Google+ 機動學論壇(TALKING MECHANISMS): 行星齒輪原理

2007年6月5日 星期二

行星齒輪原理

B94611019 沈君恆


行星齒輪相關

雖然現在市面上大部分都是自排車,我們比較少有機會去踩離合器,不過離合器還是存在於自排車中,只是我們無法看見,當我們換檔時它會自動運作,不像手排車要靠人力去操作,以下是行星齒輪應用,行星齒輪離合器的專利相關介紹。

1、傳統離合器領域的現狀︰從總體上看,離合器的種類是多種多樣的,但是,在汽車上應用最為普遍的離合器卻只有一種,那就是摩擦片式離合器。

2、傳統(摩擦片式)離合器的技術缺陷︰摩擦片式離合器其實質是採用主動摩擦片和從動摩擦片透過壓緊彈簧壓緊產生的摩擦力來實現動力的傳遞和分離的,這種離合器同比行星齒輪離合器而言,存在著諸多的技術缺陷和應用缺陷。現對此列述如下︰
  • a、承載能力低︰單盤離合器不適合滿足傳遞發動機大轉矩的需求,對于重型大功率汽車而言,也需要設置輔助離合裝置;
  • b、架構複印︰對于多盤離合器及配置有副離合器的離合器而言,架構都極其複雜,組件繁多,檢測維修不便;
  • c、性能不穩定︰摩擦式離合器,相比行星齒輪離合器易于發生離合功能性故障,如︰分離不徹底,離合器打滑,傳力效率降低等;
  • d、傳力效率低,導致發動機能量在力傳遞過程中大量損失,是摩擦式離合器的最大弊端︰比如說,當壓簧的壓緊力不夠或摩擦片油污,離合器打滑等等。總之,凡在傳力過程中,有主、從動摩擦片之間發生摩擦,相對位移的情況則發動機傳來的扭矩能量一部分轉變為摩擦片之間的摩擦熱而耗失,動力在傳遞過程中大量損失,油耗量相應增加。汽車動力性能下降。
  • e、摩擦式離合器難以實現自動化。

技術解決方案--行星齒輪離合器

1、行星齒輪離合器的架構特點︰行星齒輪離合器架構非常簡單,它是採用一對傳入齒輪和一對傳出齒輪裝配在同一個傳動軸上而成,中間透過一組行星齒輪,並透過控制行星齒輪軸的狀態來實現動力傳遞的"離"、"合"。

2、行星齒輪離合器的工作原理︰

  • a、支點在杠杆傳力過程中的作用;支點在杠杆傳力過程中起著決定性的作用,如果支點是固定于一點的,則杠杆可實現傳力,如果支點是隨杠杆的活動而活動的,則杠杆無法實現傳力。
  • b、支點軸活動與支點軸約束︰單個行星齒輪均相當于一個由多個等力臂杠杆共用一個支點(行星齒輪軸)疊合而成的杠杆多聚體。此時,行星齒輪空套在行星齒輪軸上,則行星齒輪軸為支點軸。同"a ",當行星齒輪軸(支點軸)固定時(被約束)時,行星齒輪能實現順利傳力,反之,則行星齒輪無法實現傳力。
  • c、行星齒輪離合器的工作原理︰利用上述原理,我們發明了行星齒輪離合器,其工作原理如下︰當行星齒輪軸在操控系統的作用下,被約束固定時,由傳入齒輪傳入的轉矩帶動空套在行星齒輪軸上的行星齒輪繞行星齒輪軸轉動,此時,行星齒輪相當于獲得一個支點,動力經由傳入齒輪傳遞給行星齒輪,行星齒輪傳遞給輸出齒輪,使之向相反方向運動。此時相當于離合器接合的情形。當行星齒輪軸在操控系統的作用下,失去約束可自由活動時,由傳入齒輪傳入的力矩,帶動空套在行星齒輪軸上的行星齒輪繞行星齒輪軸轉動,因行星齒輪軸失去約束,因此,在傳入齒輪的作用下,行星齒輪軸同時繞主軸(裝配軸)轉動。行星齒輪相當于失去一個支點,此時行星齒輪繞行星齒輪軸"自轉"的同時沿行星軌道"公轉",動力傳遞終止,相當于離合器分離的情形。

3、行星齒輪離合器的應用優勢︰

行星齒輪離合器對於傳統各種離合器,特別是摩擦片式離合器,具有絕對的技術優勢和應用優勢,表現下如下方面︰

  • a、架構簡單、緊湊、尺寸小;
  • b、齒輪系統強度高,經久耐用,承載負荷範圍大,單離合器即可適用於一切載荷工況;
  • c、同軸傳動,實現離合時,相嚙合的齒輪間不分離;
  • d、傳力效率高,傳力效率近100%,不損失來自發動機的動力能量,有效減低因傳力能量損失導致的油耗增加,汽車動力性能下降;
  • e、工作性能相當穩定,幾乎無離合功能故障,檢測維修方便;
  • f、開發製造成本低,易于產業化;
  • g、很容易實現氣、液、電控及全自動控制。

行星齒輪離合器是2006年才專利發佈的新產品,目前應該大部分車款仍是傳統式離合器,而且離合器並非只應用在汽車上,許多大型機械也配有離合器,未來有機會普遍被應用,以上分享給同學參考。

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