行星齿轮机构具有结构紧凑，传递功率大等优点，广泛应用于机械制造、汽车轮船、航空航天等领域，而Ravigneaux式行星齿轮机构是汽车自动变速器典型的结构型式之一。由于国外汽车公司利用专利技术对自动变速器技术进行封锁，遏制了我国的汽车自动变速器的研发和生产，要改变这种落后局面，必须走自主研发、自主创新、自有产权的道路。我国在自动变速器方面的研究仍比较薄弱，相关的设计理论也不完善，尤其是在档位顺序的排列方法和齿数设计方法上一直没有找到一个有效的解决途径。本研究主要是利用杠杆法和平面图形法可以高效地得到可行的Ravigneaux式行星齿轮机构换档顺序方案，大大减少不符合要求的换档顺序方案组合数量。根据系统的约束条件通过全域搜索法分析计算求解出各个齿轮的齿数，从而获得可行的传动比，建立完整的Ravigneaux式行星齿轮系自动变速器的系统化设计理论。本研究首先介绍了Ravigneaux式行星齿轮变速器的工作原理和相关理论分析方法；其次，以目前使用的四档自动变速器和相关专利技术为研究基础，设计出16种行星齿轮系结构型式，并从中筛选出3种可用于八档自动变速器的结构型式；再次，发展一套可用于八档Ravigneaux式自动变速器的档位分析方法和换档控制元件配置设计方法，根据这种方法每种型式可以分别得到由3种离合器和制动器组成的8种档位列表；然后，利用齿数比和目标传动比的关系排除无关的设计变量，简化约束条件，减少计算量，再根据每种行星齿轮系型式的约束条件以全域搜索法获得9种具有可行传动比的自动变速器；最后，根据行星齿轮机构特征系数和传动效率对得到的9种自动变速器进行评估，最终得到体积最小效率最高的自动变速器。本研究获得的九构件两自由度八档Ravigneaux式行星齿轮系自动变速器由四个低速前进档、一个直接档、三个高速档和一个倒档组成。