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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 1 e  K1 d' N% s
. S6 _8 i5 b+ s9 v2 p- C$ r) Z
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。4 Q9 W0 Z8 ?. o3 H1 o
5 ^. m* F% G4 g: J
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# A* ~( p, K( h0 q+ Y3 f) B

/ N1 J  U& T9 n) l& `. f: r1 I4 Z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)。4 d% n+ T  ]3 V' Z$ B9 A0 u( p3 o$ \
1 \+ g' e6 `3 Z0 G+ @

8 V- Z6 |- m3 C2 B8 C8 l
6 z+ F6 h& A! k4 M* N1 u          实物图,不含行星架, l& x/ q$ {6 Y/ @, K  g: |
6 j$ c6 a4 k1 l/ r* `2 n8 {- L

; [8 ?; Y% o  X# o- X8 O9 E# w5 K          实物图,另外一个角度
, Y9 p- F0 p2 f1 k( y0 B, c" c3 k; d5 h3 N
- G) V! A' m7 W3 s6 w! c7 J
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。
, T( W! {6 B( L
/ S' D% `6 [/ _. T! p7 k! i# R* X4 z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。. u- \1 w/ v" Z- g# @

4 o% P8 A& E% c7 i2 d3 |: u; M0 X. l4 \; L; }0 n- f2 S# R

' B7 q/ N# F8 c  f' H4 X1 b第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
) _$ `4 l# I/ {2 A' |2 ^7 d' q2 S- q( q  [5 {5 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。( ], S8 p' U% Z6 v( Q4 d
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。' S+ H8 ~" m2 y, h0 `& x
* ]" T) F% `( q# D2 ~: [4 s
  @  c4 S- e" J
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:
* N9 X; v+ q, A+ T①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
' q6 {7 Z1 w/ q5 d0 W' ]2 t②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
3 @: p; C$ [# ^; ^8 X2 e③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。3 H5 V7 f' b" u4 f
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
% x/ o/ }" C0 `2 ?: P  {# c# I⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。" i6 k3 W, Q8 c- f( h' B, ?

: W7 E0 B. p6 \+ F' d& K# 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。
9 f' [4 x; B9 x9 q5 ~* {
4 j5 a) V) [2 ^6 }  m. R. e: {! s1 J( a+ ]( H; R  c  E
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了7 y6 f+ l/ w0 b( \9 ]4 x

3 b7 x0 e0 l$ I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
9 n) J5 v  C9 K/ j
, D7 \; I  u* ?0 L- 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。
& F: J$ G6 D' \- 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) I; y# `3 ^4 @! f
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1) z  e8 |" q: A3 e5 C  _8 p: o
一句话:丰俭由人- ~0 O# S0 J" ?5 z
+ A( x0 I" ~- I+ m1 t/ [
' Q' f1 j' e% R! q, u5 w6 I+ J
% R0 S1 m. D* |- f! p6 ]6 K0 J

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  • TA的每日心情
    开心
    6 小时前
  • 签到天数: 3535 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 ; m* y6 R0 L, w& j# U1 j/ T1 s. P

      A; P, S! `. e/ z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
    6 小时前
  • 签到天数: 3535 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 A/ K: _* v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。
    - J: A! B/ G9 b  M. O+ t; p6 q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
    / j" A- x2 I$ Q8 u跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    , S: }. A: ^  ?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
    6 S7 ~+ ]" I% d0 K& O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。$ d. D& f8 }/ R" t7 F& I2 b( r# |" x
    我干活的时候就是一边拆一 ...

    * L# q0 _4 D9 L1 ~9 S+ k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. K2 Y9 n# e3 Z+ e/ H
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。
    " f1 v# x4 K1 a& W
    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。; Z1 r, e' n" X% Y  B
    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
    7 小时前
  • 签到天数: 3297 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- J$ t, b0 c! R; p' ~
    哈哈,经常发生

    6 u% K7 \' O+ h3 H4 c% \; P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!% V& q/ m% y9 |: S/ [, o9 N
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    * N0 w# |7 k7 Z, p. 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
  • 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
    8 Z5 T$ V. w: z那些动图太赞了,生动易懂!" j2 \/ z' V* n. ~+ N
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!4 p4 ~3 b6 h- u' f2 B
    不过也不能怪修车 ...
    & Y7 n9 H* I$ X0 }# z! W
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
      |6 |) P+ K  j0 p( b2 P$ f( {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 05:498 w, l2 C( |; e8 y5 m0 c& F+ A
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    % D# P. S4 j# \* \. K不就是个盖子吗?
    7 X) `3 M0 m: A6 ~
    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。
    ! |$ [# @$ z8 o# S% e3 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。
      Z. @' Q; L% v. b7 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
    6 小时前
  • 签到天数: 3535 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 Z( U- t( f# Y" ?: ]7 ^天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    4 H( {' D! Q/ ^4 J6 U. W
    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 c1 F$ I$ {4 S0 y& Q
    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 ^& k% H, o; u现在都封 ...
    8 r% a7 I* J& t
    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
  • 签到天数: 2303 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 07:206 i% v/ [7 ]5 m1 ?2 C# I' b
    是说DIY一些简单的事
    8 b3 V2 P2 T* x; W" \  o7 }0 n
    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 05:497 l& v0 v, E( t2 W
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    2 A$ {& W, G! |- w3 }不就是个盖子吗?
    + q" j+ D) v  v" Q7 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。" m7 G* _4 a; o- {& k& n
    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- m3 a. G9 K( j1 H5 ?7 p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 ...

    # v6 }  ^; g/ S) K4 g0 `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。
    4 f( G. k* g; R$ U; ^$ y! U$ `2 s/ z4 Y' y) s9 f+ j9 E1 Z6 Q* `
    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
    # \( O: p5 O; k: q8 K# x3 a# W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, ...

    2 ^3 k, j/ P* l( i9 c7 e' 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 08:556 H3 x0 ^( }0 T9 x
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    " j. n# N' m" e2 g+ u1 s+ ~
    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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  • TA的每日心情
    擦汗
    2021-4-29 22:35
  • 签到天数: 598 天

    [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
    6 k$ u* M6 S. W现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    9 D" [5 k$ \0 z/ U8 w8 U7 W现代的汽车?
    + c+ m7 G# J" k  E/ n9 D2 [- x! N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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