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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
# y! q; O! W- ~0 u+ R  K) O3 r6 ?: \& x2 U, g) w8 N* u2 m
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。
. v' D, U+ P( t' e7 E- u2 c8 F3 H  i5 e- n7 {3 j: G
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。
" E" G- s2 U6 p; ]+ i0 z1 q  R3 b# M
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 z' d9 a& t2 j3 V+ l0 F# w0 U3 G% n) ~3 A+ a; O
% U( U) I! S+ y! M) S7 |) F

/ a7 M# b' X$ f  s6 h' A          实物图,不含行星架
% H* h) X7 ~  J1 N; k' G/ X2 n! y. w! c5 W$ P3 O  \% j

! N+ F/ c/ }/ a/ y: ~: k          实物图,另外一个角度
$ A6 T3 W' ~, z& t  {! Q( z6 W$ a5 m" S$ {* ?: f# ^

0 `6 g2 I$ Y& p; Y7 ]& e( a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。
! c  r0 a" j- S" i4 {( G# }+ e2 _6 s2 @' w# x3 ?( A
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。
; F! h( N7 R. c0 p
. P/ \% s5 ]6 O- A6 h( ^& v# r3 H4 g, P: _2 p; u4 N( Y; J/ K

6 X6 [$ A% I  _第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
3 t! [9 ~6 t2 r# q. T& z8 P
: R0 ~6 I5 x. B7 j* l, V1 r+ 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。% I% Q) F* `+ r5 N
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。/ Y+ u) r6 e/ ~, t

, u0 L, z4 H& c' d
: u5 z9 Q8 w* ?9 U. T- D1 c/ X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:
+ L% F8 I8 z; P' O①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
/ u1 M) A  ]' e. ~& x/ }$ F% O②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。  W/ q  x: x, J! |2 w
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。
* X' l  {$ G3 S6 Q9 M④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
' m0 G& o6 q5 s- \! \& A- V⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。# J7 q# O3 [) W6 G, V7 p3 \4 _
+ w( e& l& `! f, A6 T1 w
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。
8 }( l* b) x, d1 S9 L: }; C8 ~0 ?9 {8 j
) W* w, J. }3 d. ?
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
& `7 a. J5 U! ]; I5 F& S5 d9 e5 b
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
$ U9 Y6 G6 u0 A: W6 _: t7 x/ ^6 A8 {8 B, _* K7 E7 Y: w1 g
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。. t/ T  l; A; u1 x4 z4 U# N
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7 k+ H2 |4 ^& c! j2 h
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
0 H7 a# S: I. z: r0 V4 w一句话:丰俭由人- M; p" V  R5 F6 |
0 F* I3 I" e7 h3 i' W

0 z( [' `3 v6 f: K
- x, w! P  I  c! C- R' s

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
xzhangz + 2
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    [LV.Master]无

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    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 6 a# ]% k8 o2 x" h* t

    + x0 N2 j( Q( u  {9 G0 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
    3 小时前
  • 签到天数: 3260 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

    * x+ ?* t7 a1 W& `) x, }哈哈,经常发生
  • TA的每日心情
    奋斗
    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。
    0 z: d, m6 r- U0 u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+ B- E4 G! f/ T5 N- q
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    * }: W: _$ r# O3 s4 I* b2 \  _& ?
    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
    2 Y: m$ K6 s4 Q- s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。
    7 K% F! ^" a/ P1 K2 ]" W+ i我干活的时候就是一边拆一 ...

    : Q0 I% p1 A& X; L! d5 ^9 B4 r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
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    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
    : D& ?1 L/ F5 q0 U% w自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    7 Y+ r4 I0 Z. b0 h: Q1 S' P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。
    8 f; u6 V5 A1 F' ^( z% n. e3 F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
    2025-6-20 00:32
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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 23:538 K0 k% q4 c8 Q( V
    哈哈,经常发生
    3 L1 ^8 s0 o. j4 g. v" I+ U8 c$ v
    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
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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!
    ) k1 I. }5 N3 D, y7 ^$ t! L我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!; O; P; ?+ J. r$ G/ w
    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 04:134 S* y, J0 n# n$ Q; y3 C0 M
    那些动图太赞了,生动易懂!+ B4 m5 @+ X) F9 W
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!: v2 e, r8 z$ G% j1 h
    不过也不能怪修车 ...

    - B' K$ F/ l, O" z& E: y2 X打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧  b# u' D0 |( A: d
    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
    * Q. A2 C  ^- w0 R9 |4 `& D打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧0 j, J- T: X. X; p- g( U& N
    不就是个盖子吗?
    5 f: y7 }  c) S
    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 }) [7 L* f. K4 o9 y$ p% o) e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。
    2 j# |, @; p; Z  B% q5 K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
    3 小时前
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    [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' D/ F$ e* {* m- O; x8 L
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    ! u1 ^6 w- t, E! S  u8 r0 @是说DIY一些简单的事

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    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) E- J# [3 i1 s+ z- 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。
    1 a. z* ^" ]* a现在都封 ...

    * p3 {; h4 o6 p4 N* A9 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
    前天 20:58
  • 签到天数: 2118 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
    7 h$ x1 i. R' [, U是说DIY一些简单的事

    9 Y- i/ T' v% l+ N/ n8 n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
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    [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" ]; D) N9 x  @  i7 O) S, M
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    ( x6 Z+ ^! M, L1 `  \, Z4 A不就是个盖子吗?

    ! N2 m+ z- U( 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。9 @: Z3 ]5 i: W8 u( p% Q
    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* [& l0 t6 i* J4 S& o) H# {# V
    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 ...

    4 Y3 }1 |+ ^& k4 x+ w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。
    ' Y" V2 u% n% D0 N+ Z# d* m& u  _' `  f4 [! {& R* v* s
    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 08:405 _1 Z) ^( h/ y( k" q' i
    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, ...

    + t! I( e. N" Q0 M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 08:553 l. |. _6 v" b% f$ \
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    # S: S5 }* f) g. z" U. v( f
    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
    开心
    2019-1-22 10:01
  • 签到天数: 265 天

    [LV.8]合体

    19#
    发表于 2017-9-22 11:32:54 | 只看该作者
    太赞了!
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2021-4-29 22:35
  • 签到天数: 598 天

    [LV.9]渡劫

    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 15:45
    5 M4 j/ F  ~$ a/ |9 K现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    2 L; X8 m! g1 r# j# h. X1 p现代的汽车?
    0 Y/ ~. }0 l! S; G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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