Otomotiv Otomatik Şanzımanları için Epikik Dişli Sistemlerinin Sentezi

Bu makalede, otomotiv otomatik şanzımanları için epikiklik dişli takımlarının sentezini, uygulamalarını ve maliyetini ele alacağız. Okumayı bitirdikten sonra, bu teknoloji hakkında kendiniz de araştırma yapmak isteyebilirsiniz. İşte bu konu hakkında daha fazla bilgi edinmek için bazı bağlantılar. Bunlar ayrıca hibrit araç şanzımanlarında bir uygulamayı da içeriyor. Epikiklik dişli takımlarının temel kavramlarına bakalım. Son derece verimlidirler ve geleneksel dişli sistemlerine umut vadeden bir alternatiftirler.

Otomotiv otomatik şanzımanları için epikiklik dişli takımlarının sentezi

Otomotiv otomatik şanzımanlarının temel amacı, motor-tahrik tekerlek dengesini korumaktır. Epikiklik dişli takımlarının (EGT) kinematik yapısı, bu dişli takımlarının grafik gösterimlerinden türetilir. Sentez süreci, on bağlantıya kadar kabul edilebilir epikiklik dişli takımları üreten bir algoritmaya dayanmaktadır. Bu algoritma, tasarımcıların daha yüksek performans ve daha iyi motor-tahrik tekerlek dengesine sahip otomatik dişli takımları tasarlamalarını sağlar.
Bu çalışmada, epikiklik şanzıman mekanizmalarının dişli oranlarını belirlemek için bir MATLAB optimizasyon tekniği sunuyoruz. Ayrıca tüm dişlilerin diş sayısını da hesaplıyoruz. Ardından, elde edilen epikiklik şanzımanların genel hız oranlarını tahmin ediyoruz. Son olarak, yapısal özelliklerini karşılaştırarak önerilen epikiklik şanzımanların otomotiv otomatik şanzımanları için uygunluğunu analiz ediyoruz.
Aşağıdaki fonksiyonel diyagramda altı bağlantılı bir epikiklik dişli takımı gösterilmektedir. Her bağlantı çift renkli bir grafikle temsil edilmektedir. Grafikteki sayılar ilgili bağlantıları temsil eder. Her bağlantının birden fazla eklemi vardır. Bu, kullanıcının her bir EGT için farklı konfigürasyonlar oluşturmasını mümkün kılar. Farklı grafiklerdeki sayıların farklı anlamları vardır ve aynı durum çift renkli şekil için de geçerlidir.
Bu makalenin bir sonraki bölümünde, otomotiv otomatik şanzımanları için epikiklik dişli takımlarının sentezini ele alacağız. SAE International, havacılık ve otomotiv alanlarında temel yetkinliklere sahip mühendisler ve teknik uzmanlardan oluşan uluslararası bir kuruluştur. Hayırsever kolu olan SAE Vakfı, birçok program ve girişimi desteklemektedir. Bunlar arasında Collegiate Design Series ve A World In Motion(r) ile SAE Vakfı'nın A World in Motion(r) ödülü yer almaktadır.

Uygulamalar

Epikiklik dişli sistemi, bir tür planet dişli takımıdır. Küçük bir alanda büyük bir hız düşüşü sağlayabilir. Otomobillerde, epikiklik dişli takımları genellikle otomatik şanzımanlarda kullanılır. Bu dişli takımları ayrıca vinçlerde ve makaralı bloklarda da faydalıdır. Hem mekanik hem de elektrik mühendisliğinde birçok uygulama alanına sahiptirler. Yüksek hızlı iletim için kullanılabilirler ve diğer dişli takımı türlerine göre daha az yer kaplarlar.
Epikiklik dişli takımlarının avantajları arasında kompakt yapısı, düşük ağırlığı ve yüksek güç yoğunluğu yer almaktadır. Bununla birlikte, dezavantajları da yok değildir. Epikiklik dişli takımlarındaki dişli kayıpları, dişli diş yüzeyleri arasındaki sürtünme, yağlama yağının çalkalanması ve şaft destek yatakları ile dişli çarklar arasındaki sürtünmeden kaynaklanır. Bu güç kaybına gizli güç denir ve önceki araştırmalar bu kaybın muazzam olduğunu göstermiştir.
Epikiklik dişli sistemi genellikle yüksek hızlı şanzımanlarda kullanılır, ancak aynı zamanda küçük bir alana ihtiyaç duyar ve çeşitli uygulamalar için uygundur. Hız çerçevelerinde diferansiyel dişli olarak, bobinleri tahrik etmek için ve dokuma tezgahlarında Roper pozitif iplik bırakma mekanizması için kullanılır. Ayrıca, imalatı kolay olduğundan, çeşitli endüstriyel ortamlar için mükemmel bir seçimdir.
Epikiklik dişli takımının bir diğer örneği de planet dişli takımıdır. Ortasında bir halka ve dış halkasında güneş dişlisi bulunan iki dişliden oluşur. Her dişli, merkezi diğer dişlinin halkası etrafında dönecek şekilde monte edilmiştir. Planet dişli ve güneş dişli, adım dairelerinin kaymaması ve senkronize olması için tasarlanmıştır. Planet dişlinin adım dairesi üzerinde epiklikoid eğrisini izleyen bir noktası vardır.
Bu dişli sistemi, diğer planet dişli türlerine göre daha düşük bir MTTR (Ortalama Bakım Süresi) sunar. Bu dişli takımlarının en büyük dezavantajı, çalıştırılmaları için gereken çok sayıda rulmandır. Dahası, planet dişliler paralel şaftlı dişlilere göre daha fazla bakım gerektirir. Bu da izleme ve onarımlarını daha zor hale getirir. MTTR'leri de paralel şaftlı dişlilere göre daha düşüktür. Ayrıca eksenlerinde biraz sapma gösterebilirler, bu da hizalama sorunlarına veya verimlilik kaybına neden olabilir.
Bir diğer epikiklik dişli takımı örneği, otomobillerin diferansiyel dişli kutusudur. Bu dişliler, kol saatlerinde, torna tezgahlarında ve otomobillerde güç aktarımı için kullanılır. Ayrıca, uçaklar da dahil olmak üzere birçok başka uygulamada da kullanılırlar. Sessiz ve dayanıklı olmaları, onları birçok uygulama için mükemmel bir seçim haline getirir. Şanzımanlarda, tekstil makinelerinde ve hatta havacılıkta kullanılırlar. Bir dişli takımındaki iki diş arasındaki yol, adım noktası olarak adlandırılır. Bir dişlinin eksenel adımı, taban dairesi artırılarak artırılabilir.
Epikiklik dişli, involüt dişli olarak da bilinir. Her dişlinin diş sayısı, dönüş hızını belirler. 24 dişli bir güneş dişlisi, 3/2 oranında N dişli bir planet dişlisi üretir. 24 dişli bir güneş dişlisi, -3/2 oranında bir planet dişlisine eşittir. Sonuç olarak, epikiklik dişli sistemi, tahrik tekerlekleri için yüksek tork sağlar. Bununla birlikte, bu dişli sistemi araçlarda yaygın olarak kullanılmamaktadır.

Maliyet

Epikiklik dişlilerin maliyeti, normal bir N/C freze tezgahında üretilmek yerine, özel bir aletle işlendiğinde daha düşüktür. Epikiklik taşıyıcılar döküm yöntemiyle üretilmeli ve malzemeyi aynı anda kesebilen çoklu kesicilere sahip tek amaçlı bir makine kullanılarak işlenmelidir. Bu yaklaşım endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve özellikle otomotiv sektöründe faydalıdır. İyi yapılmış bir epikiklik dişli transmisyonunun faydaları çoktur.
Bunun bir örneği, gezegenlerin güneşin etrafında dönerken aynı zamanda onun mili üzerinde de döndüğü gezegensel düzenlemedir. Her bir dişlinin ortaya çıkan hızı, diş sayısına ve taşıyıcının hızına bağlıdır. Epikiklik dişlilerde göreceli hızları hesaplamak zor olabilir, çünkü güneşin ve gezegenin göreceli hızlarını hesaplamak gerekir. Sabit güneş, dişlilerin birbirine geçtiği anda sıfır devirde değildir, bu nedenle göreceli hız hesaplanmalıdır.
Dişli çarkların güç aktarımını belirlemek için, epikiklik dişlilerin "yüzme" özelliğine sahip olacak şekilde tasarlanması gerekir. Teğetsel yük çok düşükse, yük paylaşımı daha az olacaktır. Bir epikiklik dişli "yüzmeye" izin verebilmelidir. Ayrıca, belirli bir teğetsel yüke ve hat hızı değişimlerine de izin vermelidir. Bu faktörler ne kadar yüksek olursa, dişli takımı o kadar verimli olur.
Bir epikiklik dişli takımı, çevresel olarak yerleştirilmiş iki veya daha fazla düz dişliden oluşur. Bu dişliler, planet dişlinin sabit dış dişli halkasının adım dairesi içinde dönmesini sağlayacak şekilde düzenlenmiştir. Bu eğriye hiposikloid denir. Bir planet dişlinin bir güneş dişliyle temas ettiği bir epikiklik dişli takımına planet dişli takımı denir. Güneş dişli sabittir, planet dişli ise tahrik edilir.
Bir epikiklik dişli takımı, birden fazla dişli halkası içerir. Her dişlinin farklı sayıda diş halkası vardır ve bu da devir sayısına (RPM) karşılık gelir. Epikiklik dişli takımı, giriş torkunu dişli halkalarına dönüştürerek yük uygulama frekansını artırabilir. Epikiklik dişli takımı, güneş dişlisi, gezegen dişlisi ve halka dişlisi olmak üzere 3 dişliden oluşur. Güneş dişlisi merkez dişlisidir, gezegen dişlileri ise güneş dişlisinin etrafında döner. Halka dişlisinin birden fazla dişi vardır ve bu da dişli hızını artırır.
Bir diğer epikiklik dişli türü ise planet dişli kutusudur. Bu dişli kutusunda, merkezi bir şaft etrafında dönen çok sayıda dişli çark bulunur. Düşük profilli tasarımı, alan kısıtlaması olan uygulamalar için popüler bir seçim olmasını sağlar. Bu dişli kutusu türü otomatik şanzımanlarda kullanılır. Ayrıca, elektrikli dişli motorları içeren birçok endüstriyel uygulamada da kullanılır. Kullanacağınız dişli kutusu türü, giriş ve çıkış şaftlarının hızına ve torkuna bağlı olacaktır.

Editör: czh 2023-01-07