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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 S3 I0 Q+ s* j3 I  V! |

# `3 F& u: [! 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。5 {8 o8 `% y' s6 l

) ^( Q+ {: i. b% w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。
  o" N; p5 E  T9 f  z; O
; R4 H9 j( C5 _3 T! K5 ~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 Y6 C7 ?6 |& m6 t7 V+ u  N
9 i. G( Z* b8 t7 y: u
  m: D4 Z3 b$ D% ]$ o  O& h: V' a( M8 @- O2 N) h
          实物图,不含行星架
4 L# ]: I9 k3 X4 w/ ~
7 \, I$ d- Z% b7 ~3 M7 `0 k
' M+ A8 x4 p" \8 j/ \          实物图,另外一个角度8 n; u2 Y, }, Q7 c
3 ]- y9 J, K* d5 q5 S9 j. b+ d
! u9 H# F7 D* E% b" f; 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。
* [; }4 ~: K% C3 U0 K$ k  \9 q8 i' R. Y" ^9 a0 [0 }8 O& 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。" n& `$ ]5 ^! U6 L- w' r( E

8 _) a% S0 f% S4 z
  _% H6 K7 G4 q7 ~
! m" E9 Q4 ^* m0 U" m9 A# q/ P" R第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。- C4 G0 Y3 k- p9 {4 x, B' S

# r0 W' R6 l* t( C8 [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。
" R. f- J  `' ?! l& w! ~1 `  ~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。
5 q+ H1 H% T; w& T" ?2 z; t) N, o1 e* _2 B! Z- r
5 k2 E  ~* j; B1 S4 q  O0 U
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:/ ?- w: ?* S# p( g2 B+ O. u' c
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
5 i  ?; d& F) {②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
5 `9 m1 j1 k, Q) \③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。* B7 k( |. d( ~; X4 c
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。# N) x! [4 G2 w$ |( H' @3 m
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。; q" D/ Q2 ~9 O: Q' R" h
- F; |( P$ i  y4 b! a
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。
' D# S4 w7 S$ r- s+ y
( D7 G6 F# p' E  N6 M  A0 z
; `8 O. M: T: G6 R) v现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了. z3 Q+ o0 u0 p$ \

$ c# W" l( W2 z( {, e3 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
9 _7 o/ k8 N$ C" |: t& R* g# J' H7 T' I  O, @
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。
+ g8 J  S+ P3 B; Z' 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6 _$ n" C$ x/ Z! Y! B
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1" T' G0 p3 ]6 ]! j& N
一句话:丰俭由人6 w, G% a, m) j; ?1 R5 m9 N
+ R- v  W- c& _% K, p8 i; C

! O. Z7 A+ J5 U/ y7 A
) Y" J' A& v: w( \

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    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 6 w1 L' `* [) z0 G! i/ o1 |- g
    9 _. ^  H! f: A7 S* N1 ?
    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
    21 小时前
  • 签到天数: 3370 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

    ) a5 ~& J- g  h$ a6 ?  p哈哈,经常发生
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    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。
    & i( x  `' y) y. }: 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$ R0 e% O4 }# n; }) ?1 g2 D
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    ) _0 o$ g( B0 a% M7 H) x
    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* f+ C3 [6 h3 J! W* h3 y
    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。( z: U  J" w6 S" x
    我干活的时候就是一边拆一 ...

    " M" l# d( r( c4 N0 y8 b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
    2 H6 q4 F2 w! k3 R自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。
    + g5 o1 w* y0 ~; H- 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。* ^  T- C) N3 `. x
    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
    21 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" |. f& [. F5 }! i' w# t: L, F/ O
    哈哈,经常发生

    ) s$ L& d; n7 S3 v. 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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    [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!/ A, }# u3 {8 s  m
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    ; P5 h- h: O  |# ]6 o; @# u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/ K$ n6 P7 ~$ a( {8 @& Y
    那些动图太赞了,生动易懂!! U  Q. Y8 q0 [
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!. i8 b; }9 V5 a. Y% ^/ o
    不过也不能怪修车 ...

    2 h2 q6 U  [2 i5 H# h2 u打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧6 b( F; Q& C4 c  x% ]+ s& e
    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
    1 c4 M: o4 }+ n( T3 o打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧; j# B8 z) }! ^7 C" x4 Y
    不就是个盖子吗?

    4 ^  q2 c7 r7 ]$ l$ H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。& [) W; d" `+ w1 S9 l3 F
    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) Q: q) r1 B+ D' F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
    21 小时前
  • 签到天数: 3370 天

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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 02:10% m* q# w) M- c: ~4 R
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    ) ~% \0 w2 K1 o8 J1 q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 01:311 C0 Y9 i: E" Q/ c2 D) l; _: F
    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 ?6 `& ]7 O+ t( {' ~
    现在都封 ...
    7 S* ]0 _+ f" y7 N( Y1 H1 f: h
    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
    1 小时前
  • 签到天数: 2204 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
    : d7 ~  q& |' k9 z4 `5 v是说DIY一些简单的事
    ! I" u3 G. X$ E' y+ [3 ^
    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
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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% o! f: f# {# O: `4 V
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧& q& D' O) ?3 _  [% d
    不就是个盖子吗?

    , ^1 {! S2 P) m: Q8 Z8 X$ h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。
    2 `( U& z  b; z4 ?$ u) X9 b  ^% O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
    3 _1 A* f  _0 |; V6 `! }  W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 ...
    2 }+ p. f5 O. Z) 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,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。: i2 o7 M0 t  M& Z9 O3 k/ R+ Y
    0 n4 o* F( V5 O# q* x1 T: o0 o
    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 08:401 `' g3 |1 X+ [4 s9 N/ l8 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, ...
    ! B1 ]% h0 b6 ]; C
    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
    # b. Q* E, R# B/ A) W9 k: k0 G( b是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    * w6 ^8 o# v6 t+ Q/ b, H# U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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    擦汗
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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
    - G: e$ c- ?0 q" G! a现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    : `( V" b# F' K
    现代的汽车?% l# [) Z8 M  t
    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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