第三节+行星齿轮变速机构.docx

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第三节+行星齿轮变速机构

第三节行星齿轮变速机构

1、简单的行星齿轮机构的特点

１、行星齿轮机构机构传动的基本原理

自动变速器的变速机构建立在齿轮传动原理基础上，它包括齿轮和轴以及为变速器提供各种传动比的变速执行元件多片离合器。

制动箍带和伺服油缸、单向离合器等部件。

行星齿轮机构在绝大多数的自动变速器中被广泛使用，但日本本田公司的变速机构采用平行轴斜齿轮布置。

变速机构可以提供不同的传动比，在整个驱动范围内，为汽车的动力性和经济性的提高创造了条件。

齿轮传动的变速器的传动比都是有级的，传动比可以由驾驶员手动选择或由液压控制系统通过变速执行元件的作用和释放自动选择。

简单（单排）的行星齿轮机构是变速机构的基础，通常自动变速器的变速机构都由两排或三排以上行星齿轮机构组成。

简单行星齿轮机构包括一个太阳轮、若干个行星齿轮和一个齿轮圈，其中行星齿轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转动。

行星齿轮和相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通常都采用斜齿轮以提高工作的平稳性（如图9．l所示）。

图9．2表示了简单行星齿轮机构，位于行星齿轮机构中心的是太阳轮，太阳轮和行星轮常啮合，两个外齿轮啮合旋转方向相反。

正如太阳位于太阳系的中心一样，太阳轮也因其位置而得名。

行星轮除了可以绕行星架支承轴旋转外，在有些工况下，还会在行星架的带动下，围绕太阳轮的中心轴线旋转，这就像地球的自转和绕着太阳的公转一样，当出现这种情况时，就称为行星齿轮机构作用的传动方式。

在整个行星齿轮机构中，如行星轮的自转存在，而行星架则固定不动，这种方式类似平行轴式的传动称为定轴传动。

齿圈是内齿轮，它和行星轮常啮合，是内齿和外齿轮啮合，两者间旋转方向相。

行星齿轮的个数取决于变速器的设计负荷，通常有三个或四个，个数愈多承担负荷愈大。

简单的行星齿轮机构通常称为三构件机构，三个构件分别指太阳轮、行星架和齿圈。

这三构件如果要确定相互间的运动关系，一般情况下首先需要固定其中的一个构件，然后确定谁是主动件，并确定主动件的转速和旋转方向，结果被动件的转速、旋转方向就（确定了。

下面分别讨论三种情况。

①见图9．3（a），齿圈固定，太阳轮为主动件且顺时针转动，而行星架则为被动件。

太阳轮顺时针转动，则行星轮应为逆时针转动，但由于齿圈固定，因此行星轮要逆时针转动只有行星架同时实现顺时针转动方可实现，结果行星轮不仅存在逆时针自转，并且在行星架的带动下，绕太阳轮中心轴线顺时针公转。

在这种状态下，就出现了行星齿轮机构作用的传动方式，而且被动件行星架的旋转方向与主动件同方向。

在这里，太阳轮是主动件而且是小齿轮，被动件行星架没有具体齿数的传动关系，因此定义行星架的当量齿数等于太阳轮和齿圈齿数之和。

这样，太阳轮带动行星架转动仍属于小齿轮带动最大的齿轮，是一种减速运动且有最大的传动比。

②见图9．3（b），太阳轮固定，行星架为主动件且顺时针转动，齿圈为被动件。

当行星架顺时转动时，势必造成行星轮的顺时针转动，结果行星轮带动齿圈顺时针转动。

在这里，主动件行星架的旋转方向和被动件齿圈相同。

由于行星架是一个当量齿数最大齿轮，因此被动的齿圈以增速的方式输出，两者间传动比小于1。

③见图9．3（C），行星架固定，太阳轮为主动件且顺时针转动，而齿圈则作为被动件。

由于行星架被固定，则机构就属于定轴传动，太阳轮顺时针转动，行星轮则逆时针转动，而行星轮又带齿圈同方向转动，结果齿圈的旋转方向和太阳轮相反。

在定轴传动中，行星轮起了过渡轮的作用，改变了被动件齿圈的旋向。

下面讨论齿圈的输出是增速或减速的问题。

从结构图上已经可以看到，太阳轮的齿数小于齿圈的齿数，属于小齿轮带动大齿轮的传动关系，因此齿圈显然是减速状态，即两者间的传的比大于l。

注意，由于行星轮是过渡轮，传动比的大小与行星轮的齿数多少无关。

２、行星齿轮机构基本特征

通过以上三种传动关系的分析，可以把简单行星齿轮机构的运动特征归纳成下列几点。

①两个外齿轮相互啮合时，其转动方向相反。

②一个外齿轮与一个内齿轮相啮合时，其转动方向相同。

③小齿轮驱动大齿轮时，输出扭矩增大而输出转速降低。

④大齿轮驱动小齿轮时，输出扭矩减小而输出转速提高。

⑤若行星架作为被动件，则它的旋转方向和主动件同向。

⑥若行量架作为主动件，则被动件的旋转方向和它同向。

⑦在简单行星齿轮机构中，太阳轮齿数最少，行星架的当量齿数最多．而齿圈齿数则介于中间。

（注：

行星架的当量齿数=太阳轮齿数十齿圈齿数。

）

⑧若行星齿轮机构中的任意两个元件同速同方向旋转，则第三元件的转速和方向必然与前两者相同，即机构锁止，成为直接档。

（这是一个十分重要的特征，尽管上述的例子没有涉及。

）

表9．1列出简单行星齿轮机构的三元件经组合后六种不同的运动状况。

若假设太阳轮20齿，齿圈40齿，则行星架当量齿数为60齿。

以上叙述的简单行星齿轮机构运动关系是属于经常遇到的，在确定三者关系时，首先把其中一件固定，然后确定另外两者的主、被动关系。

实际上简单行星齿轮机构还有一个很重要的特征，允许同时两件作为主动件输入，而被动件照样有唯一的输出，这是行星齿轮机构的一个十分重要的特征，而且在自动变速器上被广泛采用，在下面的章节中会叙述。

二、行星齿轮机构变速执行元件

通过前面行星齿轮机构的工作原理介绍，可以知道行星齿轮机构若要实现传动比的例或者输出轴旋转方向的变化，通常采用的措施是改变主、被动件的关系，另一个措施是改变B定的元件，通过不同的组合方式可获得不同的传动比和旋转方向。

在表9.1中清楚反映列种关系。

使传动比和旋转方向产生变化的元件称为变速执行元件，它们分别是多片离合器、制动箍带和伺服油缸、单向离合器。

其中前两种需要液压控制，而单向离合器是机械结构，固定旋转件再仅仅取决于旋转五向。

１、制动箍带和伺服油缸

行星齿轮机构中的三大构件，都允许自由旋转，但为了要实现某一档位的变换，需要把其中的一件加以固定，承担该任务的就是制动箍带和伺服油缸，两者是配套使用的，有时又称两者为制动器。

图9．4所示反映了该装置的工作原理。

制动带是一种围绕在制动鼓外面可收拢的制动组件。

每个制动鼓与行星齿轮机构的某一元件连成整体，锁止制动鼓就是固定行星齿轮机构的一个构件。

制动带是衬有半金属或有机摩擦材料的简单挠性金属带。

当伺服油缸给制动带作用力时，制动带箍紧制动鼓，行星齿轮机构某一构件的旋转也随之被固定。

伺服油缸是制动带的施力装置，当液压作用在伺服活塞上时使活塞压缩回位弹簧而移动，并通过机械的联动装置作用在制动带上。

为了释放制动带，作用在伺服活塞上的液压油通过控制阀改变液体的流动方向，和回油相通，伺服活塞在回位弹簧力的作用下回到初始位置，制动带释放。

制动带的收拢作用力方向，可以设计成和制动鼓同一旋转方向，也可以设置成相反。

假若作用力方向和制动鼓旋转同一方向，则制动鼓的旋转使制动带锁正力增大，好比车轮制动器中的“领蹄”，而使伺服油缸作用油压减小。

假若作用力和旋转方向相反，就好比是“从蹄”，锁止力减弱，则伺服油缸的作用力需要增大。

现代轿车自动变速器采用单层式和双层式两种类型的制动带．见图9．5。

表面展开是一完整带状形金属板材的制动带，称为单层制动带，目前大多采用这种结构。

表面被分割成几个环圈，并且用搭切口使各环圈联动的制动带称为双层制动带，由于双层制动带更易变形，更易贴近制动鼓形状，使制动鼓锁止过程平稳柔和，因此在同样作用力下，可提供更大的锁紧力矩。

通用公司的4T60E和4T65E自动变速器就采用双层制动带。

由于制动带和制动鼓在锁止过程中总存在滑转，因此相互间的磨损是难免的。

大多数早期自动变速器的制动带都需要通过调整螺栓定期地调整间隙。

两者的间隙要适当，如果间隙调整过小，即使制动带无作用力时，也会出现严重的拖滞现象，过量滑转会引起制动带和鼓的表面烧蚀。

近期的自动变速器的制动带不需要调整，等到间隙过大后，更换其中一。

二个零件以恢复原有的间隙。

伺服油缸是产生制动带作用力的装置，油缸作用面积愈大，作用油压愈高，所产生作用力愈大。

图9．4反映的是一种广泛采用的伺服油缸，油缸中仅有一个活塞，而且油压仅作用在活塞的一侧，称为单向作用伺服油缸。

图9．6所示是另一种伺服油缸，虽然活塞仅有一个，但活塞两侧都可作用油压，而且活塞左侧的作用面积小于右侧，这是一种差动油缸，又称为双向作用伺服油缸。

当左边作用口进入油压时，此时右边释放口和回油通道相连，左侧油压推动活塞和推杆右移，结果使制动带收紧。

当右边释放口进入油压，而左边作用口的油压仍保持，由于活塞两侧存在面积差，结果活塞又重新左移，恢复初始位置，使制动带释放。

这种伺服油缸的应用在以后的章节中会介绍。

图9．7所示是一种称为复合式活塞的伺服油缸，通常有两个活塞，其活塞的作用面积有三个，都存在面积差值，而且有两个作用口，一个释放口。

首先压力油进入活塞面积最小的作用口，使活塞推杆推出，制动带收紧。

当压力油进入释放口时，第一作用口压力仍保持，由于释放口中的活塞作用面积大于第一作用口的活塞面积，推杆收回，制动带释放。

当压力油进入第二作用口时，第一作用口和释放口中的压力仍保持，由于第二作用口中活塞的作用面积，叠加上已作用的第一作用口活塞面积，远大于释放口的活塞作用面积，因此推杆再次伸出并使制动带收紧。

这种复合式活塞的伺服油缸在日本马自达公司的自动变速器上采用

２、多片离合器

多片离合器的功能之一是进行动力切换，变速器的输入动力来自变矩器涡轮轴，为了实现档位状态的变化，必须要把输入动力接通到行星齿轮机构的某一主动件上，比如把动力接通到太阳轮，但在另一档位又必须把同一输入动力接通至行星架。

架通输入动力和机构中某一构件的桥梁就是多片离合器，通过多片离合器，既可以把传动路线导通，也可将其断开。

多片离合器的功能之二是固定行星齿轮机构的某一构件。

在这种情况又把它称为制动器。

在日本丰田公司制造的自动变速器中，其行星齿轮机构的变速执行元件中没有制动带，取而代之的是多片离合器。

把多片离合器的一端和机构中的某一构件连接，而另外一端则和变速器壳体连接。

图9．8示意的是多片离合器组件，它包括一些带有摩擦材料的盘片和一些钢制盘片，摩擦片和钢片交替地安装在离合器鼓内。

摩擦片的工作面上有粗糙的摩擦材料，而钢片表面则光滑，没有摩擦材料。

油压通过离合器鼓内的活塞作用，把摩擦片和钢片紧压在一起，使离合器处于结合状态。

如果油压被消除，则回位弹簧使活塞回位，而使离合器处于分离状态。

通常两组片子中摩擦片的内缘有内花键，而钢片的外缘则有外花键，钢片的外花键和主动的离合器鼓的内花键相配合，摩擦片的内花键则和从动轴的外花键相配合，当离合器接合时，主动件通过多片离合器把动力传递给被动件。

当油压作用在活塞上时每一组片子的正压力都是相等的，片子数愈多、油压愈高，离合器可传递负荷的能力也愈大。

多片离合器还包括一个或多个回位弹簧、回位弹簧座、油封、一个或多个压盘和挡

圈。

对多片离合器分离状态时的摩擦片和钢片的间隙，各种不同型号的自动变速器的标准不尽相同，通常在1.8-2.2mm之间，由于在接合过程中存在片间滑磨，间隙变大也在情理之中，当间隙超过设定的极限间隙后，换档过程的时间将会延长，严重时将会引起发动机“飞车”或“掉速”现象，产生换档冲击。

过量的片间滑转，会引起钢片表面的高温烧蚀现象，烧蚀后的钢片会引起变形和表面硬度退化，既加速磨损又影响力矩的传递能力。

钢片烧蚀一般是由于负载过大，活塞作用油压不足以把钢片和摩擦片压紧（锁止）而引起的。

当多片离合器分离时，停止向活塞供给油压，并将其排泄。

活塞在回位弹簧的作用下返回初始位置，使主、从动片让出间隙，从而使其分离。

当处于分离状态时，为了解除活塞上的残留油压，在离合器上设置一个离心式单向阀，通过离心力把单向问打开，使部分残留油压迅速地从这里泄出，防止片间的拖滞现象发生。

当活塞作用油压时，单向问自行关闭，建立压力使多片离合器接合（如图9．9所示）

离合器的活塞回位弹簧通常有三种：

中央一个大螺旋弹簧；周边布置几个小螺旋弹簧；一个蝶形弹簧。

其中周置数个小螺旋弹簧的结构为最多。

设置回位弹簧的目的是让活塞回位，但并非弹簧力愈大愈好，因为在活塞作用油压时，其中一部分作用力要抵消在弹簧预紧力上，弹簧回位力愈大，活塞作用油压要抵消的力也愈大，其结果使离合器片间的正压力减弱，影响力矩传递能力。

这就是为什么经常在一些弹簧座上缺少几个弹簧的原因。

出厂时活塞回位弹簧力已进行测试，使弹簧力既可保证活塞彻底回位，同时又避免弹簧回位力过大。

３、单向和超越式离合器

自动变速器中单向离合器是一种固定装置，它的功能和制动带相似。

制动带能够在两个方向都能锁止制动鼓旋转，而单向离合器只能在广个方向锁止，而在另一方向则能自由转动。

单向离合器的内外圈中有一件是直接和壳体固定的，而另外一件则和行星齿轮机构的某一构件连接。

在自动变速器中常用的单向离合器有两种不同的型式：

滚柱式和凸块式，见图9．10。

滚柱式单向离合器利用弹簧把滚柱固定在离合器内外座圈之间适当位置。

外座圈的内表面有若干个凸轮状缺口，滚柱在弹簧力作用下，使其介于内座圈和缺口表面之间，当某一座圈固定，而另一座圈以一定方向转动时，滚柱楔紧在缺口滚道的狭窄端，则旋转座圈也锁止。

当该座圈朝相反方向旋转时，滚柱朝缺口滚道较宽端运动，滚柱和缺口滚道无楔紧趋势，该座圈能自由转动。

凸块式单向离合器包括内外座圈和介于座圈间的8字形的金属凸块。

当其中一个座圈固定，而另一座圈往某一方向旋转时，其结果使8字形凸块竖起，楔紧内外座圈表面，则旋转座圈锁止。

当该座圈以相反方向旋转，使凸块倒下，没有楔紧内外座表面的趋势，那么该座圈可以自由转动。

超越式离合器尽管结构型式和单向离合器完全相同，但它的作用方式有较大区别，超越式离合器的内外圈分别和运动的部件相连，它的所谓“锁止”或“超越”不仅取决于内外圈的旋转方向，而且取决于内外圈的相对速度。

超越式离合器一般安装位置是介于输入动力和行星齿轮机构某j构件之间，其功能类似于多片离合器，但多片离合器的接合与释放借助于活塞上的作用油压，而超越式离合器是纯机械控制，图9.11所示是超越式离合器在内外座圈不同速度下离合器的锁止和超越状态。

当内座圈转速大于外座圈时，则离合器超越，即内外座圈各自按原有转速旋转，相互间无干扰。

当内座圈转速小于外座圈时，则离合器锁止。

注意上述判定条件都是图示的结构所决定的。

假若8字凸块倒向另外一方向（即把离合器水平旋转180”），上述的结果正好都相反。

三、典型复合式行星齿轮机构

上面介绍了间单的行星齿轮机构，实际上自动变速器中的行星齿轮机构是由两排或三排以上的简单的行星齿轮机构组成的，可组成具有适当传动比的变速器，通常具有三个前进档或四个前进档及一个倒档。

尽管目前自动变速器品种、规格很多，但是其中的复合式的行星齿轮机构基本都采用一些典型化的机构，归纳起来下列三种复合式的行星齿轮机构的使用比较普遍：

①拉维奈行星齿轮机构；

②辛普森行星齿轮机构；

③串联式行星齿轮机构。

下面分别介绍这三种复合式的行星齿轮机构。

１、拉维奈行星齿轮机构

1）.结构

图9．12显示拉维奈行星齿轮机构的结构图，它由双排的行居齿轮机构组成．具有大、小两个太阳轮、三个长行星轮和三个短行星轮并共用同一行星架，仅有一个齿圈并和输出轴连接。

拉维奈行星齿轮机构可以组成三个前进档及一个倒档。

它的前排是一个简单行星齿轮机构，而后排则是一个双行星轮的齿轮机构。

2）．各执行元件的功能

图9．13显示拉维东行星齿轮机构和变速执行元件之间的关系。

该机构的变速执行元件有五件，前多片离合器C1，后多片离合器C2，前制动带B1，后制动带B2，单向离合器F1。

当多片离合器、制动带和单向离合器起作用时具有以下效果。

①前多片离合器C1作用肥来自输入轴（涡轮轴）的输入动力接到后排主太阳轮。

②后多片离合器C2作用，把来自涡轮轴的输入动力接到前排第2太阳轮。

③前制动带B1作用，固定第2太阳轮不动，结果第2行星轮围绕第2太阳轮外缘转动，行星齿轮机构作用。

④后制动带B2作用，固定行星架不动，结果行星轮仅作为过渡轮，它绕自己轴线转动。

⑤单向离合器F1作用，固定行星架不动，使单向离合器在逆时针转动时有自行锁止的功能。

它具有后制动带作用时的同样功能。

3）．动力流分析

为了进一步理解拉维奈行星齿轮机构各档传动比是如何实现的，驱动力和动力流是如何通过各种齿轮部件的，下面进行各档位的动力流分析。

表9．2列出变速执行元件状态和档位间的关系，拉维奈行星齿轮机构变速器执行元件工作规律。

1）l档

操作预选杆手柄位于D位置，C1多片离合器作用，主太阳轮3是驱动件。

F1单向离合器作用并将行星架固定。

机构动力流：

主太阳轮传到主行星轮，再传到第2行星轮，然后到齿圈，最后传给输出轴。

在这里，两个长短行星轮仅起过渡轮的作用，为了改变输入动力的旋转方向，对机构的速比没有影响。

因为多了一个过渡的行星轮，则发动机和输出轴同一旋转方向。

l档速比仅取决于齿圈和主太阳轮齿数之比。

当主太阳轮顺时针方向转动时，第2行星轮最终带动齿圈也朝顺时针方向转动，此时，齿圈给行星架的反作用的力矩，使行星架产生逆时针转动的趋势，由于f1单向离合器逆时针转动锁止，则使行星架固定。

当汽车处于滑行状态时，由驱动轮逆向输入的动力带动齿圈顺时针高速旋转，通过第2行星轮对行星架产生顺时针转动的作用力矩，与此同时主太阳轮仍有来自发动机的怠速动力带动使其顺时针低速旋转，但最终使行星架脱离单向离合器的锁止，顺时针自由空转。

这就是1档的汽车滑行。

当驱动轮的转速低于某一值时，行星架又重新被FI单向离合器锁止，汽车滑行状态结束，又重新恢复驱动状态。

为了在1档传动比状态下能够实现发动机制动，可将预选杆置于低档（L或1）位置，此时若处在1档，则C1多片离合器和B2后制动带同时作用，并将行星架固定。

这种情况下的动力流和预选杆置于D位是完全相同的，但汽车在下坡时，驱动轮可以通过行星齿轮机构反向带动发动机，利用发动机怠速运转阻力实现发动机制动。

2）2档

C1多片离合器和F1前制动带同时作用，主太阳轮仍然是驱动件，第2太阳轮被后制

动带固定。

动力流从主太阳轮传到主行星轮，然后传到第2行星轮，由于第2太阳轮被固定，第2行星轮只能在行星架的顺时针转动的基础上实现顺时针自转，最后带动齿圈旋转，齿圈带动输出轴转动，其转动方向和发动机方向一致。

输出轴是减速运动。

这时2档的输出轴转速比1档转速高，这是因为齿圈的转动同时由第2行星轮自转和行星架公转共同带动。

2档传动比的计算比1档复杂，它涉及前后两排行星机构的齿轮齿数，2档的传动比仍大于1。

输出轴依旧是减速运动。

这种拉维奈行星齿轮机构，处在2档传动比状态时，驱动轮逆向传入的动力，始终和发动机相连，因此只能实现发动机制动，而不存在汽车滑行，不管预选杆置于D或2位置。

3）3档

C1多片离合器和C2多片离合器同时作用，主太阳轮和第2太阳轮同时作为驱动件带动第2行星轮转动。

此时第2行星轮不可能产生两种不同方向的旋转，整个机构锁止，相互间合成一整体，因此就出现了直接档，传动比1：

1。

前面曾提到，行星齿轮机构任意两元件同速同方向，则就产生直接档。

在这里就是主太阳轮和第2太阳轮同速同方向，产生直接档的效果。

4）倒档

C2多片离合器和B2后制动带同时作用，第2太阳轮作为驱动件，行星架被后制动带固定。

动力流从涡轮输出轴经CZ多片离合器传给第2太阳轮作顺时针转动，并带动第2行星轮逆时针转动，由于行星架固定不动，第2行星轮只能自转并带动齿圈逆时针转动。

输出轴的转动方向与发动机相反，提供倒档。

倒档传动比是齿圈和第2太阳轮齿数之比，传动比大于l。

输出轴是一种减速运动。

上面介绍的拉维奈行星齿轮机构是一种原型，它仅有三个前进档，而且只有1档存在汽车滑行。

目前的自动变速器以四个前进档居多，在拉维奈机构的原型上通过再增加一排行星齿轮机构或增加变速执行元件，实现四个前进档，并且使2档也存在汽车滑行和发动机制动两种状态。

目前采用拉维奈行星齿轮机构的有韩国Hyundai（现代）A4AF、A4BF（同Chrysle克莱斯勒KM175、KM176）、日本马自达FA4A－EL和GF4A－EL、德国大众096和097型等自动变速器。

9．3．2辛普森三档行星齿轮机构

这是一种十分著名的行星齿轮机构，以设计发明者H．W．Simpson工程师命名的机构，从20世纪4O年代至今广泛采用于世界各国的汽车自动变速器中，它的特点是由两个完全相同的齿轮参数的行星排组成，见图9．14。

整个机构具有相同齿圈，六个相同的行星轮和一个供两个行星排合用的加长太阳轮（故又称共同太阳轮行星齿轮机构），它的前行星架和后齿圈为同一构件，并且和输出轴连接。

该机构可组成三个前进档和一个倒档。

1．各执行元件的功能

辛普森行星齿轮机构设置了五个变速执行元件：

C1前多片离合器,C2后多片离合器、B1微动带,B2后制动带、F1单向离合器。

五个变速执行元件的作用效果如下（见图9．15）。

①当C1前多片离合器作用时，把来自涡轮输出轴的动力接通至太阳轮。

②当C2后多片离合作用时，把来自涡轮输出轴的动力接通至前排赤圈。

③当B1前制动带作用时，固定太阳轮。

④当B2后制动带作用时，固定后行星架。

⑤当F1单向离合器作用时，固定后行星架。

在辛普森机构中的B1和B2实际上是一种制动器，在某些变速器中该制动器采用制动带，而在有些变速器中则采用多片离合器作为制动器，例如日本丰田的自动变速器。

表9.3反映了辛普森行星齿轮机构变速器变速执行元件的工作规律。

2．动力流分析

下面进行辛普森机构各档位的动力流分析。

l）l档

把预选杆置于D位置，C2后多片离合器作用把输入动力传给前齿圈，F1单向离合器作用，使后行星架固定不动。

辛普森1档的动力流分析比较困难，因为在该档位前后行星排可通过两个构件相互间

连接。

其输入动力经C2后多片离合器传给前齿圈，使其顺时针旋转。

前齿圈又带动前行星轮顺时针转动，由于前行星轮既可带动前行星架顺时针转动（输出轴的转动），又可带动太阳轮边时针转动，因此前齿圈的转速通过前行星轮被分解成两条传动路线，其中前星行架和太阳轮的转动方向比较明确，但前行星架和太阳轮转速如何分配呢？

由于后排行星架被FI单向离合器固定，因此后排行星齿轮机构具有确定传动比，且是减速机构，另外后排行星齿轮机构通过后齿圈输出，它的输出转速和转动方向应该和前行星架保持一致，因为前行星架和后齿圈为同一构件。

根据这两个条件，就可以确定前行星架和太阳轮之间的转速分配，显然太阳轮的转速比前行星架快得多。

太阳轮逆时针的旋转带动后行星轮顺时针转动，行星轮再带动后齿圈顺时针转动，由于后齿圈顺时针转动时，会给后行星架施加一个逆时针的力矩，通过F1单向离合器将后行星架固定。

后排行星齿轮机构的传动比是后齿圈和太阳轮齿数之比，但辛普森机构1档传动比要大得多，计算也更复杂且有确定的传动比。

辛普森机构的1档具有汽车滑行功能，当驱动轮的转速超过了发动机的转速之后，来自驱动轮的逆向动力通过后齿圈和前行星架输入机构，使后行星架顺时针旋转，脱离F1单向离合器锁止，实现了汽车滑行。

当驱动轮转速低于发动机时，单向离合器重新锁止，变速器恢复驱动状态。

若要在1档实现发动机制动，则需要把预选杆置于L或1位置，此时后行星架被B2后制动带固定，驱动轮逆向传入的动力通过变速器将发动机转速提高，从而消耗动力使驱动轮转速迅速下降，实现发动机制动。

2）2档

C2后多片离合器和B1前制动带同时作用。

此时涡轮输出轴经C2后多片离合器和前齿圈连接，同时太阳轮组件被B2后制动带固定。

其动力经输入轴传给前齿圈，使之作顺时针旋转，由于太阳轮被固定，因此前行星轮在前齿圈带动下，既有自转，又随行星架公转，行星轮和行星架都是顺时针转动，行星架最后带动输出轴顺时针旋转。

2档传动比取决于行星架当量齿数和前齿圈齿数之比，它是一种传动比大于1的减速运动。

2档的传动比仅仅和前排行星齿轮