Sinteza trenurilor de angrenaje epiciclice pentru transmisii automate auto

În acest articol, vom discuta despre sinteza trenurilor de angrenaje epiciclice pentru transmisiile automate auto, aplicațiile și costul acestora. După ce ați terminat de citit, vă recomandăm să faceți niște cercetări asupra acestei tehnologii. Iată câteva linkuri către lecturi suplimentare pe această temă. Acestea includ, de asemenea, o aplicație în transmisiile vehiculelor hibride. Să analizăm conceptele de bază ale trenurilor de angrenaje epiciclice. Acestea sunt extrem de eficiente și reprezintă o alternativă promițătoare la sistemele de angrenaje convenționale.

Sinteza trenurilor de angrenaje epiciclice pentru transmisii automate auto

Scopul principal al transmisiilor automate auto este de a menține echilibrul dintre motor și roțile motrice. Structura cinematică a trenurilor de angrenaje epiciclice (EGT) este derivată din reprezentări grafice ale acestor trenuri de angrenaje. Procesul de sinteză se bazează pe un algoritm care generează trenuri de angrenaje epiciclice admisibile cu până la zece legături. Acest algoritm permite proiectanților să proiecteze trenuri de angrenaje auto care au performanțe mai mari și un echilibru mai bun între motor și roțile motrice.
În această lucrare, prezentăm o tehnică de optimizare MATLAB pentru determinarea rapoartelor de transmisie ale mecanismelor de transmisie epiciclice. De asemenea, enumerăm numărul de dinți pentru toate roțile dințate. Apoi, estimăm rapoartele de viteză globale ale trenurilor de angrenaje epiciclice obținute. În cele din urmă, analizăm fezabilitatea trenurilor de angrenaje epiciclice propuse pentru transmisiile automate auto, comparând caracteristicile lor structurale.
Un tren de angrenaje epiciclic cu șase verigi este reprezentat în următoarea diagramă funcțională. Fiecare verigi este reprezentată de un grafic bicolor. Numerele de pe grafic reprezintă verigile corespunzătoare. Fiecare verigi are mai multe articulații. Acest lucru permite unui utilizator să genereze configurații diferite pentru fiecare EGT. Numerele de pe diferitele grafice au semnificații diferite, iar același lucru este valabil și pentru figura bicoloră.
În capitolul următor al acestui articol, vom discuta sinteza trenurilor de angrenaje epiciclice pentru cutii de viteze automate auto. SAE International este o organizație internațională de ingineri și experți tehnici cu competențe de bază în domeniul aerospațial și auto. Ramura sa caritabilă, Fundația SAE, sprijină numeroase programe și inițiative. Acestea includ Collegiate Design Series și A World In Motion(r) și premiul A World in Motion(r) al Fundației SAE.

Aplicații

Sistemul de angrenaje epiciclice este un tip de tren de angrenaje planetare. Acesta poate realiza o reducere semnificativă a vitezei într-un spațiu mic. În automobil, trenurile de angrenaje epiciclice sunt adesea folosite pentru transmisia automată. Aceste trenuri de angrenaje sunt utile și în palane și blocuri de scripeți. Au numeroase aplicații atât în ​​ingineria mecanică, cât și în cea electrică. Pot fi utilizate pentru transmisii de mare viteză și necesită mai puțin spațiu decât alte tipuri de trenuri de angrenaje.
Avantajele unui tren de angrenaje epiciclice includ structura sa compactă, greutatea redusă și densitatea mare de putere. Cu toate acestea, acestea nu sunt lipsite de dezavantaje. Pierderile de putere în trenurile de angrenaje epiciclice sunt rezultatul frecării dintre suprafețele dinților angrenajului, al amestecării uleiului de lubrifiere și al frecării dintre rulmenții de susținere ai arborelui și pinioane. Această pierdere de putere se numește putere latentă, iar cercetările anterioare au demonstrat că această pierdere este enormă.
Trenul de angrenaje epiciclic este utilizat în mod obișnuit pentru transmisii de mare viteză, dar are și o amprentă redusă și este potrivit pentru o varietate de aplicații. Este utilizat ca angrenaje diferențiale în cadrele de viteză, pentru acționarea bobinelor și pentru eliberarea pozitivă Roper în războaiele de țesut. În plus, este ușor de fabricat, ceea ce îl face o alegere excelentă pentru o varietate de medii industriale.
Un alt exemplu de tren de angrenaje epiciclic este trenul de angrenaje planetare. Acesta este alcătuit din două angrenaje cu un inel la mijloc și angrenajul solar în inelul exterior. Fiecare angrenaj este montat astfel încât centrul său să se rotească în jurul inelului celeilalte angrenaje. Angrenajul planetar și angrenajul solar sunt proiectate astfel încât cercurile lor de pas să nu alunece și să fie sincronizate. Angrenajul planetar are un punct pe cercul de pas care trasează curba epicicloidă.
Acest sistem de angrenaje oferă, de asemenea, un MTTR (Timp de Tracțiune Medie) mai mic decât alte tipuri de angrenaje planetare. Principalul dezavantaj al acestor seturi de angrenaje este numărul mare de rulmenți de care au nevoie pentru a funcționa. Mai mult, angrenajele planetare necesită o întreținere mai intensă decât angrenajele cu arbori paraleli. Acest lucru le face mai dificil de monitorizat și reparat. MTTR este, de asemenea, mai mic în comparație cu angrenajele cu arbori paraleli. De asemenea, acestea pot fi puțin deviate de axa lor, ceea ce le poate determina să se nealinieze sau să-și piardă eficiența.
Un alt exemplu de tren de angrenaje epiciclic este cutia de viteze diferențială a unui automobil. Aceste angrenaje sunt utilizate în ceasuri de mână, strunguri și automobile pentru a transmite puterea. În plus, sunt utilizate în multe alte aplicații, inclusiv în aeronave. Sunt silențioase și durabile, ceea ce le face o alegere excelentă pentru multe aplicații. Sunt utilizate în transmisii, mașini textile și chiar în industria aerospațială. Un punct de pas este calea dintre doi dinți dintr-un set de angrenaje. Pasul axial al unei angrenaje poate fi mărit prin creșterea cercului său de bază.
O roată dințată epiciclică este cunoscută și sub denumirea de roată dințată evolventă. Numărul de dinți din fiecare roată dințată determină viteza sa de rotație. O roată dințată solară cu 24 de dinți produce o roată dințată planetară cu N dinți, cu un raport de 3/2. O roată dințată solară cu 24 de dinți are un raport de transmisie planetară de -3/2. În consecință, sistemul de angrenaje epiciclice oferă un cuplu ridicat pentru roțile motoare. Cu toate acestea, acest tren de angrenaje nu este utilizat pe scară largă în vehicule.

Cost

Costul angrenajelor epiciclice este mai mic atunci când acestea sunt prelucrate cu scule, comparativ cu cele fabricate pe o mașină de frezat cu comandă numerică obișnuită. Suporturile epiciclice ar trebui fabricate într-o formă turnată și prelucrate cu scule folosind o mașină cu un singur scop, care are mai multe freze pentru a tăia materialul simultan. Această abordare este utilizată pe scară largă pentru aplicații industriale și este utilă în special în sectorul auto. Avantajele unei transmisii epiciclice bine realizate sunt numeroase.
Un exemplu în acest sens este aranjamentul planetar în care planetele orbitează soarele în timp ce se rotesc pe arborele său. Viteza rezultată a fiecărei roți dințate depinde de numărul de dinți și de viteza purtătorului. Angrenajele epiciclice pot fi dificil de calculat vitezele relative, deoarece trebuie să se determine viteza relativă a soarelui și a planetei. Soarele fix nu este la zero RPM la angrenaj, așa că trebuie calculată viteza relativă.
Pentru a determina transmisia puterii în angrenaj, angrenajele epiciclice trebuie proiectate astfel încât să poată „pluti”. Dacă sarcina tangențială este prea mică, va exista o partajare mai redusă a sarcinii. Un angrenaj epiciclic trebuie să poată permite „plutirea”. De asemenea, ar trebui să permită o anumită sarcină tangențială și viteze pe linia de pas. Cu cât acești factori sunt mai mari, cu atât mai eficient va fi setul de angrenaje.
Un tren de angrenaje epiciclic este alcătuit din două sau mai multe roți dințate cilindrice plasate circumferențial. Aceste roți dințate sunt aranjate astfel încât roata planetară să se rostogolească în interiorul cercului de divizare al inelului dințat exterior fix. Această curbă se numește hipocicloidă. Un tren de angrenaje epiciclic cu o roată planetară care angajează o roată solară se numește tren de angrenaje planetare. Roata solară este fixă, în timp ce roata planetară este acționată.
Un tren de angrenaje epiciclic conține mai multe angrenaje. Fiecare angrenaj are un număr diferit de angrenaje, care se traduce în RPM. Angrenajul epiciclic poate crește frecvența de aplicare a sarcinii prin traducerea cuplului de intrare în angrenaje. Trenul de angrenaje epiciclic este format din 3 angrenaje: soarele, planeta și inelul. Angrenajul solar este angrenajul central, în timp ce planetele orbitează soarele. Angrenajul coroidal are mai mulți dinți, ceea ce crește viteza angrenajului.
Un alt tip de angrenaj epiciclic este cutia de viteze planetară. Această cutie de viteze are mai multe roți dințate care se rotesc în jurul unui arbore central. Designul său cu profil redus o face o alegere populară pentru aplicațiile cu spațiu limitat. Acest tip de cutie de viteze este utilizat în transmisiile automate. În plus, este utilizat pentru multe utilizări industriale care implică motoare electrice cu angrenaje. Tipul de cutie de viteze pe care îl utilizați va depinde de viteza și cuplul arborilor de intrare și ieșire.

editor de czh 2023-01-07