Синтез епіциклічних зубчастих передач для автомобільних автоматичних трансмісій

У цій статті ми обговоримо синтез епіциклічних зубчастих передач для автомобільних автоматичних трансмісій, їх застосування та вартість. Після прочитання ви можете самостійно дослідити цю технологію. Ось кілька посилань на додаткові матеріали з цієї теми. Вони також включають застосування в трансмісіях гібридних автомобілів. Давайте розглянемо основні концепції епіциклічних зубчастих передач. Вони є високоефективними та є перспективною альтернативою традиційним системам передач.

Синтез епіциклічних зубчастих передач для автомобільних автоматичних трансмісій

Головним призначенням автомобільних автоматичних трансмісій є підтримка балансу двигуна та коліс, що ведуть його. Кінематична структура епіциклічних зубчастих передач (EGT) виводиться з графічних зображень цих зубчастих передач. Процес синтезу базується на алгоритмі, який генерує допустимі епіциклічні зубчасті передачі з кількістю ланок до десяти. Цей алгоритм дозволяє конструкторам проектувати автоматичні зубчасті передачі з вищими характеристиками та кращим балансом двигуна та коліс, що ведуть його.
У цій статті ми представляємо метод оптимізації в MATLAB для визначення передавальних чисел епіциклічних передавальних механізмів. Ми також перераховуємо кількість зубців для всіх передач. Потім ми оцінюємо загальні коефіцієнти швидкостей отриманих фаз газорозподілу (ГЗР). Далі ми аналізуємо доцільність запропонованих епіциклічних зубчастих передач для автомобільних автоматичних трансмісій шляхом порівняння їх структурних характеристик.
Шестиланкова епіциклічна зубчаста передача зображена на наступній функціональній схемі. Кожна ланка представлена ​​двоколірним графіком. Числа на графіку представляють відповідні ланки. Кожна ланка має кілька шарнірів. Це дозволяє користувачеві генерувати різні конфігурації для кожного EGT. Числа на різних графіках мають різні значення, і те саме стосується двоколірного малюнка.
У наступному розділі цієї статті ми обговоримо синтез епіциклічних зубчастих передач для автомобільних автоматичних коробок передач. SAE International – це міжнародна організація інженерів та технічних експертів з ключовими компетенціями в аерокосмічній та автомобільній промисловості. Її благодійний підрозділ, Фонд SAE, підтримує багато програм та ініціатив. До них належать серія Collegiate Design Series та A World In Motion(r), а також нагорода Фонду SAE A World in Motion(r).

Застосування

Епіциклічна зубчаста система — це тип планетарного зубчастого механізму. Він може досягти значного зниження швидкості в невеликому просторі. В автомобілях епіциклічні зубчасті механізми часто використовуються для автоматичних коробок передач. Ці зубчасті механізми також корисні в талях та блоках поліспастів. Вони мають багато застосувань як у машинобудуванні, так і в електротехніці. Вони можуть використовуватися для високошвидкісних передач і потребують менше місця, ніж інші типи зубчастих механізмів.
Переваги епіциклічної зубчастої передачі включають її компактну структуру, малу вагу та високу щільність потужності. Однак вона не позбавлена ​​недоліків. Втрати на передачі в епіциклічних зубчастих передачах є результатом тертя між поверхнями зубців шестерень, збивання мастила та тертя між опорними підшипниками вала та зірочками. Ця втрата потужності називається прихованою потужністю, і попередні дослідження показали, що ці втрати є величезними.
Епіциклічна зубчаста передача зазвичай використовується для високошвидкісних трансмісій, але вона також має невеликі розміри та підходить для різноманітних застосувань. Вона використовується як диференціальні передачі у швидкісних рамах, для приводу бобін та для позитивного випуску Ропера у ткацьких верстатах. Крім того, її легко виготовити, що робить її чудовим вибором для різноманітних промислових умов.
Іншим прикладом епіциклічної зубчастої передачі є планетарна зубчаста передача. Вона складається з двох шестерень з вінцем посередині та сонячною шестернею на зовнішньому кільці. Кожна шестерня встановлена ​​таким чином, що її центр обертається навколо кільця іншої шестерні. Планетарна шестерня та сонячна шестерня сконструйовані таким чином, що їхні ділильні кола не ковзають та є синхронізованими. Планетарна шестерня має точку на ділильній окружності, яка відповідає епіциклоїдній кривій.
Ця система передач також пропонує нижчий MTTR (середній час напрацювання на роботу), ніж інші типи планетарних передач. Основним недоліком цих передач є велика кількість підшипників, необхідних для їхньої роботи. Крім того, планетарні передачі потребують більшого обслуговування, ніж шестерні з паралельними валами. Це ускладнює їх моніторинг та ремонт. MTTR також нижчий порівняно з шестернями з паралельними валами. Вони також можуть бути трохи зміщені відносно своєї осі, що призводить до їх зміщення або втрати ефективності.
Іншим прикладом епіциклічної зубчастої передачі є диференціальна коробка передач автомобіля. Ці шестерні використовуються в наручних годинниках, токарних верстатах та автомобілях для передачі потужності. Крім того, вони використовуються в багатьох інших сферах застосування, зокрема в літаках. Вони тихі та довговічні, що робить їх чудовим вибором для багатьох застосувань. Вони використовуються в трансмісіях, текстильних машинах і навіть в аерокосмічній промисловості. Точка кроку - це шлях між двома зубами в зубчастому комплекті. Осьовий крок однієї шестерні можна збільшити, збільшивши її базову окружність.
Епіциклічна передача також відома як евольвентна передача. Кількість зубців у кожній шестерні визначає швидкість її обертання. 24-зуба сонячна шестерня утворює планетарну шестерню з N-зубцями та передаточним числом 3/2. 24-зуба сонячна шестерня дорівнює передаточному числу планетарної передачі -3/2. Отже, планетарна система передач забезпечує високий крутний момент для ведучих коліс. Однак ця зубчаста передача не отримала широкого поширення в транспортних засобах.

Вартість

Вартість епіциклічних передач нижча, коли вони виготовляються за допомогою інструменту, а не на звичайному фрезерному верстаті з ЧПУ. Епіциклічні водила слід виготовляти у вигляді литва та обробляти за допомогою одноцільового верстата, який має кілька різців для одночасного різання матеріалу. Такий підхід широко використовується в промисловому застосуванні та особливо корисний в автомобільному секторі. Переваги добре виготовленої епіциклічної зубчастої передачі численні.
Прикладом цього є планетарна схема, де планети обертаються навколо Сонця, обертаючись на його валу. Результуюча швидкість кожної шестерні залежить від кількості зубців та швидкості водила. Епіциклічні передачі можуть бути складними для обчислення відносних швидкостей, оскільки вони повинні визначати відносну швидкість Сонця та планети. Нерухоме Сонце не має нульових обертів за хвилину в зачепленні, тому необхідно обчислити відносну швидкість.
Щоб визначити передачу потужності в зачепленні, епіциклічні передачі повинні бути спроектовані таким чином, щоб мати можливість «плавати». Якщо тангенціальне навантаження занадто низьке, розподіл навантаження буде меншим. Епіциклічна передача повинна мати можливість «плавати». Вона також повинна враховувати деяке тангенціальне навантаження та швидкості вздовж лінії ділення. Чим вищі ці фактори, тим ефективнішою буде передача.
Епіциклічна зубчаста передача складається з двох або більше прямозубих шестерень, розміщених по колу. Ці шестерні розташовані таким чином, що планетарна шестерня котиться всередині ділильного кола нерухомого зовнішнього зубчастого вінця. Ця крива називається гіпоциклоїдою. Епіциклічна зубчаста передача з планетарною шестернею, що входить у зачеплення з сонячною шестернею, називається планетарною шестернею. Сонячна шестерня нерухома, а планетарна - керована.
Епіциклічна зубчаста передача містить кілька зачеплень. Кожна шестерня має різну кількість зачеплень, що перетворюється на кількість обертів за хвилину. Епіциклічна передача може збільшити частоту прикладання навантаження, перетворюючи вхідний крутний момент у зачеплення. Епіциклічна зубчаста передача складається з 3 шестерень: сонячної, планетарної та кільцевої. Сонячна шестерня є центральною, тоді як планети обертаються навколо Сонця. Кільцева шестерня має кілька зубців, що збільшує швидкість обертання шестерні.
Іншим типом епіциклічної передачі є планетарна коробка передач. Ця коробка передач має кілька зубчастих коліс, що обертаються навколо центрального вала. Її низькопрофільна конструкція робить її популярним вибором для застосувань з обмеженим простором. Цей тип коробки передач використовується в автоматичних коробках передач. Крім того, вона застосовується в багатьох промислових застосуваннях, пов'язаних з електродвигунами-редукторами. Тип коробки передач, яку ви використовуєте, залежатиме від швидкості та крутного моменту вхідного та вихідного валів.

редактор czh 2023-01-07