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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
) h( d/ [/ f7 g" u( K
& w9 b+ {4 b* S; j' t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。# l. M9 k& {7 P& d
2 e$ `) c* h  g/ W) W5 {
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。6 g  {; q2 g/ o; S1 N" N7 |
  A. S6 N- g9 O' g: y" {) O
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)。
- O' P% B6 S6 P9 C
) j7 r3 A# |5 y! C+ j
' B, w0 h4 c3 |2 [
) n6 G2 f% c6 Y: j3 y" Z5 A+ A          实物图,不含行星架
) ~; r) n- s( `. n0 |
: u  u0 m6 V8 H* Y5 ?7 t
# M: f  E6 D2 w% h9 J- g% y2 |! t          实物图,另外一个角度% ~" y! X9 b7 V/ g- a
+ p) f3 b' `* `1 ?
1 W: U, E3 M6 L
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。
  [2 J" D  m5 J& d. Z$ |$ l1 I, N0 G$ G: _' E  e
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。. i# n: j4 x  ~! b
' F$ {& e+ h8 K" N0 ^3 B
* `3 S' r9 w. t- [3 h
! u6 t6 K8 r5 l
第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。# q0 P3 q  t; S+ F5 _% w) m
) @) [  B( \. e. _
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。) e$ l+ P, x3 X5 F
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。& l0 ~* o6 V, u( C# K( O* W/ b) i

+ o* v+ j3 j5 b. s$ Y* d5 g6 ^; x% e
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:, B# p, h* g0 V- F8 ^, Z3 Z
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。% [  @6 N; c5 a( n) ~- R
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。( a2 c4 k2 g# X
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。
( H# u) ^- x& i9 ]8 r: Q( e& |④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。9 Y( Z+ I) H" P' i5 Z6 u
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。9 w3 l- e2 a' Z% `7 i0 L' x
( y( r- E$ }6 J( f4 J6 I- 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。" F$ w+ F: U7 s% D* [

7 P% Y2 v. W2 U% i" u( |6 a+ d, Y: \* r3 e' X. |$ N( [0 M
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
* V# r; `% P: ~& D# X5 j$ M% j: [  e, g
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 - t% v3 a. n( x* D

# O4 W1 L- p- g4 F) y  T& C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。7 }' M6 x% q/ `! k- z
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 c. S' j- r( E# b: j1 ]如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
0 I  _( ]' ?( p一句话:丰俭由人
7 t. \; \$ b1 F* O
0 R) l- H9 L/ S- c4 m- c7 p+ _. U# N' C# Z# Y( `9 L% |+ d
8 T" X: V! v: \2 i9 S9 F; [* l( g+ H

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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清凉山 + 2
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九麟居士 + 4 涨姿势
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    15 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 6 n) Z4 ^8 b" i

    ) h! d# H' T5 O1 U4 ~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
    15 小时前
  • 签到天数: 3039 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

    7 z9 G7 U, E; E  x/ s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。
    , Z0 ?* f. @; C+ f# b0 S  j8 f7 a1 |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
    # N& P9 B7 T7 f0 ?跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    , s$ V4 M, B+ @1 l" b/ }6 ^( p
    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( x0 f) m1 [$ ?" R1 u0 J6 a6 [
    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。7 M) u5 S( [( o  |: Y* z
    我干活的时候就是一边拆一 ...

      _6 t6 N  _4 K& k2 S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) Z9 Y+ j( Z. O; Z4 s
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。
    ( c7 U4 m$ `; Y1 W% 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。% ?) g3 u- L, S! 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
    奋斗
    15 小时前
  • 签到天数: 2755 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
    0 m# {% }1 @) b# U, R5 r哈哈,经常发生

    0 u& N. J; S  F( R. q4 K/ j$ u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!
    # \) j- h) `$ \8 x1 X/ Q我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!; \8 n$ G* P- g* A: o! y- |& b
    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" P# Y: A6 f) V& G* i! y
    那些动图太赞了,生动易懂!2 M# t( F- L0 ?5 b2 |, W% k& C* W
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!( `; ^5 g7 F4 n" ?: W5 e+ k/ F
    不过也不能怪修车 ...
    1 d; r+ w+ v2 ^. W7 I" A4 h7 U
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    0 V. t& `0 t% M+ ~  c5 H- k* 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* t$ s1 t- r+ T) i' L
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    3 z+ d+ O, d, m+ w# S不就是个盖子吗?

    3 Y4 k9 {9 O7 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 O4 J' q* m& X, a% S1 a/ x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。
    $ v$ Z; v4 K6 q  U. m4 }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
    15 小时前
  • 签到天数: 3039 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 02:107 O+ F8 U5 \# Y2 o9 V7 K5 k' A
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    , k# F3 k2 T/ u% c  S
    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 01:31- n5 I. A. h) `7 ^
    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。
    + p! G: E, n$ I现在都封 ...

    ) f" x7 W2 }5 U8 {% G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: 2029 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
    # B& j" F" n4 E) x是说DIY一些简单的事
    1 M4 ^$ H- P4 S+ _4 r3 V
    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! A$ h+ w4 H8 }, `) D6 j
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧" |3 f3 E- F; z* Y
    不就是个盖子吗?
    . i4 u% z6 S2 i' S( N" w* `2 j
    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。4 l  X$ m) I* ~& H9 }& ^! Q( s
    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% d. X0 t; E4 l/ x' I
    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 ...

    7 b7 ?+ A# f4 J9 \+ Z0 F+ s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。
    3 u$ h% ^# S0 ?  E# F& `) ^" V/ R( b4 v$ `0 T( D' 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 08:40/ P0 [$ W" {# d3 k$ S
    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, ...

    ( q, C+ @" [( F, |8 H; U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
    8 n) T1 n; d" |; E5 Z  ?# w' Z是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    3 x7 `  a1 ^9 z4 y0 h5 L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
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    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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    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
    + j5 g. Y0 n( h6 K8 l7 B2 j现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    6 L' w8 w+ A  R, b, ?+ k
    现代的汽车?
    # @5 n: @, ]5 p9 K* Y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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