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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 : R0 P) u2 p1 Y
' @' }0 d5 h" c5 @8 m! ?1 x( c
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。' m: Z5 E- Y% ^$ O
1 o3 k" D, z7 \2 M. X& T
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。% }5 t) P: i9 @+ t3 U
; h* }& _1 j6 @0 U
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)。
6 h7 a/ ~  O" n9 G, {/ D1 a. s2 ^# ?; C/ W/ F; O  c( U
- E, e& X! t! l4 P

% r* f7 p8 M. E          实物图,不含行星架. K) M& c; h/ O) _2 q

* l7 p& e: O% T% M' m6 ]6 l, J, e( `4 \9 ?2 h; K  b! |$ d
          实物图,另外一个角度
" F; D/ C4 u6 K- s) E- W' i( R0 [% L+ v' p1 B9 J

6 j2 a; }/ Z& g9 _6 n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。1 [1 b5 I# z2 f  T2 m7 V9 V& u) X
- j; I/ G% Q& X! }- }3 j, 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。
+ l" l8 m' B9 w. N, x+ _, n
" R, H( n) b, U0 H
. {$ A! m, u- h% R
( k( l! b- `1 S" ~% L/ ?第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
; }  c5 Q# T0 V4 }: o
9 L% b; y1 S- z7 T& _1 F* _5 G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。5 l& r  U( e3 O5 C* v
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。
  G7 C6 N1 k2 W0 K* W1 n8 X, i
4 B, G0 O# m5 m- `& b( L8 [+ V; C8 n4 m; _; |4 `. t: ?2 }
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:
' J- Y' [" j# ?7 k  k" f4 o①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
. q8 l0 t0 d. Y% l0 @6 Q( N0 n②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。/ ]. J7 T/ `! r$ G1 _5 A: I4 o4 v% A
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。
/ Y% b# E( T9 _; j* r' _* y$ s④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
( I6 C' s# N; z1 Q/ {8 b/ ^⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。# \+ |8 p; V  c0 A% k: v4 `' g
+ h- |- f+ [6 Z
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。0 [& N; a$ V7 k# q+ X+ c
' j# [* T% d% I1 _
+ Z! n$ Q: S$ _1 S$ I* p2 `
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了& X& g& ]7 i9 Q

' G5 T0 G4 M/ \. y! m: P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# e& t' j' c- Z

; P% A2 b9 G" H* T3 w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。
% n3 B, ]8 n7 R% R9 S. i6 L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7 b( s8 z$ y) J: |0 D
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
* O0 [; t+ k* @- d, E* n( c0 O一句话:丰俭由人
, x  o  R, K8 U$ R1 w/ g2 \: t, G" P1 [. q& _
" A4 q5 x! u! ]# s  N
3 E  [5 g* p6 G" @3 `/ {* ]

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
王不留 + 4
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    昨天 00:01
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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 $ B. w3 E! B5 o: y% @4 K
    * C* K6 z# o5 r& h
    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
    昨天 00:01
  • 签到天数: 3264 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

    & {/ `( ]3 |( P# m哈哈,经常发生
  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-3-8 05:45
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    [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。
    * c  u; V4 a  N/ n' 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
    * k# ?1 ?# c& W* k  C# e跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    2 v9 {$ n% v* r( ~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 00:229 H7 y9 O+ M0 Z% d6 {) A# b6 k
    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。0 {9 ]7 [+ y9 w; a: Y# ]
    我干活的时候就是一边拆一 ...

    , x* i# U$ Q5 Z9 M4 e( }! V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( X. a) h$ \- @+ }: 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。
    ! L/ w* z* G: R& _1 ]
    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。" O% p. N6 O! T* I( l6 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
    擦汗
    2025-6-20 00:32
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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
    ! s: Z" B5 q) m) k9 y) c哈哈,经常发生
    ; |8 _# |- D; i4 Y1 U
    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!
    . B; P1 _+ n: P4 A  _" _我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    + ~" Z, k  S5 B) d, k/ G8 `' X3 x7 m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
      v3 f. U' ~* A& E$ s! P! }2 C那些动图太赞了,生动易懂!4 \1 h2 @1 G8 y. d* T
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    1 k- b  b8 g, A0 j不过也不能怪修车 ...

    ' V6 g/ q9 t: ?% x打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧0 Z3 y1 A3 z3 O# m# D
    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
    % m! M, c: U% z2 Y# ]$ l1 n. A打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧; y- P. n1 \# }7 Q/ ]5 z+ o
    不就是个盖子吗?

    . E4 V2 Y- C; X* C1 s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。# Q  l+ a5 U0 x; J
    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$ P& }5 l4 W& r8 ?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
    昨天 00:01
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    [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
    6 w( V; c7 T3 ]5 E+ f) X0 ]天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    5 m' D3 {4 s3 U2 H% Y
    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* T+ B/ G) `3 P0 F' D' c
    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。( h- B+ _$ t! v  U
    现在都封 ...

    % f6 D( I! R8 U' N* S" {# h! b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
    8 分钟前
  • 签到天数: 2121 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
    " g' O$ w5 _8 ~; U; f, Q是说DIY一些简单的事
    , o- {: y0 W! J; s9 U! ?7 j/ ~
    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) R3 L- s5 u% N. p
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    : w7 c3 q9 \; G5 j不就是个盖子吗?

    ! i* K/ w8 a. H' F: y% |3 g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。8 ?! ^8 V( A7 P3 ?" c
    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 08:010 _6 n+ _: h" w- P
    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 ...
    . Q8 \7 F  d6 C+ I7 H3 K+ b
    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。+ ~% J3 N/ l" h' e- Y' v
    4 w6 C& q& Z7 k- J0 {5 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
    * c, @: w( N2 d: z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 g3 U0 x* ~; u8 ^. m! Q4 f7 g
    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& x1 H7 C0 G/ E3 W% X
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    % g7 q/ \- B: I% e" `- a3 f. B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
  • 签到天数: 265 天

    [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
    * G8 u6 L" t. @: Z& _: R+ a现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    % V9 ^" R2 `0 o$ S, A1 B3 @& \现代的汽车?" ~/ t; k; N  y, N- S
    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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