行星齿轮变速器设计
行星齿轮机构、换挡执行机构
1、结构和类型
结构：太阳轮、齿圈、行星架和若干行星齿轮
类型：1）按齿轮的啮合方式
内啮合式、外啮合式
2）按行星齿轮的排数
单排、多排
3）按照太阳轮和齿圈之间的行星齿轮组数
单行星齿轮式、双行星齿轮式
2、行星齿轮机构变速原理
运动方程式：0)1(321=+-+n n n αα
1n ：太阳轮转速；2n ：齿圈转速；3n ：行星架转速；
1Z ：太阳轮齿数；2Z ：齿圈齿数；
（3Z =1Z +2Z ）
目前车辆中三自由度行星变速器主要有4类，即辛普森式、拉维娜式、CR-CR 式及Willson 式。
（一）辛普森结构
这是以发明者Simpson 工程师命名的结构，如图1所示，其结构特点是由两个完全相同此轮参数的行星排组成。
优点：齿轮种类少、加工量小、工艺性好、成本低；以齿圈输入、输出，强度高，传递功率大；无功率循环，效率高；组成的元件转速低，换挡平稳；虽然是三自由度的变速器， 每次换挡需操纵两个执行机构，但因安排合理，实际仅需更换一个执行机构（图1表）。
我国的774CA （图1b ）、通用公司的C THM 125、日产B N 713均是这种机构。
以国产774CA 为例，求各挡的传动比： 其686221====s R z z ααα；输入转速i n ，输出转速o n ；求i i ：
第一排：1S n +1R n α1)1(C n α+-=0
第二排：0)1(222=+-+C R S n n n αα
从辅助构件知：1S n =2S n ，o R C n n n ==22；从执行机构知：0,21==C R i n n n ，连解并消去s n ，则：
45.211=++==αα
αo i n n i
同理可解出：45.12=i
1C 与2C 均接合，使13=i ，则从表中可以看出：
1. 此变速器倒档通过2C 换联了主动件，故属于换联主动件的三自由度；
2.虽为三自由度，但实际每一次换挡，仅操纵一个执行机构；
图1 2挡与3挡的Simpson 结构
为了进一步提高换挡品质，上图（c ）由2挡换3挡时，释放制动器1B 与结合离合器1C 的交换应及时，否则1C 结合过早，使各元件间会产生运动干涉；1B 释放太快，则使发动机出现空转、轰响，且使换挡冲击增加。
为了提高换挡品质，在1B 与太阳轮之间又串联了一个单向离合器2F 但为了在需要时2挡能产生发动机制动，又增设了制动器3B ，这样使结构更加复杂。
为进一步提高燃料经济性和降低噪声，车辆向多挡化发展，4挡自动变速器已成为轿车的标准装备, 其前后行星排除用一个辅助构件相连外，其它完全独立，形成具有5个独立元件（上述为4个独立元件）的辛普森机构，故可用增加一个执行机构的办法（离合器或者制动器）即可实现4挡（图2）。
尺寸小、质量轻是其特点。
图2 4挡辛普森结构
也有在原3挡辛普森结构基础上用积木构成法，加一个参数与前两排一样的行星排来增挡。
所加的行星排可前置或后置，以实现超速或降速运动。
（二）拉维娜结构
它是由一个单行星排与一个双行星排组合而成的复合式行星机构，共用一行星架、长行星轮和齿圈，故它只有4个独立元件（图3）。
其特点是：构成元件少，转速低、结构紧凑、轴向尺寸短、尺寸小、传动比变化范围大、灵活多变、适合FF 式布置。
图3 拉维娜结构
图3的改进型式是在输入轴和后太阳轮之间增加一个离合器C和单项离合器F，既改善了换挡品质，又能在2挡、3挡实现发动机制动。
在改进的拉维娜3挡变速器输出轴和行星架之间增加一个离合器C，就可以变成4挡变速器，
B的办法达到四档变速采用这种型式的有福特、马自达、奥迪等轿车。
亦可以增加制动器
3
（图4），福特AOT型、奥迪OIF与OID型均为此结构，且第3挡时采用功率分流方案，60%发动机功率通过机械传动，40%通过液力变矩器传递，第4挡变矩器闭锁，以提高效率。
图4 有功率分流的拉维娜结构
（三）CR-CR 结构
CR-CR 结构是指将2组单行星排的行星架C 和齿圈R 分别组配的变速器(图5) ，其特点是变速 比大、效率高、元件轴转速低。
福特公司的CD4E 与通用公司的THM440-T4均属此型，两者区别是，THM440-T4将辅助变速器与发动机平行安装，轴间尺寸短，有利于FF 的布置；上海通用公司的4T65E （图6）与THM440-T4基本上相同，只是增加一个制动器4B 及其相连的单向离合器312F ，代替原正向传递时3B 的功能，其作用同前所述，是为了提高1挡的换挡品质，保留3B 只是为在1 挡能实现发动机制动。
2C 与1F 及3C 与2F 是两个并联而方向相反的组合件，使其一组实现正向传递动力，另一组则是为了保证反向传递时仍有发动机制动。
迄今为止，我们不能不看到，采用单向离合器的本意是为了平顺换挡与简化液压控制系统，可实际上为了获得发动机制动又要增加执行元件B 或C ，反而使系统更复杂，导致质量增大和成本上升。
这就促使人们在电控技术上想办法来达到换挡平顺的目的，这样还具有更强的反馈控制能力，故取消与减少单向离合器的这种倾向正在形成。
图5 THM440-T4结构
图6 SGM4T6E结构。