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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 - L: A7 o: V, Y% Z! \# `

" o3 q1 m- p4 K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。
9 X% y- z7 ~2 M+ C$ x5 j; d  @- ~, d( l8 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。
/ y) A' f% J5 x) c/ D4 A% y" r) `+ i" B: C( i) _" h
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)。
% V2 D0 F! F3 j: @3 j2 s3 p9 x* |! N4 G) Z: Q  t8 L

& |$ o# w" m$ K
/ i+ M8 E+ U: D! T9 C! z6 W* `          实物图,不含行星架5 j! v& Q. f$ L& z2 d, C
" _1 `2 K# L) g% i" _$ z6 a! n

" H* _2 F0 @) E4 H$ S* Q          实物图,另外一个角度0 c7 P+ q# @8 b& J$ D

5 X, Y0 r9 w! k/ b
8 ^6 D2 n0 z% `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。
+ O" n3 h  p% c
1 d; f2 r# N9 r. t: ^4 {3 F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。
8 x. O! \: Q9 b8 I+ b/ x: T. b* S3 C1 E6 t# \' s3 F
6 a/ o2 T. `  n5 ^2 y; [
% a; A' m8 r  m) I
第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
! u+ }3 m# ~9 g# g4 i$ m+ E
) [  [! I' |- J8 u) p; P4 K0 P$ U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。
" Z6 W1 C0 w) `1 R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。
9 D' U0 E* L$ l2 Z9 w0 r- B
+ b) o- U+ u7 B, `$ \% I8 t/ [" y; f% U1 \! W* a* T
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:+ b9 J+ f" b3 `
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。  ]  T0 Y$ o4 M: s
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。* j- H' g1 V/ S/ s/ a
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。
5 O# c1 l* Y4 H( j/ ~% r% v④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。, U- q7 s, H6 }+ w' |, `7 U* D
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。4 O$ O2 N$ ]8 A" d! j6 {
  Z+ ~1 F& ]( \1 I
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 ?) c* _1 ^& p* E( z  ^9 L5 Y+ R! t/ D' g1 ]* L

+ `+ q7 w3 c! o8 v2 I" w. \现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
; X- ]  p4 V  p; w. k6 j6 `, c! R& 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 ! X; `! w# L; v3 ?! i) K
" q$ d: @8 [) `2 G/ d  ~
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。2 B( L) E6 g" d; a' X) ]
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% b! G: @/ J3 @! `
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#19 c9 ]8 C1 m7 O7 e# q. n
一句话:丰俭由人" c; C/ Y! x5 O) D7 B: |6 U/ X
. S4 v( P3 o& y% j2 Q9 @

5 c$ W* I3 C, W) e- p# s
0 f7 k+ T8 o) G! J6 A- R6 y8 n

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
九麟居士 + 4 涨姿势
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    开心
    前天 01:35
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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
    - G1 j/ j9 ~+ ~$ R+ \0 S' v/ U
    $ |: z5 |! Z. c; \& f6 J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
    开心
    前天 01:35
  • 签到天数: 3380 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
    " j( }1 ^9 @4 u
    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。1 i- Z9 {  i) u5 p
    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
    8 \' T% B# G0 j: K跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    . F2 Y4 ~$ i! E9 B  Y. V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$ f$ R9 [2 b- C2 F, c  f
    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。
    $ c, C9 A5 [' J3 L3 A我干活的时候就是一边拆一 ...

    9 _1 _8 ?) {6 g: z- T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
    & P4 ?! c8 z% @5 T自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    1 U) K2 f+ T) m3 s) d4 T% F% N4 G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 r8 W! w7 Y6 d6 Z# `, c/ X2 A" 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
    慵懒
    17 小时前
  • 签到天数: 3127 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
    6 s/ q/ K- E$ l5 E2 J# Y/ _哈哈,经常发生

    - }8 G: [8 I# O. F- j0 x. G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!
    % }# O5 R. X7 X5 D0 ?( j我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    # ~0 @! b- F# C" O+ a, G' W7 Z6 \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
    燕庐敕 + 8 小小补偿

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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 04:135 r; @) c; {% S9 L& M. M7 |; W* {
    那些动图太赞了,生动易懂!" D! K! Q' Z1 I( z: R) f8 q
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!3 [$ ?# w$ Z# V' a2 r) x- Y
    不过也不能怪修车 ...
      r  t  J" r8 A$ J6 J! U
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
      s& A) v9 f6 ?) [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; P1 E  W1 S) P1 t$ M: T
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    * u8 b9 n; P& v! p6 X不就是个盖子吗?
    " |+ \& G# E# X; L
    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。! D, p- I3 W! R8 Q) i, D4 T6 s" L
    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。
    5 z  y( ~- r  _  L# u  Q  v4 S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
    开心
    前天 01:35
  • 签到天数: 3380 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
    0 q! l. r. @" N5 G3 _天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    - C2 G3 _4 v4 D& i$ o  N- W9 i& R
    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. c9 c( g2 P! z6 H3 K  W( j
    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。
    / i% d& u6 U8 e5 k- z现在都封 ...
    7 h7 G7 n. z9 C! u
    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
    4 小时前
  • 签到天数: 2216 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
    & f0 i* k5 o9 I是说DIY一些简单的事

    * n. V! h& y6 Q+ L# n3 V# k0 t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 05:499 V9 W7 c9 y. ~6 `9 V
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    ! M- H$ r% i0 h7 w. H不就是个盖子吗?
    3 _9 M7 Q+ d6 R) V2 p3 j7 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。
    5 m/ x) K$ S: L& U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( G& E2 F; J  V) H' d
    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 ...
    ' N: V/ D) H; f
    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。
    2 [$ B% v# l! _0 l& g
    - j0 B& e/ s6 f- m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 08:409 f* Z# R- D+ J. N3 _4 v4 K+ 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, ...

    * z9 {% x0 r9 y, 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% ?. t" L, d. \/ U+ i
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    8 ^: v  h: b' F) ~8 |& C' t
    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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    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- w* T( Z+ b5 y3 j. z' G
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    ; O6 j8 @! m) h2 M; \现代的汽车?
    + ?2 @; q7 d7 r5 ~6 x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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