Syntese af epicykliske gearkasser til automatiske transmissioner i biler

I denne artikel vil vi diskutere syntesen af ​​epicykliske tandhjul til automatiske transmissioner i biler, deres anvendelser og omkostninger. Når du er færdig med at læse, kan du selv undersøge teknologien. Her er nogle links til yderligere læsning om dette emne. De inkluderer også en anvendelse i hybridbiltransmissioner. Lad os se på de grundlæggende koncepter bag epicykliske tandhjul. De er yderst effektive og et lovende alternativ til konventionelle gearsystemer.

Syntese af epicykliske gearkasser til automatiske transmissioner i biler

Hovedformålet med automatiske gearkasser i biler er at opretholde balancen mellem motor og drivhjul. Den kinematiske struktur af epicykliske gearkasser (EGT'er) er afledt af grafrepræsentationer af disse gearkasser. Synteseprocessen er baseret på en algoritme, der genererer tilladte epicykliske gearkasser med op til ti led. Denne algoritme gør det muligt for designere at designe automatiske gearkasser med højere ydeevne og bedre balance mellem motor og drivhjul.
I denne artikel præsenterer vi en MATLAB-optimeringsteknik til bestemmelse af udvekslingsforholdene i epicykliske transmissionsmekanismer. Vi opregner også antallet af tænder for alle gear. Derefter estimerer vi de samlede hastighedsforhold for de opnåede udstødningsgasudstødningsgasser (EGT'er). Derefter analyserer vi gennemførligheden af ​​de foreslåede epicykliske gearkasser til automatiske transmissioner i biler ved at sammenligne deres strukturelle egenskaber.
Et seksleddet epicyklisk tandhjulstog er vist i følgende funktionsdiagram. Hvert led er repræsenteret af en dobbelt tofarvet graf. Tallene på grafen repræsenterer de tilsvarende led. Hvert led har flere led. Dette gør det muligt for en bruger at generere forskellige konfigurationer for hver udstødningsgas (EGT). Tallene på de forskellige grafer har forskellige betydninger, og det samme gælder for den dobbelt tofarvede figur.
I det næste kapitel af denne artikel diskuterer vi syntesen af ​​epicykliske gearkasser til automatiske transmissioner i biler. SAE International er en international organisation af ingeniører og tekniske eksperter med kernekompetencer inden for luftfart og bilindustrien. Dens velgørende afdeling, SAE Foundation, støtter mange programmer og initiativer. Disse omfatter Collegiate Design Series og A World In Motion(r) samt SAE Foundations A World in Motion(r)-pris.

Applikationer

Det epicykliske gearsystem er en type planetgear. Det kan opnå en stor hastighedsreduktion på et lille område. I biler bruges epicykliske gear ofte til automatgear. Disse gear er også nyttige i taljer og remskiver. De har mange anvendelser inden for både maskin- og elektroteknik. De kan bruges til højhastighedstransmission og kræver mindre plads end andre typer gear.
Fordelene ved et epicyklisk tandhjulstog omfatter dets kompakte struktur, lave vægt og høje effekttæthed. De er dog ikke uden ulemper. Tandhjulstab i epicykliske tandhjulstog er et resultat af friktion mellem tandoverfladerne, omrøring af smøreolie og friktionen mellem aksellejer og tandhjul. Dette effekttab kaldes latent effekt, og tidligere forskning har vist, at dette tab er enormt.
Den epicykliske tandhjulsdrift bruges almindeligvis til højhastighedstransmissioner, men den har også et lille fodaftryk og er velegnet til en række forskellige anvendelser. Den bruges som differentialgear i hastighedsrammer, til at drive spoler og til Roper-positiv afgivelse i væve. Derudover er den nem at fremstille, hvilket gør den til et fremragende valg til en række forskellige industrielle miljøer.
Et andet eksempel på et epicyklisk tandhjulstog er planetgearet. Det består af to tandhjul med en ring i midten og solhjulet i den ydre ring. Hvert tandhjul er monteret, så dets centrum roterer omkring ringen på det andet tandhjul. Planethjulet og solhjulet er designet, så deres stigningscirkler ikke glider og er synkroniserede. Planethjulet har et punkt på stigningscirklen, der følger den epicykloide kurve.
Dette gearsystem tilbyder også en lavere MTTR end andre typer planetgear. Den største ulempe ved disse gearsæt er det store antal lejer, de skal bruge for at køre. Desuden er planetgear mere vedligeholdelseskrævende end parallelle akselgear. Dette gør dem vanskeligere at overvåge og reparere. MTTR er også lavere sammenlignet med parallelle akselgear. De kan også være lidt skæve på deres akse, hvilket får dem til at justere sig forkert eller miste deres effektivitet.
Et andet eksempel på et epicyklisk tandhjulsdrev er differentialgearkassen i en bil. Disse tandhjul bruges i armbåndsure, drejebænke og biler til at overføre kraft. Derudover bruges de i mange andre anvendelser, herunder i fly. De er støjsvage og holdbare, hvilket gør dem til et fremragende valg til mange anvendelser. De bruges i transmissioner, tekstilmaskiner og endda luftfart. Et stigningspunkt er banen mellem to tænder i et tandhjulssæt. Den aksiale stigning på et tandhjul kan øges ved at øge dets basiscirkel.
Et epicyklisk gear er også kendt som et evolvent gear. Antallet af tænder i hvert gear bestemmer dets rotationshastighed. Et 24-tands solgear producerer et N-tands planetgear med et udvekslingsforhold på 3/2. Et 24-tands solgear svarer til et planetgearforhold på -3/2. Derfor giver det epicykliske gearsystem et højt drejningsmoment til drivhjulene. Denne geargruppe er dog ikke meget brugt i køretøjer.

Koste

Omkostningerne ved epicykliske gear er lavere, når de bearbejdes med værktøj, end når de fremstilles på en normal N/C-fræsemaskine. De epicykliske medbringere bør fremstilles i et støbegods og bearbejdes med en enkeltfunktionsmaskine, der har flere skærere til at skære materialet samtidigt. Denne metode anvendes i vid udstrækning til industrielle anvendelser og er især nyttig i bilsektoren. Fordelene ved en vellavet epicyklisk geartransmission er talrige.
Et eksempel på dette er planetarrangementet, hvor planeterne kredser om solen, mens de roterer på dens aksel. Den resulterende hastighed for hvert gear afhænger af antallet af tænder og gearets hastighed. Det kan være vanskeligt at beregne relative hastigheder for epicykliske gear, da de skal finde ud af solens og planetens relative hastighed. Den faste sol er ikke ved nul omdrejninger i omdrejninger ved indgreb, så den relative hastighed skal beregnes.
For at bestemme den indgribende kraftoverførsel skal planetgear konstrueres til at kunne "flyde". Hvis den tangentielle belastning er for lav, vil der være mindre lastfordeling. Et planetgear skal kunne tillade "flyde". Det bør også tillade en vis tangentiel belastning og stigningshastigheder. Jo højere disse faktorer er, desto mere effektivt vil gearsættet være.
Et epicyklisk tandhjulstog består af to eller flere cylindriske tandhjul, der er placeret i omkredsretningen. Disse tandhjul er arrangeret, så planethjulet ruller inden for stigningscirklen på den faste ydre tandkrans. Denne kurve kaldes en hypocykloid. Et epicyklisk tandhjulstog med et planethjul, der griber ind i et solhjul, kaldes et planethjulstog. Solhjulet er fast, mens planethjulet er drevet.
Et epicyklisk tandhjulstog indeholder flere indgreb. Hvert tandhjul har et forskelligt antal indgreb, hvilket omsættes til omdrejninger i minuttet (RPM). Det epicykliske tandhjul kan øge belastningsfrekvensen ved at omsætte indgangsmomentet til indgrebene. Det epicykliske tandhjulstog består af 3 tandhjul: solen, planeten og ringtandhjulet. Soltandhjulet er det midterste tandhjul, mens planeterne kredser om solen. Ringtandhjulet har flere tænder, hvilket øger tandhjulets hastighed.
En anden type epicyklisk gear er planetgearkassen. Denne gearkasse har flere tandhjul, der roterer omkring en central aksel. Dens lavprofildesign gør den til et populært valg til pladsbegrænsede applikationer. Denne gearkassetype bruges i automatgearkasser. Derudover bruges den til mange industrielle anvendelser, der involverer elektriske gearmotorer. Den type gearkasse, du bruger, afhænger af hastigheden og drejningsmomentet på indgangs- og udgangsakslerne.

redaktør af CX 2023-05-09