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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 8 H2 j  m1 y7 @5 P/ j
) r6 B, v( x1 c; L
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。
0 S. |' Q" v; u) F! ~, k* C6 K2 {# n5 W+ h1 z( ?
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。
( }- o% W& o* Y7 _; h* k
6 t+ U  Z7 q  a. O! ]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)。4 ~" L4 x9 k, k" h5 B6 X9 S
0 [7 I( n  _0 J: y# _
  K8 T: j* b& Q' N; R
0 S$ h, G2 `( _7 X/ l
          实物图,不含行星架- C( L9 M# w+ ?* H5 A; K6 p

* I* }( f4 F* w- o( Q" o( B- R, c5 p/ d9 s
          实物图,另外一个角度8 A+ U1 t( x+ x# V2 ^0 Y/ B
, E  `8 Z+ `% \

$ a: w9 [- s- ]/ G; f6 F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。
9 d1 r9 g$ U; h/ Z/ U! H3 T& }0 C- v& P- z8 `0 W
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。
# t  _  b3 R+ o8 x0 Z  a; m3 x/ F9 b, x- B! T; d
1 w7 a' J* z9 l0 _; o

& l5 R+ j; J2 z4 @6 u4 b% ~4 n第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。- {, a0 S  J0 D- T- g2 _. X/ M6 N% Q

. t) V# ~$ f5 ^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。
, T; r# W. s+ T% J5 _3 w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。2 B7 V% ?. C# \. u5 l9 ^

5 X9 i$ a5 _$ S& K
- Z! s% N/ j' z  Q7 n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:
: j) x$ M6 }( a: r: N% \) a①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。; m$ y- Q' ]" g( q  R1 y
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
  `( C- E% A0 c2 |- @: ~6 \③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。2 L& H$ C: z; |8 t
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
0 W( J! t' U, H1 y⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。
  c9 U- M, E; I4 _
9 e+ r% n% _$ R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。
' d( X) m9 o$ i0 u8 b5 ]& x2 m5 y4 Y( S% ~5 y
5 b; e% J/ u7 K$ ^/ f  G
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
0 O9 B% E2 f) j' ~2 \; u! D! `3 l5 Y/ }9 k
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 ) b/ t8 k& B3 P+ c6 ]# N

. p0 [: j7 F" Z& [) k5 t: C: h; V5 U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。; J+ z; N9 @* L8 {9 Z# A
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- D! f+ }+ X: n6 L
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
4 x! E' ~  T6 x, S2 c一句话:丰俭由人5 x6 W5 ?! g3 A) x7 B# G" p

( F7 P8 H6 ~  B. J' S* [* {# @/ m$ |# Y% E  _3 s5 l3 @" }# @; n4 G

4 W2 U! X3 n( H" q

评分

参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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    [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
    4 ]$ m! C! `* s4 E$ J2 L6 j$ P  ]7 C
    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
    无聊
    昨天 09:43
  • 签到天数: 3424 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 J5 a2 p5 S, }0 L
    哈哈,经常发生
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    2024-3-8 05:45
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    [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。
    / m: w1 z# n1 a& a6 w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
    2 d% X! `0 Z0 l! S跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    3 ]- T% s5 C& N3 J
    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 00:225 Z8 o  u, h/ \8 ~; w
    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。
    # q6 t9 X0 g  `2 n3 H" a7 \% u, i我干活的时候就是一边拆一 ...
    * G% _$ k4 u4 h; c7 K3 `
    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. l$ x4 k6 r( P/ Q
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

      o8 n: E$ g2 j1 h( {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。
    9 f( {6 @  d( l1 p: q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
    无聊
    2 小时前
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    [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
    % f, G8 y9 X! K0 |哈哈,经常发生
    1 B/ w1 w8 g3 T6 K% B! l+ i& h8 F
    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
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    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!; W/ p* H6 G( M0 a5 ]
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    , [& K6 ~+ s/ _) }2 c* G) S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。

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    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
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    [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
    1 d9 S  |  C0 F. j( ]3 d! h# _# P那些动图太赞了,生动易懂!2 v3 p7 A, W  A( A0 x
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    * F) h0 L" z& n$ ^. A不过也不能怪修车 ...
    $ T  y* c+ ]1 }' U  U! s
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧* E1 w1 s7 l7 u" J( a
    不就是个盖子吗?
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-3-18 07:18
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    [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
    1 ]$ F( w. A' p- H( Z: z" i打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    8 C3 h, s0 B" I+ T6 x8 i4 Q( K不就是个盖子吗?

    ) y3 d* {; F5 u: y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。' s1 s. u: O$ L, L8 T
    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。  r  l+ @2 A2 h: d" \' U- V2 J
    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
    无聊
    昨天 09:43
  • 签到天数: 3424 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
      b& w9 F0 G0 u/ L  a4 ~$ p( {- w" i天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    5 b# [7 I6 ]& x. ]
    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
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    [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
    & [7 f4 M# S1 y$ d; ~8 e6 R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。! |* c8 s: r- }; S* N2 E
    现在都封 ...

    # Z8 ~7 R  c. ^% i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
    6 天前
  • 签到天数: 2248 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( [0 ~( b6 k" k: A0 y! A
    是说DIY一些简单的事
    / ?$ G5 p5 [& ~  V5 S
    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
    2 {7 Y; n* J6 }+ f4 n% g打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧' o! i3 |3 ]# |+ L) j9 v0 E
    不就是个盖子吗?
    & o5 j8 C' e# e
    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。- n4 K9 {0 e. y/ v8 ^
    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 08:01
    % K! r# ]: y0 }0 {! o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 ...

    ) Q1 m# O* l% N: l$ u( U: [8 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。
    . Z! T) R5 i. N( n+ Z1 A  Z& p$ O# M4 b- ]
    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" P5 j% h+ F) A0 `
    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, ...

    4 t; X; Q* b5 Z4 i& ]/ X; H# A$ B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
    . J6 e/ e0 k( l3 J4 n1 u是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    , x0 X' w! K6 h* U1 E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。
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    开心
    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 15:452 M4 m4 Z$ Y' i" b% y3 D
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    0 p/ R8 a1 @- \, r现代的汽车?
    % ^8 P( S& O1 W* i7 m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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