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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 5 Z/ E8 U3 m* S4 d
- [! ]7 y. N* D
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, J  d5 o2 o  M3 p3 i8 J8 F
& k2 m6 M" ?2 v! V+ _
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 L+ a$ p" h) Y2 v' i! P! T
  }. B. H% ^# b
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)。
; C9 ~; x2 I3 m! s) m6 M2 e1 z. X' v3 k( K" k% B) h7 h
1 S* Y7 {# `2 H" T- `2 G
. P* l8 t! P' A3 v
          实物图,不含行星架
4 q5 h: A# v7 C% a3 n2 {! u  e, _
+ S4 Y6 E( M; s% {- d
: _. y$ l" x7 \0 [          实物图,另外一个角度, b1 Y0 J& v& @- M2 m: O

- N$ g; M: F( Q, Q8 p! R% b" r$ B- p2 U8 s' H, j/ t  W
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。
2 w% T9 }2 [) ?, ^! c( c5 }! O& @4 Y' u) e  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。
9 Y8 o1 x+ Q4 Q1 i' d' E1 ^0 q% |; X: @/ G

# M, S; W) j* J; |& P& `: A
$ G; `- K) s1 L5 [# f$ I第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
! N% F, I5 F' @* X) F
/ y9 O! f# p. b+ E. 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。
* w1 Q; t; C# ]1 O3 c: c. }7 D2 Q) F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。
* C1 J  W' C' E2 h. |' \! j! a2 G1 b5 a% f4 k: v. Y
& ?& z+ P+ ?* D3 U1 G+ O. Z
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:
% L0 p- @  q8 K( T/ u2 `①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。- q8 _: ]' x% J0 V
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
/ |8 e  b9 W/ n③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。
- y# f; s5 A: @% g5 s/ Z/ Q④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。% V" X' z. K* T! x3 X# b( g
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。
7 W: E9 D  P4 w6 m9 T" V) t7 D6 x" o  }) e0 ]0 K$ 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。
* _7 ]0 B2 z) W& f( v$ a# a% f
  V: `! u" [; f( y. [6 G. i0 X0 H0 @) C6 i% \
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
) \$ n8 I. p6 N0 ]) q: |  D  {# Z) c
& m& s3 c. k6 R* l0 \! S. R# q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
" Y7 f- x% A. ?8 I  {( f: Q; b! x8 U
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。" p2 q' Z. S) s1 ]( ]( p/ i( Q/ 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
# O- n' E2 S9 H+ w! `: Q3 O如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
" t( _+ K& A# Q0 u2 }一句话:丰俭由人
/ X3 [% J! `. b4 U
. @3 e2 q& t/ b$ ]4 m: x
8 D- d- N( c0 {" }! k; f6 ^) E' V8 E- [- ^/ e; r% Q

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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
九麟居士 + 4 涨姿势
燕庐敕 + 8

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    开心
    3 天前
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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
    # k) F% ^" J! d2 G5 {; K( G% J& X
    : y' u+ \1 E- f$ ?) 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
    3 天前
  • 签到天数: 3380 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
      c7 w( ]9 o! \* H* a
    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。
    : |0 y% g2 f+ y% 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 23:493 u; ^3 B  W' \* f' z4 `7 f+ d6 u
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    3 S! u) Y* ]. O) k4 m$ 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 00:227 p" c* e/ Z. W6 L% _* }
    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。
    3 r' y4 o) D6 @$ B$ t我干活的时候就是一边拆一 ...

    1 t3 l+ q9 F, j( a& K, K% [# _* d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. p/ x/ B1 G9 ?/ K( p7 g9 A8 W
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

      }/ y# f9 N6 K5 E' H% 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。
    + h* n' [6 j$ C1 E$ J1 ?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
    6 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
    9 N3 b$ A3 J( g2 j( [( A+ ^1 S! k哈哈,经常发生

    3 q& L# W4 o6 m4 U7 ~3 f+ n$ e4 A8 s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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    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!4 B# C$ X/ n' Q! f+ h# ~* G
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!& p% U$ k, y3 A
    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( O% M  d' t$ f6 m
    那些动图太赞了,生动易懂!
    , i+ H6 N. B& J我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    ; F5 ]5 `" k* H; U; c# b) T+ f不过也不能怪修车 ...
    6 ?# o6 h  _0 R3 J# P$ a( g7 [* H
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧: J0 W+ N' n: V2 Q2 X  ?' y
    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
    ; k! W' V' ~% m/ q打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    5 t0 u- T7 }3 l  P8 @不就是个盖子吗?
    5 A+ h2 Y9 }" z' p( {; |
    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。
    3 ?7 o3 x/ C) z( y6 H/ C/ j% 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。  A- M( x- A* {$ [$ J7 k
    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: 3380 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# R7 b0 O0 b" ~# g- ?/ O! s7 M# f
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    8 _+ M/ ~0 X; ^! ]% m1 o
    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
  • 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 01:314 u  L) z% Q, o9 P5 M  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。3 a0 I3 p% v, g% s" f8 o
    现在都封 ...
      [2 ?9 b( V0 _% p6 P
    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
    昨天 13:17
  • 签到天数: 2216 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
    & o6 R; [1 j9 @; B1 t" ~是说DIY一些简单的事
    % D+ x1 z8 `0 N8 Z8 r8 d
    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* R( K& Q+ }; }7 U0 i
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    + U4 ]4 D2 T; T不就是个盖子吗?
    2 y+ S- _1 F; F- q! r' }  @4 h" a
    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。# K/ c; o- u8 L# {  c# Z. N6 z# d
    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  S- i# J& Y* y1 J
    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 H, F9 L+ @6 c9 c  j4 C
    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。) x& [8 _& w1 R% ~

    & L, V! z: C* B; @/ r# n4 Y' ~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
    1 [( H' T" C7 f1 L) s. 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, ...

    ; j8 g. U: V! @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
    . I7 P4 e. @+ a" I0 z7 f2 Y是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    $ [& Z1 v3 T% ^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% O* v& [( r  v6 d% f+ `. v6 R- l
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    ; ~% E; |, v9 D3 u* x2 e现代的汽车?
    $ B' c3 P' v# V7 W; P9 Q: 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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