行星齿轮系

除了上述应用外，齿轮还有很多其他用法。有一种专用齿轮系称为行星齿轮系。行星齿轮可以解决下列问题——假设您希望得到6:1的齿轮比，并让输入与输出的旋转方向相同。若要生成这种齿轮比，一种方法是使用下面的三齿轮轮系：



在这一齿轮系中，蓝色齿轮的直径是黄色齿轮的六倍（从而得到6:1的齿轮比）。红色齿轮的大小并不重要，因为它在这里只用来反转旋转方向，以使蓝色和黄色齿轮按同一方向旋转。但是，假设您需要让输出齿轮和输入齿轮共用一个轴，又该怎么办呢？需要这种同轴功能的一个常见例子是电动螺丝刀。在此情况下，您可以使用行星齿轮系统，如下所示：


在此齿轮系统中，黄色齿轮（中心齿轮）与这三个红色齿轮（行星齿轮）同时啮合。所有这三个齿轮都附在一个板面（行星架）上，并与蓝色齿轮（环形齿轮）的内侧而不是外侧啮合。由于存在三个红色齿轮而不是一个，因此这个齿轮系会极其稳固。它的输出轴连在蓝色环形齿轮上，行星架则保持固定——这同样可以产生6:1的齿轮比。此外，您还可以在自动变速箱内找到行星齿轮系统。

行星齿轮组还有一个有趣的方面，它们可以根据用作输入、输出和固定的齿轮情况的不同，而生成不同的齿轮比。例如，如果将中心齿轮用作输入齿轮，同时将环形齿轮保持固定，并将输出轴连接到行星架上，我们将得到一个不同的齿轮比。在此情况下，行星架和行星齿轮都将围绕中心齿轮旋转，这样中心齿轮必须旋转七周而不是六周，才能让行星架旋转一周。这是因为，行星架在旋转时会以同向围绕中心齿轮旋转一周，从而使中心齿轮少转了一周。这样，我们便得到了7:1的减速比。

您还可以重新安排它们的角色，这次让中心齿轮保持固定，同时将行星架用作输出，并将输入轴连在环形齿轮上。这样得到的齿轮比将为1.17:1。自动变速箱就是利用行星齿轮组生成不同的齿轮比，它使用离合器和制动器带将齿轮组的不同部分固定并更改输入齿轮和输出齿轮。