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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 6 }" r( F" H% ?4 k; k7 ?
. `$ u2 d: ?6 f' m; Y9 x
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。
8 \% h  C# i& s& Z6 L. o& L$ b( k( W1 M, ^( ]
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。' ?) E. C/ O) W* F7 s! g

6 V3 Z4 x( N7 {) D. L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)。! S6 c: X$ H9 z4 x: F6 x
4 S3 R5 O, v  P4 T. d6 M
0 y3 l1 C% W' [. j0 |- A4 k- Y0 _
3 k1 @3 z$ {! w8 I1 u9 H
          实物图,不含行星架, M6 j" S& T3 P# v2 `1 P

3 ]# s  I& _1 t) C4 `* N1 j8 m% C* y
          实物图,另外一个角度0 r" E! M2 f) z
' y+ a# W# D/ r) ?* f& }( q

$ }8 _" V% B% w% M5 b: N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。
5 T/ }5 K$ h1 j: ^. ]& Z7 r# I- [  `$ j0 b8 a  |. S) l
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 h1 T4 ?& v* f1 N
7 O4 x- X7 e- d3 F. x# J  i- V7 e, M/ ~. m+ L

1 q3 v) Q; Y: y' T第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
% f' r4 m- `8 D' v9 }" l9 Z1 {( [+ J6 `) _
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。& w* v4 L- ~0 H+ j- |4 y' J0 C/ Q, t
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。7 _0 D5 R, J1 c& U! p, J

$ Z0 d9 j- A$ R
3 H( D3 |6 @6 `% G8 U; @" {3 H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:
/ H- F) I/ _+ r; f+ R①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。+ x) Z( \/ [- U" c
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
5 I4 O! }+ Z/ S1 X③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。$ j- B6 y; ^9 C$ `$ n; H& E) L
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。- D0 \! N$ y5 r, f. c( {5 `* q
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。1 P( a' F$ c4 [# }" v$ Q9 S

; Q) H; a. R: u! C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。1 E6 M* p/ \6 s* q3 l# E

/ O- `! u  M5 |1 j. P
3 U) r. t" g- q# ]6 l: N现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了( O. z  {5 [& n$ J
- l8 g( f3 g$ l& C
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 0 l- c* ]; F; z/ w" U
2 D. U( c; h  X. Q. K9 V. d1 Y, ~# H
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。
; g0 y# l/ _( i- U9 l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' d+ z8 |6 q3 w  ?- @' m
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#10 b& l) q' \* C& w- U
一句话:丰俭由人9 X3 U: |! u& C+ ^4 }( J( C2 V! W

2 w7 P, ^8 {( j+ |$ F9 @& F. L
/ G8 b2 p9 A7 T  B1 @6 P% I; l" `) N) a6 D4 l1 c4 _: O

评分

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 7 C! G6 {/ X# {* H4 ?0 i; A

    $ y! ~1 M& h# C( i8 F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
    8 小时前
  • 签到天数: 3547 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

    4 G* s, Q' A: |$ j# A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。
    ' O% t, n) o) \" ]2 G# l! w: x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. f8 X' T( x. X1 ~& }, G
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    ! w, t3 K) g9 q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
    4 }/ P# m3 P: t3 d+ u/ c4 u2 @0 a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。
    : G: r) u$ N# Z6 B+ w我干活的时候就是一边拆一 ...

    0 F0 k* o9 P+ p7 y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
    * d; ^, G+ ~3 p3 ^自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    ; ^7 c, u* q! g7 @& ]$ 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。
    " Y" v( F) s) l0 J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
    6 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$ y! J" ]0 \. g% ?( ?
    哈哈,经常发生
    0 O( h8 y: L# G- Z9 @' ]# c$ c1 Y
    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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    [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!- _7 C, v3 I8 [$ @, ?+ @4 c
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!8 y+ X5 F1 z  ^
    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
    $ ?" c/ [* q6 {" o& m5 b+ d. W那些动图太赞了,生动易懂!# y8 T; |# P" d6 c/ h1 n( h
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!* X+ B1 j: n" U* b/ @7 N
    不过也不能怪修车 ...
    9 j. E5 {/ V/ ^; _4 N4 g, z
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    ; O$ m3 W9 r( T9 t( H+ P) U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' G  e# k! S. Y  F' g0 c
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧( n. o/ F- @* z! ?9 o) [
    不就是个盖子吗?
    ! ?) h+ X- O: U4 ]6 d; r
    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。: R  _+ o- u9 c" c2 H  ~. ?  ~, k9 J
    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。& D; f: n4 b+ J3 k* C
    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
    8 小时前
  • 签到天数: 3547 天

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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( t# b  X6 `0 q& v* d1 \
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    : @: B  }# q( _+ v3 g( J
    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. D0 A# i' j* H7 y5 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。
    7 s8 \$ V# _# Y9 t/ X+ g; x- _现在都封 ...
    : k- j  B( Y" B& J" 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
    2026-6-27 09:25
  • 签到天数: 2303 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* i( C& y4 U: ?+ |
    是说DIY一些简单的事
    * L+ J) r& d# v) G& h3 B7 B4 Y  p/ X# p
    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
    ( P( O# M/ r# l4 y1 n: z4 {8 g. f! [打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    0 ^- h# ?: g6 f不就是个盖子吗?
    " H6 q5 }9 a. q+ |7 |; _4 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。; R/ ?1 ~+ j5 c# R' ?
    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
    # s, f5 s* }9 v( V# W6 ?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 ...
    : W$ _4 g) I$ `( M* _
    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 I' c. U) x) u( \! d3 p9 @
    ! j  h% f+ O2 x; ?! F
    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
    2 D9 h6 G! b; F1 Y& Q8 g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, ...
    ! w& o* }: B  Q9 v+ E6 w$ p
    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
    # Y1 H' L, r$ o是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    . j. `/ a% ^7 h) A" `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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  • TA的每日心情
    擦汗
    2021-4-29 22:35
  • 签到天数: 598 天

    [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 15:450 a4 \! _  t/ Z: F3 ?
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    ' e: n. i5 I5 g' e4 k9 n' \0 U
    现代的汽车?% H, n4 L$ O1 s
    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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