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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 " M) }4 U# Q& n, ~/ A
: y5 e9 `0 \& e8 x. `  \2 U3 q
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。
. D/ u/ W# F. U  {5 \
$ W! B8 M4 B" T+ Q* ]; H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。* @, X& j3 _$ V3 j$ c* ?. C
# u3 _( o! E1 l. ~4 E4 S$ 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)。: M% M0 q! ^5 |: l2 o7 U

7 |+ \4 y8 f( \5 V9 u  y/ M1 p& ^* r9 \4 U5 f' G6 m
7 m8 t$ f6 E3 v3 U
          实物图,不含行星架
$ M: g. O! o$ l+ v6 C5 I' b
0 K; v$ p' M# q. p; C
; c* H# y$ u4 G. N& J8 ?7 r  D. U          实物图,另外一个角度9 j8 v, ]: Z1 d

, }& @' G- a" c2 w# L; M( o/ f$ @1 Z/ S
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。
4 B/ j. f# G0 F) U. @6 H, C
& K: @& A. g% I* g! h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。; R7 _) N2 U( V

1 v3 h1 K8 a$ L6 K+ i+ W( I  p( F  R  s; z" F- I
1 k3 n, L# J3 s% Q! P
第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
2 a4 \+ }" c+ R1 {8 U. n" a& b- A0 Q  [3 F4 X0 X( r, b
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。+ d. J0 S( v; F/ h: s) Y' x+ F/ i% b
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。
/ l8 ?8 G  j$ u3 R7 n6 V: g6 q+ {
. a9 _4 F9 l7 q  U  W! }: M+ M$ S$ y- ^; m1 l8 _
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:* t& b. R; ?2 W! n
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
4 x$ I6 `# ?7 r3 Z5 j. h②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。- S: U/ C8 N7 z2 C  m
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。
1 I3 c& \+ z$ W1 N④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
2 n4 l  O" g( Q4 A4 w5 H  D8 |⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。7 D. h( Q' ^3 e; ?, D" M/ ~
" b, q; Z& S- S6 t! P0 t
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。
3 E3 `8 f5 o: `# b+ m. S6 Y/ A% F  Z4 a( |/ Z" w' [0 V6 ]6 m% {

$ C. G6 s2 i% w* i1 c, J, k现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
6 r8 ~: c3 s8 `$ K2 \
  Z1 b( \5 Z5 w' U7 u  `8 C4 E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
1 d6 r" K0 j# v% Z* Z% z% o
; ?& t( Q( S' R0 {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 Q% R9 [. A. t% r4 t" `( T
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& M% h  H/ J  ~& x. l
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
. h* q# R! g. b( ^. T一句话:丰俭由人/ j/ S# Q0 y% a

' ?5 a' n; H" j1 G% `/ H2 \* }; |' F

$ H; U0 f  G. s' U8 h" `

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
王不留 + 4
清凉山 + 2
xzhangz + 2
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    开心
    15 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
    ( o( W& i1 p4 t9 }
    ( ?, \0 Z9 {1 `! [1 [! F- Z( ~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
    15 小时前
  • 签到天数: 3076 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$ v4 U, M8 ^, j
    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。( w  z8 o% e8 w/ g9 I8 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- h0 w" f- l8 ], V3 q$ x
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    , {( w9 T1 d, L* k. m0 W/ r4 o3 N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 00:220 Z+ _. V- A9 c7 ]9 ?
    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。
    4 s. P9 @+ |( a0 S0 X4 m0 D9 |6 d我干活的时候就是一边拆一 ...
    $ D) H' t4 b" h4 F! ?
    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 00:328 E( ~9 X+ R0 h4 Z) j5 W9 z7 k" l
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    " \# P! Z' ^# I" _# h5 [  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。
    0 T; h* n- _; b' Z" I# |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
    奋斗
    14 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
    1 Z; O; \! C$ b  }5 w哈哈,经常发生
    5 ^5 ?7 `5 v8 v( j7 X- u7 H
    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
    慵懒
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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!
    : Q  W  ~7 r/ {- v0 p. z我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    - N& v. N" l( e$ t* [( |* }* 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( D% ?# i9 V2 ^, I
    那些动图太赞了,生动易懂!) ~) W/ ~' t  a$ ?4 `) ^8 L
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    0 D. |$ {3 J$ `  |" w: J& a5 D不过也不能怪修车 ...
    3 b1 }; ~! k/ H+ `# {
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧6 Y2 K: g0 a; Z( ~+ B
    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
    & ]+ K8 e2 r2 a& F+ d7 S7 s打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    # @  c7 r( j9 m1 F不就是个盖子吗?
    4 `) ?7 K$ v2 M! [$ n; n9 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。
    9 ~8 J7 d8 U% }; A4 g9 K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。9 j5 W+ \+ H& \& s3 S( b# X- x" 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
    15 小时前
  • 签到天数: 3076 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 02:102 x. R/ k1 I" m5 D
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    9 s6 }6 ]  m( b是说DIY一些简单的事

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    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/ L. a9 f% |  o+ o2 ]% ~! k
    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。% f! ], U7 \7 T, F9 S( `
    现在都封 ...

    4 Q% ~% W. f  a2 O1 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
    2024-12-15 20:28
  • 签到天数: 2043 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
    1 _) B3 t6 W3 i7 d2 k是说DIY一些简单的事
    " N3 k5 e/ B$ ]0 i0 g8 p5 r
    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$ X3 _  y% i& G; C4 E
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    / C' a+ T& I) t' h% g不就是个盖子吗?
    3 m* ^9 D. |6 a: {% M7 f" |- 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。( A. \$ W  L- ?! C$ W0 @
    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% q/ T+ S4 G$ k- M/ L
    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 ...
    * g) {/ b( V* H- T" E
    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。
    6 }' Y( \  e0 P. H% v2 Q
    * j9 Z4 f( o, i% K, o看你的描述像第一种情况,不太看好那家修车店。

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    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
    $ L0 s: o9 p$ K8 f+ R4 u5 X. u( U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, ...
    3 b# T' o" L" B1 M3 i: x7 n* k
    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; m3 }, F: M/ r
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    : p" J) ~, ?; f* j+ C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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    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( x: B, K" A& W
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    ( g' {" M6 T( L4 D
    现代的汽车?
    - ?' s0 t& U( ^5 ]- p+ ]' V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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