▌前言：
行星齒輪自動(dòng)變速器的發(fā)明讓汽車(chē)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(dòng)力的可變分配增加了汽車(chē)的通過(guò)性，這其中最大的功勞來(lái)自于神秘的行星齒輪機(jī)構(gòu)。對(duì)于大多數(shù)熱愛(ài)汽車(chē)的朋友而言，這個(gè)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(chē)機(jī)械技術(shù)愛(ài)好者簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)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(shí)物圖對(duì)比如圖：
單排行星齒輪的結(jié)構(gòu)上是由一個(gè)太陽(yáng)輪、一個(gè)齒圈、一個(gè)行星架和支撐在行星架上的行星輪組成的。
太陽(yáng)輪就像太陽(yáng)一樣位于整個(gè)機(jī)構(gòu)的中心，行星輪與太陽(yáng)輪嚙合，齒圈的內(nèi)齒式設(shè)計(jì)讓齒圈和行星架上的行星輪嚙合。通常行星輪有3-6個(gè)(上圖有四個(gè)行星齒輪)通過(guò)滾針軸承對(duì)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(shí)，行星輪除了繞自身軸線的自轉(zhuǎn)外，同時(shí)還可繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)，行星架也繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)，由于太陽(yáng)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(yáng)輪、齒圈和行星架和行星輪稱為四個(gè)基本元件。
根據(jù)齒輪傳動(dòng)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(gè)齒輪，方向改變一次，依此基本原理。
在分析之前.假設(shè)主動(dòng)元件作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。
(1)行星架主動(dòng)，齒圈從動(dòng)，固定太陽(yáng)輪，形成同向增速狀態(tài)，齒數(shù)最多的行星架帶動(dòng)齒數(shù)較少的齒圈旋轉(zhuǎn)，速度增加，又因?yàn)槭莾?nèi)嚙合，所以形成同向增速狀態(tài)，也就是說(shuō)行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒圈也一定順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且速度增加。
(2)行星架主動(dòng)，太陽(yáng)輪從動(dòng)，固定齒圈，形成同向增速狀態(tài)，齒數(shù)最多的行星架帶動(dòng)齒數(shù)最少的太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)，速度增加最多，又因?yàn)槭莾?nèi)嚙，所以形成同向增速的狀態(tài)。
(3)太陽(yáng)輪主動(dòng)，行星架從動(dòng)，固定齒圈，形成同向減速狀態(tài)，齒數(shù)最少的太陽(yáng)輪帶動(dòng)齒數(shù)最多的行星架旋轉(zhuǎn)，速度減少最多，又因?yàn)槭莾?nèi)嚙合，所以形成同向減速狀態(tài)。
(4)太陽(yáng)輪主動(dòng)，齒圈從動(dòng)，固定行星架，形成反向減速狀態(tài)，齒數(shù)最少的太陽(yáng)輪帶動(dòng)齒數(shù)較多的齒圈旋轉(zhuǎn)，速度減少，又因?yàn)楣潭ㄐ行羌埽行禽喚褪嵌栎啠孕纬煞聪驕p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(dòng)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(méi)。電控系統(tǒng)加上AT變速箱(行星齒輪機(jī)構(gòu))實(shí)現(xiàn)更加快速升檔和降檔。
D1檔位 太陽(yáng)輪主動(dòng)，行星架被動(dòng)，齒圈不動(dòng)。
D2檔位 太陽(yáng)輪不動(dòng)，行星架被動(dòng)，齒圈主動(dòng)。
D3擋位(超速擋)太陽(yáng)輪不動(dòng)，行星架主動(dòng)，齒圈被動(dòng)。
R檔位 倒擋太陽(yáng)輪主動(dòng)，行星架不動(dòng)，齒圈被動(dòng)。
N檔位 所有運(yùn)動(dòng)件都不受約束時(shí)，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(kāi)始的A型演進(jìn)到C型時(shí)，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(dòng)變速器匹配的缺點(diǎn)，實(shí)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(shí)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(dòng)力，根據(jù)行駛情況需要，它最多可把60%的驅(qū)動(dòng)力輸出到前軸，或把80%的驅(qū)動(dòng)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(yáng)輪、環(huán)形齒輪和摩擦盤(pán)共同組成整個(gè)差速器結(jié)構(gòu)。當(dāng)環(huán)形齒輪與太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速不等時(shí)，行星齒輪會(huì)被迫產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又會(huì)導(dǎo)致與環(huán)形齒輪或太陽(yáng)輪的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。軸向運(yùn)動(dòng)的壓力對(duì)安裝在裝置內(nèi)的摩擦盤(pán)施加壓力，產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，因此限制了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就限制了打滑驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)，從而增加不打滑驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩。
▌侃弟總結(jié)：
行星齒輪機(jī)構(gòu)在汽車(chē)上的運(yùn)用主要就是自動(dòng)變速器和差速器內(nèi)，很簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的傳動(dòng)及鎖止功能，讓汽車(chē)的控制更加簡(jiǎn)單。有人說(shuō)汽車(chē)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(duì)于托森差速器這極高的贊美來(lái)自于將行星齒輪機(jī)構(gòu)引入到托森差速器之中，其實(shí)通過(guò)侃弟的講解大家可以看見(jiàn)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(dòng)地球的杠桿原理只是一個(gè)支點(diǎn)和一個(gè)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(gè)齒輪而已。工程師們巧妙的設(shè)計(jì)，賦予它非常強(qiáng)大的功能，對(duì)于整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程起到至關(guān)重要的作用。
行星齒輪自動(dòng)變速器的發(fā)明讓汽車(chē)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(dòng)力的可變分配增加了汽車(chē)的通過(guò)性，這其中最大的功勞來(lái)自于神秘的行星齒輪機(jī)構(gòu)。對(duì)于大多數(shù)熱愛(ài)汽車(chē)的朋友而言，這個(gè)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(chē)機(jī)械技術(shù)愛(ài)好者簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)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(shí)物圖對(duì)比如圖：
單排行星齒輪的結(jié)構(gòu)上是由一個(gè)太陽(yáng)輪、一個(gè)齒圈、一個(gè)行星架和支撐在行星架上的行星輪組成的。
太陽(yáng)輪就像太陽(yáng)一樣位于整個(gè)機(jī)構(gòu)的中心，行星輪與太陽(yáng)輪嚙合，齒圈的內(nèi)齒式設(shè)計(jì)讓齒圈和行星架上的行星輪嚙合。通常行星輪有3-6個(gè)(上圖有四個(gè)行星齒輪)通過(guò)滾針軸承對(duì)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(shí)，行星輪除了繞自身軸線的自轉(zhuǎn)外，同時(shí)還可繞太陽(yáng)輪公轉(zhuǎn)，行星架也繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)，由于太陽(yáng)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(yáng)輪、齒圈和行星架和行星輪稱為四個(gè)基本元件。
根據(jù)齒輪傳動(dòng)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(gè)齒輪，方向改變一次，依此基本原理。
在分析之前.假設(shè)主動(dòng)元件作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。
(1)行星架主動(dòng)，齒圈從動(dòng)，固定太陽(yáng)輪，形成同向增速狀態(tài)，齒數(shù)最多的行星架帶動(dòng)齒數(shù)較少的齒圈旋轉(zhuǎn)，速度增加，又因?yàn)槭莾?nèi)嚙合，所以形成同向增速狀態(tài)，也就是說(shuō)行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒圈也一定順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且速度增加。
(2)行星架主動(dòng)，太陽(yáng)輪從動(dòng)，固定齒圈，形成同向增速狀態(tài)，齒數(shù)最多的行星架帶動(dòng)齒數(shù)最少的太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)，速度增加最多，又因?yàn)槭莾?nèi)嚙，所以形成同向增速的狀態(tài)。
(3)太陽(yáng)輪主動(dòng)，行星架從動(dòng)，固定齒圈，形成同向減速狀態(tài)，齒數(shù)最少的太陽(yáng)輪帶動(dòng)齒數(shù)最多的行星架旋轉(zhuǎn)，速度減少最多，又因?yàn)槭莾?nèi)嚙合，所以形成同向減速狀態(tài)。
(4)太陽(yáng)輪主動(dòng)，齒圈從動(dòng)，固定行星架，形成反向減速狀態(tài)，齒數(shù)最少的太陽(yáng)輪帶動(dòng)齒數(shù)較多的齒圈旋轉(zhuǎn)，速度減少，又因?yàn)楣潭ㄐ行羌埽行禽喚褪嵌栎啠孕纬煞聪驕p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(dòng)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(méi)。電控系統(tǒng)加上AT變速箱(行星齒輪機(jī)構(gòu))實(shí)現(xiàn)更加快速升檔和降檔。
D2檔位 太陽(yáng)輪不動(dòng)，行星架被動(dòng)，齒圈主動(dòng)。
D3擋位(超速擋)太陽(yáng)輪不動(dòng)，行星架主動(dòng)，齒圈被動(dòng)。
R檔位 倒擋太陽(yáng)輪主動(dòng)，行星架不動(dòng)，齒圈被動(dòng)。
N檔位 所有運(yùn)動(dòng)件都不受約束時(shí)，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(kāi)始的A型演進(jìn)到C型時(shí)，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(dòng)變速器匹配的缺點(diǎn)，實(shí)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(shí)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(dòng)力，根據(jù)行駛情況需要，它最多可把60%的驅(qū)動(dòng)力輸出到前軸，或把80%的驅(qū)動(dòng)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(yáng)輪、環(huán)形齒輪和摩擦盤(pán)共同組成整個(gè)差速器結(jié)構(gòu)。當(dāng)環(huán)形齒輪與太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速不等時(shí)，行星齒輪會(huì)被迫產(chǎn)生自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又會(huì)導(dǎo)致與環(huán)形齒輪或太陽(yáng)輪的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。軸向運(yùn)動(dòng)的壓力對(duì)安裝在裝置內(nèi)的摩擦盤(pán)施加壓力，產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，因此限制了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就限制了打滑驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)，從而增加不打滑驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩。
▌侃弟總結(jié)：
行星齒輪機(jī)構(gòu)在汽車(chē)上的運(yùn)用主要就是自動(dòng)變速器和差速器內(nèi)，很簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的傳動(dòng)及鎖止功能，讓汽車(chē)的控制更加簡(jiǎn)單。有人說(shuō)汽車(chē)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(duì)于托森差速器這極高的贊美來(lái)自于將行星齒輪機(jī)構(gòu)引入到托森差速器之中，其實(shí)通過(guò)侃弟的講解大家可以看見(jiàn)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(dòng)地球的杠桿原理只是一個(gè)支點(diǎn)和一個(gè)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(gè)齒輪而已。工程師們巧妙的設(shè)計(jì)，賦予它非常強(qiáng)大的功能，對(duì)于整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程起到至關(guān)重要的作用。