行星齿轮传动的定义及特点

    齿轮传动在各种机器和机械设备中已获得了较广泛的应用。例如，起重机械、工程机械、冶金机械、建筑机械、石油机械、纺织机械、机床、汽车、飞机、火炮、船舶和仪器、仪表中均采用了齿轮传动。在上述各种机器设备和机械传动装置中，为了减速、增速和变速等特殊用途，经常采用一系列互相啮合的齿轮所组成的传动系统，在《机械原理》中，便将上述的齿轮传动系统统称之为轮系。

    一、行星齿轮传动的定义

    轮系可由各种类型的齿轮副组成。由锥齿轮、螺旋齿轮和蜗杆轮组成的轮系，称为空间轮系；而由圆柱齿轮组成的轮系，称为平面系统。本书主要讨论平面轮系的设计问题。

    根据齿轮系运转时其各齿轮的几何轴线相对位置是否变动，齿轮传动分为两大类型。

    1.普通齿轮传动（定轴轮系）

    当齿轮系运转时，如果组成该齿轮系的所有齿轮的几何轴线位置都是固定不变的，则称为普通齿轮传动（或称定轴轮系）。在普通齿轮传动中，如果各齿轮副的轴线均互相平行，则称为平行轴齿轮传动；如果齿轮系中含有一个相交轴齿轮副或一个相错轴齿轮副，则称为不平行轴齿轮传动（空间齿轮传动）。

    2.行星齿轮传动（行星轮系）

    当齿轮系运转时，如果组成该齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定，而绕着其他齿轮的几何轴线旋转，即在该齿轮系中，至少具有一个作行星运动的齿轮，如图1（a）所示。在上述齿轮传动中，齿轮a、b和构件x均绕几何轴线OO转动，而齿轮c是活套在构件x的轴Oc上，它一方面绕自身的几何轴线Oc旋转（自转），同时又随着几何轴线Oc绕固定的几何轴线OO旋转（公转），即齿轮c作行星运行；因此，称该齿轮传动为行星齿轮传动，即行星轮系。

    行星齿轮传动按其自由度的数目可分为以下几种。

    （1）简单行星齿轮传动  具有一个自由度（W=1）的行星齿轮传动，如图1（b）所示。对于简单行星齿轮传动，只需要知道其中一个构件的运动后，其余各构件的运动便可以确定。

    （2）差动行星齿轮传动  具有两个自由度（W=2）的行星齿轮传动，即它是具有三个可动外接构件（a、b和x）的行星轮系[见图1（a）]。对于差动行星齿轮传动，必须给定两个构件的运动后，其余构件的运动才能确定。

    在行星齿轮传动中作行星运动的齿轮c，称为行星齿轮（简称为行星轮）。换言之，在齿轮系中，凡具有自转和公转的齿轮，则称为行星轮，如图1中所示齿轮c。仅有一个齿圈的行星c，称为单齿圈行星轮[见图1和图2（a）];带有两个齿圈的行星轮c-d,称为双齿圈行星轮[见图2（b）和图3]。

    在行星齿轮传动中，支承行星轮c(或c-d)并使它得到公转的构件，称为转臂（又称为系杆），用符号x表示。转臂x绕之旋转的几何轴线，称为主轴线，如轴线OO。在行星齿轮传动中，与行星齿轮相啮合的，且其轴线又与主轴线OO重合的齿轮，称为中心轮；外齿中心轮用符号a或b 表示，内齿中心轮用符号b 或e表示。最小的外齿中心轮a又可称为太阳轮。而将固定不动的（与机架连接的）中心轮，称为支持轮，如图1（b）中所示的内齿轮b.

    在行星齿轮传动中，凡是其旋转轴线与主轴线OO相重合，并承受外力矩的构件，称为基本构件，如图1-1中的中心轮a、b和转臂x。换言之，所谓基本构件就是在空间具有固定旋转轴线的受力构件；其中也可能是固定构件，如图1（b）中与机架相连接的内齿轮b.而差动行星齿轮传动[见图1（a）]就是具有三个运动基本构件的行星齿轮传动。在其三个基本构件中，若将内齿轮b固定不动，则可得到应有十分广泛的，输入件为中心轮a或转臂x,输出件为转臂x或中心轮a的行星齿轮传动[见图1（b）]。仿上，当中心轮a固定不动时，则可得到输入件为内齿轮b或转臂x，输出件为转臂x或内齿轮b的行星齿轮传动。当转臂x固定不动时，则可得到所有齿轮轴线均固定不动的普通齿轮传动，即定轴齿轮传动。由于该定轴齿轮传动是原来行星齿轮传动的转化机构，故又称之为准行星齿轮传动，如图书1（c）所示。

    为了便于对上述行星齿轮传动进行研究分析，本书特将差动行星齿轮传动（W=2）、行星齿轮传动（W=1）和准行星齿轮传动，统称为行星齿轮传动。