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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 - V9 N5 Q# H- ?$ s
6 A# J1 k8 n6 ^$ @# E
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& g  Z0 e, X
9 G$ p6 [/ J* u2 X0 M- |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。
* e" Q! B7 ]" M- g1 N0 b; D1 e8 k% e8 F$ U6 Q
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)。7 l) L4 o1 @/ L. K2 [

/ O* N- T8 F. x( \7 k( x
" B# K( i0 G5 R2 J: x  Q7 |  ~( n% s! f. v9 N6 O
          实物图,不含行星架
& O7 e+ u# t/ w' t$ w; N
) L1 ~) t* H8 O5 i$ Q7 i
& \. T% x" [6 U+ W7 U6 }8 m6 B2 }          实物图,另外一个角度# y( c& `' B& e2 x2 v
0 m" u  i0 Q. j+ \/ P

0 I& G. l2 x6 E3 ^; h* q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。( E, Q" m: d1 E% W' b8 H- t" B

6 Q5 `" P$ U  Z4 T3 D6 y. f4 j& {7 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。% v; s5 D8 n3 G

1 b- P. y  |0 m! l! O7 H
$ P- e/ O/ m. G  u
, N9 O5 u  W3 q. m8 ~: H第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。& R/ L9 z3 k( W( h& g3 c2 c3 ]9 O
& c6 K9 i& e. T3 {. a/ x; 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。4 p- S1 d! i. C) `1 m
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。
1 I' X8 Z' W3 l  k$ }6 z
8 c; L9 |- w$ C) f8 _% S" G0 {9 W. v* C* x1 `7 Y
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:, `$ f6 L' E. c3 ]$ N5 R8 b  R7 G
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。1 [- G- x( C9 V
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
2 Z/ e3 o& Q$ S# B+ H③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。1 _, `$ J3 _1 p( A/ ^$ h9 m
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。# Y" ~. A; J# n
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。3 ^" ^: Y: x! A3 N/ l

0 R& p2 n4 y7 k$ q0 P: t/ J. x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。5 w" A* Z* P/ m) A: X; `; N

+ Q9 h; A& |, C) f) \
4 T- @# h$ k& z3 Q* k+ S- ^现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了4 i3 o1 A. V2 I5 w
) ?/ _, S+ l6 {6 v
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 ) E4 \5 X7 i' f9 N2 v& k2 _! t( l: l

5 i( t$ Z3 Z  X, E1 B5 o( {6 I. s" n$ x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。4 \* i% |' Y6 Y& F  p. Z8 K
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
2 N$ z" v" W, ^! W" @8 d/ A如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1. P4 |4 l! b2 U* N8 k, b4 z
一句话:丰俭由人
) T# j' }3 v2 a* Z; V- D" k+ Y3 B8 a
% t; f$ {7 f; }
* H; e5 B0 h1 Z3 }6 A/ ^/ L, o# E7 P  ^

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参与人数 27爱元 +129 学识 +3 收起 理由
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    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 ' k5 |* I/ b5 \/ D0 Q4 J

    4 h  W$ `: U, W3 d6 l* P/ E" ]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
    慵懒
    5 天前
  • 签到天数: 3555 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

    7 l3 \4 f7 [7 K4 K& d9 N哈哈,经常发生
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    2024-3-8 05:45
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    [LV.Master]无

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    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。
    : i' I9 S. v* w( }% F- c; o0 T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( b! K. s# j4 J% H/ ?1 [
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    $ _+ o  L$ Q. c( t1 t6 O( C' |2 \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+ _* l9 f0 N3 e1 Z
    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。
    7 n* u& Y* c# t3 \  _& ?我干活的时候就是一边拆一 ...

    0 a2 D( w# G/ T, 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
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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
    - I+ h) K8 f% L. A/ 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。

    2 @% e' P0 A% 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。4 b4 t1 _+ R. C1 ^+ _) }& ^6 g% g
    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
    11 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
      }/ E2 D) d8 E) }* C5 G哈哈,经常发生
    + o! ^) W6 W4 M  J& o4 v, ]
    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!" I" G" v2 y& m( T* I- z5 T$ L0 Q+ b
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    5 [: W" ]0 m3 R$ u, c' e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
    6 V2 T& F0 ]) N' Z) X1 r那些动图太赞了,生动易懂!7 H; M" D( M! j# [. t
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!" ]) \  \4 G5 p. Z* C
    不过也不能怪修车 ...

    4 y8 i0 P  [+ Z打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    ' P. i+ O6 ?2 i$ C8 t  X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
    % @. h4 z* f' i3 E打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧, ~3 p8 u. J& G: u- E: _8 Y6 W3 J* \
    不就是个盖子吗?

    + f# U2 ~, h1 A4 o+ K4 q* U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。
    * C4 n) }/ W/ Q2 f: L* a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- m, x. Y* H! p1 h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
    慵懒
    5 天前
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    12#
    发表于 2017-9-21 07:20:33 | 只看该作者
    清凉山 发表于 2017-9-21 02:108 J8 E, K* I6 T6 Y2 N
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    1 `. |; u: L/ 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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    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
    0 X3 N% p; v8 V1 D* t$ C! T" u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 U) |  P4 G1 {5 L8 O7 c% T  G
    现在都封 ...

    + I4 G7 D% l& C' w9 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
    2026-6-27 09:25
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    [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
    ( p2 o/ _" L: [7 O/ {是说DIY一些简单的事

    $ i" @$ O3 \8 L* Z3 \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
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    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( E# o7 ?  i5 Y
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    / b% W7 T  A& e: F不就是个盖子吗?
    * U3 j8 w6 {, 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。
    ) _) F0 D# E3 ~' u3 v4 V: P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
    - T/ x0 O# D4 ]; c. k% r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 ...

    / L5 {) Z' X4 ~( E( Q2 D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。
    * G" s3 o2 y( M, D& V8 D, f" O6 ?5 X
    看你的描述像第一种情况,不太看好那家修车店。

    点评

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    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
    " q- r0 P2 E7 r* W1 X5 i- 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, ...
    6 c7 y1 Y& d$ k, C) ?/ 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; v8 s1 B4 t' b7 H- q
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    - ?6 J& u0 L- s9 N
    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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  • 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 15:451 [$ O% F# z% [4 P6 P' J
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    # {  m* {' p+ |' H- I, ]+ Z0 p5 h
    现代的汽车?
    0 c# X; d( ]3 N7 K  \1 d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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