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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
. P7 B# B8 h" m$ N  C% F4 n5 c
5 ?0 }  m1 M" U. F$ ]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。
: f( T. R. A8 F& `4 J7 w7 T$ c& Y- `% @4 d2 a- ~# O7 b
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。
% m4 e6 I0 T# J* N4 }; K9 I' n( ~0 ]" K7 X. u; N. G
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)。
/ O  b, X! h) @8 R2 a. C  e
/ t( n" U+ S9 o$ P5 G& a6 y9 R& }
; D; q0 P+ ^8 B3 {. k  b1 N" B$ ^3 b# H/ ^5 n
          实物图,不含行星架
) k( G3 T; J7 w' a& ?
$ S. t% h+ E( J0 E
0 E! J2 J% {# D- l1 }          实物图,另外一个角度
) ^$ q8 r9 g% K& u' p( b4 L0 Q0 h7 V; u0 _1 Z9 u
* a8 i' ^4 \3 R
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。8 [8 l' ~* {% y8 P
& D8 P" @4 ]5 p; [4 r
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。
5 c# |$ Y6 G8 f) j  t  i" u+ A+ }1 p. X, p; f' n

4 {2 G1 q. h" N: r4 F
; w* I( }# o9 }* g第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
; {, c' X6 x- z0 A0 a- v# B
8 R$ m/ s7 [9 G( Y3 m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。- P( y& J: b+ T: Y8 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。
% w2 X. M6 u8 d" B$ l
4 ~1 Y( w  L0 A( y; O# Q
( l/ W( b2 X6 j/ 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:0 }# Y' L- u8 \2 R
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。# h8 ]0 s5 E  o! p
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
6 k' G+ j" g* ?- N. l- o. X③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。' G7 r" {8 n8 q& G
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
2 ]8 h' B* ?- y' ^! B⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。4 K4 R; K! m8 |5 E. t  C# l- q6 x, a

% f. C6 s' }8 a- w# Z4 r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。
$ v5 v6 d5 `( y5 Y9 h- C  G" F6 ~# A8 f; x' S+ l; l

6 l( w+ t: J9 Y$ l( m! ]$ o4 J( c. ^现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了
) r% l" D0 P6 `' C/ p6 z1 e: Q3 y- J
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
2 q6 |- _' p) a. v. Y
0 u, q( k. a5 ~6 w& F) H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。" @* w6 G0 K  h3 k3 \* z
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
, x: H$ i% [; Q  ?7 u9 L' q如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
* x! N6 y: z4 z" P一句话:丰俭由人
# |; p5 C& J8 J* s( }, E: w! n0 U5 I
- b$ g; C  e; H9 |

# M( g1 _# x( Y; h9 k

评分

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
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    开心
    5 小时前
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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 2 f4 h6 G( D% A

    , ~7 i7 T1 ^; k- g! X0 g- c, P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
    5 小时前
  • 签到天数: 3306 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
    6 ]% n% U1 T9 @$ Y; X+ ]% f. Y
    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。
    ) ~; y) ?& }) x" o  V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
    9 B5 ~8 b2 w+ H( C# Z跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    . Q' K/ L; f: H
    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 00:223 h  {/ _; O: D! K; 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。
    0 P- J; @6 R$ C. S; b! s0 u; o我干活的时候就是一边拆一 ...

    / K* l% ^$ ~  s* H6 H* M- U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 00:322 }$ u  j) T# K1 h" f& ^
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。
    ; `& |& C& f# s5 O* [' |) n+ 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。' E' `/ P( k3 r8 ~; L2 {7 ]0 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
    慵懒
    4 小时前
  • 签到天数: 2992 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 23:538 _' {; Y$ ~; }' q3 Z! I& C+ F% k
    哈哈,经常发生
    4 Q$ h. o2 f4 c- u# b( i
    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!8 ^" `' H, o1 p  i
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    2 P# V* |3 P! L; C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 i5 Y1 ]- y" I# j% {# D那些动图太赞了,生动易懂!5 a$ w$ O: S# w: [" k+ v
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
      I* N9 U0 j  o' F" r& H8 Q. v* z不过也不能怪修车 ...

    4 U' h2 Q/ f1 C. {3 J打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧1 }; y9 u, T4 s% f9 p
    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
    ( I' _) y7 a. ~5 I0 d3 C+ {打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    7 R* [( M0 s" S+ a6 |, U不就是个盖子吗?
    3 D4 {( m( ?7 Y) @! K4 M9 q
    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。
    4 X0 D9 P" d- W( P: K) G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。) o. d. z, l7 ~
    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
    5 小时前
  • 签到天数: 3306 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
    7 S( U" _- y9 ?5 c8 x) ]天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    - M7 m+ M/ \3 h% \4 ]- U# k$ T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 01:310 o% T7 n# y8 I" g4 a( S! ^
    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。/ T3 T5 N3 a6 B6 {* S; p6 X
    现在都封 ...

    2 u5 S$ r: i; p8 }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 19:38
  • 签到天数: 2143 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
    ) A$ a! A- D+ J$ T5 t6 x是说DIY一些简单的事

    ; k  j- r2 l9 I2 ?7 s9 A8 H# i" @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 05:494 ?$ `: o$ O9 P! D$ s
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧% q) q: }) q  w
    不就是个盖子吗?
    5 u& s2 V; ^1 l7 k8 Z  w4 n
    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。
    ! N) ^: |# c2 g2 }2 [5 H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
    6 e! x* w2 f. |5 j- T0 D7 C9 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 ...

    % F! T4 a# z# ]. w7 O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。
    0 _8 P# E0 J& V8 a  y4 h$ B+ p  |# G8 I. l: B; Y2 _
    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 r2 \& [# q+ C0 r  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, ...

    6 R, O9 w# g& 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
    1 O# r; R# D. X3 O是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    / w7 m8 X6 B6 w$ J. 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
  • 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
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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
    0 S( e, T$ Y# n' X- D$ C7 K现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    ) }4 q# i9 f0 q; T3 _现代的汽车?' u- _$ {, L$ 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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