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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
% y5 F4 _/ @, F8 q
! N2 e' @6 N# w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。6 l  Z6 Z; p) m. }6 u4 `

3 _# S* ]0 |  O0 R: P) N2 E( h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。
( M9 V- y& K+ @- o( A6 L
9 z* _# ?- Z* a8 W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)。/ J+ [+ B* q4 i! h
, u: ]2 O6 ^$ q
2 c% A3 Y% k# A) c

' _& m6 `4 w( K9 U0 P          实物图,不含行星架" _3 f0 W$ T: C4 L3 `+ b/ y& ^

- g$ f7 h5 t9 g- e! k4 L, P& y9 a- i$ J- x
          实物图,另外一个角度% n$ ?9 o7 B, v, J0 \7 r1 @& ^
$ p4 i+ t% K( M" s$ K
7 T& r: Y( V1 f* _  O7 B8 d2 h+ `. ^& I
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。
$ ~3 x6 J! Y  j: x; V% v
) b: Q3 M0 p  }; C. ~' R9 [9 K" _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。
2 ?5 c& |: v8 |8 x1 u7 q. D8 l( A( c" k

& P) }5 p' @) h" V6 i- l( D1 l6 ?# j0 R! i8 P* J; m- A0 V
第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
2 M1 L8 v" t& @  y; R5 _  g0 R
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。
) B2 X& ^/ c$ H- W* f8 ]0 ^6 c+ r7 _  _) K' 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。
6 G5 K8 D4 p7 N2 H
1 w( W4 K6 J9 d, N/ B7 J+ l0 ^/ ~( k  m4 U5 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:9 @3 Q: X. ^& q# x0 c4 S0 @
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
. k3 X$ ?2 z0 ?: ^6 l②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。  i6 a) N3 a  N
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。$ L6 V$ C1 Q* t/ C- i, I
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。) C8 n' U3 B5 n6 t% p
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。
; W* A& [; B; }# P4 |4 b5 G& @% s( e
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。7 d8 x4 l9 `/ n! g+ {. _+ y* g( \
% @7 ^/ S7 S3 b) V' X- `$ N
# G/ o3 p" w$ [9 E0 X/ p1 y0 e
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
! Y( G% W7 o' f" N; v! k( p5 V% t( ~; d8 j" P$ u) v8 D
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 * k2 W$ B% `* A, [! H% b
% K+ q" u* e6 T2 n7 h7 G3 N) b+ u% w
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。
/ p/ C) n' l9 i1 v( t( V8 A4 b( t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4 `0 ^4 U9 K  i8 v) O1 B. p
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
* |/ m  t' l) o, G3 k8 g一句话:丰俭由人
% C- O3 p- u; {. [6 B9 s
! P6 F, U& n" {% i1 m
- ?. G  T. s0 V& j7 C. v. R+ S" q! x3 P& d

评分

参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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    慵懒
    昨天 00:06
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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
    ) J; ?. R' L1 K* i, v6 z- R  y6 y! a4 C7 a) D: s' w4 _
    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
    慵懒
    昨天 00:06
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    [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
      @0 ]  d' ^2 e- R! |8 G
    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 S+ m. [" E8 g* o7 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 23:496 b" Y+ W2 k! T4 _0 `
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    4 t5 \$ z" }$ y2 z5 Z: 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 00:221 y- N+ l, J: w# ]3 Q; p  Q1 h. 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。1 R# h5 B# B9 {9 |6 W  @- S$ `
    我干活的时候就是一边拆一 ...
    " m% l: J. G* f9 k6 F" I
    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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    [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* i' k7 N6 H9 ^: J$ 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。
    " y; s6 a! o2 @1 b* a) s5 A; E
    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。
    7 `9 u% t6 g0 v- @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
    慵懒
    10 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) H2 i, k9 ~4 Y+ G7 C, e
    哈哈,经常发生

    $ E! R& s7 h' Y9 a) a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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    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!
    $ z  {' g  ?7 F8 k3 w我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!% S& ]) h' F! i; V$ s" `; X
    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
    2 ^# l5 ]' l4 {) _" [那些动图太赞了,生动易懂!
    # j5 f* ~- i! s, d4 Z0 o2 ?5 r我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!: k4 v& j( b% f: \: u
    不过也不能怪修车 ...
    # f' j2 j, x( y$ ^8 L7 J) z
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    / a$ L/ S0 f/ C4 I4 p! ^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 05:495 Z  ~. {, C/ {/ p7 v3 Y4 V" Z- A
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    7 F! J3 N+ u4 n8 A6 s8 g- d不就是个盖子吗?
    3 I4 W6 {( t0 y* E- ~! 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。
    $ u3 l6 c/ T1 b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。& c8 Y, s/ ^# P+ `* 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
    慵懒
    昨天 00:06
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    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
    ; _9 c& t& r* f+ d1 n3 Z9 I& z% @天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    ; W0 X; U' R% }: e
    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/ n5 W% w6 x8 t% }% }
    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。
    5 P5 R1 g- I% l. l8 x: ?现在都封 ...

    5 H: F4 l! d/ r, O' W# V9 k1 \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
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    昨天 12:42
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    [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" L$ b! h2 @& L) {
    是说DIY一些简单的事
    5 a, [" ^' Z' b8 m. U# h, o
    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  G7 S2 g$ D* T
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧8 w2 @* B3 ]# R" ?
    不就是个盖子吗?

    - d& v! J. ]/ [  k$ C* g! X  }  S6 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 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。
    . R. u: B' x7 t8 m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
    2 X6 t6 v3 x% t- ?$ P  u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 ...
    . k) ?% U, _& [# a7 U& m, M5 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。7 N+ V- a4 z9 f8 F0 f% V/ \
    1 R/ |# Y9 p5 ~5 c
    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
    4 {& ?; T6 D) F) t) \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, ...

    5 ^+ V' l, A1 S) q0 O& B) R8 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
    ( h7 O0 f' G1 W) x/ M是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    2 s5 ]) B0 J+ t. }3 m5 U- z% k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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    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 15:45
    ! {9 g* _& h. J2 k7 w. b) `现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    3 \; |4 F; h" C5 R* y
    现代的汽车?
    / |  d5 x5 i; u/ J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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