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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 + n; r7 n1 t3 T, w: ~
' p1 f3 L6 i8 o- I( |
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。
) W1 [0 h! Z- P& ~# S
4 I+ C% k& }, ?$ [* ~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。9 P6 `( D2 B' L
# {7 ^3 ?5 I" k# {7 [# b$ z$ Y# ?
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)。
( L: H9 d5 P" R* H1 z
# @% E) I5 }1 l. A( |) z  b, h6 J# ^9 a+ g- J. A9 v2 s6 Y

0 \, [$ {/ k. z0 q, A2 B          实物图,不含行星架
. p! d" c/ @/ D1 c( I4 W% j2 s' m" n
2 j6 B1 x) g, e- u6 l: R% }; V9 N2 p! M- U
          实物图,另外一个角度
; M  Q; P$ n3 l3 G# |: [9 Q. Q/ z0 l& }9 h- u5 O+ f0 H, s" q

% t5 @0 v2 R8 _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。$ w" |7 d3 p9 \7 x
9 ]! Z* @  [# i% e  B9 k
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。( @' W0 S# b0 o2 Z: ~

9 ~- [; ]9 N4 `9 Q
/ B7 W/ D7 ^: `% }3 F0 o
9 ~" C* {7 Z# i3 _9 B第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。8 J8 o( {. S+ j6 j' r4 L

( M; r, X/ x8 q3 s9 N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。
; o  ^, W+ p2 i" Z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。
8 N; ]4 O: [9 \8 N9 y, i* o. P/ R" }' q

: O6 x# ^( B( \, [0 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:# P7 P4 B! [. y$ I+ w  ^; X
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。$ l; s9 b" I) c" [$ J; B
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
3 ?7 Y3 K5 L3 u9 @; V7 O③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。4 V2 Y& c% l. {1 a, A( T8 v
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。9 U& R4 N, f  r: T2 z$ x
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。& q! b, `  n% l' u

" }0 ^4 n9 M2 L3 U9 {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。" P2 \9 h2 ~4 Z, g( v3 v# M& W
1 [  \4 y3 p3 r* X0 y

# l* T7 S; m8 `5 t( I& o现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
1 s# K$ Y' F1 J% n$ d8 q& {1 W2 C! K! k7 K9 Q* w- _
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 & ?7 v3 V! C6 |* {
3 X) v8 l6 ~$ }: w6 U0 z
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。0 H9 h8 {5 F3 }
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
5 I: U9 H: A0 w如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#18 u  \* v7 S+ X1 a2 U' R$ T
一句话:丰俭由人' M. q2 x3 d7 T  ^; p0 g. P5 F

9 Y2 F4 H$ n% i2 n9 V! K( M0 U/ k
# o' v/ I* L. V4 f
, K/ D; u$ j2 \9 m; b" u: Q  f

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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    开心
    9 小时前
  • 签到天数: 3172 天

    [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 * `, l  f1 M' {/ l+ O
    8 w+ r7 _# I  g3 f9 _$ |4 A
    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
    9 小时前
  • 签到天数: 3172 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 a7 h- 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。# ?& k: n3 O1 u% J* r- ^* 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
    " {! v0 O; u! I5 Y跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    / M4 E: A% {8 z4 P* 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
    4 H7 N  {4 _8 g/ b9 E6 a, V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。
    % t+ ?+ q$ U& d2 v我干活的时候就是一边拆一 ...

    # s/ e& s9 l) P" 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
    # Q$ l2 ]* Z( L1 i6 S! t自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    % a) p0 C+ a& q& w9 Z: E9 M9 w( 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。
    3 K7 A% ]# m6 h% ?8 w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
    慵懒
    9 小时前
  • 签到天数: 2894 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
    / `0 ?8 [/ o9 ~- d2 b. I哈哈,经常发生

    5 L/ l2 i- q5 z( 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
    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!
    - ^* E) c( m3 W% u0 F: Z我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    9 @5 u  {! z& b6 S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
    / b& n# a3 S, p; s* _% D4 Q那些动图太赞了,生动易懂!
    : e1 v* n& z0 V# d$ }我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!$ b! a* r. V7 L* a7 k8 f4 U7 ?
    不过也不能怪修车 ...

    , l. ]% U4 w+ |% W6 p) O' p3 G打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧4 O! J- j9 H3 e% 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; I7 s$ J/ Q2 Y% c) [" M8 C6 f
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧9 l* p: B8 A, y) I8 W9 u# R) Q* _
    不就是个盖子吗?
    & T. F" T& D: ?0 b8 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。
    8 A' U% n7 r8 s1 W: Z+ Y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。
    # M0 B% _; ~$ I- Q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
    9 小时前
  • 签到天数: 3172 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# |! p  R- {' y' }7 @, L" t6 x: u
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    ! a+ \' v# x3 n0 u7 c: N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) a) {4 m' Z. o. v! v0 Q$ f6 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。4 {& u7 L8 }/ G$ r+ t+ h
    现在都封 ...

    " l. O5 m9 O: [( K! k9 N; u* }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
    3 天前
  • 签到天数: 2082 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 07:207 f& x; v2 ?  i: I4 @: C
    是说DIY一些简单的事
    $ C: V. |, d- N0 Y
    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; u. e% V2 p" j- n, `3 g1 i* j
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    * S# r9 p, w2 I  G2 m5 K不就是个盖子吗?
    # V7 D- p: v; z3 R  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 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。& {! U6 m' R) V7 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& P; ^! F1 l7 G$ O3 M1 \+ Q
    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 ...
    0 P; B& i, x6 E0 P, n; ]6 \
    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。+ l: n6 o6 D9 J$ \6 J/ F

    7 i! K5 t6 S( v! 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
    4 m! Y1 `* s% Y$ Q4 J, V  x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, ...
    ( W+ P. k& `! Y2 A
    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
    8 V+ m* ^/ m2 d是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    5 `# H. {6 ^' Z2 S% m& k/ V5 V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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    擦汗
    2021-4-29 22:35
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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 15:454 W4 E. ]4 n/ N) K# x3 P- u
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    " o- b2 p6 }8 \: P% ]
    现代的汽车?
      Y, E# ^# ^0 e+ I) F" L5 U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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