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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 ( `* B; |  v+ ]2 J1 j

/ T1 b2 E7 ~% [, e( Y5 N0 M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。" P8 l$ w# y' g! N6 L+ e  a

0 h! C' L+ j4 z0 b7 ]9 Q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。
$ R; F; s9 i; }' p% [* F+ M( O6 P: \/ m' D" v' t! W
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)。
; g* K" @  T- u$ y; T/ F, L+ ]7 b4 i+ ?+ f
$ Z6 N( y  }; p5 {

7 E6 z! {7 g. I2 ]- t2 U2 b          实物图,不含行星架4 d  A$ e, a4 K) D8 i( L' P9 w
  Q3 x% E' ^9 Z3 o5 F

) h) c' t7 k# W" T- }" |- Z7 n          实物图,另外一个角度
. h; O4 M% C2 g) |9 O' w4 t: B# B7 P" c( W4 N9 q
. J2 K" ?' `7 H
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) D" Q, s+ W7 Q& `
8 G: c0 o; _! Z6 I* B# N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。
2 W- m; g! U  p7 k
- J/ R5 ^$ C7 w5 n  a1 Q; [8 o6 G3 @% T- V+ M  O

6 @4 A0 [+ |8 {第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
% R% J" t" Q! X- a/ V6 Z. R
/ @; r& ?  z. K0 m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。8 n. z2 p# I9 R) [2 A7 L
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。
6 o, z, Y& y! C5 G2 F; J4 g. X
  B5 `8 ?4 a3 _
2 z9 v2 x% I+ Q4 V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, ^1 ?/ d2 D* E* d①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
; R. w7 J3 w. D; \7 _5 v* M! d②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
9 S" |- c& w' x* t7 L, v# V③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。* E  a3 Q5 N) U' a" X1 u
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
. L+ ?5 j: K: q/ z  ]  G3 G⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。
" R8 J5 m- ~- x" [; |* ^3 A  }; h2 U# ~( P1 \3 f
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。
( c' P  \6 t! z' I2 V6 b- H5 V/ d) Q# X/ j1 Q8 P. F

8 D/ p# a6 B0 X$ Y8 `0 d' y现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了& w' x- `8 n6 e- a$ y
! |: j9 J6 ?  f. }, i7 R( F
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 * m: Z" Z2 F9 N' d, N% k, D
) w# g7 `: X' 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。) {9 z" R4 }+ x: ~8 O+ a: U/ `$ g4 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
% V) H; c0 a/ T如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1! M2 u0 u  b. v! P. ~  \
一句话:丰俭由人
0 {$ v/ J0 g! d# m+ q7 n" s5 f- v/ O( x! D: i. o
# l1 t+ N6 F( p8 l' T6 S+ Y
/ h3 |8 O* L! M% [9 d5 [

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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    10 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
    - E& G/ K2 R+ j" p* D) X. _9 T' n$ s# O; i. }- W
    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
    10 小时前
  • 签到天数: 3320 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
      s8 q8 Q8 d+ u- h: f) `- X& f1 r
    哈哈,经常发生
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    [LV.Master]无

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    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。
    $ ^5 @. _' A+ |5 w  {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. @8 F- t0 {4 ^7 x1 V
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    6 t" b; H' u6 M$ Z* o9 J) \# f+ j
    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# @' f& o+ w. H& Z2 _% e
    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。; c6 x' ^8 v! A# F+ I
    我干活的时候就是一边拆一 ...

    * b' t# @  y( ~: 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 00:325 J9 I& C! M5 ]9 U! R3 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。
    6 t+ I2 f  k) A7 S- L7 }" S" L, f
    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。' V' e4 q7 i6 M) A0 ^, B
    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
    无聊
    11 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
    % a+ y" \6 w$ W1 f- A" z! f哈哈,经常发生
    ' Q- G0 v8 h" l
    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!
    9 |! U/ \' O1 Y" z5 Q- s我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!0 ?: ], E  P8 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
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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
    6 P" ?9 p% P4 R- F  O% c那些动图太赞了,生动易懂!  z/ E6 e- m8 B) l9 `; ?7 w
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!+ w( [; |+ p* G+ X# A
    不过也不能怪修车 ...

    1 r" v) f5 I+ g- H5 o/ A) L打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧/ X/ w6 S. d1 {( A: \. w
    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! J0 p5 h' a2 c! |- j
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧6 J, P+ S- Y: O/ M" Y
    不就是个盖子吗?
    . Z$ m* i2 J3 J. ]8 e! c
    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。+ u1 B, E9 k8 n+ r9 W6 p" y3 B/ q
    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。
    - j% S0 v$ c0 N. Z$ ~( O1 g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
    10 小时前
  • 签到天数: 3320 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
    / S* g1 `2 G8 x, ^6 U) P天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    0 \0 [' d7 D- V  E
    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# J0 f" p6 G2 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。
    ) X" m, A' L0 I+ z8 Q: B现在都封 ...
    9 D3 b4 [9 D2 @% ^
    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
    昨天 23:04
  • 签到天数: 2150 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# E8 J1 E5 o4 J
    是说DIY一些简单的事

    # G1 c8 J0 ?) R8 d# W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
    4 e4 E1 o0 V" m2 |* s) m* f打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧, X( a) [7 ~. A2 @7 {5 X) `( N
    不就是个盖子吗?
    5 t0 e6 N, Q# @1 T
    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。9 ~. u4 C  N8 {4 V! F5 v7 M9 a
    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& N: }- k- I4 A5 Y# M5 H) Y
    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 ...
    ! T  W. `- _; y! P6 i
    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 a! Q5 |7 y$ H% l
    : ]6 ^' v5 _: m# k  \
    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; D! P$ x/ W$ 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, ...
    4 U4 m; E, V+ F$ d  A  l7 C+ r
    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
    1 Y! L$ _1 f, u& h# ]2 j是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    * O% s' V4 g, ~9 ?, a! l. R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
    + J( K# E- q. I0 |5 m- R现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    $ |  Q9 ]* Q& Z$ F* G8 x
    现代的汽车?
    / t' ]8 N6 [" D* Q+ 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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