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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 D3 Z1 k0 m' P4 G; l6 f
6 n, r1 R8 A, I/ s5 E, Z
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。
, u0 c2 k! O  h* z& Y$ q* S) l( `$ G# c! B& C- |  y, }
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。
2 N6 _+ Z' R% G- j/ ~: D% f0 g9 r0 ~  r
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)。
. O1 i, F- O$ O6 R* s! V6 a# q+ F9 E- a7 w% p2 f5 D

1 b$ F# A3 R3 V0 J5 _1 ^$ C+ n/ G% ?) b6 ~- B5 M4 I* K
          实物图,不含行星架
6 E' S  @. L5 l6 w
" j# k, `5 L% Z- Q1 Y7 A, \; R6 f. E
          实物图,另外一个角度5 g: |" R+ |( `# D' G

) P8 Y6 I" O" ?' p# j9 d5 K6 @% K9 F* y6 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。
5 s5 d! v2 I" A' @& L0 {( t: m+ U* T% k' T
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。
9 M" ?8 s1 {) w0 z8 h- K! ]7 Q( c& J" g' F* Z& O: A; R/ _
& _' f; ~9 c+ \% E& u: w% E

- ~2 D" k; |' h1 V8 b  ^第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
7 s+ I* x' N( ]" n1 d( U# r
& M3 d+ C" R2 f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。' p  s/ s- {# }0 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。# G& a4 F9 g/ k' G6 `, G0 {

3 C* ]3 m2 I. E2 L" v1 \% v* ]3 f$ Z6 ]$ d9 |, ?) n9 ?9 {. d& 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:( j9 i2 J$ D8 l3 y
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。: ]- g& u! A8 f; S
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。" c- z* n0 p1 s
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。# \( G% W* F, f3 w( }, T
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
0 }- w0 m2 m" w) l3 F⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。: O% T. ^/ o* Q% l; P

3 ]/ h% V/ A/ W+ R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. k6 f/ S0 }/ h* y0 d: H% h* s

! V. u" `3 d) ?4 Q* |" c
( X+ w8 f7 f, A, t/ J3 C: T% f现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
+ t4 O* z0 E8 W9 R6 _$ }. h& `% E) K7 f/ R; ?, Z2 z
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
, L# Y2 t$ p" F+ `
4 q6 \. [8 w0 u+ G/ G" j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。
1 h' l9 ^( ?- W% q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
' p& M& J; n. U) D* Z- U如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1$ \2 D3 |$ \# E
一句话:丰俭由人# k# j8 I, e$ R: f- r$ k

  b. @( c! y  X5 }! d; J+ f
$ _, g  ?4 O. I) m3 R1 ^: l! L+ C' v, W

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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    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 ; a8 b8 X% E0 L$ g

    7 Y0 f% W& q- m" P" Y* Q4 B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
    17 小时前
  • 签到天数: 3519 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
    2 d# O& C/ n5 h6 ?( N
    哈哈,经常发生
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    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。% S4 U/ E7 u* j' f2 j5 @( W" m# L
    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
    3 n$ S# q! G3 I4 C跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    ' Z8 W! D$ X6 O2 A+ ]% r( l2 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
    ) T% Q5 E. p3 Z7 b) I1 ^1 u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。
    ' A9 l( }+ v9 r/ E- w' d我干活的时候就是一边拆一 ...
    ' g7 B! J( Z5 l, 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! D3 X, m4 z3 f) C& 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。

    0 ?3 g1 Y7 e# j1 W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 A& r( o$ @5 A& R$ |/ o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
    19 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- F& |1 A2 N) z" O9 g
    哈哈,经常发生

    9 C1 t, [1 ]! z! k& m3 ~# y2 K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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    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!: w& p! K9 S  D3 ?; E2 r3 `1 a( G
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    & ]0 J4 d  X  Q  U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
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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 04:13* V3 N2 B1 q* f
    那些动图太赞了,生动易懂!6 g4 s" K- p0 q( G
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
      {8 G/ w- X8 Y不过也不能怪修车 ...

    2 |+ y8 W- _6 y打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    $ v) ]. j8 \/ o& A! E4 ?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
    1 i: P( ~4 T! d. W7 d1 K( X. }打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧, d  I; o+ W5 W0 @$ y+ p6 G/ q
    不就是个盖子吗?

    8 j- L( \; ]9 r7 q& 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。8 {. d  D# U" h! Y% u
    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。0 T' k( k1 ^$ U, p6 C' t' W
    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
    17 小时前
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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
    - N; e8 G' I# ?1 ~* B1 y: |! m天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    6 p/ d8 E% X& K$ a7 R4 W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
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    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 01:319 d* u/ t! y8 z1 I$ ~& I$ L
    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。
    ' j7 V4 S* K# M3 z- x7 ~7 P! H, R+ T现在都封 ...
    . D1 F* x+ q, C0 F, n, Q
    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
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    [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. x4 S8 e( p) ?) b
    是说DIY一些简单的事

    ! x/ R- |  {3 X7 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
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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
    7 i" F. w, y/ {% }  x' N8 e打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧6 j5 b8 H; E9 a+ K3 S+ p: G
    不就是个盖子吗?
    4 O8 d# V2 [& i/ r5 D1 Q
    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。
    ) {, _) }2 ~* i) I% Q* r3 P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
      l  O3 S6 P0 X, {- r. ]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 ...

    , i0 u, X' h+ c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 c! S7 K9 Y$ A; S3 Y2 O; I

    " ?  C( U* N. N3 C, E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
    - O1 w1 h* |% Q' 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, ...

    7 c$ h- l8 A1 ~, f# W6 C- F7 J5 \# l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
      @# p& o$ |' s是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    - e+ K. s/ E: t% ?- t- q# i& k& ^
    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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  • TA的每日心情
    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
    , i) O& o: }3 ], f* U5 x现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    ! V' }7 L5 Q2 n0 @, D现代的汽车?2 e1 h6 u$ P' o/ m3 E$ V7 P% I
    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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