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[科普知识] 行星齿轮变速

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楼主
 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 ( B+ y: u$ S4 T5 H2 O
* s& I. o3 w: ^6 s
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 r% j% o0 {' q1 Q

$ H+ e# C  E  ]. H: B* H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。6 k5 A: t; E$ j' ]" W: m" I) V
# @# N7 j# C. E6 K4 A; H& 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)。
) A5 S1 j: w4 R" k
) V1 f$ R0 o; E- K
9 {  R7 [+ M' H# ~* t- y% T, V2 A9 d. V7 I" z8 ?8 J; @
          实物图,不含行星架
5 k$ w" z# K7 t( J1 l
) A2 ^7 s! X5 H+ r7 X
- l/ C2 K  N8 N0 O, p) y4 |: m/ q9 _          实物图,另外一个角度# [5 d% T5 B- N2 D$ J

* D% O" t4 P; d) D- K& [
2 S& L- _5 T& `8 R/ y* \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。
' z' U4 B1 y# Y# j* [1 ?0 E2 q9 @6 h* D
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。
/ Q2 {& S5 c+ Z. x+ ^
  D# {0 W- Z  D. j4 ]8 j& F# O+ f  o2 J4 ?% ]2 ]( x

8 w1 ]8 u3 U6 |第二种,动力从太阳轮输入,从齿圈输出,行星架锁死。2 E. q4 h5 @; W+ a  c; E1 r
7 f# ?, C2 n5 X: S7 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。
! x- V. M2 b) L. g8 z4 n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。2 e2 Z% ~0 R. I4 s) x! y8 [
, u- t  S+ q3 O
! l# t3 A; h0 c5 e2 v$ a; w" Y; x
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:8 z( U$ b& Y) \- c3 I- b
①低挡:太阳轮主动,行星架被动,齿圈不动。5 H6 Y: j7 w# _& I
②中挡:太阳轮不动,行星架被动,齿圈主动。9 \% s, T5 ]6 O6 g: ]' Q
③高挡(超速挡):太阳轮不动,行星架主动,齿圈被动。. p& \) Q' z+ Q4 b) k/ a: |
④倒挡:太阳轮主动,行星架不动,齿圈被动。
( `8 I% G/ o( K- ~& R⑤空挡:离合器全部脱开,所有运动件都不受约束。% p* {0 _5 l7 a( R8 A
) E: G- E, z  j- p
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。
' [% m4 X' [. x" K% @6 s7 d; y; j
7 z9 D: j* E: M; e, T+ U* L
% s" X6 Y+ D6 J" R8 `现代汽车的自动变速箱当然就更复杂了- L/ f- p6 ?- u' U0 W2 D5 ^4 ?

3 b% Y+ q8 B8 |6 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 # {6 u3 Y/ r9 p0 D  j8 j
& ?  J5 G& r9 S6 U5 r9 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。$ l( C4 @3 E! @0 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" d: Y8 g" N! ]/ L" T
如果您精力旺盛,这个是正规的教材https://wk.baidu.com/view/f45cb5ca680203d8ce2f24fb#1
. b" o" c" K9 ^一句话:丰俭由人
* Y, s1 j! C2 u2 }  y5 g3 [6 R6 r* S7 p: e% H9 U6 F7 S
! R' p3 F: l- L5 {# A
% n* M4 D4 r, e) x  F  ?; E: G

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
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九麟居士 + 4 涨姿势
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    奋斗
    4 天前
  • 签到天数: 3556 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
    $ W! `, Y+ H% B
    8 N* r) T6 H! D  J1 n' `: k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
    奋斗
    4 天前
  • 签到天数: 3556 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

    ) o( k7 J3 O+ s  \# h+ H$ o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。7 e& l: h7 B9 n8 e& g' x
    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- M; ^# \2 J, W  O" R2 ?
    跟晨老大也需要多解释几句,跟我们得扯几篇
    ! g  X, F6 c7 A5 Y  @* H: F  U
    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) M5 H3 |- x3 U" 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。! }1 K' P$ y+ E5 i
    我干活的时候就是一边拆一 ...
    0 m3 Y, u+ k4 ^
    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, m& A0 ]8 a3 }5 l( q7 z! ?
    自动变速箱比发动机修理难度还高,我见过朋友被钓鱼了。

    6 g) g* O% \2 W+ g# 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。' r0 C9 g! h0 h% g# n
    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
    无聊
    6 小时前
  • 签到天数: 3350 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 23:536 y$ l) ~, A: k5 O; ^
    哈哈,经常发生

    ) e6 r  M7 |; _' _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

    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!7 S  {. Y. u" I8 I0 d3 x
    我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!
    1 _/ E. M$ k  ^+ G0 `. U& P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

    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
    , \3 N, R" W5 W* d那些动图太赞了,生动易懂!
    ! W0 N6 }* n! d. v3 f( z我现在在修的车就是打开了发动机,变成钓鱼工程了!/ ^- }0 s( b9 B  J
    不过也不能怪修车 ...

    2 i5 g( L+ r+ J打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧; W8 p# _! i  _. D. 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
    * u' q4 c% ^6 B打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧) B) n  T, o' U5 V0 ~) P. n8 Q
    不就是个盖子吗?

    ; u7 G9 ^4 m$ Y) ^( c  {6 E* j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。/ g' o# Y. A; b% L
    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。
    . w: A# T3 z. x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
    奋斗
    4 天前
  • 签到天数: 3556 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 02:103 ^; u4 [: o$ B; k& I2 [4 O
    天,没想到你会修车,还会修变速箱,还。。。还经常
    3 N( ^  i" v" |; _
    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
    - B$ j# a% L  o9 l3 V) E$ g/ @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。
    1 {3 t: K9 O) R; s$ u2 w现在都封 ...
      p/ F  o( y3 m' y+ k
    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
    - }  F# q: w( ]/ H是说DIY一些简单的事

    - }: {4 d2 A( m5 H% _* X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
    / _7 d4 a! T4 U1 O& ^打开发动机看到timing chain就收1500刀? 太黑了吧
    1 b' q1 b/ @! C8 m, Q不就是个盖子吗?
    + R/ e* E- Q# y  J
    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。
    - Z1 X$ \) [% l3 f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 08:018 [4 D0 t' @7 v7 Z' 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 maste ...
    % V, c! a* K, f) C% a8 E+ s
    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 g% d. k$ P5 o9 H3 d7 @7 H3 ]- y( M% x0 d# E: I
    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, r( Q$ c$ R- g9 ?- U& v. 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, ...

    % i2 E* n0 V2 ?  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

    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; F1 F" q) a6 @$ x' h是第二种情况。关于这家店,是的,不过后悔已经太晚了。
    8 m4 w6 w& H0 D# w+ @
    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
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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 15:458 Y$ w# m2 F) p* l2 }* l3 E
    现代的汽车,绝对不能大修。到日子trade in换新车是正经。。。
    , V- q/ [' ~0 }* G/ L
    现代的汽车?% N- D) _2 w& L! p
    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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