作者：文 / 李晓宇 关崴 周章遐 赵彦辉 张海侠
来源：《时代汽车》 2018年第1期
摘要：本文中推导了单排行星轮系、辛普森式行星轮系、以及拉维纳式行星轮系变速器的单排双行星轮式齿轮机构的运动特性方程式。通过行星齿轮机构变速器的运动特性方程式，可以分析自动变速器各档位的基本构件的运动规律，计算各档位的速比。
关键词：自动变速器；行星齿轮机构；运动特性方程式；辛普森式行星轮系；拉维纳式行星轮系
1引言
目前汽车自动变速器所采用的行星齿轮机构的类型主要有两类：单行星轮系结构和双行星轮系结构；其中比较有代表性的结构组合形式有：辛普森式和拉维纳式行星齿轮机构，见图1和图2。
辛普森式行星齿轮机构是由两个简单的单行星轮的齿轮机构组合，而拉维纳式行星齿轮机构是由一个单行星轮系和一个双行星轮系组合而成，其中双行星轮系中行星轮又分为长、短行星轮。
2应用原理
2.1 单级行星轮系
对于行星轮系，由于行星架上的行星齿轮存在围绕自身轴线的自转和围绕太阳轮轴线的公转，所以机构的速比，不能直接引用定轴轮系齿轮速比的方式来计算。以下将介绍两种方法，对行星轮速速比计算进行分析和总结。
2.1.1转化机构法一应用运动关系进行分析：
为计算速比，我们可以将模型进行简化。即假设给整个轮系加上一个与行星架的转速大小相等，转向相反的附加转速“”。根据相对运动关系，此时整个轮系中各原件间的相对运动关系并不发生变化。但此时行星轮架转速为零。即原来运动的行星轮架转化为静止。这样原来的行星轮系就转化为一个假象的定轴轮系。对于此转化机构的速比，则可以按定轴轮系的速比计算方式进行计算。也可以间接求出行星轮系的速比。
转化方式：给整个机构设定一个转速使行星架相对静止状态，此时各构件之间的相对运动关系不变，此转换轮系是个假想的定轴轮系。（见表1）
则转化定轴轮系为：
汽车构造图
式中：n1、n2、n3分别是前排（大）太阳轮、齿圈、行星架、后排（小）太阳轮的转速。
公式(3-11)适用单级行星轮系，公式(3-12)适用单排双行星齿轮轮系。
3结语
目前汽车行业普遍装用自动变速器，而汽车自动变速器中以行星轮系为多，一般行星轮系都属于单排行星轮系、单排双行星轮系这两种行星轮系的变化相互部件连接得来，以上的运动特性方程的推导涉及行星传动的运动学、动力学、物理学相关知识，通过结构示意图浅显易懂的对行星轮系运动特性进行分析，得出的运动特性方程能够方便并且高效的为初学者，提供一种快速分析和计算行星轮系的公式及方法。
参考文献：
[1]李仁光．汽车构造（下册）[M]北京：人民交通出版社．1991．
[2]陈家瑞．汽车构造[M]北京：人民交通出版社．2005．
作者简介——
李晓宇：（1984-），男，工程师，本科学历。研究方向为汽车自动变速器( AT)设计开发。
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