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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 * ~5 s6 s: j8 E0 c. @1 c
0 R( ^& T. M" X# O( b2 W3 }
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 }/ B3 T  ^* W2 C4 L' f4 w# B6 Q

0 p) F7 I. J9 p  ?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。
8 a6 G9 r! T$ ~/ R% r" ]/ y5 G
" J$ R4 X% Q, `3 F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)。
; q4 q9 j+ y! ~* B, M' i3 \- i- t8 y5 e! n! D$ }

7 B* i7 P- X* E# P1 J. }; f4 A3 R
, E' K: A8 v2 z  o  N( ^' E8 x          实物图,不含行星架
3 l! ~/ D8 k' Y# y  s# i& k, B+ l" j' a) @
- X/ `8 V% L* N) S2 J9 @
          实物图,另外一个角度
3 k7 L/ M) Q0 l: J( l# }
" r. S9 b2 r3 g  s6 {
* t6 n6 s( m$ `( @0 ]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。
; t9 P# s4 i# d* \( g6 Q, n- `0 M
' x& {) c; t$ c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。
# ~6 v/ ^+ {7 `) ~' E8 `
% t; Z7 d. {# V% `, D: X3 z' x. L* O4 n3 B5 [) M  _
! F% C9 E1 @: u, ^5 e, K
第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
9 R+ L+ o# ^5 E$ f+ ^& c, G2 L$ S- j. o/ ?- U! T( `: y0 c5 X
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。
( z0 B- I4 h# n6 V0 ~' Q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。
, Z4 x/ B" F4 b2 R3 X* v' C$ v2 v; L( I3 x. V- o
* Q- p1 K: b% T2 ]/ w
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:
; D& y8 q1 {( i/ C' s①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。' ]. Y; Q$ ~8 r: X1 U
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
+ p& l) _$ t& U' F9 L③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。
# w& k7 x$ T$ z④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
$ Y: u% B7 I8 x9 c2 n⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。
2 h* j, |4 i' V- X+ r
2 _: @/ _7 z# ?" r% K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。4 R$ t$ }( t6 D" M

7 G4 T0 R  O* g, Q- r9 b# W& J
% ?" v1 S! m9 f/ s. [现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
' X! h7 o* {* C: o, a. I+ d# S2 _% H! h; U/ Z( a
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 $ {+ y6 Y4 ]' _' T! a' x

$ J7 m% s+ v" D- Y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。8 f2 n5 ~  [' x$ Y
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4 H* {5 a% k6 r' Y8 c
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1% N8 h# b, r9 Z3 d/ s- q: W
一句话:丰俭由人2 A' J& Q! h$ Q

9 M7 C& q- T- s2 [4 {7 w) v! Q4 I
9 u9 ?6 E0 v' `+ g! U

评分

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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    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 4 y) O) m* B  C( n8 ]9 V4 q! \5 ^3 m% d
    1 ^; Y) y  x2 _6 @  s5 l" i
    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
    郁闷
    10 小时前
  • 签到天数: 2863 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

    * b+ {) _7 T( F+ X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。
    ) d2 N: \$ v4 B- r) C7 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
    4 M# Z/ `3 {4 P跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    4 H5 ^( @1 s1 d. z- m- O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
    ; d$ Y) Q4 Z0 S9 S8 p* H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 c" f& f+ Z: b, D' h- M8 ~! r0 E
    我干活的时候就是一边拆一 ...

    9 }# J6 s6 R, y' b& u; B0 g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
    6 @4 b# y% u' t+ o& @8 U8 ~自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    $ q) r4 F" E3 z2 h$ ]. [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。- H8 ^/ U9 ]2 Y# B* D
    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
    9 小时前
  • 签到天数: 2576 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 23:530 [: h; k9 X3 |( _0 Y& C/ u8 W
    哈哈,经常发生
      B7 v) p( m2 z0 N
    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
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    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!
    2 U3 i3 Y/ l3 \5 Y5 s8 \/ t& K我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!" Q! ?* \- s6 n, g/ ]# Y
    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
    燕庐敕 + 8 小小补偿

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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
    0 _9 W  g" W% h那些动图太赞了,生动易懂!
    + d9 `2 i& w% z, `  w$ ?( P1 e我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    2 e  S# @# \! |, Y不过也不能怪修车 ...
    4 d- g/ p! K. y# Q
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    4 x/ l1 c: F* V( f5 K3 A% J不就是个盖子吗?
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-3-18 07:18
  • 签到天数: 1 天

    [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$ R/ |2 ?2 h7 E: R, D6 I
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧# _+ i% @! L  h+ Z5 w/ @- {
    不就是个盖子吗?

    ' f- u2 b6 q" w% o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。% p* K, |  D! y$ @  V
    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。
    ( u, ?& c  W5 j4 s5 J: j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
    郁闷
    10 小时前
  • 签到天数: 2863 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 02:10
    ( C- R) D7 Y# d0 N8 ]天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    % V) K0 C, }+ d, r$ Z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
  • 签到天数: 1562 天

    [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- e8 K5 ~+ g: E
    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。
    5 [: b" P0 a5 X0 X. F" C& c, B现在都封 ...
    ' E) Q# `: [" |; p
    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
    前天 20:21
  • 签到天数: 1923 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
    & H: F% P2 M. g7 O是说DIY一些简单的事
    0 h. z4 Q: t  ?; M
    下次俺车车出问题了顺丰给U

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    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! a4 X8 V% [; S
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    $ M/ q- {: {: A; m' B0 q) w6 K/ h不就是个盖子吗?

    ' j9 Z8 D0 W  l: p6 [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。
    ! ~, D. x4 p3 U) z; J$ o* l& |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
    3 {* b  D  a! _* W% ]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 ...
    8 ^# Q( c8 N% J
    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。& Q6 y, P6 b7 z+ C

    + x1 Y. U/ p8 U8 ^) U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
    - b! S  ]' S( a: 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, ...

    ) ?9 \. S9 d0 j  h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/ Q8 G1 H% {# I- O6 t$ |
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    $ P3 r; x& `) _. ]8 |0 M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。
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    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
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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 15:451 {& @/ E- s+ h& U( ~3 c4 N. M9 P* N* O
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    ' A: i/ ]1 v$ i8 f
    现代的汽车?3 d# n+ S% d4 _. _, j3 G0 }
    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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