淺析行星齒輪變速器與普通齒輪變速器在汽車中的應用

李宏標，裴方聰，萬雨生，王麗娟

（西南交通大學希望學院，四川 成都 610400）

變速器是設置于原動機和工作件之間的傳動裝置，它的主要作用是改變原動機的轉速以滿足工作的需要。在汽車領域中，變速器是必不可少的傳動裝置，它能使人在駕駛中根據道路的情況而控制不同的行駛速度。隨著機械行業的不斷發展，變速器的種類越來越多，特別是在汽車領域中，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關鍵點。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現變速的原理的，分別闡述兩種變速器的優缺點。

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成的，它的基本工作原理是通過切換不同齒比的齒輪來實現變速的效果。汽車變速器就是根據這一原理利用幾組大小不同的齒輪傳動而實現速度調整的。在汽車中普通齒輪變速器的調速原理如圖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，駕駛員通過擺動操作桿移動套筒的位置從而選擇不同齒輪嚙合來達到需要的速度。如上圖所示，當駕駛員向左擺動操作桿時，套筒向左移動，套筒上的花鍵與左邊齒輪上的花鍵槽相配合，實現低速擋前行；同理當駕駛員向右擺動操作桿時，套筒右移實現高速擋前行。

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，若任意選一個作為傳動的主動件，剩下的兩個一個作為從動件，一個固定，可以能得到四種不同的傳動比。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中左邊為電機輸入動力的輸入軸，右邊為驅動汽車輪子轉動的輸出軸，裝置中有很多的離合器，如均為自動變速離合器，不同自動變速離合器的嚙合就會改變行星齒輪的主動件和從動件，從而自動得到不同速比，達到自動變速的效果。

3 兩種變速器比較

應用上，普通齒輪變速器應用于手動擋汽車；行星齒輪變速器主要應用于自動擋汽車。性能上，普通齒輪變速器是純機械控制，相比于行星齒輪變速它能有效的縮短變速時間；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；手動變速器對駕駛員技術要求過高，自動變速器操作相對簡單；行星齒輪變速器傳動效率高，一般其效率值可達0.97～0.99；行星齒輪變速器的運動平穩、抗沖擊和振動的能力較強。

對比之下，行星齒輪變速器比普通齒輪變速器更具有市場優勢，特別是對于現在汽車越來越要求小型化的時代，行星齒輪變速器可大大減少空間占有率；對于操作者來說，特別是廣大女性群眾，自動擋汽車駕駛起來更便捷和安全。在二十一世紀這個環保的世紀，大城市中很多電力驅動的共享汽車也均采用了行星齒輪自動變速器。因此，總體而言，行星齒輪變速器在汽車應用中更加廣泛和實用。