CN113074222A - 四自由度多挡位复合行星变速机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械设计技术领域，具体涉及一种四自由度多挡位复合行星变速机构，为了提供一种结构紧凑、体积小、挡位多的四自由度复合行星变速机构。本发明的四自由度复合行星变速机构包括输入轴、输出轴、两个复合行星排、六个传动件、六个操纵件，通过控制离合器和制动器的结合来实现变速机构的七前三倒共十个挡位：第一个复合行星排P1由齿圈R1、行星架CA1、太阳轮S11、太阳轮S12组成；第二个复合行星排P2由太阳轮S2、行星架CA2、齿圈R21、齿圈R22组成。本发明采用复合行星排，传动简图优化，可较大程度减小整体尺寸，提高传动效率。本发明在自动变速器技术领域里具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于机械设计技术领域，涉及变速机构的设计方案，具体涉及一种四自由度多挡位复合行星变速机构。
背景技术
自动变速箱的变速机构通过改变发动机输出的转速和扭矩，将改变后的转速和扭矩通过输出轴输出，以满足车辆行驶需求。与定轴传动相比，行星传动具有结构紧凑、体积小等优点，合理的设计可以获得较大的减速比，因此广泛应用于各种变速器。行星传动的功能实现依赖于对行星排的组合，特别是行星排连接件的选择、动力传动部件的位置设置，使得整体行星传动具有不同的特性。因此对行星齿轮系进行改进，使传动机构结构更加紧凑、挡位更多、效率更高、可靠性更好，以满足车辆整体布置、动力性等方面的要求，是本领域技术人员所要解决的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种具有七个前进挡位和三个倒挡共十个挡位的复合行星变速机构，可以在显著提高车辆动力性的同时，较大程度减小整体尺寸，提高传动效率。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种四自由度多挡位复合行星变速机构，其包括：两个复合行星排、输入构件①和输出构件②、六个传动构件、三个离合器和三个制动器；
所述输入构件①和输出构件②安装在两端分别与输入轴、输出轴连接；
所述两个复合行星排，分别为复合行星排P1、复合行星排P2；
所述六个传动构件，分别为传动构件③、传动构件④、传动构件⑤、传动构件⑥、传动构件⑦、传动构件⑧；
所述三个离合器，分别为离合器C1、离合器C2、离合器C3；
所述三个制动器，分别为制动器B1、制动器B2、制动器B3；
所述复合行星排P1包括：一排行星架CA1、一排齿圈R1、第一一排太阳轮S11、第二一排太阳轮S12和第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12；所述复合行星排P2包括：二排行星架CA2、二排太阳轮S2、第一二排齿圈R21、第二二排齿圈R22、第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；
其中，所述输入构件①连接复合行星排P1的第一二排齿圈R21；
所述传动构件③分别连接复合行星排P2的二排行星架CA2、制动器B2的内毂、离合器C2的内毂；
所述传动构件④分别连接复合行星排P2的二排太阳轮S2、制动器B3的内毂；
所述传动构件⑤分别连接复合行星排P2的第二二排齿圈R22、复合行星排P1的一排齿圈R1；
所述传动构件⑥分别连接复合行星排P1的第一一排太阳轮S11、离合器B1的内毂；
所述传动构件⑦分别连接复合行星排P1的一排行星架CA1，离合器C3的内毂；
所述传动构件⑧分别连接复合行星排P1的第二一排太阳轮S12，离合器C1的内毂；
所述输出构件②连接离合器C1的外毂，离合器C2的外毂；
所述制动器B1用于制动传动构件⑥；
所述制动器B2用于制动传动构件③；
所述制动器B3用于制动传动构件④；
所述离合器C1用于连接输出构件②、传动构件⑧；
所述离合器C2用于连接输出构件②、传动构件③；
所述离合器C3用于连接输出构件②、传动构件⑦。
其中，所述六个传动构件将每个复合行星排的基本构件与输入轴、输出轴连接，实现所需的变速控制。
其中，所述复合行星排P1中，第一一排行星轮X11与一排齿圈R1内啮合，与第二一排行星轮X12外啮合；第二一排行星轮X12与第一一排太阳轮S11外啮合，第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合，一排行星架CA1支撑第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12；
其中，所述复合行星排P1由一排行星架CA1、一排齿圈R1、第一一排太阳轮S11、第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12组成的内外啮合双星排N11与一排行星架CA1、一排齿圈R1、第二一排太阳轮S12、第一一排行星轮X11组成的普通行星排N12组成；其运动学特性由两个行星排运动学特性推导而得。
其中，所述复合行星排P2包括：二排行星架CA2、二排太阳轮S2、第一二排齿圈R21、第二二排齿圈R22、第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；其中，第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合，与第二二排行星轮X22外啮合，第二二排行星轮X22与二排太阳轮S2外啮合，第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合，二排行星架CA2支撑第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；
其中，所述复合行星排P2由二排行星架CA2、第一二排齿圈R21、二排太阳轮S2、第一二排行星轮X21和第二二排行星轮X22组成的内外啮合双星排N21与二排行星架CA2、第二二排齿圈R22、二排太阳轮S2、第二二排行星轮X22组成的普通行星排N22组成；其运动学特性由两个行星排运动学特性推导而得。
其中，所述自动变速机构用于实现的七个前进挡和三个倒档；七个前进挡分别标记为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，三个倒挡为分别标记为R1、R2、R3。
其中，所述自动变速机构在实现前进挡的过程中：
(1)结合制动器B1、制动器B3、离合器C1实现D1档：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B3，第二二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第一一排太阳轮S12与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合及传动构件⑧输出至输出构件②实现D1挡；
(2)结合制动器B1、制动器B3、离合器C3实现D2挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第二二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现D2挡。
(3)结合制动器B3、离合器C1、离合器C3实现D3挡：
结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第二二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现D3挡；
(4)结合制动器B3、离合器C1、离合器C2实现D4挡：
结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D4挡。
(5)结合离合器C1、离合器C2、离合器C3实现D5挡：
结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D5挡；
(6)结合制动器B1、离合器C2、离合器C3实现D6挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D6挡；
(7)结合制动器B1、离合器C1、离合器C2实现D7挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D7挡。
其中，所述自动变速机构在实现倒挡的过程中：
(8)结合制动器B1、制动器B2、离合器C1实现R1挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B2，二排行星架CA2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合及传动构件⑧输出至输出构件②实现R1挡；
(9)结合制动器B1、制动器B2、离合器C3实现R2挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B2，二排行星架CA2转速为零；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现R2挡。
(10)结合制动器B2、离合器C1、离合器C3实现R3挡：
结合制动器B2，行星架CA2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现R3挡。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明提供了一种四自由度多挡位复合行星变速机构，通过采用复合行星排，减少了变速机构的零件数和尺寸，使结构更加紧凑，减轻了变速机构的重量，降低了制造费用。
附图说明
图1为本发明的传动简图
图中：P1、P2为复合行星排，①为输入构件，②为输出构件，③、④、⑤、⑥、⑦和⑧为六个基本传动构件，①为主动件，②为被动件，B1、B2、B3为三个制动器，C1、C2、C3为三个离合器。
其中，R1为一排齿圈、CA1为一排行星架、S11为第一一排太阳轮，S12为第二一排太阳轮；R21为第一二排齿圈，R22为第二二排齿圈、CA2为二排行星架、S2为二排太阳轮。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术问题，本发明提供一种四自由度多挡位复合行星变速机构，如图1所示，其包括：两个复合行星排、输入构件①和输出构件②、六个传动构件、三个离合器和三个制动器；
所述输入构件①和输出构件②安装在两端分别与输入轴、输出轴连接；
所述两个复合行星排，分别为复合行星排P1、复合行星排P2；
所述六个传动构件，分别为传动构件③、传动构件④、传动构件⑤、传动构件⑥、传动构件⑦、传动构件⑧；
所述三个离合器，分别为离合器C1、离合器C2、离合器C3；
所述三个制动器，分别为制动器B1、制动器B2、制动器B3；
所述复合行星排P1分别与传动构件⑤、传动构件⑥、传动构件⑦、传动构件⑧连接；
所述复合行星排P2分别与输入构件①、传动构件③、传动构件④、传动构件⑤连接；
所述复合行星排P1包括：一排行星架CA1、一排齿圈R1、第一一排太阳轮S11、第二一排太阳轮S12和第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12；所述复合行星排P2包括：二排行星架CA2、二排太阳轮S2、第一二排齿圈R21、第二二排齿圈R22、第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；
其中，所述输入构件①连接复合行星排P1的第一二排齿圈R21；
所述传动构件③分别连接复合行星排P2的二排行星架CA2、制动器B2的内毂、离合器C2的内毂；
所述传动构件④分别连接复合行星排P2的二排太阳轮S2、制动器B3的内毂；
所述传动构件⑤分别连接复合行星排P2的第二二排齿圈R22、复合行星排P1的一排齿圈R1；
所述传动构件⑥分别连接复合行星排P1的第一一排太阳轮S11、离合器B1的内毂；
所述传动构件⑦分别连接复合行星排P1的一排行星架CA1，离合器C3的内毂；
所述传动构件⑧分别连接复合行星排P1的第二一排太阳轮S12，离合器C1的内毂；
所述输出构件②连接离合器C1的外毂，离合器C2的外毂；
所述制动器B1用于制动传动构件⑥；
所述制动器B2用于制动传动构件③；
所述制动器B3用于制动传动构件④；
所述离合器C1用于连接输出构件②、传动构件⑧；
所述离合器C2用于连接输出构件②、传动构件③；
所述离合器C3用于连接输出构件②、传动构件⑦。
其中，所述六个传动构件将每个复合行星排的基本构件与输入轴、输出轴连接，实现所需的变速控制。
其中，所述复合行星排P1中，第一一排行星轮X11与一排齿圈R1内啮合，与第二一排行星轮X12外啮合；第二一排行星轮X12与第一一排太阳轮S11外啮合，第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合，一排行星架CA1支撑第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12；
其中，所述复合行星排P1由一排行星架CA1、一排齿圈R1、第一一排太阳轮S11、第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12组成的内外啮合双星排N11与一排行星架CA1、一排齿圈R1、第二一排太阳轮S12、第一一排行星轮X11组成的普通行星排N12组成；其运动学特性由两个行星排运动学特性推导而得。
其中，所述复合行星排P2包括：二排行星架CA2、二排太阳轮S2、第一二排齿圈R21、第二二排齿圈R22、第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；其中，第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合，与第二二排行星轮X22外啮合，第二二排行星轮X22与二排太阳轮S2外啮合，第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合，二排行星架CA2支撑第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；
其中，所述复合行星排P2由二排行星架CA2、第一二排齿圈R21、二排太阳轮S2、第一二排行星轮X21和第二二排行星轮X22组成的内外啮合双星排N21与二排行星架CA2、第二二排齿圈R22、二排太阳轮S2、第二二排行星轮X22组成的普通行星排N22组成；其运动学特性由两个行星排运动学特性推导而得。
其中，所述自动变速机构用于实现的七个前进挡和三个倒档；七个前进挡分别标记为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，三个倒挡为分别标记为R1、R2、R3。
其中，所述自动变速机构在实现前进挡的过程中：
(1)结合制动器B1、制动器B3、离合器C1实现D1档：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B3，第二二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第一一排太阳轮S12与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合及传动构件⑧输出至输出构件②实现D1挡；
(2)结合制动器B1、制动器B3、离合器C3实现D2挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第二二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现D2挡。
所述自动变速机构在实现前进挡的过程中：
(3)结合制动器B3、离合器C1、离合器C3实现D3挡：
结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第二二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现D3挡；
(4)结合制动器B3、离合器C1、离合器C2实现D4挡：
结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D4挡。
(5)结合离合器C1、离合器C2、离合器C3实现D5挡：
结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D5挡；
(6)结合制动器B1、离合器C2、离合器C3实现D6挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D6挡；
(7)结合制动器B1、离合器C1、离合器C2实现D7挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D7挡。
其中，所述自动变速机构在实现倒挡的过程中：
(8)结合制动器B1、制动器B2、离合器C1实现R1挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B2，二排行星架CA2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合及传动构件⑧输出至输出构件②实现R1挡；
(9)结合制动器B1、制动器B2、离合器C3实现R2挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B2，二排行星架CA2转速为零；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现R2挡。
(10)结合制动器B2、离合器C1、离合器C3实现R3挡：
结合制动器B2，行星架CA2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现R3挡。
实施例1
如图1所示，本实施例的行星变速机构适用于以发动机或电机为动力源的车辆自动变速器。其中各行星排按顺序排列，行星排之间利用传动构件连接，输入轴与输入构件①相连，将动力源输出的动力传入本行星变速机构。输出轴与输出构件②连接，通过分动器或差速器将动力传至前、后桥或左、右驱动轮。
所述复合行星排P1包括两个太阳轮、齿圈、行星架，所述复合行星排P2包括太阳轮、行星架、两个齿圈。
所述复合行星排P1包括：一排行星架CA1、一排齿圈R1、第一一排太阳轮S11、第二一排太阳轮S12、第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12；其中，第一一排行星轮X11与一排齿圈R1内啮合，与第二一排行星轮X12外啮合；第二一排行星轮X12与第一一排太阳轮S11外啮合，第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合，一排行星架CA1支撑第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12。
其中，所述复合行星排P1由一排行星架CA1、一排齿圈R1、第一一排太阳轮S11、第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12组成的内外啮合双星排N11与一排行星架CA1、一排齿圈R1、第二一排太阳轮S12、第一一排行星轮X11组成的普通行星排N12组成；其运动学特性由两个行星排运动学特性推导而得，内外啮合双星排N11和普通行星排N12的特征参数分别为kN11＝2.58，kN12＝1.82。
所述复合行星排P2包括：二排行星架CA2、二排太阳轮S2、第一二排齿圈R21、第二二排齿圈R22、第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；其中，第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合，与第二二排行星轮X22外啮合，第二二排行星轮X22与二排太阳轮S2外啮合，第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合，二排行星架CA2支撑第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；
其中，所述复合行星排P2由二排行星架CA2、第一二排齿圈R21、二排太阳轮S2、第一二排行星轮X21和第二二排行星轮X22组成的内外啮合双星排N21与二排行星架CA2、第二二排齿圈R22、二排太阳轮S2、第二二排行星轮X22组成的普通行星排N22组成；其运动学特性由两个行星排运动学特性推导而得，内外啮合双星排N21和普通行星排N22的特征参数分别为kN21＝3.81，kN22＝1.83。
以下是各个档位实现的说明，此变速机构实现的七个前进挡位分别标记为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，实现的三个倒挡为分别标记为R1、R2、R3：由于此变速器为四自由度变速器，实现某一个档位需要动作三个操纵件，消除另三个自由度，方可实现固定输入与输出，现分析如下：
(1)结合制动器B1、制动器B3、离合器C1实现D1档：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B3，第二二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第一一排太阳轮S12与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合及传动构件⑧输出至输出构件②实现D1挡；
(2)结合制动器B1、制动器B3、离合器C3实现D2挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第二二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现D2挡。
所述自动变速机构在实现前进挡的过程中：
(3)结合制动器B3、离合器C1、离合器C3实现D3挡：
结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第二二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现D3挡；
(4)结合制动器B3、离合器C1、离合器C2实现D4挡：
结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D4挡。
(5)结合离合器C1、离合器C2、离合器C3实现D5挡：
结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D5挡；
(6)结合制动器B1、离合器C2、离合器C3实现D6挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D6挡；
(7)结合制动器B1、离合器C1、离合器C2实现D7挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D7挡。
其中，所述自动变速机构在实现倒挡的过程中：
(8)结合制动器B1、制动器B2、离合器C1实现R1挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B2，二排行星架CA2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合及传动构件⑧输出至输出构件②实现R1挡；
(9)结合制动器B1、制动器B2、离合器C3实现R2挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B2，二排行星架CA2转速为零；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现R2挡。
(10)结合制动器B2、离合器C1、离合器C3实现R3挡：
结合制动器B2，行星架CA2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现R3挡。
表1为行星变速器挡位和传动比，此表描述了实现各个挡位所需要结合的操纵件，同时给出了各档位之间的阶比
表1实现各档位的操纵件结合顺序及传动比
| 档位 | 换档逻辑 | 传动比 | 阶比 |
| 1 | [B1、B3、C1] | 5.8391 | 1.7054 |
| 2 | [B1、B3、C3] | 3.4239 | 1.7054 |
| 3 | [B3、C1、C3] | 2.0968 | 1.7054 |
| 4 | [B3、C1、C2] | 1.3559 | 1.7054 |
| 5 | [C1、C2、B3] | 1.0 | 1.7054 |
| 6 | [B1、C2、C3] | 0.8431 | 1.7054 |
| 7 | [B1、C1、C2] | 0.7646 | 1.7054 |
| R1 | [B1、B2、C1] | -5.7979 | 1.7054 |
| R2 | [B1、B2、C3] | -3.3997 | 1.7054 |
| R3 | [B2、C1、C3] | -2.0820 | 1.7054 |
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种四自由度多挡位复合行星变速机构，其特征在于，其包括：两个复合行星排、输入构件①和输出构件②、六个传动构件、三个离合器和三个制动器；
所述输入构件①和输出构件②安装在两端分别与输入轴、输出轴连接；
所述两个复合行星排，分别为复合行星排P1、复合行星排P2；
所述六个传动构件，分别为传动构件③、传动构件④、传动构件⑤、传动构件⑥、传动构件⑦、传动构件⑧；
所述三个离合器，分别为离合器C1、离合器C2、离合器C3；
所述三个制动器，分别为制动器B1、制动器B2、制动器B3；
所述复合行星排P1包括：一排行星架CA1、一排齿圈R1、第一一排太阳轮S11、第二一排太阳轮S12和第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12；所述复合行星排P2包括：二排行星架CA2、二排太阳轮S2、第一二排齿圈R21、第二二排齿圈R22、第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；
其中，所述输入构件①连接复合行星排P1的第一二排齿圈R21；
所述传动构件③分别连接复合行星排P2的二排行星架CA2、制动器B2的内毂、离合器C2的内毂；
所述传动构件④分别连接复合行星排P2的二排太阳轮S2、制动器B3的内毂；
所述传动构件⑤分别连接复合行星排P2的第二二排齿圈R22、复合行星排P1的一排齿圈R1；
所述传动构件⑥分别连接复合行星排P1的第一一排太阳轮S11、离合器B1的内毂；
所述传动构件⑦分别连接复合行星排P1的一排行星架CA1，离合器C3的内毂；
所述传动构件⑧分别连接复合行星排P1的第二一排太阳轮S12，离合器C1的内毂；
所述输出构件②连接离合器C1的外毂，离合器C2的外毂；
所述制动器B1用于制动传动构件⑥；
所述制动器B2用于制动传动构件③；
所述制动器B3用于制动传动构件④；
所述离合器C1用于连接输出构件②、传动构件⑧；
所述离合器C2用于连接输出构件②、传动构件③；
所述离合器C3用于连接输出构件②、传动构件⑦。
2.如权利要求1所述的四自由度多挡位复合行星自动变速机构，其特征在于，所述六个传动构件将每个复合行星排的基本构件与输入轴、输出轴连接，实现所需的变速控制。
3.如权利要求1所述的四自由度多挡位复合行星自动变速机构，其特征在于，所述复合行星排P1中，第一一排行星轮X11与一排齿圈R1内啮合，与第二一排行星轮X12外啮合；第二一排行星轮X12与第一一排太阳轮S11外啮合，第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合，一排行星架CA1支撑第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12；
其中，所述复合行星排P1由一排行星架CA1、一排齿圈R1、第一一排太阳轮S11、第一一排行星轮X11、第二一排行星轮X12组成的内外啮合双星排N11与一排行星架CA1、一排齿圈R1、第二一排太阳轮S12、第一一排行星轮X11组成的普通行星排N12组成；其运动学特性由两个行星排运动学特性推导而得。
4.如权利要求1所述的四自由度多挡位复合行星自动变速机构，其特征在于，所述复合行星排P2包括：二排行星架CA2、二排太阳轮S2、第一二排齿圈R21、第二二排齿圈R22、第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；其中，第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合，与第二二排行星轮X22外啮合，第二二排行星轮X22与二排太阳轮S2外啮合，第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合，二排行星架CA2支撑第一二排行星轮X21、第二二排行星轮X22；
其中，所述复合行星排P2由二排行星架CA2、第一二排齿圈R21、二排太阳轮S2、第一二排行星轮X21和第二二排行星轮X22组成的内外啮合双星排N21与二排行星架CA2、第二二排齿圈R22、二排太阳轮S2、第二二排行星轮X22组成的普通行星排N22组成；其运动学特性由两个行星排运动学特性推导而得。
5.如权利要求1所述的四自由度多挡位复合行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构用于实现的七个前进挡和三个倒档；七个前进挡分别标记为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，三个倒挡为分别标记为R1、R2、R3。
6.如权利要求5所述的四自由度多挡位复合行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构在实现前进挡的过程中：
(1)结合制动器B1、制动器B3、离合器C1实现D1档：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B3，第二二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第一一排太阳轮S12与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合及传动构件⑧输出至输出构件②实现D1挡；
(2)结合制动器B1、制动器B3、离合器C3实现D2挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第二二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现D2挡。
7.如权利要求5所述的四自由度多挡位复合行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构在实现前进挡的过程中：
(3)结合制动器B3、离合器C1、离合器C3实现D3挡：
结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第二二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现D3挡；
(4)结合制动器B3、离合器C1、离合器C2实现D4挡：
结合制动器B3，二排太阳轮S2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D4挡。
8.如权利要求5所述的四自由度多挡位复合行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构在实现前进挡的过程中：
(5)结合离合器C1、离合器C2、离合器C3实现D5挡：
结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D5挡；
(6)结合制动器B1、离合器C2、离合器C3实现D6挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D6挡；
(7)结合制动器B1、离合器C1、离合器C2实现D7挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C2，二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合输出至输出构件②实现D7挡。
9.如权利要求5所述的四自由度多挡位复合行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构在实现倒挡的过程中：
(8)结合制动器B1、制动器B2、离合器C1实现R1挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B2，二排行星架CA2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排太阳轮S12外啮合及传动构件⑧输出至输出构件②实现R1挡；
(9)结合制动器B1、制动器B2、离合器C3实现R2挡：
结合制动器B1，第一一排太阳轮S11转速为零；结合制动器B2，二排行星架CA2转速为零；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现R2挡。
10.如权利要求5所述的四自由度多挡位复合行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构在实现倒挡的过程中：
(10)结合制动器B2、离合器C1、离合器C3实现R3挡：
结合制动器B2，行星架CA2转速为零；结合离合器C1，第二一排太阳轮S12与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排行星架CA1与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至第一二排齿圈R21上，经由第一二排行星轮X21与第一二排齿圈R21内啮合、第一二排行星轮X21与第二二排行星轮X22外啮合、第二二排行星轮X22与第二二排齿圈R22内啮合及传动构件⑤，传递至一排齿圈R1上，经一排齿圈R1与第一一排行星轮X11内啮合、第一一排行星轮X11与第二一排行星轮X12外啮合及传动构件⑦输出至输出构件②实现R3挡。
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