淺析行星齒輪變速器與普通齒輪變速器在汽車中的應(yīng)用

李宏標(biāo)，裴方聰，萬雨生，王麗娟

（西南交通大學(xué)希望學(xué)院，四川 成都 610400）

變速器是設(shè)置于原動(dòng)機(jī)和工作件之間的傳動(dòng)裝置，它的主要作用是改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以滿足工作的需要。在汽車領(lǐng)域中，變速器是必不可少的傳動(dòng)裝置，它能使人在駕駛中根據(jù)道路的情況而控制不同的行駛速度。隨著機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展，變速器的種類越來越多，特別是在汽車領(lǐng)域中，人類不斷追求駕駛舒適度和安全保障度，變速器的選擇成了一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。文章主要通過普通齒輪變速器和行星齒輪變速器在汽車中實(shí)現(xiàn)變速的原理的，分別闡述兩種變速器的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 普通齒輪變速器

普通齒輪變速箱是由不同齒比的齒輪組構(gòu)成的，它的基本工作原理是通過切換不同齒比的齒輪來實(shí)現(xiàn)變速的效果。汽車變速器就是根據(jù)這一原理利用幾組大小不同的齒輪傳動(dòng)而實(shí)現(xiàn)速度調(diào)整的。在汽車中普通齒輪變速器的調(diào)速原理如圖1所示。

圖1 普通齒輪變速器變速原理簡圖

套筒固定在輸出軸上，并且套筒上裝有花鍵，輸出軸上的齒輪均開有花鍵槽，駕駛員通過擺動(dòng)操作桿移動(dòng)套筒的位置從而選擇不同齒輪嚙合來達(dá)到需要的速度。如上圖所示，當(dāng)駕駛員向左擺動(dòng)操作桿時(shí)，套筒向左移動(dòng)，套筒上的花鍵與左邊齒輪上的花鍵槽相配合，實(shí)現(xiàn)低速擋前行；同理當(dāng)駕駛員向右擺動(dòng)操作桿時(shí)，套筒右移實(shí)現(xiàn)高速擋前行。

2 行星齒輪變速器

行星齒輪的組成部件主要由三部分組成，分別是太陽輪、行星輪和齒圈。以單排的行星齒輪為例，若任意選一個(gè)作為傳動(dòng)的主動(dòng)件，剩下的兩個(gè)一個(gè)作為從動(dòng)件，一個(gè)固定，可以能得到四種不同的傳動(dòng)比。其變速過程如下圖2所示。

圖2 行星齒輪變速器變速原理簡圖

圖2中左邊為電機(jī)輸入動(dòng)力的輸入軸，右邊為驅(qū)動(dòng)汽車輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出軸，裝置中有很多的離合器，如均為自動(dòng)變速離合器，不同自動(dòng)變速離合器的嚙合就會(huì)改變行星齒輪的主動(dòng)件和從動(dòng)件，從而自動(dòng)得到不同速比，達(dá)到自動(dòng)變速的效果。

3 兩種變速器比較

應(yīng)用上，普通齒輪變速器應(yīng)用于手動(dòng)擋汽車；行星齒輪變速器主要應(yīng)用于自動(dòng)擋汽車。性能上，普通齒輪變速器是純機(jī)械控制，相比于行星齒輪變速它能有效的縮短變速時(shí)間；耗油方面普通齒輪變速器相比于行星齒輪變速器能減少耗油量；手動(dòng)變速器對(duì)駕駛員技術(shù)要求過高，自動(dòng)變速器操作相對(duì)簡單；行星齒輪變速器傳動(dòng)效率高，一般其效率值可達(dá)0.97～0.99；行星齒輪變速器的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。

對(duì)比之下，行星齒輪變速器比普通齒輪變速器更具有市場優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)于現(xiàn)在汽車越來越要求小型化的時(shí)代，行星齒輪變速器可大大減少空間占有率；對(duì)于操作者來說，特別是廣大女性群眾，自動(dòng)擋汽車駕駛起來更便捷和安全。在二十一世紀(jì)這個(gè)環(huán)保的世紀(jì)，大城市中很多電力驅(qū)動(dòng)的共享汽車也均采用了行星齒輪自動(dòng)變速器。因此，總體而言，行星齒輪變速器在汽車應(yīng)用中更加廣泛和實(shí)用。