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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
" f' f1 B; b) j7 h& `
; E: \. ~: F& `- V$ 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。+ I! s; c2 p0 d/ `3 F' L
+ ^$ k* U  i/ q; D4 ~3 |# L
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。
3 P( w. z( H3 N7 ~) J. ]4 T2 s3 E
4 ]0 e8 R1 ?0 T/ Z! w% o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)。
3 M' g+ z) k5 S9 U7 G- l9 ?
# z- ~. g7 i& D+ ?  i
# l' X' ~8 J- `6 j6 d6 G* p, G" b  B  W4 d& U+ O: x$ ?; Q% X
          实物图,不含行星架, u; K& j/ K2 g0 Q( q# o' I
- ~4 z7 s/ R& R% s- U/ v% c

$ h! j( [) x  v8 [          实物图,另外一个角度
$ G, l' P, x: q+ ^- K3 u$ V) C7 a5 t- F: ]" J
  L8 D# Z) E$ p2 b; 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; a" K. k( }% q; @8 }+ n+ _; H: M* N, L
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。
: V7 P, _5 o3 |5 V
7 P7 s5 ?9 y, t1 j7 l7 R/ F, g5 `" E
! m& ^/ [$ R7 V6 j  s) C+ e
第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。; n! r' Q& L, w
  z# {% c: y+ b: f0 B6 Q0 R
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。
+ f- h( e4 e" R, e* {: C4 ]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。
2 w  p7 [( m& q8 o" y4 J2 L  n+ _/ |7 W: i

& a4 V+ u5 ~# a) m6 O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:
" e5 e8 f8 P& ~' [2 V①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
. B. V, r+ h' Q3 E②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。( Q; w) R& h2 a/ v/ ]9 f: g
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。& J/ C9 `2 u( O& I( y, U
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。; I: y. o7 R9 W
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。0 }6 Y4 F! D/ r! u8 y
+ P3 j0 G4 m0 H
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。
$ F& n0 H! s" g: x+ ?' ~/ C  o
. M6 D5 a* A1 U
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
( p" j0 V: p2 O. l/ n$ \  o0 W' j9 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 ; M, ?  e# P' c. _
) E# J% w# c% X( m2 m' V
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。' X" A& k% r5 }1 J- L3 R8 r0 ?
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
% q' V% ?: E4 i: h: C如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
4 K7 W1 N8 g& f* B一句话:丰俭由人) [! T8 r" j$ K, @  f
) H: [! z2 h4 X" L

* ?. U4 E9 Y  e% ^7 U! g6 @& R, n/ F

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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    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 3 y/ C5 V3 R  i( r6 o: R
    : ^% }- `: u( T6 `# a, V/ L+ g
    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
    3 天前
  • 签到天数: 3335 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
    0 w. j% {! `. B5 J# A0 s+ I9 m
    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。  W7 V' y7 Z% B- M' X% s
    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
      Y/ R# V* N* B. _5 Y跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    : k6 t# p' v# F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
    # N" B$ N9 Z; 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。
    - o% L* O+ D  K7 W我干活的时候就是一边拆一 ...
    : Q. f2 }: s5 e$ _4 a
    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; D4 ^4 k+ @% C% g6 t' \6 |
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。
    2 o; D2 |# a0 a& ?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。
    ; \8 x: q9 w5 {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
    昨天 01:31
  • 签到天数: 3062 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% \- Y8 |+ {: q: l哈哈,经常发生
    ! o) c' p& u% 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!4 v% ?; t; r% C( D" ]" ]' }! `
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!/ [; x0 Q! h; R
    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
    1 T! {3 e& V/ ?$ M9 m那些动图太赞了,生动易懂!
    : r8 i7 ]" L' f% ?& L我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!! O0 a) T+ G5 h8 O
    不过也不能怪修车 ...

    / e0 Y% k; U+ v* H+ t6 G1 _8 f打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    : b/ v) e' o5 Y; b; U! L, `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
    . ^9 j) z  s" b% u! V8 w4 O& b0 i打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧/ V' C; H, c2 {/ M; _, q# h
    不就是个盖子吗?
    # k& j2 ]3 m6 E8 e6 {
    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。
    & p, P$ t: n% P" n2 C& h8 f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。' T$ c/ f/ X6 e  u
    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
    3 天前
  • 签到天数: 3335 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( N. K% i) A- Q3 f/ W  X* ?
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    : O+ S3 f5 D% M( B5 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
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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
    3 w/ [& b% S8 x# A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。
    7 r3 F7 l# Z1 M. j现在都封 ...

    9 _6 z& i/ S+ R4 x1 ?  c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
    4 天前
  • 签到天数: 2180 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
    % i: |: ~7 J% ~% L; v. f是说DIY一些简单的事
    + u0 I! {  v0 [8 n/ w) S8 Z# ~
    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
    1 D, g" M, [- D9 W' f打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧& x# a2 J$ H4 D8 X2 F/ A
    不就是个盖子吗?

    7 W8 i, c6 Y% U4 A# v8 C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。$ p9 H( v% J( R# M. I# m. f
    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
    2 H% B( k% O! y+ ]3 v  Z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 ...
    - K6 @/ n; L6 h5 q* a
    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。  W' N$ x- [7 J
    $ S" t; w% }( l; A- \! l
    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
    - ?5 B( A; i7 Z0 k+ R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, ...

    + \6 [# F6 q) u8 G3 l' Q8 j+ K' C3 M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
    3 A6 x' o2 p# n8 j3 c4 I; H是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    : I2 D8 g6 |8 z( @/ j4 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
  • 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 15:456 O& g, W2 V3 Z; ?! Q; F  p* h8 i6 T
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    / b5 ~" ^4 _, {" ~' o; C% r. _0 T* }现代的汽车?6 B7 R3 r% b( L1 Q3 y( y( t5 c
    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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