我們所熟悉的齒輪,大部分都是轉軸固定的齒輪。比如機械鐘表,雖然所有的齒輪都在轉動,但它們的轉動中心(與圓心重合)往往通過軸承安裝在表殼上,所以它們的轉動軸相對於表殼是固定的,所以也叫“定軸齒輪”。有壹定的運動,相應的,有壹種不太為人所知的齒輪叫做“行星齒輪”,它的轉軸不是固定的,而是裝在壹個可轉動的支架上(藍色)(圖1中黑色部分是殼體,黃色部分代表軸承)。行星齒輪(綠色)可以像定軸齒輪壹樣繞著自己的旋轉軸(B-B)旋轉,其旋轉軸也繞著其他帶藍色括號的齒輪(稱為行星架)的軸(A-A)旋轉。圍繞自身軸的旋轉稱為“自轉”,圍繞其他齒輪軸的旋轉稱為“公轉”,就像太陽系中的行星壹樣,因此得名。
和太陽系壹樣,成為行星齒輪公轉中心的固定軸的齒輪稱為“太陽齒輪”,如圖2中的紅色齒輪。壹個行星齒輪或兩個固定連接的行星齒輪上通常有兩個嚙合點,分別與兩個太陽齒輪相關。如右圖所示,灰色的內齒輪軸與紅色的外齒輪軸重合,也是太陽齒輪。
定軸齒輪傳動的原理很簡單。在壹對嚙合的齒輪中,壹個齒輪是驅動輪,動力從該輪引入,另壹個齒輪是從動輪,動力從該輪輸出。有些檔位只是作為中轉站,壹邊與驅動輪嚙合,另壹邊與從動輪嚙合,動力通過它傳遞。
在帶有行星齒輪的齒輪系統中,情況有所不同。因為有了行星架,也就是說可以有三根轉軸允許動力輸入/輸出,必要時還可以用離合器或剎車等手段限制壹根軸的轉動,剩下的兩根軸被驅動,這樣相互嚙合的齒輪之間的關系就可以有多種組合:
動力從壹個太陽輪輸入,從另壹個太陽輪輸出,行星架由制動機構制動;
動力從壹個太陽輪輸入,從行星架輸出,另壹個太陽輪制動死;
動力從行星架輸入,從壹個太陽輪輸出,另壹個太陽輪制動死;
兩個動力分別從兩個太陽輪輸入,然後合成從行星架輸出;
兩路動力分別從行星架和其中壹個太陽輪輸入,合成後從另壹個太陽輪輸出;
動力從壹個太陽輪輸入,從另壹個太陽輪和行星架以兩種方式輸出;
動力從行星架輸入,從兩個太陽輪以兩種方式輸出;
眾所周知,汽車只有壹個引擎和四個輪子。發動機轉速、扭矩等特性與道路行駛需求相差較大。為了將發動機的動力適當地分配給驅動輪,可以利用行星齒輪的上述特性。比如自動變速器也是利用行星齒輪的這些特性,通過離合器和制動器來改變各部件的相對運動關系,從而獲得不同的傳動比。