮机构：
太阳轮固定的单排行星齿轮(n1=0)机构如图3-3所示。
绕太阳轮旋转,其旋转方向与齿圈相同,如图3-3所示。
减速:主动件为齿圈,从动件为行星架,固定件为太阳轮。
当行星架按顺时针方向旋转时,行星齿轮试图使太阳轮按顺时针方向旋转,但是太阳轮固定,不能旋转,所以行星齿轮按顺时针方向绕行星齿轮轴旋转。进而行星齿轮带动齿圈按顺时针方向旋转。
3.行星架固定的单排行星齿轮机构：
行星架固定(n3=0)的单排行星齿轮机构如图3-4所示。
当齿圈按顺时针方向旋转时,行星齿轮按顺时针方向围绕行星齿轮轴旋转,行星架固定,此时相当于定轴轮系,所以行星齿轮带动太阳轮按逆时针方向旋转。
4.连接行星齿轮机构的任意两个元件：
如果行星齿轮机构的太阳轮、行星架和齿圈三者中,有任意两个元件连接成一体时,则各齿轮间均无相对运动,整个行星齿轮机构将作为一个整体而同步旋转。此时相当于直接挡传动,其传动比为1,如图3-5所示。
5.不固定任何元件：
如果行星齿轮机构的太阳轮、行星架和齿圈三者中,无任何元件固定,而且也无任何两个元件连接成一体,各元件将都可做自由转动,不受任何约束。当主动件转动时,从动件可以不动。此时,行星齿轮机构不传递动力,相当于空挡,如图3-6所示。
根据上述分析可知,单排行星齿轮机构通过固定不同的元件,改变主动件,可得到不同的传动状态,如下所示。
①当行星架为主动件时,输出转速升高。
②当行星架为从动件时,输出转速下降。
③当行星架固定时,主动件和从动件旋转方向相反。
④当太阳轮为主动件时,输出转速下降。
⑤当太阳轮为从动件时,输出转速升高。
⑥当两个元件以相同转速,按相同方向旋转(即两元件连接)时,行星齿轮机构作为一个整体而同步旋转。
⑦当仅有一个主动件并且其他两个元件未被固定时,行星齿轮机构处于空转状态。
综合上述情况,将单排行星齿轮机构的运行情况归纳为表3-1。
