▌前言：
行星齒輪自動變速器的發(fā)明讓汽車操作更加方便省力，舒適感也得到了很大提升。中央差速器鎖死和前后軸動力的可變分配增加了汽車的通過性，這其中最大的功勞來自于神秘的行星齒輪機(jī)構(gòu)。對于大多數(shù)熱愛汽車的朋友而言，這個小小的東西既神奇，又復(fù)雜，想徹底弄明白有一定的難度。今天，侃弟就給各位汽車機(jī)械技術(shù)愛好者簡單介紹其基本原理，不足之處望大家多多指正。
行星齒輪機(jī)構(gòu)在變速器中是最主要的機(jī)械傳動部分。在托森差速器中是最重要的鎖死和前后軸力矩分配機(jī)構(gòu)。想要掌握其中的工作原理，就必須先掌握單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的動力傳遞方式。
▌基本結(jié)構(gòu)和工作原理：
單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)如圖：
單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和實物圖對比如圖：
單排行星齒輪的結(jié)構(gòu)上是由一個太陽輪、一個齒圈、一個行星架和支撐在行星架上的行星輪組成的。
太陽輪就像太陽一樣位于整個機(jī)構(gòu)的中心，行星輪與太陽輪嚙合，齒圈的內(nèi)齒式設(shè)計讓齒圈和行星架上的行星輪嚙合。通常行星輪有3-6個(上圖有四個行星齒輪)通過滾針軸承對稱、均勻地安裝在行星架的滾針軸承上。行星齒輪機(jī)構(gòu)工作時，行星輪除了繞自身軸線的自轉(zhuǎn)外，同時還可繞太陽輪公轉(zhuǎn)，行星架也繞太陽輪旋轉(zhuǎn)，由于太陽輪與行星輪是外嚙合，所以二者的旋轉(zhuǎn)方向是相反的。而行星輪與齒圈是內(nèi)嚙合。這二者的旋轉(zhuǎn)方向是相同的。通常把太陽輪、齒圈和行星架和行星輪稱為四個基本元件。
根據(jù)齒輪傳動的基本原理：大齒輪帶小齒輪增速，小齒輪帶大齒輪減速。內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)向相同，外嚙合轉(zhuǎn)向相反，每加一個齒輪，方向改變一次，依此基本原理。
在分析之前.假設(shè)主動元件作順時針方向旋轉(zhuǎn)。
(1)行星架主動，齒圈從動，固定太陽輪，形成同向增速狀態(tài)，齒數(shù)最多的行星架帶動齒數(shù)較少的齒圈旋轉(zhuǎn)，速度增加，又因為是內(nèi)嚙合，所以形成同向增速狀態(tài)，也就是說行星架順時針旋轉(zhuǎn)，齒圈也一定順時針旋轉(zhuǎn)，且速度增加。
(2)行星架主動，太陽輪從動，固定齒圈，形成同向增速狀態(tài)，齒數(shù)最多的行星架帶動齒數(shù)最少的太陽輪旋轉(zhuǎn)，速度增加最多，又因為是內(nèi)嚙，所以形成同向增速的狀態(tài)。
(3)太陽輪主動，行星架從動，固定齒圈，形成同向減速狀態(tài)，齒數(shù)最少的太陽輪帶動齒數(shù)最多的行星架旋轉(zhuǎn)，速度減少最多，又因為是內(nèi)嚙合，所以形成同向減速狀態(tài)。
(4)太陽輪主動，齒圈從動，固定行星架，形成反向減速狀態(tài)，齒數(shù)最少的太陽輪帶動齒數(shù)較多的齒圈旋轉(zhuǎn)，速度減少，又因為固定行星架，行星輪就是惰輪，所以形成反向減速狀態(tài)。
▌行星齒輪機(jī)構(gòu)在AT變速箱中的作用：
AT變速箱是當(dāng)下最可靠，動力傳遞最流暢的變速箱之一，就連我們心目中的速度之王(日產(chǎn)GTR)也是用的AT變速箱。這一切的榮耀背后行星齒輪機(jī)構(gòu)功不可沒。電控系統(tǒng)加上AT變速箱(行星齒輪機(jī)構(gòu))實現(xiàn)更加快速升檔和降檔。
D1檔位 太陽輪主動，行星架被動，齒圈不動。
D2檔位 太陽輪不動，行星架被動，齒圈主動。
D3擋位(超速擋)太陽輪不動，行星架主動，齒圈被動。
R檔位 倒擋太陽輪主動，行星架不動，齒圈被動。
N檔位 所有運(yùn)動件都不受約束時，變速器處于空擋。
▌行星齒輪機(jī)構(gòu)在差速器中間的作用：
侃弟在上一期介紹奧迪托森差速器中提到，托森差速器從剛剛開始的A型演進(jìn)到C型時，其中的三輻渦輪蝸桿的形式就已經(jīng)被行星齒輪機(jī)構(gòu)所代替，從而解決了只能與自動變速器匹配的缺點，實現(xiàn)了與任何變速箱都可以匹配，大大增加了托森差速器實用性和可靠性，在正常情況下按前后40:60的比例分配驅(qū)動力，根據(jù)行駛情況需要，它最多可把60%的驅(qū)動力輸出到前軸，或把80%的驅(qū)動力輸出到后軸。
C型托森差速器的原理是采用行星齒輪結(jié)構(gòu)，與太陽輪、環(huán)形齒輪和摩擦盤共同組成整個差速器結(jié)構(gòu)。當(dāng)環(huán)形齒輪與太陽輪的轉(zhuǎn)速不等時，行星齒輪會被迫產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運(yùn)動，這個自轉(zhuǎn)運(yùn)動又會導(dǎo)致與環(huán)形齒輪或太陽輪的軸向相對運(yùn)動。軸向運(yùn)動的壓力對安裝在裝置內(nèi)的摩擦盤施加壓力，產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，因此限制了相對運(yùn)動，也就限制了打滑驅(qū)動軸的運(yùn)動，從而增加不打滑驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)矩。
▌侃弟總結(jié)：
行星齒輪機(jī)構(gòu)在汽車上的運(yùn)用主要就是自動變速器和差速器內(nèi)，很簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了復(fù)雜的傳動及鎖止功能，讓汽車的控制更加簡單。有人說汽車的差速器只有兩種，一種是奧迪quattro四驅(qū)系統(tǒng)(托森差速器)，另一種是其他差速器。對于托森差速器這極高的贊美來自于將行星齒輪機(jī)構(gòu)引入到托森差速器之中，其實通過侃弟的講解大家可以看見行星齒輪機(jī)構(gòu)的原理并不復(fù)雜，就像阿基米德想要撬動地球的杠桿原理只是一個支點和一個桿子而已，行星齒輪結(jié)構(gòu)也只是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，中間也只是幾個齒輪而已。工程師們巧妙的設(shè)計，賦予它非常強(qiáng)大的功能，對于整個傳動過程起到至關(guān)重要的作用。
行星齒輪自動變速器的發(fā)明讓汽車操作更加方便省力，舒適感也得到了很大提升。中央差速器鎖死和前后軸動力的可變分配增加了汽車的通過性，這其中最大的功勞來自于神秘的行星齒輪機(jī)構(gòu)。對于大多數(shù)熱愛汽車的朋友而言，這個小小的東西既神奇，又復(fù)雜，想徹底弄明白有一定的難度。今天，侃弟就給各位汽車機(jī)械技術(shù)愛好者簡單介紹其基本原理，不足之處望大家多多指正。
行星齒輪機(jī)構(gòu)在變速器中是最主要的機(jī)械傳動部分。在托森差速器中是最重要的鎖死和前后軸力矩分配機(jī)構(gòu)。想要掌握其中的工作原理，就必須先掌握單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的動力傳遞方式。
▌基本結(jié)構(gòu)和工作原理：
單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)如圖：
單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和實物圖對比如圖：
單排行星齒輪的結(jié)構(gòu)上是由一個太陽輪、一個齒圈、一個行星架和支撐在行星架上的行星輪組成的。
太陽輪就像太陽一樣位于整個機(jī)構(gòu)的中心，行星輪與太陽輪嚙合，齒圈的內(nèi)齒式設(shè)計讓齒圈和行星架上的行星輪嚙合。通常行星輪有3-6個(上圖有四個行星齒輪)通過滾針軸承對稱、均勻地安裝在行星架的滾針軸承上。行星齒輪機(jī)構(gòu)工作時，行星輪除了繞自身軸線的自轉(zhuǎn)外，同時還可繞太陽輪公轉(zhuǎn)，行星架也繞太陽輪旋轉(zhuǎn)，由于太陽輪與行星輪是外嚙合，所以二者的旋轉(zhuǎn)方向是相反的。而行星輪與齒圈是內(nèi)嚙合。這二者的旋轉(zhuǎn)方向是相同的。通常把太陽輪、齒圈和行星架和行星輪稱為四個基本元件。
根據(jù)齒輪傳動的基本原理：大齒輪帶小齒輪增速，小齒輪帶大齒輪減速。內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)向相同，外嚙合轉(zhuǎn)向相反，每加一個齒輪，方向改變一次，依此基本原理。
在分析之前.假設(shè)主動元件作順時針方向旋轉(zhuǎn)。
(1)行星架主動，齒圈從動，固定太陽輪，形成同向增速狀態(tài)，齒數(shù)最多的行星架帶動齒數(shù)較少的齒圈旋轉(zhuǎn)，速度增加，又因為是內(nèi)嚙合，所以形成同向增速狀態(tài)，也就是說行星架順時針旋轉(zhuǎn)，齒圈也一定順時針旋轉(zhuǎn)，且速度增加。
(2)行星架主動，太陽輪從動，固定齒圈，形成同向增速狀態(tài)，齒數(shù)最多的行星架帶動齒數(shù)最少的太陽輪旋轉(zhuǎn)，速度增加最多，又因為是內(nèi)嚙，所以形成同向增速的狀態(tài)。
(3)太陽輪主動，行星架從動，固定齒圈，形成同向減速狀態(tài)，齒數(shù)最少的太陽輪帶動齒數(shù)最多的行星架旋轉(zhuǎn)，速度減少最多，又因為是內(nèi)嚙合，所以形成同向減速狀態(tài)。
(4)太陽輪主動，齒圈從動，固定行星架，形成反向減速狀態(tài)，齒數(shù)最少的太陽輪帶動齒數(shù)較多的齒圈旋轉(zhuǎn)，速度減少，又因為固定行星架，行星輪就是惰輪，所以形成反向減速狀態(tài)。
▌行星齒輪機(jī)構(gòu)在AT變速箱中的作用：
AT變速箱是當(dāng)下最可靠，動力傳遞最流暢的變速箱之一，就連我們心目中的速度之王(日產(chǎn)GTR)也是用的AT變速箱。這一切的榮耀背后行星齒輪機(jī)構(gòu)功不可沒。電控系統(tǒng)加上AT變速箱(行星齒輪機(jī)構(gòu))實現(xiàn)更加快速升檔和降檔。
D2檔位 太陽輪不動，行星架被動，齒圈主動。
D3擋位(超速擋)太陽輪不動，行星架主動，齒圈被動。
R檔位 倒擋太陽輪主動，行星架不動，齒圈被動。
N檔位 所有運(yùn)動件都不受約束時，變速器處于空擋。
▌行星齒輪機(jī)構(gòu)在差速器中間的作用：
侃弟在上一期介紹奧迪托森差速器中提到，托森差速器從剛剛開始的A型演進(jìn)到C型時，其中的三輻渦輪蝸桿的形式就已經(jīng)被行星齒輪機(jī)構(gòu)所代替，從而解決了只能與自動變速器匹配的缺點，實現(xiàn)了與任何變速箱都可以匹配，大大增加了托森差速器實用性和可靠性，在正常情況下按前后40:60的比例分配驅(qū)動力，根據(jù)行駛情況需要，它最多可把60%的驅(qū)動力輸出到前軸，或把80%的驅(qū)動力輸出到后軸。
C型托森差速器的原理是采用行星齒輪結(jié)構(gòu)，與太陽輪、環(huán)形齒輪和摩擦盤共同組成整個差速器結(jié)構(gòu)。當(dāng)環(huán)形齒輪與太陽輪的轉(zhuǎn)速不等時，行星齒輪會被迫產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運(yùn)動，這個自轉(zhuǎn)運(yùn)動又會導(dǎo)致與環(huán)形齒輪或太陽輪的軸向相對運(yùn)動。軸向運(yùn)動的壓力對安裝在裝置內(nèi)的摩擦盤施加壓力，產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，因此限制了相對運(yùn)動，也就限制了打滑驅(qū)動軸的運(yùn)動，從而增加不打滑驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)矩。
▌侃弟總結(jié)：
行星齒輪機(jī)構(gòu)在汽車上的運(yùn)用主要就是自動變速器和差速器內(nèi)，很簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了復(fù)雜的傳動及鎖止功能，讓汽車的控制更加簡單。有人說汽車的差速器只有兩種，一種是奧迪quattro四驅(qū)系統(tǒng)(托森差速器)，另一種是其他差速器。對于托森差速器這極高的贊美來自于將行星齒輪機(jī)構(gòu)引入到托森差速器之中，其實通過侃弟的講解大家可以看見行星齒輪機(jī)構(gòu)的原理并不復(fù)雜，就像阿基米德想要撬動地球的杠桿原理只是一個支點和一個桿子而已，行星齒輪結(jié)構(gòu)也只是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，中間也只是幾個齒輪而已。工程師們巧妙的設(shè)計，賦予它非常強(qiáng)大的功能，對于整個傳動過程起到至關(guān)重要的作用。