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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 / R; C! m( e+ y3 Q% L
, }, C8 Y2 F; _0 {" 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。
9 }  ~1 w4 G' v- x2 @
9 R3 L6 t6 t' 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。. b4 J6 y" X0 x# d7 S5 U% Q
3 C* b1 b- y2 D/ e6 ^) ?
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)。
; @( O4 a" }# J+ k- M/ d" Z: H8 Q; ^( I8 k& ^* s
6 T) G" ]  R/ x% G( b+ m+ m
7 S/ Z6 G- u8 s. |1 s/ G
          实物图,不含行星架4 i& e. t7 z  m1 a# N8 g! I* ^* \
3 ?- w% E6 l  v

& i6 f$ ]. L8 p( x! t/ i          实物图,另外一个角度
+ N) o4 o' g5 d2 G0 F/ p0 J6 w3 ~6 F) J1 _4 j2 w/ u- t
/ |$ Y" g' n" k8 v
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。
8 `/ S" b4 T/ x$ ~! E: g& l% c2 ]+ n  j' s
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。, H- y% @6 w- a" B8 G0 u
8 \( y8 G1 F  O7 @) }6 c0 C
$ L! @: i; \9 R& Q1 \+ r

" l9 x% I9 x( D8 z第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。0 M- h2 C; W+ I/ z1 s
8 r3 ~) Z3 N, K6 B- M2 ]
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) @  u/ ~+ r  G, @2 ]
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。
, b1 U" A- @9 Z5 g% Y- v3 v) D! p1 l+ c9 y- _( k1 f9 F" Q
3 _) T- x# N3 @* z
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:; N- Z5 B/ u* K/ E% z0 y! Q2 H4 [
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。$ d5 y' ^  j, ]
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。0 |/ d0 A) z1 p9 C' D
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。: e1 b8 g' q% m8 q. {; H8 r1 q
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
) G  `# P- X, T9 `! m* P; s+ W⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。5 K5 o# U& B1 z% V4 c' a

# w' t/ _* K6 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。5 T: k( N! O: o: Q
. N6 @9 t# o9 \& v. J0 H

" L5 d2 E) ]( Q  f现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了' x: B4 e" i5 L, I. T0 Z
- a' x) e. j9 L9 N$ i& [( q# E
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 1 n1 J, z/ @+ r
% ^+ @+ C, ~3 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。$ S( `. I) j: \
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
9 ]$ Z: ^' O$ _- P3 O0 P, P如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1/ J( Q8 w0 K4 |& V5 S0 Z9 E
一句话:丰俭由人( u* U  D5 N+ K6 r* z; K
8 s) H7 z! L- |, ?/ B

& k- ?( `6 _1 q- _$ J; {& V8 S6 e  H7 C% V

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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 9 K$ d" x- E0 f" h7 r* T) }1 h% G' Y

    - a) M3 E# B% b6 d9 `0 f: 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
    开心
    昨天 00:01
  • 签到天数: 3264 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

    ( \: C6 x( M- V; ^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。
    2 I* c; [# T6 Y9 ~3 N9 c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
    1 o8 ]8 s" H( c* G跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    5 Y. Z4 {  L% P3 I4 _# ^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: x) y0 b& ~; b7 U$ M$ {/ n
    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。
    ) Q1 n! V! R) R$ n# b0 u0 v- Y我干活的时候就是一边拆一 ...
    9 w. N' k$ M& Z% E6 ?0 {/ @6 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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    [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  B* _+ d; U& t& ?2 k$ G( e
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。
    - g% e/ L* v6 l* 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。
    # ~/ K# |9 {% l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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    8#
    发表于 2017-9-21 02:10:29 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2017-9-20 23:53
    2 u* l2 b. Z" [2 u$ T哈哈,经常发生

    4 i3 @4 J& W( Z3 P" d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!
    % l# `  Q3 |' P我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    1 M/ F% v% C: k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 04:136 C' ~9 S9 E4 p6 s
    那些动图太赞了,生动易懂!% N6 X" P# Y: N8 |( U
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    6 ]5 J$ d( a& x$ n不过也不能怪修车 ...

    , K# @2 H- B, s& m打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    5 U9 a4 ?- {1 [+ D+ B" r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! C. h4 j  z( ~4 L2 x3 y
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    1 `& l1 p' u6 u$ N; L% \0 Y1 f6 @不就是个盖子吗?

    $ f4 E. j) D& o4 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。
    3 b2 u( O* S$ o0 ?7 t0 ^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。
      p, I# j8 N) e& m7 r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
    昨天 00:01
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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, w/ I( Z  ]3 E2 `6 z  j2 H
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    6 l* U  B2 l. V$ f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 01:315 d' w1 M+ v* z! v2 k8 _8 v  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。' L4 u/ z1 d" g! i* b
    现在都封 ...

    , H- p' V( Q  D: {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 天前
  • 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
    . e0 z  D4 A! ]; W' d是说DIY一些简单的事

    1 X1 R, C7 Z) h% q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% w1 Z: b/ U- b; E% J# _) n: j1 L8 Z
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    + W2 w2 M/ t* a% v( n5 W) m不就是个盖子吗?
    : ~* y3 O9 e! l7 B" `# D' H
    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。  ^% I( F. g7 J  s/ M: g
    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
    6 u" J. ^3 v3 H7 H. }  J4 T. z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 ...

    # B3 H: ~  M9 ~! ]6 W( p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。
    : F( Q' t( v1 h  V8 h, _
    0 J' _; r1 ?) c' u6 k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' d: P6 m% j) u1 U* ~
    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, ...

    # \, a3 P( m0 M$ [4 _) m) z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
    6 g0 D" g: X) r. K8 U& _是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    ( @4 H- u. H, b9 D9 S' 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
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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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    擦汗
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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" ^# k0 `. X) h1 {: q% ]
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

      \5 u! m3 A( d现代的汽车?
    1 j4 w3 W8 v# |; e+ \9 O+ u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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