神奇的行星齿轮

yehui2512

行星齿轮机构，看似很复杂，其实在汽车中是很常用的齿轮机构。可以说在任何汽车上都能找到它的影子。我们常见的差速器就是一套典型的行星齿轮机构。因为行星齿轮的特性决定它的广泛用途。从我们对差速器的一些使用特性的了解，就能弄清行星齿轮的一部分功能。当汽车在直线行驶时，差速器中的行星齿轮不自转，而是绕半轴公转，左右半轴输出转速相同；当某根半轴受阻力较大时（汽车转弯时），行星齿轮产生自转，调节左右半轴的转速。正是因为行星齿轮机构在外力的作用下能改变它的运动状态，所以非常适合用来做自动变速器的变速齿轮。
行星齿轮在自动变速器中的运动就地球的运动一样，能自转能公转。一个最简单的行星齿轮组，由四个运动部件组成，分别是：若干个行星齿轮，一个中心齿轮，一个行星齿轮托架和一个外齿环。通常，行星齿轮本身是不输出动力的，只有其他三个部件才用来传递转动的力。当三个运动件都不被约束时（都可自由旋转时），外齿环，行星托架，中心齿轮都相对转动。那么这个行星齿轮组不输出力矩，此时可视为空档。当给以上三个部件的任意一个部件施加一个外力，让他无法运动（固定）的话，那么行星齿轮组就能产生一个固定的传动比。

      我们从图中可以看出它的运动状态。如果我们固定住外齿环，把太阳齿轮作为输入轴，把行星齿轮托架作为输出轴，那么此时就产生了一个3.4的传动比；如果我们固定住中心齿轮，把外齿环作为输入轴，行星齿轮托架仍然作为输出轴，那么就能获得一个0.71的传动比。所以，一个简单的行星齿轮组，除了终止动力输出（空转）以外，还能产生两个有效的齿轮比，这就相当于两个挡位。如果再加一组行星齿轮组配合，就能产生4个传动比；如果设计三个行星齿轮组配合运转，就能产生6个传动比，依次类推理论上可以产生N个传动比。所以，无论是4挡变速器，5挡变速器还是6挡变速器，只要设计合适的行星齿轮组，就能实现。
自动变速器变速挡位的控制，需要让电脑做两件事。第一件是让电脑收集相关资料（比如车速，发动机转速，节气阀开度等）计算出最佳换档时间，也就是让电脑明白何时该换档；第二件就跟行星齿轮有关了，由电脑通过控制电磁阀来控制各个制动器（限制行星齿轮的运动）和离合器（接通和断开输入轴）来限制和接通行星齿轮组中各个运动部件的运动。从而达到自动控制变速比的目的。

      但作为一台自动变速器，光有行星齿轮组和控制机构是不够的，开过自动挡车的人都知道，配备了自动变速器的汽车是没有离合器踏板的。也就是说在换挡的过程中，发动机的动力并没有断开。我们可以想象，如果把发动机的动力与变速箱的输入轴直接相连，在变速时就会带来很强烈的换挡冲击，不但减低了乘坐舒适性，也使自动变速器的寿命大打折扣。这样的变速器是毫无意义的。所以在发动机与变速箱之间布置了一个液力变矩器。它通过液压来传递动力。我们知道液体是柔软的，而且能吸收一部分多余的能量。这正好能配合自动变速器的换挡动作，减小换挡冲击。这就是为什么，当我门挂入D挡以后，踩住刹车也不会熄火的原因。虽然此时仍然有档位，但在液力变矩器的作用下，待速时发动机转动的能量被液压油吸收，转换成了热量，所以保持这待速的平衡。话说回来，既然液压油能吸收待速能量，那就意味着也能吸收加速时发动机的能量。所以这也是装备了自动变速箱的汽车油耗比手波车高的原因之一。

      为了减少液力变矩器的能量损失，工程师们通常会把它加上一个锁死功能。当汽车保持一定速度匀速巡航，或保持一个不变的超速挡正常行驶时，电脑就会把液力变矩器锁死。此时视为发动机与变速箱刚性相连，液力变矩器不产生能量损耗。所以，驾驶员们在驾驶自动变速汽车时，应当尽量保持匀速行驶才是最省油的。

haoxq0572

好不错,又懂了一点东西!谢谢楼主!

vallensjt

谢谢 ，学习了，不错

zhake

感谢！感谢！辛苦了！

wht920

谢谢， 你的资料。很有用对我来说

wxx810222

言简意赅，道理深刻！

减速电机

非常感谢楼主，值得加分

jiangege123

强烈要求加分

triumph200

楼主是做汽车行业的吧，这么了解

chenmiaooo

想不到是如此应用的啊,以前只知道汽车上面有用但是不知道究竟是怎么用的现在终于明白了!