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[科普知识] 行星齿轮变速

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 楼主| 发表于 2017-9-20 23:22:21 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 沉宝 于 2017-9-21 00:17 编辑
! g5 `% x6 l: z$ }6 y3 J
$ a% ~; ?* k% {3 {1 d& }9 \之所以写这篇,是发现有些事跟晨老大也需要多解释几句(链接)。以此外推,索性就写长了跟大家共享吧。' M, r5 G8 I6 d( w# H" V

' P3 A3 P5 x0 k0 g8 D' B6 ]+ r其实行星齿轮变速并不像许多人想象的那样遥远陌生。可以毫不夸张地说,爱坛上一半以上的人同它的物理距离都比我近。为什么敢这么说呢?因为汽车的自动变速箱(AT),用的就是行星齿轮机构。坐到车里就是近在咫尺了,哈哈哈。
, D  G- n3 S9 B2 S" n1 `- k* J; m9 N) j! x$ Y5 _% `
所谓行星齿轮机构(Planetary Gearing或Epicyclic Gearing),指的是一种齿轮结构,它有一个轴心位置固定不动的中心齿轮(太阳轮,sun gear),还有一个或者多个(通常多个)小齿轮与之啮合。当转动发生时,这些小齿轮不仅会绕自己轴线的转动(“自转”),而且这些小齿轮轴线的位置也会动,运动轨迹是围绕中心齿轮的圆周运动("公转"),这就像太阳系中的行星那样,故因此得名行星齿轮(planetary gear)。除此之外,行星齿轮的外面一般还套有一个齿面朝内的齿圈(annulus)。各个行星齿轮的轴,经轴承固定在一个支架上,这个支架称为行星架(planet-carrier)。
3 O  ~9 h: n: f
7 }1 p/ Y( d' Z* q' |4 E* Q  j$ y- w  x
. ?3 A; i2 n' P: {' S- V3 q
          实物图,不含行星架7 |$ W# e8 i+ |" a. l% d3 m9 e
* x8 T) c' G/ X3 g

" _# [! C" o) x- W/ Y          实物图,另外一个角度& F! q1 H  o2 i# f

/ K4 n1 T7 g1 W6 r! d: ]' P' U; l6 o* T& u5 q6 c4 v
传统的齿轮传动原理很简单,一对齿轮相互啮合,动力从一个齿轮输入,从另一个齿轮输出。行星齿轮机构的情形就不同了,它具有三个彼此可以相对旋转的运动件:太阳轮、行星架和齿圈。这三条转动轴都允许动力输入/输出,传动方式就可以有多种组合,下面结合动画看两种方式。
- h$ S2 [1 Z- Z. h; v# s9 L
0 p! G0 j6 J! f- T8 g! O* r第一种,动力从太阳轮输入,从行星架输出,齿圈锁死。这是最经典的方式,一般教科书都用它举例。$ C( ^* u( o& B7 d) O
. c( s  x: J2 f/ R* c. U
8 Q/ e( S& L( w7 ~
$ Y& Y) j% b5 V' y( I0 r
第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
  S1 u+ O# W9 `) [, L9 e) }5 m! U4 p4 w5 y
现在可以回答晨大的问题了。晨大的原始问题star gear是什么?首先,英语作为自然语音不会像编程语言那么规范,同一个东西可能因不同行业、不同习惯而称呼不同。star gear这词不太常用,根据上下文,它可能是(1)行星齿轮机构中的一个零件,即sun gear;(2)行星齿轮的一种使用方式,即第二个动画的那种:行星架锁死,动力从太阳轮输入,从齿圈输出。
7 o3 C7 B) y/ d4 e& _我放在不爱贴中的那张图好像来自于蒸汽轮机的船舶推进,高压涡轮输出的转速与低压涡轮不同,故先经过star gear调整再与低压涡轮的动力汇总,然后推动螺旋桨。图中,只有左下角的行星齿轮机构工作在star gear模式,左上和右上角都是planetary gear模式,即前面动图中的第一种。
/ u& }! g. s3 f$ B
# F4 q# T5 O. P& j" _7 C6 g
  _( u! k0 D; ^4 L! K3 g再多说几句汽车的自动变速箱。理论上,一套行星齿轮机构配合离合器、制动器就可以实现基本自动变速:9 ^5 `3 e4 {4 s/ ]& n
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
! }" u! N2 |8 |1 D0 }②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。3 P0 E" |. h1 y% ~1 C4 _
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。
- H6 i/ @: ]6 M+ F/ z3 C6 o' Q④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。: _- Z. {+ S: o6 a6 x- k
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。
' H) T' a; U" h0 q" p" g1 k3 j5 l8 {( o) R5 m
实际变速箱比这要复杂的多,即使是三进一倒(开过的一定是老司机)也至少用两套行星齿轮机构。  m9 A8 x# Y* U, R: N
7 d3 B2 Q9 v8 d! j0 M% D' s' l/ T

. s& W# v9 X) l$ i9 P) k现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
8 Q' o5 p6 e6 v5 [, M- ?
% ~( D$ k$ }; {7 ^  M. |有一种说法:即使是修车店的熟练技工(例如ASE Certified Repair Technician),一个好的advice就是打开自动变速箱的时候要拍照,以免像业余人士那样修完装回去发现零件富裕了 $ R( \9 W, {3 i2 O- L5 k0 T
0 ^! ^3 x. [2 O, b
对于欧美这些劳动力昂贵的地方,除非变速箱在warranty之内,否则不要答应修车店开箱修理(整体换装可以)。即使店家说得再容易,开箱后可能就变成了一个钓鱼工程。与其修,不如贱价卖了拉倒。
' k$ c8 f: S8 \& x7 N: Z: B+ S% F最后,如果您面对文字和图片理解起来有困难,可以点击打开这段视频,这样也许省点脑汁
1 m2 G; F, r" K如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1  V+ r) ^4 s' m8 i
一句话:丰俭由人
1 P0 W4 c2 ?  o% Q' J, Y8 H1 f/ V7 I" l) G  J7 v

- v3 H% R  D' W% _1 w% W( G! }/ S3 k3 O

评分

参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
王不留 + 4
清凉山 + 2
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九麟居士 + 4 涨姿势
燕庐敕 + 8

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  • TA的每日心情
    擦汗
    8 小时前
  • 签到天数: 3170 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2017-9-20 23:49:30 | 只看该作者
    本帖最后由 jellobean 于 2017-9-20 23:52 编辑
    : c+ e) F& a0 _: Y8 K
    ( q  m1 a9 y+ K跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
  • TA的每日心情
    擦汗
    8 小时前
  • 签到天数: 3170 天

    [LV.Master]无

    板凳
    发表于 2017-9-20 23:53:30 | 只看该作者
    1. 一个好的advice就是打开自动变速箱的时候要拍照,以免像业余人士那样修完装回去发现零件富裕了
    复制代码
    8 n, b0 z" t- I
    哈哈,经常发生
  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-8 05:45
  • 签到天数: 2441 天

    [LV.Master]无

    地板
    发表于 2017-9-21 00:22:55 | 只看该作者
    变速箱啊, 业余人士不敢碰啊。换正时皮带水泵的时候对齐几套齿轮就够头疼的了。* n- N+ A) O0 i! l
    我干活的时候就是一边拆一边拍照,方便以后装回去

    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2017-9-21 00:25:39 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2017-9-20 23:49
    ! T, D" x, @* k- y跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
      v* j( S$ p+ ~; a+ c
    糖豆可以打开帖子最后mp4的视频,讲得不错。

    该用户从未签到

    6#
     楼主| 发表于 2017-9-21 00:32:42 | 只看该作者
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 00:22$ c. \8 a! _' {
    变速箱啊, 业余人士不敢碰啊。换正时皮带水泵的时候对齐几套齿轮就够头疼的了。
    0 ~0 X4 c- c7 {我干活的时候就是一边拆一 ...
    + @& S2 j# e5 ~$ b% V1 a; M
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。
  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-8 05:45
  • 签到天数: 2441 天

    [LV.Master]无

    7#
    发表于 2017-9-21 01:31:11 | 只看该作者
    沉宝 发表于 2017-9-21 00:32: U7 _& K( Y6 D' I7 s' @
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    # k- \  V6 \( v$ O当然啊,在现代汽车上,自动变速箱是最最复杂的设备。现在那些动辄6速,8速的变速箱太变态了。/ o& R! B" ?, F/ H
    现在都封闭起来了,连变速箱油都不让自己换了
  • TA的每日心情
    擦汗
    8 小时前
  • 签到天数: 2892 天

    [LV.Master]无

    8#
    发表于 2017-9-21 02:10:29 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2017-9-20 23:53& N4 c( V. p5 c7 P: b% T
    哈哈,经常发生
    ! Q2 j8 W1 r1 h; Y/ ~& L
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    点评

    油墨: 5.0 油菜: 5.0
    油墨: 5 油菜: 5
      发表于 2017-9-22 09:55
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-3-18 07:18
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    [LV.1]炼气

    9#
    发表于 2017-9-21 04:13:09 | 只看该作者
    那些动图太赞了,生动易懂!
    6 V1 m1 W' G; q. e3 d我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    . z# R2 f4 {5 u- w$ Z不过也不能怪修车师傅钓鱼,本来的code是timing chain, 本想换了就再撑几年,没想到打开了,发现里面好多东西磨损了要换。再多花钱就不合算了,不过拆装发动机的$1500工钱是打了水漂了。

    评分

    参与人数 1爱元 +8 收起 理由
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-8 05:45
  • 签到天数: 2441 天

    [LV.Master]无

    10#
    发表于 2017-9-21 05:49:24 | 只看该作者
    面朝大海 发表于 2017-9-21 04:13
    $ c. v, Z! m* E; E& u那些动图太赞了,生动易懂!+ W' ?# ~7 P& r5 z7 [+ Q$ C
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!% [+ C9 j) _- b- y$ u
    不过也不能怪修车 ...

    : Y. k. `1 b3 k8 n/ Q5 E打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧3 G9 ]8 K3 V0 Q' E; {, ^
    不就是个盖子吗?
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-3-18 07:18
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    11#
    发表于 2017-9-21 06:30:03 | 只看该作者
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 05:49
    . n3 v! h% v+ J- l7 f! n( j; m打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧( K, e% E+ s, Y+ D. f
    不就是个盖子吗?

    - b' C) N* c1 G% _: ?这个好像不是,需要把发动机先拆下来,再打开。可能和发动机的糟糕设计有关。
    4 n- S% p' f0 C* A* f大概需要三天的工时。我们自己的一个工场也是这么估算的。只是自己的工场现在开始不接这种大维修了。
    ( M: p9 _2 t0 T3 {2 z) l我去看了,cylinder head , cam shaft都拆下来了,上面都有磨损。可能是长期机油漏了我没察觉。
  • TA的每日心情
    擦汗
    8 小时前
  • 签到天数: 3170 天

    [LV.Master]无

    12#
    发表于 2017-9-21 07:20:33 | 只看该作者
    清凉山 发表于 2017-9-21 02:10
    ' k+ Z% B$ k4 F6 r  _# ^天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    ; K0 s" m% @5 C. @/ }& F; P/ i是说DIY一些简单的事

    评分

    参与人数 1爱元 +4 收起 理由
    清凉山 + 4 第一个4分:)

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2023-12-6 00:54
  • 签到天数: 1562 天

    [LV.Master]无

    13#
    发表于 2017-9-21 15:45:34 | 只看该作者
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 01:31: x3 K) p7 m) A1 T4 _( w) ]; `
    当然啊,在现代汽车上,自动变速箱是最最复杂的设备。现在那些动辄6速,8速的变速箱太变态了。; n* o) S4 K7 W' I" Y: s) m$ V
    现在都封 ...
    / F! I! ]/ _/ e4 c3 c; N
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
  • TA的每日心情
    慵懒
    昨天 20:54
  • 签到天数: 2082 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2017-9-21 19:41:38 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2017-9-21 07:20# W2 B$ k$ }4 |; w- N7 x" {- q) e: A
    是说DIY一些简单的事

    & x: C2 ^7 ^) ~& d下次俺车车出问题了顺丰给U

    点评

    挨揍,你阅读得挨揍  发表于 2017-9-22 02:22
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-3-18 07:18
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    15#
    发表于 2017-9-22 08:01:03 | 只看该作者
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 05:49/ L8 g9 S8 {6 A3 C: v! T7 b9 B
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧3 Z+ l  F/ k5 H) |2 Q
    不就是个盖子吗?
    7 Y: r( H7 z, Z+ F8 r, S
    东湖师傅,请教一下你的经验:发动机装回去后,我发现brake pedal low, 修车店检查后说是我的brake master cylinder 坏了,我就买了一个原厂新零件,结果还是老样子。他们说刹车和ABS也都breed过了,实在搞不懂为啥。说是可能我的零件是坏的。我有点不相信,新旧两个master cylinder都同样坏了的概率太低了。
    0 z; Z" c4 s7 j. F1 _" w你觉得还有可能什么原因吗?

    该用户从未签到

    16#
     楼主| 发表于 2017-9-22 08:40:23 | 只看该作者
    面朝大海 发表于 2017-9-22 08:016 p$ v0 e6 r. i5 N
    东湖师傅,请教一下你的经验:发动机装回去后,我发现brake pedal low, 修车店检查后说是我的brake maste ...
    5 J. J, a/ m. T! a. }
    如果是刹车踏板要踩得比过去深了才能开始刹车动作,那么是安装的问题。许多车有一个调节踏板高低的螺丝,这些车调整起来非常容易。如果是刹车踏板踩到底后还慢慢地向下走,那么刹车管路上有漏的地方。
    ' Q3 k" U& v7 P* o- {- ^* R" ]  w5 \, Y: G& a
    看你的描述像第一种情况,不太看好那家修车店。

    点评

    涨姿势: 0.0 不能同意更多: 5.0
    涨姿势: 0 不能同意更多: 5
      发表于 2017-9-23 08:22
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-3-18 07:18
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    17#
    发表于 2017-9-22 08:55:08 | 只看该作者
    沉宝 发表于 2017-9-22 08:40
    " J/ F# @3 X2 C. L$ O如果是刹车踏板要踩得比过去深了才能开始刹车动作,那么是安装的问题。许多车有一个调节踏板高低的螺丝, ...

    0 e) l5 @( f* T3 @) A* i是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    该用户从未签到

    18#
     楼主| 发表于 2017-9-22 09:15:55 | 只看该作者
    面朝大海 发表于 2017-9-22 08:55; |; @; p" V+ K
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    8 R5 \6 Z* r* A* x' E0 O0 w' L- u2 c如果是第二种情况,bleed和换master cylinder是容易想到的。排除这两点之后的就不好修了,除非你走运,能够确定漏刹车液的位置。
  • TA的每日心情
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    2019-1-22 10:01
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    19#
    发表于 2017-9-22 11:32:54 | 只看该作者
    太赞了!
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    20#
    发表于 2017-9-22 11:50:39 | 只看该作者
    七月群山 发表于 2017-9-21 15:453 d. z! n8 e& D1 W" E9 d; |
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

      q2 U# e1 w) \( Y" b现代的汽车?
    * W5 ?) A- N- H& a0 x! i这话有点歧义是指所有现在的车,还是特指韩国现代汽车?

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