行星齿轮（Planetary Gearing）是一种由多个齿轮组成的传动机构，其核心特征是部分齿轮的轴线会绕另一固定轴线旋转（即“公转”），同时这些齿轮还能绕自身轴线自转。其结构类似于太阳系中行星的运动方式，因此得名。
行星齿轮的基本组成
1. 太阳轮（Sun Gear）
位于中心的齿轮，通常与行星轮啮合，是动力输入或输出的关键部件。
2. 行星轮（Planet Gear）
围绕太阳轮旋转的齿轮，既能绕自身轴线自转，又能随行星架绕太阳轮轴线公转。
3. 行星架（Planet Carrier）
支撑行星轮并带动其公转的构件，通常作为动力输出或输入的载体。
4. 齿圈（Ring Gear）
包围行星轮的内齿轮，与行星轮啮合，通常固定或作为动力传递的末端。
行星齿轮的工作原理
自转与公转：
行星轮在行星架的带动下绕太阳轮公转（类似行星绕太阳运动），同时行星轮自身也会自转。这种复合运动使得行星齿轮能够实现复杂的动力分配和变速功能。
动力传递：
通过固定或连接太阳轮、齿圈、行星架中的任意两个元件，可以改变传动比，实现减速、增速、反向传动或差速合成。例如：
固定齿圈：太阳轮输入，行星架输出，可实现减速。
固定太阳轮：齿圈输入，行星架输出，可实现增速。
固定行星架：太阳轮和齿圈反向旋转，实现倒车功能。
行星齿轮的特点
1. 结构紧凑
通过内啮合（齿圈与行星轮的啮合）和多齿轮分担载荷的设计，行星齿轮的体积和重量仅为普通齿轮传动的1/2~1/3。
2. 承载能力强
多个行星轮同时传递动力，且功率可分流，显著提高了系统的承载能力。
3. 传动效率高
内啮合设计减少了动力损失，传动效率可达90%以上（负号机构）。
4. 变速灵活
通过固定、连接或制动不同元件，行星齿轮可实现多种传动比，广泛应用于汽车自动变速器、航空航天设备等。
5. 工作平稳
多行星轮均布设计使载荷分布均匀，振动和噪声较小。
6. 缺点
结构复杂，制造精度要求高。
传动效率随传动比增大而下降，但这一特性可用于减速齿轮设计。
行星齿轮的应用
1. 汽车变速器
自动变速器中，行星齿轮通过组合不同元件的固定或连接，实现多档位变速（如三档或四档变速器）。
2. 差速器
汽车差速器利用行星齿轮将发动机动力分配给左右驱动轮，并允许两轮以不同转速旋转（如转弯时）。
3. 航空航天
用于发动机减速器和飞行控制系统，实现高效的动力传输和精密控制。
4. 工业机械
在重型机械、机器人、精密仪器中，行星齿轮用于实现大传动比和高扭矩输出。
行星齿轮的分类
1. 按行星排数
单排行星齿轮：仅含一组行星轮，用于简单变速。
多排行星齿轮：由多个单排行星齿轮组合，实现更多档位（如辛普森式变速器）。
2. 按啮合方式
外啮合式：行星轮与太阳轮、齿圈均为外啮合（较少使用）。
内啮合式：行星轮与齿圈内啮合（主流设计，结构紧凑）。
3. 按自由度
周转轮系（单自由度）：固定一个元件后，系统运动确定。
差动轮系（双自由度）：可实现运动合成与分解（如汽车差速器）。
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