Syntes av epicykliska kugghjulståg för automatväxellådor i fordon

I den här artikeln kommer vi att diskutera syntesen av epicykliska kugghjulståg för automatlådor i bilar, deras tillämpningar och kostnad. När du har läst klart kanske du vill göra lite research om tekniken själv. Här är några länkar till vidare läsning om detta ämne. De inkluderar också en tillämpning i hybridfordonsväxellådor. Låt oss titta på de grundläggande koncepten bakom epicykliska kugghjulståg. De är mycket effektiva och ett lovande alternativ till konventionella växelsystem.

Syntes av epicykliska kugghjulslinjer för automatlådor i bilar

Huvudsyftet med automatiska växellådor i bilar är att upprätthålla balansen mellan motor och drivhjul. Den kinematiska strukturen hos epicykliska kugghjul (EGT) härleds från grafrepresentationer av dessa kugghjul. Syntesprocessen är baserad på en algoritm som genererar tillåtna epicykliska kugghjul med upp till tio länkar. Denna algoritm gör det möjligt för konstruktörer att designa automatiska kugghjul med högre prestanda och bättre balans mellan motor och drivhjul.
I den här artikeln presenterar vi en MATLAB-optimeringsteknik för att bestämma utväxlingsförhållandena för epicykliska transmissionsmekanismer. Vi räknar också upp antalet kuggar för alla kugghjul. Därefter uppskattar vi de totala hastighetsförhållandena för de erhållna utväxlingsgaserna (EGT:erna). Därefter analyserar vi genomförbarheten av de föreslagna epicykliska kugghjulstågen för automatlådor i bilar genom att jämföra deras strukturella egenskaper.
En sexlänkad epicyklisk kugghjulslinje visas i följande funktionsdiagram. Varje länk representeras av en dubbel tvåfärgad graf. Siffrorna i grafen representerar motsvarande länkar. Varje länk har flera leder. Detta gör det möjligt för en användare att generera olika konfigurationer för varje utväxlingsgaffel. Siffrorna i de olika graferna har olika betydelser, och detsamma gäller för den dubbel tvåfärgade figuren.
I nästa kapitel i den här artikeln diskuterar vi syntesen av epicykliska kugghjulslinjer för automatiska växellådor i fordon. SAE International är en internationell organisation av ingenjörer och tekniska experter med kärnkompetenser inom flyg- och rymdteknik. Dess välgörenhetsorganisation, SAE Foundation, stöder många program och initiativ. Dessa inkluderar Collegiate Design Series och A World In Motion® samt SAE Foundations A World in Motion®-pris.

Applikationer

Det epicykliska kugghjulssystemet är en typ av planetväxel. Det kan uppnå en stor hastighetsminskning på ett litet utrymme. I bilar används ofta epicykliska kugghjul för automatväxellådan. Dessa kugghjul är också användbara i lyftanordningar och remskivor. De har många tillämpningar inom både maskin- och elektroteknik. De kan användas för höghastighetstransmission och kräver mindre utrymme än andra typer av kugghjul.
Fördelarna med en epicyklisk kugghjulslinje inkluderar dess kompakta struktur, låga vikt och höga effekttäthet. De är dock inte utan nackdelar. Kugghjulsförluster i epicykliska kugghjulslinjer är ett resultat av friktion mellan kuggytorna, virvling av smörjolja och friktion mellan axellager och kedjehjul. Denna effektförlust kallas latent effekt, och tidigare forskning har visat att denna förlust är enorm.
Den epicykliska kugghjulslinjen används ofta för höghastighetstransmissioner, men den har också ett litet fotavtryck och är lämplig för en mängd olika tillämpningar. Den används som differentialväxlar i hastighetsramar, för att driva spolar och för Roper-positiv avsläppning i vävstolar. Dessutom är den enkel att tillverka, vilket gör den till ett utmärkt val för en mängd olika industriella miljöer.
Ett annat exempel på en epicyklisk kugghjulskedja är planetväxeln. Den består av två kugghjul med en ring i mitten och solhjulet i den yttre ringen. Varje kugghjul är monterat så att dess centrum roterar runt ringen på det andra kugghjulet. Planethjulet och solhjulet är konstruerade så att deras stigningscirklar inte glider och är synkroniserade. Planethjulet har en punkt på stigningscirkeln som följer epicykloidkurvan.
Detta växelsystem erbjuder också en lägre MTTR än andra typer av planetväxlar. Den största nackdelen med dessa kugghjulssatser är det stora antalet lager de behöver för att fungera. Dessutom är planetväxlar mer underhållsintensiva än parallella kugghjul. Detta gör dem svårare att övervaka och reparera. MTTR är också lägre jämfört med parallella kugghjul. De kan också vara lite felställda på sin axel, vilket kan orsaka att de blir feljusterade eller förlorar sin effektivitet.
Ett annat exempel på en epicyklisk kugghjulslinje är differentialväxellådan i en bil. Dessa kugghjul används i armbandsur, svarvar och bilar för att överföra kraft. Dessutom används de i många andra tillämpningar, inklusive i flygplan. De är tysta och hållbara, vilket gör dem till ett utmärkt val för många tillämpningar. De används i transmissioner, textilmaskiner och till och med inom flyg- och rymdfart. En stigningspunkt är vägen mellan två kuggar i en kugghjulsuppsättning. Den axiella stigningspunkten för ett kugghjul kan ökas genom att öka dess bascirkel.
Ett epicykliskt kugghjul är också känt som ett evolventkugghjul. Antalet tänder i varje kugghjul bestämmer dess rotationshastighet. Ett 24-tandat solhjul producerar ett N-tandat planethjul med utväxlingen 3/2. Ett 24-tandat solhjul motsvarar en planetväxling på -3/2. Följaktligen ger det epicykliska kugghjulssystemet högt vridmoment för drivhjulen. Denna kugghjulslinje används dock inte i stor utsträckning i fordon.

Kosta

Kostnaden för epicykliska kugghjul är lägre när de bearbetas jämfört med att tillverkas på en vanlig N/C-fräsmaskin. De epicykliska växellådorna bör tillverkas i ett gjutgods och bearbetas med hjälp av en enfunktionsmaskin som har flera skärare för att skära materialet samtidigt. Denna metod används ofta för industriella tillämpningar och är särskilt användbar inom fordonssektorn. Fördelarna med en välgjord epicyklisk kuggväxel är många.
Ett exempel på detta är planetarrangemanget där planeterna kretsar kring solen medan de roterar på dess axel. Den resulterande hastigheten för varje kugghjul beror på antalet kuggar och växelns hastighet. Det kan vara svårt att beräkna relativa hastigheter för epicykliska kugghjul, eftersom de måste räkna ut solens och planetens relativa hastighet. Den fasta solen är inte på noll varv/min vid ingrepp, så den relativa hastigheten måste beräknas.
För att kunna bestämma kraftöverföringen i ingrepp måste planetväxlar konstrueras för att kunna "flyta". Om den tangentiella belastningen är för låg blir lastdelningen mindre. En planetväxlare måste kunna tillåta "flyt". Den bör också tillåta viss tangentiell belastning och stigningshastigheter. Ju högre dessa faktorer är, desto effektivare blir växeluppsättningen.
En epicyklisk kugghjulskedja består av två eller flera cylindriska kugghjul placerade i omkretsriktningen. Dessa kugghjul är anordnade så att planethjulet rullar innanför stigningscirkeln på den fasta yttre kuggkransen. Denna kurva kallas en hypocykloid. En epicyklisk kugghjulskedja med en planetväxel som griper in i ett solhjul kallas en planetväxelkedja. Solhjulet är fast, medan planethjulet är drivet.
En epicyklisk kugghjulskedja innehåller flera ingrepp. Varje kugghjul har ett annat antal ingrepp, vilket översätts till varvtal. Det epicykliska kugghjulet kan öka lastfrekvensen genom att översätta ingående vridmoment till ingreppen. Det epicykliska kugghjulet består av 3 kugghjul, solen, planeten och ringkugghjulet. Solkugghjulet är mittkugghjulet, medan planeterna kretsar runt solen. Ringkugghjulet har flera tänder, vilket ökar kugghjulets hastighet.
En annan typ av epicyklisk växel är planetväxeln. Denna växellåda har flera tandade hjul som roterar runt en central axel. Dess lågprofildesign gör den till ett populärt val för utrymmesbegränsade tillämpningar. Denna växellådstyp används i automatlådor. Dessutom används den för många industriella användningsområden som involverar elektriska kugghjulsmotorer. Vilken typ av växellåda du använder beror på hastigheten och vridmomentet hos ingångs- och utgående axlar.

redaktör av czh 2023-01-07