行星齒輪機構的八種傳動狀態_行星齒輪機構各種運動情況
這次主要分析拉維娜行星齒輪機構。
拉維娜行星齒輪機構
1) 機構特點：
由單排單級行星齒輪機構和單排雙級行星齒輪機構組合而成；
其元件有小太陽輪、大太陽輪、行星架、齒圈、一級行星輪和二級行星輪；
行星齒輪機構傳動原理和結構
單排單級行星齒輪機構和單排雙級行星齒輪機構公用行星架和齒圈。
2) 變速原理：
輪與輪之間裝有離合器或單向離合器，輪與殼體間有制動器，通過離合器、單向離合器和制動器，對三輪進行不同的連接或制動組合，使變速器得到各種檔位的輸出。
3) 傳動比的計算
① 運動方程
前排是單排單級行星齒輪機構，運動方程為：
ns1+α1·nr1=(1+α1)·nc1 （1）
后排是單排雙級行星齒輪機構，運動方程為：
行星齒輪機構傳動原理和結構
ns2–α2·nr2=（1–α2）·nc2 （2）
由于齒圈和行星架共用，所以聯立方程修改為
ns1+α1·nr=(1+α1)·nc
ns2–α2·nr=（1–α2）·nc
式中：ns1–大太陽輪轉速；
ns2–小太陽輪轉速；
nr–齒圈轉速；
nc–行星架轉速；
α1=齒圈齒數Zr 與大太陽輪齒數Zs1之比，
即α1=Zr/Zs1＞1。
行星齒輪機構傳動原理和結構
α2=齒圈齒數Zr 與小太陽輪齒數Zs2之比，
即α2=Zr/Zs2＞1。
② 杠桿圖
同理的將單排單極杠桿圖和單排雙級杠桿圖結合起來就是拉維娜式行星齒輪機構的杠桿圖。
四條豎直線依次代表大太陽輪S1、齒圈R、行星架C和小太陽輪S2；
豎直線上表示轉速大小，向上為正，向下為負；
水平線距離為傳動比，S1C距離為α1=Zr/Zs1，RC距離為1，S2C距離為α2=Zr/Zs2，S2R距離為α2-1；
采用相似三角形法來計算輸入元件與輸出元件的傳動比。
下面結合一款基于拉維娜式行星齒輪的4AT變速器做一個分析：
如結構簡圖所示：
左端為發動機輸入端，右端為輸出端；
C1離合器控制發動機與小太陽輪的結合與分離；
C2離合器控制發動機與大太陽輪的結合與分離；
C3離合器控制發動機與行星架的結合與分離；
行星齒輪機構傳動原理和結構
B1制動器可制動行星架；
B2制動器可制動大太陽輪；
F1單向離合器可限制行星架的負向旋轉。
4AT檔位工作表
4AT各檔位杠桿原理圖
D1檔：C1結合，F1工作。
離合器C1結合，發動機與小太陽輪連接，小太陽輪順時針旋轉，帶動外嚙合的一級行星輪逆時針旋轉，一級行星輪又帶動外嚙合的二級行星輪順時針旋轉，行星架以小太陽輪為軸逆時針旋轉，但行星架逆時針旋轉時被單向離合器F1鎖止制動，于是二級行星輪驅動內嚙合的齒圈順時針旋轉而輸出動力。
同時二級行星輪還會帶動外嚙合的大太陽輪逆時針旋轉。
運動方程計算：
在D1檔中，C1結合，ns2為輸入端；F1工作，nc=0；nr為輸出端。
所以只用單排雙極行星齒輪機構運動方程即可計算傳動比：
引用方程：ns2–α2·nr=（1–α2）·nc
代入nc=0；則 i=ns2/nr =α2
杠桿圖計算：
同樣的，ns2為輸入端；nc=0；nr為輸出端。
采用相似三角形：ns2=α2·nr
則 i=ns2/nr =α2
在D1檔的杠桿圖中可以發現，采用離合器C1結合和制動器B1結合，也可實現如圖所示的杠桿平衡，那為什這里需要增加一個單向離合器F1呢？是不是多此一舉呢？欲搞清楚這個問題，就不得不說說D1檔滑行的原理。
D1檔行駛下，在松開油門這一瞬間，發動機的轉速必然下降，然而整車由于慣性，其車速保持不變，也即齒圈轉速不變。這時單向離合器F1解鎖，行星架順時針旋轉，使得杠桿達到平衡（藍色線所示)，發動機對滑行無制動作用。
這里如果把單向離合器F1采用制動器B1代替，就會出現行星架被完全制動，由于發動機轉速的降低，會使得齒圈的轉速也會降低（紫色線所示)，也就會出現發動機制動，這在低速行駛時我們不愿看到的，所以這里采用單向離合器F1比制動器B1更優秀。
D2檔：C1結合，B2結合。
D2檔中，離合器C1仍然結合，發動機與小太陽輪連接，小太陽輪順時針旋轉，帶動外嚙合的一級行星輪逆時針旋轉，一級行星輪又帶動外嚙合的二級行星輪順時針旋轉，在這里就有所不同了。由于制動器B2結合，大太陽輪被固定，所以二級行星輪會帶動內嚙合的齒圈順時針旋轉，從而輸出動力。
同時由于長行星輪自轉加公轉，帶動行星架順時針旋轉，但對輸出不起干涉作用。
運動方程計算：
在D2檔中，C1結合，ns2為輸入端；B2工作，ns1=0；nr為輸出端。
所以必須通過兩個行星排運動方程的聯立才能求解：
引用方程：ns1+α1·nr=(1+α1)·nc
ns2–α2·nr=（1–α2）·nc
代入ns1=0 ；則α1·nr=(1+α1)·nc
約去nc ，ns2–α2·nr=（1–α2）· α1·nr/(1+α1)
則 i=ns2/nr =（α2 +α1）/(1+α1)
杠桿圖計算：
同樣的，ns2為輸入端；ns1=0 ；nr為輸出端。
采用相似三角形：ns2/ （α2 +α1） =nr(1+α1)
則 i=ns2/nr =（α2 +α1）/(1+α1)
D3檔：C1結合，C2結合。
D3檔中，離合器C1和離合器C2均結合，大太陽輪和小太陽輪連為一體，整個行星排按1：1整體輸出，也稱為直接檔。
運動方程計算：
在D3檔中，C1結合， C2結合， ns2= ns1，同為輸入端；nr為輸出端。
引用方程：ns1+α1·nr=(1+α1)·nc
ns2–α2·nr=（1–α2）·nc
代入 ns2= ns1 ；則ns2= ns1 = nr=nc
則 i=ns2/nr =1
杠桿圖計算：
同樣的，ns2= ns1，同為輸入端；nr為輸出端。
圖形直觀表達 i=ns2/nr =1
D4檔：C3結合，B2結合。
D4檔中，離合器C3結合，發動機與行星架連接，發動機帶動行星架順時針旋轉。由于制動器B2結合，大太陽輪被固定，使得二級行星輪順時針旋轉，二級行星輪帶動外嚙合的齒圈順時針旋轉， 輸出動力。
同時，二級行星輪會帶動一級行星輪逆時針旋轉，小太陽輪順時針旋轉。后排齒輪空轉，對前排輸出不干涉。
運動方程計算：
在D4檔中，C3結合， nc為輸入端；B2結合， ns1=0 ；nr為輸出端。
所以只用單排單級行星齒輪機構運動方程即可計算傳動比：
引用方程：ns1+α1·nr=(1+α1)·nc
代入 ns1=0 ；則α1·nr=(1+α1)·nc
則 i=nc/nr =α1/ 1+α1＜1；
因此，D4檔也稱為超速檔。
杠桿圖計算：
同樣的，， nc為輸入端；B2結合， ns1=0 ；nr為輸出端。
采用相似三角形：nr / (1+α1)=nc / α1
則 i=nc/nr =α1/ 1+α1＜1；
R檔：C2結合，B1結合。
在R檔中，離合器C2結合，發動機與大太陽輪連接，發動機帶動大太陽輪順時針旋轉。由于制動器B1結合，行星架被固定，使得二級行星輪逆時針旋轉，二級行星輪帶動外嚙合的齒圈也逆時針旋轉， 輸出反方向動力，實現倒檔。
同時，二級行星輪會帶動一級行星輪順時針旋轉，小太陽輪逆時針空轉。
運動方程計算：
在R檔中，C2結合， ns1為輸入端；B1結合， nc=0 ；nr為輸出端。
所以只用單排單級行星齒輪機構運動方程即可計算傳動比：
引用方程：ns1+α1·nr=(1+α1)·nc
代入nc=0 ；則ns1+α1·nr=0;
則 i=ns1/nr =-α1；
因此，R檔反向減速增矩。
杠桿圖計算：
同樣的，ns1為輸入端；nc=0 ；nr為輸出端。
采用相似三角形：nr = ns1 / -α1
則 i=ns1/nr =-α1。
