Synteza przekładni planetarnych do automatycznych skrzyń biegów samochodowych

W tym artykule omówimy syntezę przekładni planetarnych do automatycznych skrzyń biegów samochodowych, ich zastosowania oraz koszty. Po przeczytaniu artykułu możesz sam zapoznać się z tą technologią. Poniżej znajdują się linki do dalszych materiałów na ten temat. Obejmują one również zastosowanie w przekładniach pojazdów hybrydowych. Przyjrzyjmy się podstawowym koncepcjom przekładni planetarnych. Są one wysoce wydajne i stanowią obiecującą alternatywę dla konwencjonalnych układów przekładniowych.

Synteza przekładni planetarnych do automatycznych skrzyń biegów samochodowych

Głównym celem automatycznych skrzyń biegów w samochodach jest utrzymanie równowagi między silnikiem a kołami napędowymi. Struktura kinematyczna przekładni planetarnych (EGT) jest wyprowadzana z grafów tych przekładni. Proces syntezy opiera się na algorytmie generującym dopuszczalne przekładnie planetarne z maksymalnie dziesięcioma ogniwami. Algorytm ten umożliwia projektantom projektowanie przekładni samochodowych o wyższej wydajności i lepszym wyważeniu między silnikiem a kołami napędowymi.
W niniejszym artykule przedstawiamy technikę optymalizacji MATLAB do wyznaczania przełożeń przekładni planetarnych. Podajemy również liczbę zębów dla wszystkich kół zębatych. Następnie szacujemy całkowite przełożenia prędkości otrzymanych przekładni planetarnych. Następnie analizujemy wykonalność proponowanych przekładni planetarnych do automatycznych skrzyń biegów samochodowych, porównując ich charakterystyki konstrukcyjne.
Sześciopunktowy układ przekładni planetarnej jest przedstawiony na poniższym schemacie funkcjonalnym. Każde ogniwo jest reprezentowane przez dwukolorowy wykres. Liczby na wykresie reprezentują odpowiadające im ogniwa. Każde ogniwo ma wiele przegubów. Dzięki temu użytkownik może generować różne konfiguracje dla każdego EGT. Liczby na poszczególnych wykresach mają różne znaczenie, podobnie jak w przypadku dwukolorowego wykresu.
W kolejnym rozdziale artykułu omówimy syntezę przekładni planetarnych do automatycznych skrzyń biegów w samochodach. SAE International to międzynarodowa organizacja zrzeszająca inżynierów i ekspertów technicznych, specjalizująca się w lotnictwie i motoryzacji. Jej organizacja charytatywna, Fundacja SAE, wspiera wiele programów i inicjatyw. Należą do nich Collegiate Design Series i A World In Motion® oraz nagroda Fundacji SAE A World in Motion®.

Aplikacje

Przekładnia planetarna to rodzaj przekładni planetarnej. Pozwala ona na znaczną redukcję prędkości w niewielkiej przestrzeni. W samochodach przekładnie planetarne są często stosowane w automatycznych skrzyniach biegów. Przekładnie te znajdują również zastosowanie w podnośnikach i wielokrążkach. Znajdują one szerokie zastosowanie zarówno w inżynierii mechanicznej, jak i elektrycznej. Mogą być stosowane do przekładni wysokoobrotowych i zajmują mniej miejsca niż inne rodzaje przekładni.
Zalety przekładni planetarnej obejmują jej zwartą konstrukcję, niską masę i wysoką gęstość mocy. Nie są one jednak pozbawione wad. Straty w przekładniach planetarnych wynikają z tarcia między powierzchniami zębów kół zębatych, ubijania oleju smarującego oraz tarcia między łożyskami podporowymi wału a kołami zębatymi. Ta strata mocy nazywana jest mocą utajoną, a wcześniejsze badania wykazały, że jest ona ogromna.
Przekładnia planetarna jest powszechnie stosowana w przekładniach wysokoobrotowych, ale ma również niewielkie wymiary i nadaje się do różnorodnych zastosowań. Jest wykorzystywana jako przekładnia różnicowa w mechanizmach różnicowych, do napędu szpul oraz w mechanizmach wymuszonego odłączania Roper w krosnach. Ponadto jest łatwa w produkcji, co czyni ją doskonałym wyborem do różnorodnych zastosowań przemysłowych.
Innym przykładem przekładni planetarnej jest przekładnia planetarna. Składa się ona z dwóch kół zębatych z pierścieniem pośrodku i kołem słonecznym na pierścieniu zewnętrznym. Każde koło jest zamontowane tak, że jego środek obraca się wokół pierścienia drugiego koła. Przekładnia planetarna i koło słoneczne są zaprojektowane tak, aby ich okręgi podziałowe nie ślizgały się i były zsynchronizowane. Przekładnia planetarna ma punkt na okręgu podziałowym, który wyznacza krzywą epicykloidy.
Ten system przekładni oferuje również niższy MTTR niż inne typy przekładni planetarnych. Główną wadą tych zestawów przekładni jest duża liczba łożysk, które muszą być zamontowane. Ponadto przekładnie planetarne wymagają większej konserwacji niż przekładnie z wałami równoległymi. To utrudnia ich monitorowanie i naprawę. MTTR jest również niższy w porównaniu z przekładniami z wałami równoległymi. Mogą one również mieć niewielkie odchylenie osi, co powoduje ich rozosiowanie lub utratę sprawności.
Innym przykładem przekładni planetarnej jest mechanizm różnicowy w samochodzie. Koła te są stosowane w zegarkach naręcznych, tokarkach i samochodach do przenoszenia mocy. Ponadto znajdują zastosowanie w wielu innych zastosowaniach, w tym w lotnictwie. Są ciche i trwałe, co czyni je doskonałym wyborem do wielu zastosowań. Znajdują zastosowanie w przekładniach, maszynach włókienniczych, a nawet w lotnictwie i kosmonautyce. Punkt podziałowy to droga między dwoma zębami w zestawie kół zębatych. Podziałkę osiową jednego koła zębatego można zwiększyć poprzez zwiększenie jego okręgu podstawowego.
Przekładnia planetarna jest również znana jako koło ewolwentowe. Liczba zębów w każdym kole decyduje o jego prędkości obrotowej. Koło słoneczne o 24 zębach tworzy koło planetarne N-zębowe o przełożeniu 3/2. Koło słoneczne o 24 zębach odpowiada przełożeniu -3/2. W rezultacie układ przekładni planetarnej zapewnia wysoki moment obrotowy dla kół napędowych. Jednak ten układ przekładni nie jest powszechnie stosowany w pojazdach.

Koszt

Koszt przekładni planetarnej jest niższy, gdy jest ona wytwarzana przez obróbkę skrawaniem, a nie przez standardową frezarkę numeryczną. Jarzma przekładni planetarnej powinny być wytwarzane w formie odlewu i obrabiane za pomocą maszyny jednofunkcyjnej, wyposażonej w wiele frezów do jednoczesnego skrawania materiału. Takie podejście jest szeroko stosowane w zastosowaniach przemysłowych, a szczególnie przydatne w sektorze motoryzacyjnym. Korzyści płynące z dobrze wykonanej przekładni planetarnej są liczne.
Przykładem jest układ planetarny, w którym planety krążą wokół Słońca, obracając się na jego wale. Prędkość każdego koła zębatego zależy od liczby zębów i prędkości mechanizmu nośnego. Obliczenie prędkości względnych w przekładniach planetarnych może być trudne, ponieważ muszą one uwzględniać prędkość względną Słońca i planety. Prędkość obrotowa Słońca nie jest zerowa w punkcie zazębienia, dlatego konieczne jest obliczenie prędkości względnej.
Aby określić przenoszenie mocy w zazębieniu, przekładnie planetarne muszą być zaprojektowane tak, aby mogły „płynąć”. Jeśli obciążenie styczne jest zbyt niskie, podział obciążenia będzie mniejszy. Przekładnia planetarna musi umożliwiać „pływanie”. Powinna również uwzględniać pewne obciążenia styczne i prędkości liniowe. Im wyższe te współczynniki, tym bardziej wydajny będzie zestaw przekładni.
Przekładnia planetarna składa się z dwóch lub więcej kół zębatych czołowych umieszczonych obwodowo. Koła te są ułożone w taki sposób, że koło planetarne toczy się wewnątrz okręgu podziałowego nieruchomego zewnętrznego pierścienia zębatego. Taka krzywa nazywana jest hipocykloidą. Przekładnia planetarna z kołem planetarnym zazębiającym się z kołem słonecznym nazywana jest przekładnią planetarną. Koło słoneczne jest nieruchome, a koło planetarne jest napędzane.
Przekładnia planetarna składa się z kilku zazębień. Każde koło ma inną liczbę zazębień, co przekłada się na liczbę obrotów na minutę. Przekładnia planetarna może zwiększyć częstotliwość obciążenia poprzez przeniesienie momentu obrotowego na zazębienia. Przekładnia planetarna składa się z trzech kół zębatych: koła słonecznego, planetarnego i pierścienia. Koło słoneczne jest kołem centralnym, a planety krążą wokół słońca. Koło pierścieniowe ma kilka zębów, co zwiększa prędkość obrotową przekładni.
Innym rodzajem przekładni planetarnej jest przekładnia planetarna. Ta przekładnia składa się z wielu kół zębatych obracających się wokół centralnego wału. Jej płaska konstrukcja sprawia, że ​​jest popularnym wyborem w zastosowaniach o ograniczonej przestrzeni. Ten typ przekładni jest stosowany w automatycznych skrzyniach biegów. Ponadto, jest ona wykorzystywana w wielu zastosowaniach przemysłowych, w tym w silnikach elektrycznych. Rodzaj zastosowanej przekładni zależy od prędkości obrotowej i momentu obrotowego wału wejściowego i wyjściowego.

redaktor przez CX 2023-11-14