浅析行星齿轮变速器与普通齿轮变速器在汽车中的应用

李宏标，裴方聪，万雨生，王丽娟

（西南交通大学希望学院，四川 成都 610400）

变速器是设置于原动机和工作件之间的传动装置，它的主要作用是改变原动机的转速以满足工作的需要。在汽车领域中，变速器是必不可少的传动装置，它能使人在驾驶中根据道路的情况而控制不同的行驶速度。随着机械行业的不断发展，变速器的种类越来越多，特别是在汽车领域中，人类不断追求驾驶舒适度和安全保障度，变速器的选择成了一个关键点。文章主要通过普通齿轮变速器和行星齿轮变速器在汽车中实现变速的原理的，分别阐述两种变速器的优缺点。

1 普通齿轮变速器

普通齿轮变速箱是由不同齿比的齿轮组构成的，它的基本工作原理是通过切换不同齿比的齿轮来实现变速的效果。汽车变速器就是根据这一原理利用几组大小不同的齿轮传动而实现速度调整的。在汽车中普通齿轮变速器的调速原理如图1所示。

图1 普通齿轮变速器变速原理简图

套筒固定在输出轴上，并且套筒上装有花键，输出轴上的齿轮均开有花键槽，驾驶员通过摆动操作杆移动套筒的位置从而选择不同齿轮啮合来达到需要的速度。如上图所示，当驾驶员向左摆动操作杆时，套筒向左移动，套筒上的花键与左边齿轮上的花键槽相配合，实现低速挡前行；同理当驾驶员向右摆动操作杆时，套筒右移实现高速挡前行。

2 行星齿轮变速器

行星齿轮的组成部件主要由三部分组成，分别是太阳轮、行星轮和齿圈。以单排的行星齿轮为例，若任意选一个作为传动的主动件，剩下的两个一个作为从动件，一个固定，可以能得到四种不同的传动比。其变速过程如下图2所示。

图2 行星齿轮变速器变速原理简图

图2中左边为电机输入动力的输入轴，右边为驱动汽车轮子转动的输出轴，装置中有很多的离合器，如均为自动变速离合器，不同自动变速离合器的啮合就会改变行星齿轮的主动件和从动件，从而自动得到不同速比，达到自动变速的效果。

3 两种变速器比较

应用上，普通齿轮变速器应用于手动挡汽车；行星齿轮变速器主要应用于自动挡汽车。性能上，普通齿轮变速器是纯机械控制，相比于行星齿轮变速它能有效的缩短变速时间；耗油方面普通齿轮变速器相比于行星齿轮变速器能减少耗油量；手动变速器对驾驶员技术要求过高，自动变速器操作相对简单；行星齿轮变速器传动效率高，一般其效率值可达0.97～0.99；行星齿轮变速器的运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。

对比之下，行星齿轮变速器比普通齿轮变速器更具有市场优势，特别是对于现在汽车越来越要求小型化的时代，行星齿轮变速器可大大减少空间占有率；对于操作者来说，特别是广大女性群众，自动挡汽车驾驶起来更便捷和安全。在二十一世纪这个环保的世纪，大城市中很多电力驱动的共享汽车也均采用了行星齿轮自动变速器。因此，总体而言，行星齿轮变速器在汽车应用中更加广泛和实用。