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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 " X* I9 ]8 f- h
% Q* J- ~! U2 r. M* z: L0 }4 ]
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。
* ~) @9 p* C* D) L( d/ M6 C1 Z* Z9 G+ v, X0 V7 D4 t; _" e- e) x  D
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。
1 a  n& J: x3 O" l" [
( ?4 v* g6 f; t* W5 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)。
7 j' F) }/ m( _' j3 g$ @
, f1 @* l# D& ^& E8 T4 t0 f+ k5 z: P! w' q3 k

8 R6 V4 q6 o6 r7 N- y' z          实物图,不含行星架  S/ z6 b2 \/ [7 M8 l8 E; Z; y$ O# m

; m* C# I) W1 B( {3 _
) Q7 X# t  G( t! P          实物图,另外一个角度# E2 T! g6 g) @- c9 @( p

2 D3 F* ?4 z6 v& e9 j3 q
9 }7 [9 ?' g% E/ g; R2 x* B# T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。1 b/ b3 F3 a0 D! y

) F- a! l  M7 ^' N8 i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。
% B3 C0 b4 R: e! F0 P& A( B3 s) r! n$ A# U% F- y3 N( Z3 |

/ Z- V7 p6 @( T) ^* Q- y
9 q* w1 }! J3 \' a第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。7 b$ Y0 \  u1 ^) q
6 N) g% H: ^5 P2 u. ^" l" c
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。
9 _5 e% x3 T4 u- w; p- y* r2 ]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。
" O- [; p: N" Z6 `6 |
. k4 I1 w7 ^+ I0 F* w0 T
& `7 P1 p( c# 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:& C# f  m$ u% i; e. O# Z
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
% ?9 z5 f8 A  s- e6 z0 L# P②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。# Y! E$ O- a% \4 L
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。
) r$ x& D4 R0 l6 t! j. k, V/ e④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
# V7 N# L7 b5 N+ k) |- W⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。
1 ?1 b" i% n3 M0 Z# a' D0 {' O- q3 [2 l1 p; i  m. j
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。& C9 I+ u( _0 x$ V1 |; _

5 f# N4 o2 {$ F% ?) P; u* C+ e4 d4 x$ P& ]- x
现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了3 \+ c. h+ Z2 r$ d, o% P; G& j

5 s/ H! I9 a, x$ s5 S/ p7 D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
+ F$ P6 Y* P! _! x' k4 W; [3 d
3 N% v3 s' L% ~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。0 V2 f( j1 }( R; R1 ]
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  N5 V2 n$ L. k3 i
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1* ]4 d% g0 n3 c% j/ A6 ^3 Q7 m
一句话:丰俭由人
( k; _% w  D! `; ^8 d! Y2 P  y/ r+ X! L6 R( n
; ]% [  k! d8 n
% v5 v8 M  C5 ~& u/ _; ~4 V: n

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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
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九麟居士 + 4 涨姿势
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    慵懒
    1 小时前
  • 签到天数: 3544 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 & E; W8 B: P7 \4 G8 \
    ( [5 Z* H; }/ {
    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
    1 小时前
  • 签到天数: 3544 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
    # x; q3 N9 d/ |3 I" w
    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% W/ ?6 {. @3 u8 U  ~( ?0 c
    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
    ! ~  M3 |) n$ Z6 e+ {跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    6 _2 L1 P- Q; O9 _
    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$ @5 T6 Z* }0 u/ X7 J1 l* c' d7 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。7 b  e$ s# {" ?3 C
    我干活的时候就是一边拆一 ...
    # ^- p' d% n% L
    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 00:325 r  W" R0 m# s2 F7 v
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    " _" o3 {, j: C3 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。
    & T) w% d  ^6 {$ F1 Z$ `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
    1 小时前
  • 签到天数: 3312 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: c3 t1 J7 ?: r4 y1 `
    哈哈,经常发生

    . R: V8 z  o, g天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

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    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!5 x- I  Q- m$ V7 M5 o
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!1 b2 n4 v$ M* V) N' M+ K! Y
    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。

    评分

    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
    9 S# D, V: y% f& @& A* P那些动图太赞了,生动易懂!; W. b+ g" z3 k& ~! b/ E
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!3 R. z% C' B. n, y. D" y5 @6 Z, K
    不过也不能怪修车 ...
    $ x( l" q. O1 R$ a7 U$ _4 ]
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    / x4 T& _: W9 Q' X# D- R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
    6 P/ M5 k/ Y5 r1 n打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧% A$ J" k- }- k* R- I8 \  f
    不就是个盖子吗?

    ( r2 ]' R, Y( H8 W" T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。
    2 n; y  [4 W- m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。
      g: i  o" p  o: E5 Y; J1 E& G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
    1 小时前
  • 签到天数: 3544 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' E1 z' C8 S1 x
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    7 j$ W# I7 {4 r- m0 D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
  • 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 01:31
    2 }9 t  t) c) V8 B+ I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。
    , t2 H1 G; x" i" x& u( n8 K' }7 N$ A现在都封 ...
    + ^5 W3 G( t" M1 y2 n
    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 07:20
    3 H" k5 i- G4 F8 C9 c3 A6 \7 o是说DIY一些简单的事
    & \! j: }/ }* p/ r
    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
    " G( R( X' i( t& y" _6 r2 r打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    ) i, V/ l7 s$ M, }; r' v" E不就是个盖子吗?

    ' G4 V. e3 h! Y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。
    3 z# |2 c/ I/ L0 p. k* T$ x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
    & r8 g4 c7 s: V7 F2 p( ~" 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 ...

    9 \, T5 |& |) S9 f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。
    " U, n7 h- ?" }/ ?5 z% h5 L' g7 G  G9 h; k& k3 t
    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
    7 ^! R+ @, t$ ]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, ...
    & D7 S5 K& Y% o1 [3 r" s
    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 08:558 ?+ E& w9 Z; K4 Z4 v: Q
    是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    " r. r, ]" ]9 y+ T9 ?0 z
    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
    3 P0 b5 l+ j( R' d1 F7 @6 ~3 E现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

    ' @0 J$ J* O+ F- b$ ^5 Z' Y现代的汽车?
    8 y8 _5 _( j% O. c( l8 k. 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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