Episyklisten vaihteistojen synteesi autojen automaattivaihteistoille

Tässä artikkelissa käsittelemme episyklisten vaihteistojen synteesiä autojen automaattivaihteistoissa, niiden sovelluksia ja kustannuksia. Kun olet lukenut artikkelin, voit halutessasi tehdä itsekin hieman tutkimusta teknologiasta. Tässä on joitakin linkkejä lisälukemiseen tästä aiheesta. Ne sisältävät myös sovelluksen hybridiajoneuvojen vaihteistoissa. Tarkastellaan episyklisten vaihteistojen peruskäsitteitä. Ne ovat erittäin tehokkaita ja lupaava vaihtoehto perinteisille vaihdejärjestelmille.

Episyklisten vaihteistojen synteesi autojen automaattivaihteistoille

Autojen automaattivaihteistojen päätarkoitus on ylläpitää moottorin ja vetopyörien tasapainoa. Episyklisten vaihteiden (EGT) kinemaattinen rakenne on johdettu näiden vaihteiden graafisista esityksistä. Synteesiprosessi perustuu algoritmiin, joka luo sallittuja episyklisiä vaihteita, joissa on jopa kymmenen lenkkiä. Tämän algoritmin avulla suunnittelijat voivat suunnitella autojen vaihteistoja, joilla on parempi suorituskyky ja parempi moottorin ja vetopyörien tasapaino.
Tässä artikkelissa esittelemme MATLAB-optimointitekniikan episyklisten vaihteistojen välityssuhteiden määrittämiseksi. Listaamme myös kaikkien vaihteiden hampaiden lukumäärän. Sitten arvioimme saatujen episyklisten vaihteistojen kokonaisnopeussuhteet. Lopuksi analysoimme ehdotettujen episyklisten vaihteistojen toteutettavuutta autojen automaattivaihteistoihin vertaamalla niiden rakenteellisia ominaisuuksia.
Seuraavassa toiminnallisessa kaaviossa on esitetty kuusilenkkinen episyklinen hammaspyörästö. Jokaista lenkkiä edustaa kaksivärinen kuvaaja. Kaavion numerot edustavat vastaavia lenkkejä. Jokaisella lenkillä on useita niveliä. Tämä mahdollistaa käyttäjän luoda erilaisia ​​kokoonpanoja kullekin EGT:lle. Eri kuvaajien numeroilla on eri merkitykset, ja sama pätee kaksiväriseen kuvioon.
Tämän artikkelin seuraavassa luvussa käsittelemme episyklisten vaihteistojen synteesiä autojen automaattivaihteistoissa. SAE International on kansainvälinen insinöörien ja teknisten asiantuntijoiden järjestö, jonka ydinosaamista ovat ilmailu- ja autoteollisuus. Sen hyväntekeväisyysjärjestö SAE Foundation tukee monia ohjelmia ja aloitteita. Näihin kuuluvat Collegiate Design Series sekä A World In Motion(r) ja SAE Foundationin A World in Motion(r) -palkinto.

Sovellukset

Episyklinen vaihdejärjestelmä on eräänlainen planeettavaihteisto. Se voi saavuttaa suuren nopeuden alennuksen pienessä tilassa. Autoissa episyklisiä vaihdejärjestelmiä käytetään usein automaattivaihteistoissa. Nämä vaihdejärjestelmät ovat hyödyllisiä myös nostimissa ja hihnapyörissä. Niillä on monia sovelluksia sekä kone- että sähkötekniikassa. Niitä voidaan käyttää suurnopeusvaihteistoihin ja ne vaativat vähemmän tilaa kuin muuntyyppiset vaihdejärjestelmät.
Episyklisen hammaspyörästön etuihin kuuluvat sen kompakti rakenne, pieni paino ja suuri tehotiheys. Niillä on kuitenkin myös haittoja. Episyklisen hammaspyörästön hammaspyörähäviöt johtuvat hammaspintojen välisestä kitkasta, voiteluöljyn vatkauksesta sekä akselin tukilaakereiden ja hammaspyörien välisestä kitkasta. Tätä tehohäviötä kutsutaan piileväksi tehoksi, ja aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että tämä häviö on valtava.
Episyklistä hammaspyörästöä käytetään yleisesti suurnopeusvaihteistoissa, mutta sillä on myös pieni jalanjälki ja se sopii monenlaisiin sovelluksiin. Sitä käytetään tasauspyörästönä nopeuskehyksissä, kelojen voimanlähteenä ja Roper-positiivisena irrotuksena kutomakoneissa. Lisäksi se on helppo valmistaa, mikä tekee siitä erinomaisen valinnan erilaisiin teollisuusympäristöihin.
Toinen esimerkki episyklisestä hammaspyörästöstä on planeettapyörästö. Se koostuu kahdesta hammaspyörästä, joiden keskellä on rengas ja ulommassa hammaspyörässä aurinkopyörä. Kumpikin hammaspyörä on asennettu siten, että sen keskipiste pyörii toisen hammaspyörän renkaan ympäri. Planeettapyörä ja aurinkopyörä on suunniteltu siten, että niiden jakoympyrät eivät luista ja ovat synkronoituja. Planeettapyörällä on jakoympyrällä piste, joka seuraa episykloidikäyrää.
Tämä vaihdejärjestelmä tarjoaa myös alhaisemman MTTR:n kuin muuntyyppiset planeettavaihteet. Näiden vaihdesarjojen suurin haittapuoli on niiden käyttämiseen tarvittavien laakereiden suuri määrä. Lisäksi planeettavaihteet ovat huoltovaltaisempia kuin yhdensuuntaiset akselivaihteet. Tämä tekee niistä vaikeampia valvoa ja korjata. MTTR on myös alhaisempi kuin yhdensuuntaiset akselivaihteet. Ne voivat myös olla hieman akselinsa ulkopuolella, mikä aiheuttaa niiden linjausvirheen tai tehokkuuden heikkenemisen.
Toinen esimerkki episyklisestä hammaspyörästöstä on auton tasauspyörästö. Näitä hammaspyöriä käytetään rannekelloissa, sorveissa ja autoteollisuudessa voimansiirtoon. Lisäksi niitä käytetään monissa muissa sovelluksissa, kuten lentokoneissa. Ne ovat hiljaisia ​​ja kestäviä, mikä tekee niistä erinomaisen valinnan moniin sovelluksiin. Niitä käytetään vaihteistoissa, tekstiilikoneissa ja jopa ilmailu- ja avaruusteollisuudessa. Jakopiste on kahden hampaan välinen reitti hammaspyörästössä. Yhden hammaspyörän aksiaalista nousua voidaan lisätä kasvattamalla sen perusympyrän pituutta.
Episyklinen hammaspyörä tunnetaan myös evolventtipyöränä. Kunkin hammaspyörän hampaiden lukumäärä määrää sen pyörimisnopeuden. 24-hampainen aurinkopyörä tuottaa N-hampaisen planeettapyörän, jonka välityssuhde on 3/2. 24-hampainen aurinkopyörä vastaa -3/2 planeettapyörän välityssuhdetta. Näin ollen episyklinen hammaspyöräjärjestelmä tarjoaa suuren vääntömomentin vetäville pyörille. Tätä hammaspyörästöä ei kuitenkaan käytetä laajalti ajoneuvoissa.

Maksaa

Episykologisten hammaspyörien kustannukset ovat alhaisemmat, kun ne valmistetaan työstämällä kuin tavallisella N/C-jyrsinkoneella. Episykologiset hammaspyörät tulisi valmistaa valussa ja työstää yksikäyttöisellä koneella, jossa on useita leikkureita materiaalin samanaikaiseen leikkaamiseen. Tätä lähestymistapaa käytetään laajalti teollisissa sovelluksissa, ja se on erityisen hyödyllinen autoteollisuudessa. Hyvin tehdyllä episykologisella hammaspyörästöllä on lukuisia etuja.
Esimerkki tästä on planeettojen järjestys, jossa planeetat kiertävät aurinkoa pyöriessään sen akselin ympäri. Kunkin hammaspyörän tuloksena oleva nopeus riippuu hampaiden lukumäärästä ja kantajan nopeudesta. Episyklisten hammaspyörien suhteellisten nopeuksien laskeminen voi olla hankalaa, koska niiden on selvitettävä auringon ja planeetan suhteellinen nopeus. Kiinteä aurinko ei ole nollassa kierrosluvulla vuorotellen, joten suhteellinen nopeus on laskettava.
Jotta tehonsiirto olisi verkosta riippumaton, episykliset vaihteet on suunniteltava "kelluviksi". Jos tangentiaalinen kuorma on liian pieni, kuormanjako vähenee. Episyklisen vaihteen on kyettävä "kellumaan". Sen tulisi myös sallia jonkin verran tangentiaalista kuormaa ja jakolinjan nopeuksia. Mitä suuremmat nämä tekijät ovat, sitä tehokkaampi vaihteisto on.
Episyklinen hammaspyörästö koostuu kahdesta tai useammasta lieriöpyörästä, jotka on sijoitettu kehämäisesti. Nämä hammaspyörät on järjestetty siten, että planeettapyörä pyörii kiinteän ulomman hammaskehän jakoympyrän sisällä. Tätä käyrää kutsutaan hyposykloidiksi. Episyklistä hammaspyörästöä, jossa planeettapyörä on kosketuksissa aurinkopyörän kanssa, kutsutaan planeettapyörästöksi. Aurinkopyörä on kiinteä, kun taas planeettapyörä on vetävä.
Episyklinen hammaspyörästö sisältää useita kytkentäjä. Jokaisella hammasrattaalla on eri määrä kytkentäjä, mikä tarkoittaa kierroslukua (RPM). Episyklinen hammaspyörä voi lisätä kuormituksen kohdistamistaajuutta siirtämällä vääntömomentin kytkentäihin. Episyklinen hammaspyörästö koostuu kolmesta hammasrattaasta: aurinko-, planeetta- ja rengasvaihteesta. Aurinkopyörä on keskimmäinen hammaspyörä, kun taas planeetat kiertävät aurinkoa. Rengaspyörässä on useita hampaita, mikä lisää hammasrattaan nopeutta.
Toinen episyklisen vaihteiston tyyppi on planeettavaihteisto. Tässä vaihteistossa on useita hammaspyöriä, jotka pyörivät keskiakselin ympäri. Sen matalaprofiilinen rakenne tekee siitä suositun valinnan ahtaissa tiloissa käytettäviin sovelluksiin. Tätä vaihteistotyyppiä käytetään automaattivaihteistoissa. Lisäksi sitä käytetään monissa teollisissa käyttötarkoituksissa, joissa on sähköisiä vaihdemoottoreita. Käytettävän vaihteiston tyyppi riippuu tulo- ja lähtöakselien nopeudesta ja vääntömomentista.

toimittaja CX 2023-11-21