行星傳動
關注創建者：趙曉興 創建時間：2025-11-20
行星傳動的實例教程
作為一名正經傳動研發工程師，一直想著自己搞點分析，能迅速優化自己的產品，從而提高產品設計質量（避免多次提交模型到CAE工程師，重復性溝通分析），但傳統CAE分析的網格劃分花費了太多精力，對工作效率并沒有很大的提升，而Simsolid的出現讓我耳目一新，決定嘗試。現使用該軟件對行星傳動中的行星架進行靜力學分析，干貨分享給對大家，但愿對各位對軟件使用有一定的幫助。
第一步導入模型；
第二步賦予材料屬性：
第三步新建局部坐標系：
第四步施加邊界條件（花鍵固定，行星輪定位銷孔施加徑向力）后效果如下：
第五步運行分析結果，應力截圖如下：
分析結果顯示凹槽處應力最大值為190Mpa，應力值滿足1.5倍安全系數值，設計方案滿足需求。整個分析過程只用了三分鐘時間，大大縮短了分析時間，提高了工作效率。
展開 系統簡介
Orbitless 傳動是一款創新性的固定速比、行星輪系傳動系統，結構中包含兩個行星架且用第二個行星架代替齒圈的應用，也正是這樣創新性的結構使得 Orbitless 傳動比傳統的行星輪系傳動具有更高的傳動效率，而且振動峰值也更小、在人耳可聽到頻率范圍內的噪聲輻射也更小，但獲得這種性能會相對降低些許扭矩傳遞能力。工程師可在產生噪聲最多的傳動級（通常是齒輪箱的輸入級）使用 Orbitless 傳動，以進一步降低噪聲輻射。
了解 Orbitless 傳動
Orbitless 傳動是能夠應用至各種場合的傳動系統，具有傳動效率高、NVH 噪聲低、極高或極低地速比、高輸入轉速等優點，其典型應用場景很多，例如：運動控制系統、機器人傳動、新能源汽車電驅傳動、工業傳動、電力設備傳動和風力發電等。采用傳統的齒輪技術，通過不同的集成方式創造噪聲更低的傳動系統，涉及諸多因素：輪齒修形、材料、潤滑技術和聲音阻尼技術等。Orbitless 傳動之所以噪聲較小主要由于下面幾個設計因素：首先，在行星輪系中去除了齒圈零件，減少了 50%的輪齒嚙合數量；其次，節圓線速度大約降低 50%，減小了相關噪聲的幅值和頻率；再次，Orbitless 不使用齒圈，不需要考慮裝配過程中行星輪與齒圈的嚙合相位問題，因此裝配精度要求較低，使用成本更低的直齒輪就能獲得類似于斜齒輪的 NVH 性能。
Orbitless傳動的尺寸大小與傳統的行星輪系減速器相近，齒輪箱也能夠形成不同大小尺寸的系列化產品，且使用與傳統齒輪箱相似的標準零件。Orbitless傳動不需要使用特殊的材料或加工工藝，主要是在零件動能布置上進行了創新，獲得其最大的優勢和價值，也是下圖中各種新型傳動平臺的技術基礎。
展開 行星齒輪傳動具有高扭矩、高傳動比、高可靠性、高平穩性和高傳動效率等優點，廣泛應用于汽車、航空、船舶、風力發電、重型機械等領域，但是系統振動噪聲和過大的動載荷一直是學術界和工業界研究和關注的焦點。近20 年來，隨著齒輪傳動向高功率密度、高精度、低振動、高可靠等方向發展，出現了更多針對行星齒輪傳動的研究。現有行星輪系研究主要集中在動力學建模、自由振動、動態響應、固有特性及參數敏感性等方面。
為實現多級行星輪系動力學性能精準預測及耦合振動分析，針對傳統集中質量法精度不高和大規模有限元模型計算量大、后處理困難的問題，重慶大學的魏靜、張愛強、秦大同、舒銳志在《考慮結構柔性的行星輪系耦合振動特性研究》（《機械工程學報》2017年1期）一文中，基于軸系單元法提出了一種針對多級行星輪系高效建模與耦合振動分析的建模方法。考慮齒圈、行星架以及軸系等結構柔性影響，建立能夠反映其尺寸結構和動力學特性的軸系單元模型，實現多級行星輪系耦合振動特性分析，為多級行星齒輪傳動的動態設計提供可靠數據支撐。
圖 多級行星輪系軸系單元劃分
主創簡介
魏靜(通信作者)，男，1978 年出生，博士，教授。主要研究方向為機械傳動、齒輪系統動力學。
張愛強，男，1990 年出生，博士研究生。主要研究方向為機械傳動、齒輪系統動力學。
秦大同，男，1956 年出生，博士，教授。
展開 行星齒輪傳動與鏈傳動相比較，具有質量小，體積小，承載能力強，傳動比大，傳動效率高等優點，但在行星齒輪傳動種種優點下，不可避免的帶來一些缺點，對其材料的要求過高，在追求傳動比大而體積小的同時，其傳動結構大大的復雜化，以及在制造和安裝過程中較困難，對于行星齒輪傳動設計來說，不僅應該了解其優點，而且應該在設計中，充分發揮其優點，且把其缺點降低到最低的限度。從而才能設計出性能優良的行星齒輪傳動裝置，為我們賽車提供更加強大的動力保證。
Kisssoft軟件為我們行星齒輪傳動設計提供了一體化方案，從設計到仿真，再到進一步的優化設計，本文利用Kisssoft軟件在行星齒輪設計上的初步設計的嘗試，旨在通過初步嘗試讓大家對Kisssoft軟件有一個大概的認識。
什么是Kisssoft
Kisssoft軟件是齒輪設計、齒輪傳動系統設計及軸、軸承設計的專業軟件工具，也是全球唯一一款正向齒輪設計軟件，它允許你從單個零部件一步一步完成整個齒輪箱的系統建模。同時也是世界上功能最強、覆蓋面最寬、技術最深、實用性最強、集傳動系統選配、設計與開發為一體的大型專業軟件。其專業領域包括風電齒輪箱、汽車變速箱及機械工業齒輪箱等，其應用領域包括汽車、航空航天、船舶、工程機械、農業機車、風力工業、軸、軸承等。
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行星齒輪減速機
行星減速機以其體積小，傳動效率高，減速范圍廣，精度高等諸多優點，而被廣泛應用于伺服、步進、直流等傳動系統中。其作用就是在保證精密傳動的前提下，主要被用來降低轉速增大扭矩和降低負載/電機的轉動慣量比。
行星減速機因為結構原因，單級減速最小為3，最大一般不超過10，常見減速比為：3/4/5/6/8/10，減速機級數一般不超過3，但有部分大減速比定制減速機有4級減速。
相對其他減速機，行星減速機具有高剛性、高精度(單級可做到1分以內)、高傳動效率(單級在97%-98%)、高的扭矩、體積比、終身免維護等特點。因為這些特點，行星減速機多數是安裝在步進電機和伺服電機上，用來降低轉速，提升扭矩，匹配慣量。
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蝸桿減速機
主要有圓柱蝸桿減速機，圓弧環面蝸桿減速機，錐蝸桿減速機和蝸桿—齒輪減速機，其中以圓柱蝸桿減速機最為常用。
蝸桿減速機適用于減速比為10~80。結構緊湊，傳動比大，但傳動效率低，適用于小功率、間隙工作的場合。當蝸桿圓周速度V≤4~5m/s時，蝸桿為下置式，潤滑冷卻條件較好；當V≥4~5m/s時，油的攪動損失較大，一般蝸桿為上置式。
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由于三段螺桿共用一根傳動軸，所以只需求得行星輪的傳動比和給定的普通輸送段的轉速，即可得到三段的轉速。將邊界條件(1)、(2)、(3)分別代入式(1)計算得出加速混合段轉速為180 r/min, 加速輸送段為240 r/min。
行星齒輪傳動與普通齒輪傳動相比較，具有質量小、體積小、結構緊湊、承載能力大、傳動效率高、傳動比大等優點，已廣泛應用于工程機械、汽車、飛機和船舶等各行各業。在行星齒輪箱中，齒圈一般固定不動，太陽輪、行星輪和行星架旋轉。在某些情況下，齒圈的柔性對輪齒接觸力和傳遞到周圍結構的力都有重大影響。
此外，當行星齒輪經過時，靠近齒圈的殼體結構的局部加強可能會影響振動信號。
行星減速器的傳動結構是目前齒輪減速器的高效組合。行星減速器的基本傳動結構如下：（1)太陽輪(2)行星齒輪(3)內齒環(4)連接齒輪(5)行星框(6)輸出軸。
驅動源以直線或連接的形式啟動太陽齒輪，太陽齒輪與行星載體上的行星齒輪相結合，以驅動運動。整個行星齒輪系統自動旋轉在外齒環周圍，行星齒條連接輸出軸的輸出以降低速度。乘以級齒輪組和行星齒輪組的數量，積累更高的減速比。
根據行星輪系速比計算公式，C1、C3閉合，行星輪一檔傳動速比為：
二檔傳動比輸入齒圈轉速等于輸出齒圈轉速，速比為1。三檔傳動速比為：
扭矩關系數學模型為：
根據鄰接條件和同心關系，初步設定相鄰檔位速比為1.6。
其中輸入分流式系統在運行時，其行星傳動機構當中的兩部分構件需要分別連接電機與發動機，而第三構件則需要與另一電機和輸出端進行有效連接。在較低傳動比的區域，該結構的工作效率相對較高，而在高速狀態下，電機的轉速會有所加快，增大了電功率的實際比例，使電功率呈現出反向的傳遞路徑，進而有功力循環產生，降低了傳動效率。
21 行星齒輪減速器 planetary reducer
采用行星齒輪傳動的減速器。
22 滾珠絲杠副 ball screw
在絲杠和螺每間以滾珠為滾動體的螺旋傳動元件。
23 位置發送器 electric position transmitter。
將電動執行機構輸出的直線位移或角位移轉換成電信號的裝置。
圖9 行星攪拌機傳動機構
行星齒輪攪拌機工作原理：多功能攪拌機集打蛋、碎肉、蔬菜切片等功能為一體，其傳動裝置用來傳遞原動力機的動力，變換其運動方式，以實現攪拌機預定的工作要求，是攪拌機的主要組成部分。傳動裝置采用了行星齒輪傳動，由電動機直接帶動中心輪輸出第一轉速，用于攪拌。經過行星齒輪系傳動，轉臂通過連接器輸出第二轉速，用于碎肉，實現碎肉功能。
在行星齒輪傳動中，因為行星軸短，如果傳動系統通過行星軸傳遞較大的扭矩作用，就有可能導致行星銷上兩滾針軸承的負載不一致，此時如果考慮行星銷上軸承的工作情況，請務必勾選。
②：靜態分析可以得到齒輪的嚙合剛度數值，勾選后表示將要計算齒輪嚙入嚙出的剛度，計算精度較高，計算時間也較長。
③：旋轉嚙合誤差分析對于行星齒輪系這樣的分流型齒輪機構有重要作用。分析分流齒輪系統時建議勾選。
行星齒輪傳動與鏈傳動相比較，具有質量小，體積小，承載能力強，傳動比大，傳動效率高等優點，但在行星齒輪傳動種種優點下，不可避免的帶來一些缺點，對其材料的要求過高，在追求傳動比大而體積小的同時，其傳動結構大大的復雜化，以及在制造和安裝過程中較困難，對于行星齒輪傳動設計來說，不僅應該了解其優點
具體分為下面幾個方面：直齒輪傳動、平行軸斜齒輪傳動、人字齒輪傳動、齒輪齒條傳動、內齒輪傳動、擺線齒輪傳動、行星齒輪傳動等。
