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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 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 沉宝 于 2017-9-21 00:17 编辑 # a; f2 ], k4 l- Y  J

9 H  T+ ?5 U  `% x3 L" ?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 k8 `7 U: Q0 }/ n$ T
8 y6 p7 x7 m8 A) @5 i* b6 e5 l0 s2 c
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。
" j' ]4 U( d6 e" j, T! r% y2 v" Z+ G* ?: A- t
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)。
& B; ]- r2 Q8 R/ a0 H. ?9 J$ X
( e5 Z) K- m' s7 i+ t4 }; w3 ^% \
" v9 a* [# w! {2 _; [/ W+ q% S, M# r+ i
          实物图,不含行星架
* ?: z- G6 S/ e% N- ?: @( E6 K! @/ Z" i* V; k& g1 E5 n

' T7 m) G- V% [$ Q! X, O5 b$ F          实物图,另外一个角度
/ R5 h% z" a  p9 U9 b- N3 y1 c8 M' S' x
0 z) O' `( v0 l/ K8 O2 j, {& e9 \; i
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。/ v9 T8 a5 L5 a3 J' b" a( Q' q

' f/ d/ ^# J5 J5 i" y6 |4 T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。
  Q* r# I/ |" c; v
' c5 X. @( q# u3 H- P" q5 d  b" T3 D5 A4 s; e

2 B0 M6 G" H% g9 S$ S第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。
+ M( y8 p  X& V3 k( d9 R
1 C0 U9 C3 [; j) `9 l& f8 A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。
( Z! L* H! A9 ^1 y6 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。3 g# F5 D, X9 V3 g) I$ O8 b' D+ t
0 `. p, W: @3 K9 }7 U1 y
( `. d& @8 t$ I' A
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  r, _7 b' A7 M1 n* H% W
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。
7 B& j; h5 @0 M②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。
- J' p6 @/ [4 n2 ~③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。& t' ]3 r- |0 V; \1 a
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。3 V; I8 D, t; I$ \
⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。3 `7 T# p2 T: L+ s4 I1 A4 l

" d0 |) w5 d# m0 F7 Y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 \/ s0 {$ ^8 K9 i

  u- I9 @1 _7 ?0 y% t3 Z
1 |+ M# w$ G6 T4 H3 r3 k$ j现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了% I6 C0 I6 A7 F( n- ]! f8 v! X

$ j5 D9 J4 x6 k: W& O6 [0 c& G0 G  q6 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
3 D! R7 e& \( t8 v' u% G) g% Q0 A" J! s; b$ @7 p* J) d- \# v
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。" x' \6 P+ t( O* E+ P  k: p: r/ ?
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
3 T0 U/ C6 O' i# `7 v如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
2 B; _* K% J2 e- _# D/ e" R0 l6 K8 ]一句话:丰俭由人; r4 z3 u3 Z# m& i! Z
/ O1 t. h' V  g9 l4 Z# B" V
3 C* N& k0 e, r9 H/ i# B& p
8 ?8 g& Y& s; h  B. ?% b/ t' ?4 _

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
九麟居士 + 4 涨姿势
燕庐敕 + 8

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  • TA的每日心情
    郁闷
    20 小时前
  • 签到天数: 2841 天

    [LV.Master]无

    发表于 2017-9-20 23:49:30 | 显示全部楼层
    本帖最后由 jellobean 于 2017-9-20 23:52 编辑
    3 j& X+ e$ t5 X2 C- b% q7 `9 U/ M; {% c8 D
    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
    郁闷
    20 小时前
  • 签到天数: 2841 天

    [LV.Master]无

    发表于 2017-9-20 23:53:30 | 显示全部楼层
    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

    9 r; {2 l" l. T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

    发表于 2017-9-21 00:22:55 | 显示全部楼层
    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。
    , M3 X4 |* ~( j" I+ _5 f1 n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

     楼主| 发表于 2017-9-21 00:25:39 | 显示全部楼层
    jellobean 发表于 2017-9-20 23:49
    * P2 h2 J$ @% t3 _. Z) d8 ^8 H跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇

    , {7 E$ T0 \4 T$ `# k  Q2 y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

     楼主| 发表于 2017-9-21 00:32:42 | 显示全部楼层
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 00:226 _  ^. q% R" ]& U- 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。) V, a- C9 U0 K/ \( F# ^1 H9 y
    我干活的时候就是一边拆一 ...

    9 ~' B8 p& w& G, b/ ~+ n: d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

    发表于 2017-9-21 01:31:11 | 显示全部楼层
    沉宝 发表于 2017-9-21 00:326 z  q2 a9 n, f1 ^7 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。

    2 A$ C/ Y( z  }9 Z7 F" j+ b0 ?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。# I/ y2 |+ X# V9 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
    擦汗
    19 小时前
  • 签到天数: 2554 天

    [LV.Master]无

    发表于 2017-9-21 02:10:29 | 显示全部楼层
    jellobean 发表于 2017-9-20 23:53& J1 Y$ {0 b* ?
    哈哈,经常发生

    - P. O5 Z; I1 O7 g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
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    发表于 2017-9-21 04:13:09 | 显示全部楼层
    那些动图太赞了,生动易懂!6 l- r9 N- N( q2 F. F. h" i
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!6 f2 }$ w3 U% H' v  _
    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
    燕庐敕 + 8 小小补偿

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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

    发表于 2017-9-21 05:49:24 | 显示全部楼层
    面朝大海 发表于 2017-9-21 04:13
    % Y( h% A$ J) P. w那些动图太赞了,生动易懂!+ S# w" f+ i. Z, ?! Q+ _
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    % j( g2 h( R& v# c' t不过也不能怪修车 ...
    - F4 s3 Q0 M/ k$ O5 K- e$ y
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    6 Q; D0 @( o* o% F. 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

    发表于 2017-9-21 06:30:03 | 显示全部楼层
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 05:49
    7 a' W9 [$ t1 |0 F打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧; s; u# }( ^- d5 O7 J; u& E
    不就是个盖子吗?
    1 j" H# e. X+ W/ ?
    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。/ N' U( Q* ]. u7 ^% D
    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/ J+ ?) Y7 v8 N- q1 b, |
    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
    郁闷
    20 小时前
  • 签到天数: 2841 天

    [LV.Master]无

    发表于 2017-9-21 07:20:33 | 显示全部楼层
    清凉山 发表于 2017-9-21 02:10; J1 l/ ?/ ]6 D( g3 b
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常

    2 J3 M1 b) J( M" @2 c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

    发表于 2017-9-21 15:45:34 | 显示全部楼层
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 01:31% q. D! d; b. [$ ]
    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。# O9 M/ E2 Z2 i& |6 {. _) m  P- `
    现在都封 ...

    9 {, R+ K4 F4 {, Z; ^/ w6 i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 21:23
  • 签到天数: 1911 天

    [LV.Master]无

    发表于 2017-9-21 19:41:38 | 显示全部楼层
    jellobean 发表于 2017-9-21 07:20
    4 [* {) E# ]6 N( x4 @* p" I: A是说DIY一些简单的事
    - C; {/ d7 p) W$ Q# ~- H) s
    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

    发表于 2017-9-22 08:01:03 | 显示全部楼层
    东湖珞珈 发表于 2017-9-21 05:496 ]" i5 D. ~/ F, b2 ?% v0 I+ ?
    打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧$ c& g: d+ M6 _, B3 u
    不就是个盖子吗?
    # A' ~) s; y, f. S9 b
    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 E- ~6 a, G; m4 N1 F6 c你觉得还有可能什么原因吗?

    该用户从未签到

     楼主| 发表于 2017-9-22 08:40:23 | 显示全部楼层
    面朝大海 发表于 2017-9-22 08:01' o4 a" B* k: y0 `
    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 ...

    # X% M" K$ O5 f8 C5 l. i7 i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。
    " y2 ]. ]: \) N6 Q+ D% I5 Z9 S2 c0 J. q# s9 h  [' G
    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

    发表于 2017-9-22 08:55:08 | 显示全部楼层
    沉宝 发表于 2017-9-22 08:40
    ! h8 @: ]- _' G2 ]2 i/ H. N/ ?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, ...
    ( P7 o$ o3 m; P1 q/ R2 m" w& o+ D( I
    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

     楼主| 发表于 2017-9-22 09:15:55 | 显示全部楼层
    面朝大海 发表于 2017-9-22 08:55
    , {3 b" f  K/ A# u4 \! Z是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。

    $ a5 V  I6 s' e: X4 T' k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

    发表于 2017-9-22 11:32:54 | 显示全部楼层
    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

    发表于 2017-9-22 11:50:39 | 显示全部楼层
    七月群山 发表于 2017-9-21 15:45
    : |" V1 y0 a7 H6 B现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。

      d: l6 J; [2 F& G2 p# D+ q! r* B现代的汽车?4 }1 P& R" i. [0 ~, 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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