由于单排行星齿轮机构有两个自由度,所以它没有固定的传动比(空档),不能直接用于变速传动。为了组成具有一定传动比的传动机构,必须将太阳轮、齿圈和行星架这三个基本元件中的一个加以固定,一个作动力输入(主动),另一个作动力输出(从动),以此获得确定的传动比。
1.传动比基本计算
行星排在运转时,由于行星轮存在自转和公转两种运动状态,所以其传动比的计算方法和定轴式齿轮传动机构(如本田)的计算方法稍有不同。一种是根据定轴式齿轮传动计算传动比的模式来计算的,当行星架作为主动件或从动件时,赋予行星架一个当量齿数,就可以直接计算传动比;另一种计算方法是根据单排行星轮的运动特性方程来进行计算的。
由上式可以推导出转速与转矩的关系,即转速升高,转矩减少;转速降低,转矩增大
假设太阳轮为主动轮,环齿圈为从动轮,则由上式得出:
可见行星轮作为中间轮,对传动比没有任何影响,在动力传递过程中只起过渡作用,决定传动比的仍是主、从动齿轮的齿数(或转速)。
下面具体计算单排行星齿轮机构的传动比和工作状态以及工作原理。假设太阳轮齿数24齿、环齿圈齿数56齿、行星架齿数80齿。
如图3-2所示,固定环齿圈,太阳轮为主动元件(动力输入),行星架为被动元件(动力输出)。
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图3-2 行星齿轮转动比
依据前面的公式,我们将齿数代入式中计算,则
当太阳轮顺时针旋转时,因环齿圈被固定不动,行星轮绕其自身的轴逆时针自转的同时,还沿环齿圈内圆行走作顺时针公转,最终带动行星架也顺时针旋转。
因为从动元件转速降低,所以输出的转矩增大了。这时相当于变速器中的1档传动,减速而增扭(传动比3.33>1)。
2.单排行星齿轮机构传动比及其工作状态
单排行星齿轮机构通过对不同的元件,分别加以固定—输入—输出,就能得到不同的传动比,共有八种工作状态,详见表3-1。
表3-1 单排行星齿轮机构传动比
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