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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 & i0 d8 c3 P' c' R3 p

% V+ [- a/ L" U; e/ {4 {2 y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。
7 ^3 }) B  g( C: }6 L3 T5 D% ~! Y, {9 R
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。
9 X% k/ Y$ u. T2 A* g, m4 n  s$ `# C: |- O# `& U8 Z% Y/ E
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)。9 B& W, w% H# q

( a# C9 z' B$ ]: i% X% @$ I+ m
+ D! g8 y! h4 Y6 m
% F& t+ X) {+ N+ M" b9 E3 Y6 e          实物图,不含行星架# Q$ y- d! S" z9 r) s
1 k6 G9 Y4 J1 o4 r  N- j
. U  W  W- _  w6 l! m2 C7 R
          实物图,另外一个角度" X: t$ J6 W1 {) F
5 o- W& N& |( g  }

3 N9 G$ B5 r6 x& C* r1 a# M% o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。$ F& f, R/ V2 W! |% t

9 X5 H2 R$ k: D: N" D6 P: r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。5 A: _8 k4 V; \" L& n" v! w/ ?8 R

5 E, p5 O, S6 }& E" Z( I
. N6 v3 a  m% _- p# {
2 R: w9 F4 I: s9 ~& e9 G第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
: A: V* ^$ t. ?$ O% \$ K8 x& G) ^
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。
4 l) M4 C. N. y& K7 u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。
$ f5 F9 J1 _( @* c7 R& l' }: A2 s

1 e4 U; P% E- B  m) _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; L3 {" C: ~6 X* J
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。- s1 v' Y# w7 i. G$ @
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
* q) y7 g0 X: @# t" j) b" V. s③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。4 O! G$ t6 z& f( R$ M- t
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。6 J+ J. _, W1 o# I
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。
6 F0 k) s6 u: W; H! J3 Y- _# R$ q, g3 g& _
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。
# b' Z4 U# T9 p) M9 Z: d8 T7 _8 x0 q& p  C% l8 G

' n( f2 J4 D2 p+ t现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
. t5 N5 x2 c- Q; K( b$ P' w+ I/ c/ M+ c9 `4 c" G  r$ d3 w) P0 e1 W: U
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 ! {! u7 D2 N# B; N$ O
' }! j* l4 S( x3 D5 K3 G7 t
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。
+ g! c$ D4 u) c1 M/ L1 [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$ Z/ B+ z  u! L+ r% a$ H  s3 `
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1" C; v8 |: q5 b' p
一句话:丰俭由人
) U* l. m/ W+ }
/ Q% a, b  }3 v' Y4 y1 b8 K& w1 a1 X/ ?$ k  n% \1 X" p

* G- f; S$ h4 G0 W/ ]  B

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
王不留 + 4
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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   g$ V9 c: I5 X" {! C$ {% F+ G

    ( Q( K9 L/ Z" {3 Z6 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
    23 小时前
  • 签到天数: 3442 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

    $ a/ n$ l9 F& e! B( b1 X哈哈,经常发生
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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。; J6 {  v% k: P# U( D2 w! \& x3 E
    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 23:499 T2 E$ {8 Q6 e9 F1 M
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    ' G: I$ z; i: q4 d5 ]8 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
    " M9 s' t: k( o* Y, d- f! `4 {2 ^% 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。$ b0 A& n6 G9 ^7 Y) y, X
    我干活的时候就是一边拆一 ...

    9 S: p1 f- u& a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
    ) P7 O0 j2 b* ^& A' x4 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。
    4 T7 ~' }$ Q/ A/ G' ]. 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。
    0 t: k% G: Y; h! t7 B. u+ u: D: R/ T7 I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
    22 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
    5 S3 [2 [6 N# J1 a; g哈哈,经常发生
    8 C+ z4 N* m7 Z3 l8 M% x
    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!
    - c, Q; Z. ]  X! g6 F6 F+ F5 `4 a我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    " n9 N/ W' Z1 S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& L, l- z/ ~* u1 c$ T
    那些动图太赞了,生动易懂!
      f! Y$ d# l9 ]我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    & `7 Y8 p4 i  H. \, f! l  s8 b  Z不过也不能怪修车 ...

    + \; W% V- P/ K/ ?打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧) X7 `' @& n; q/ j, t. m2 U- C6 z
    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) J6 ^" ?3 ^# b$ r
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    2 X/ a! Y, J7 p7 f. y* g* n/ I不就是个盖子吗?
    ) K7 _2 B+ ]5 }2 j0 u+ |4 U/ e& 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 j" I7 @: N
    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。* N1 G0 K, P0 Q7 E4 W( i( b
    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
    23 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+ N& Y: ?+ @7 V# k
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    " u& l5 Y# }9 |& Y
    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
    7 z8 h! }: [  m6 {) p* k6 r+ ], h+ y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 E9 j& @- x; `. _+ O/ v
    现在都封 ...
    $ Y- E) K' f  Z9 q- a* k9 Z
    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
    12 小时前
  • 签到天数: 2257 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) g# S) e7 Q+ y/ M4 D4 s6 X
    是说DIY一些简单的事
    ! h& G4 M1 P" c, l0 D
    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
      ~: N0 n3 f# {7 }* S% \: u: v: K打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧& t) M+ s) [$ D) L1 r6 H" u2 |4 u
    不就是个盖子吗?

    9 Q) [9 g& K* \& m+ c2 ?) E2 L+ _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  G2 A2 E$ z' w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
    $ Y: K. g; \% y3 F+ w9 n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 J. ?4 Y1 C& z
    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。5 H  C  J- b; x0 L# T- l6 V9 Y# q

    4 `) \" v% E: ~: `4 G0 q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
    : V6 Z  T- ]! ?0 W5 W# e0 H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, ...

    . f5 [) q/ m3 u! p( O$ O) h, x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( o, W2 v- X. Y% d$ a) R
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    " s0 g5 l# W. p
    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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    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, V( R& G- i' F( \
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    : N8 `6 J* E: |; Y1 S+ K% u: }; ^
    现代的汽车?
    $ K' x5 J! |3 A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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