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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 0 i: ~5 j' Q! j$ S) A# A6 a* g# |
7 V# b  ]- \- S7 P7 M6 f1 x+ I
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。% k* A; }/ y% B5 G* i

8 g% r, [* u! T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。3 \/ r- n: U3 Y2 K

( x" i8 ?+ H9 }8 E/ o/ S. W- O  U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)。
) x# f( [( ~# z+ ]6 R2 d6 F9 V* j
: j' I: v  l' I( o# f6 `( t$ {9 }* H5 |/ |4 l
  V$ N# ?6 _" R
          实物图,不含行星架
" u7 X; C2 V0 g3 f! g' N
9 y, a  @( p$ E7 O$ O4 i9 w/ Y
' b% k8 s# E$ S& P1 s, Q3 j$ ?          实物图,另外一个角度- m2 Y* f; Z- @

; \( `6 I  w" C  `3 S5 N9 `6 M/ ~( C+ w- a. n
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。
! K( A8 ]2 G( j4 H) x
3 c& l+ s: Y# N7 u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。  O/ n( Y" [( l8 D

3 n  V& v. m+ s  b9 d; X, d
+ T! V" C: ]( _
. m% O- b. _* n: O2 ]8 w8 W' p# @第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。: ^1 w  C. E' H6 J: B; L" g

/ z+ {0 V4 E9 _+ Q, V4 b. O( l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。8 I; R0 ]# T! E! t
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。' s/ c0 k! a% J  i

# S7 K6 I) p" X8 ]+ e- I2 U/ f
4 B- d/ X" q4 D$ 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:5 E, a% u. @& d6 M/ n& z
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
$ E3 R. y- u, P# b/ N. O②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
' \8 e  D% B0 |5 K9 P/ Y. S, s③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。9 g* w0 z! W# a* C) @! D8 A8 k
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。+ D% ~) q. j- P
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。" I4 q! D( [! S

3 e. M8 C# h# h9 A" C8 g0 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。6 M% J& ]5 v. Q

. q% [/ R7 r8 [$ t3 [8 x- U& `5 ?; D! M& F3 [4 L9 D& |
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
( j. t. J% i% }3 O! e
5 X+ L+ I" U4 k$ ^( S4 L1 @) 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 - R  J$ b# z; Y

9 E' l$ r! Z" R6 @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。
8 a9 \$ _/ [2 p7 G7 [1 W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 ~0 |( X3 ~: u9 G2 {# W
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#16 g5 n" J( A- R6 E
一句话:丰俭由人7 s3 ]5 A* t6 O2 A4 l0 O% w
% a  R1 u6 C6 Z, y7 U* ?6 M& _

' c4 J! b! @* c- e/ Z, P  o2 d. j0 p5 f

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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    无聊
    9 小时前
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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 x) v# I& T; I  Z
    8 W. ^  s! p5 }& s, Z7 V7 X
    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
    9 小时前
  • 签到天数: 3261 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
    : `) W3 l% Y2 ~1 L) W: T
    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。, ?/ Q9 p! R9 ?8 e+ f
    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
    3 J9 ^+ R6 j9 c& ?& A$ T跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    & W% y4 u9 h/ q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; s% J9 S. l) ~8 [2 c
    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。
    9 W2 ^1 s' d$ p+ T* @  a我干活的时候就是一边拆一 ...
    4 y" a! ?, v& w9 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
  • 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
    + K$ f' u( B# K6 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。

    * L* U. [4 X9 E+ v' V8 f0 C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。3 l' N/ k3 F8 Y+ J
    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
  • 签到天数: 2968 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 23:533 r2 l+ g+ }2 `  B( b- \
    哈哈,经常发生
    ( O. D4 f  {& c3 g- E- @
    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!
      w  Z- K3 s4 H" ?; u' f2 f/ F  D我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    ) V# o1 I6 q! m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
    1 T2 X& |6 L2 f3 H) a0 @, R那些动图太赞了,生动易懂!) y. ~) n, L( H& J7 j; K& H. ~
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!! L, B" g) a  `  C6 R- y- N
    不过也不能怪修车 ...
    / e# n3 d9 C/ Q* E/ b
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧! M* E' F* l9 H+ u# h
    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. H5 \0 n! C  g& [: t- M" g/ \  h- x
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    9 W0 u5 w& \4 ~& i) a, z# ^不就是个盖子吗?
    4 K5 `4 ?  d5 V% c, {. |. D' A" p
    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。2 ^8 _' T( H' E3 G. m
    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 g  y2 H5 t% M4 w
    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
    9 小时前
  • 签到天数: 3261 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
    3 ~3 @1 e9 \; [* z! `# Q3 c. m9 a天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    ( j% a% Y! {" Z# v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. [  D9 D! J- _$ I# F% B; V
    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。
    + @# K# `+ X; s7 s现在都封 ...
    * w9 x, a. x9 E6 e
    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
    1 小时前
  • 签到天数: 2120 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; i& e+ ~9 `" q: R4 z
    是说DIY一些简单的事
    # S# r: @+ v0 n# r0 {. }. Z+ A1 u
    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
    8 L. ?2 S2 s% `  f- S% M打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    $ J% B0 Y- n5 h# \/ a, ^$ H8 b不就是个盖子吗?
    / A" x. \2 Q, T. x6 x
    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。
    8 g+ ~6 o) ~8 X5 o/ I# X  K! \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
    3 k) m9 b5 M" t& |1 ?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 ...

    9 i2 B2 D. @: s' x% @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。& Y4 H1 V" l! ?  V
    # ]" ~, g* ?4 s0 O- L
    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) p" y3 G, _8 Q8 W- E3 G
    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+ B$ S$ b8 X+ J: ?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
    ' s( \6 u. W8 L7 I* m是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    $ }5 g! I/ a1 M7 R
    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
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    [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
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    [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  x7 _" z- w& H3 I
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    2 r4 w* ?: Z. `  x现代的汽车?" r: O8 `2 ?" n( U0 L, 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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