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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
, p" F. _) i. P$ n4 b9 z+ j  h; c$ Q
. d7 A7 ^: c* i& s' D0 G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。
* `; s  n. f+ \  c% M1 C7 ]
- T9 L0 B- o9 e! ~) I) R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。
4 r! a% n, O. c- g9 u  ~8 }2 u7 o0 e* B" i: Y/ f! C- _
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)。! S3 h7 d" Z+ A) T

  j% `1 ?$ k1 B! ]1 }; `. _- `, a" l6 v8 l, B. E
) Y3 _9 ?. m2 |6 L; Z
          实物图,不含行星架& o. r) m1 B. F% T$ F
5 R% x; T1 H5 w" p( p4 n, l/ X

& T9 e% N: ~+ d          实物图,另外一个角度
$ I6 D! Q& Y; F+ k
* S* d  ?. b3 Y2 [+ c! j8 h& k4 S7 E2 v5 H( |* w, `9 X
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。! a& O  h  g, e# y+ y. ?3 _( B

( n, u+ [; I$ Y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 y! R: T0 n) T  b; A+ P, a
' X; @+ |$ k/ u3 C" y9 R4 F# k+ L' f8 f3 y' t4 G& m
+ Y# k: K* P/ I- k3 I. y- O* @3 q
第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
! n5 L& w  X" @) y2 n- Z9 Z: u) M- g5 c! G# ?" ~( K
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。, Z$ K: t+ c" o! |
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。
, `# _/ t2 ], [
0 @! Y& S% s. H4 ?# l0 `: U% \+ t0 D% G: N
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:
3 s. B# O0 Q) w9 n; b①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
% l% w6 r, x  m5 `- |& w②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。7 Y/ T0 @# R3 R7 U9 ]; h3 g5 K
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。5 p) R% M" N3 @% g  |* X$ z2 |
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。" i1 j8 P( X6 n" n, q
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。$ H% ~1 v$ f4 {0 r* c% [( E( B

% Q8 x4 L9 O* P5 ~4 G5 x5 f) ]; W4 I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。; q$ V6 o' U6 x' d7 X

$ A' J" I$ ?3 Q, E/ [% _4 A
/ ?) V8 u6 K, O# B/ X. D& x现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
( t' Q* H) A% b4 j: P9 U
  S* ?9 ?# m1 k+ l$ ?/ Y4 N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 ( W0 f0 g" [3 `

0 [, p3 x* u1 B. t: H) s6 e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。
) x8 A. z; A5 |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& t& |7 @$ ^( q
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1& g7 Y* J) F/ t( T* W* [" W
一句话:丰俭由人+ G, K$ ]5 P( B9 t$ D/ l2 l
$ `  m' }" W, m# M* E

3 x# @; H3 r" J/ I
& j% M: ^- k" |+ O6 q+ o

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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    2 小时前
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    [LV.Master]无

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    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 5 v' S1 ^) I8 j( x3 {& q
    * k5 X1 d2 ], p1 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
    2 小时前
  • 签到天数: 3535 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

    . {- O- f3 l# |5 `" e3 I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。! }$ i1 X: w1 y& O# I- j: ^
    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
    , i# c7 ~# L0 A! t5 ?8 s2 z跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    / c6 i# V) w$ u; Y) f: V3 m
    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 00:225 d8 H! ]4 [1 f; \/ w- `) A; 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。* C$ v/ X0 ]1 s8 Z( A3 O5 [4 c
    我干活的时候就是一边拆一 ...

    7 q7 t3 A5 Y4 y3 i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
    1 ~5 F9 q4 v9 B) r; i. {! X自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    $ o& f# x8 y5 l% O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。* b. v) a+ e7 D2 Q) r# Z* k" 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
    3 小时前
  • 签到天数: 3297 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
    / I" p0 D( Y- R: |哈哈,经常发生

    7 b2 Q/ {  x5 s4 [5 q- L$ O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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    [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!
    6 h" i- t1 |$ F" f, _我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    9 x. |3 M7 o2 q7 R0 N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
    + H3 O6 ?9 N" P" Z  M9 I那些动图太赞了,生动易懂!
    & m% d( q+ z' R/ k我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!  ^0 Z) w/ n- x4 ]& J
    不过也不能怪修车 ...
    + ?/ ]. N: L) q  X1 J3 Z% Q
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    # ]+ x# J% p3 b9 @, G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' b; V$ E9 d* J5 E+ O7 B
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    * n# Z/ D. j* v6 g( x, P- r不就是个盖子吗?
    8 H2 J( d9 _* t! [9 W& v8 i1 D
    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。! F5 D6 {4 o: N
    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。4 D1 `( ]/ m$ Q7 ]5 D
    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
    2 小时前
  • 签到天数: 3535 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
    7 W. F# K9 P0 N) y, U7 k9 M天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    1 q" M2 q3 t# T' I2 x4 E( s9 H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
    * F, C7 _( l8 l* r+ o4 q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。
      e: }5 g+ r  S3 m5 e2 r现在都封 ...

    ; E9 B  {5 L$ o# @7 ~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 07:206 l% J" f" c' k
    是说DIY一些简单的事

    + b! t- K4 s$ B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 05:491 ?, M; O* F, A6 b8 V. {4 \- Y
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧8 q& c$ O" l: z6 Y* V* z; S( Q
    不就是个盖子吗?
      M& m. O9 z6 U' V7 d
    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。
    + Y9 R7 f) m3 ]- {5 H! z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( z) c4 V  E9 L" U2 C! D' A' 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 ...

    # L3 Z6 N" q- E' f& p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。$ K) Q7 c2 N! N4 ^
      V; F( y# a7 [- J9 {9 w# V
    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; j5 C$ f( Y7 D" c5 g( 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 P3 Y' G) `* k* c9 \( ^* C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  {' d, b9 I( a4 p8 L
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    # i8 |! ~/ _5 e5 G2 C$ z! E& ?$ H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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    擦汗
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    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 15:453 w# I* Z, j1 L/ @
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    : H3 X  y2 W9 ^: m7 W
    现代的汽车?- L7 ^5 o6 Q: P# D
    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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