Tổng hợp hệ thống bánh răng hành tinh cho hộp số tự động ô tô.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về quá trình tổng hợp hệ thống bánh răng hành tinh cho hộp số tự động ô tô, các ứng dụng và chi phí của chúng. Sau khi đọc xong, bạn có thể muốn tự mình nghiên cứu thêm về công nghệ này. Dưới đây là một số liên kết để đọc thêm về chủ đề này. Chúng cũng bao gồm một ứng dụng trong hộp số xe hybrid. Hãy cùng xem xét các khái niệm cơ bản về hệ thống bánh răng hành tinh. Chúng có hiệu suất cao và là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho các hệ thống bánh răng truyền thống.

Tổng hợp hệ thống bánh răng hành tinh cho hộp số tự động ô tô.

Mục đích chính của hộp số tự động ô tô là duy trì sự cân bằng giữa động cơ và bánh xe dẫn động. Cấu trúc động học của hệ bánh răng hành tinh (EGT) được suy ra từ biểu diễn đồ thị của các hệ bánh răng này. Quá trình tổng hợp dựa trên một thuật toán tạo ra các hệ bánh răng hành tinh khả thi với tối đa mười khớp nối. Thuật toán này cho phép các nhà thiết kế thiết kế các hệ bánh răng ô tô có hiệu suất cao hơn và cân bằng tốt hơn giữa động cơ và bánh xe dẫn động.
Trong bài báo này, chúng tôi trình bày một kỹ thuật tối ưu hóa bằng MATLAB để xác định tỷ số truyền của cơ cấu truyền động hành tinh. Chúng tôi cũng liệt kê số răng của tất cả các bánh răng. Sau đó, chúng tôi ước tính tỷ số vận tốc tổng thể của các hệ thống truyền động hành tinh thu được. Tiếp theo, chúng tôi phân tích tính khả thi của các hệ thống truyền động hành tinh được đề xuất cho hộp số tự động ô tô bằng cách so sánh các đặc điểm cấu trúc của chúng.
Sơ đồ chức năng sau đây mô tả một hệ truyền động bánh răng hành tinh sáu khớp nối. Mỗi khớp nối được biểu diễn bằng một đồ thị hai màu. Các số trên đồ thị biểu thị các khớp nối tương ứng. Mỗi khớp nối có nhiều khớp. Điều này cho phép người dùng tạo ra các cấu hình khác nhau cho mỗi hệ truyền động bánh răng hành tinh (EGT). Các số trên các đồ thị khác nhau có ý nghĩa khác nhau, và điều tương tự cũng áp dụng cho hình vẽ hai màu.
Trong chương tiếp theo của bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về việc tổng hợp các bộ truyền động bánh răng hành tinh cho hộp số tự động ô tô. SAE International là một tổ chức quốc tế gồm các kỹ sư và chuyên gia kỹ thuật có năng lực cốt lõi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và ô tô. Tổ chức từ thiện của nó, SAE Foundation, hỗ trợ nhiều chương trình và sáng kiến. Chúng bao gồm Collegiate Design Series và A World In Motion(r) cũng như giải thưởng A World in Motion(r) của SAE Foundation.

Ứng dụng

Hệ thống bánh răng hành tinh là một loại hệ thống truyền động bánh răng hành tinh. Nó có thể đạt được tỷ số giảm tốc lớn trong không gian nhỏ. Trong ô tô, hệ thống truyền động bánh răng hành tinh thường được sử dụng cho hộp số tự động. Các hệ thống truyền động này cũng hữu ích trong máy nâng và ròng rọc. Chúng có nhiều ứng dụng trong cả kỹ thuật cơ khí và điện. Chúng có thể được sử dụng để truyền động tốc độ cao và yêu cầu ít không gian hơn so với các loại hệ thống truyền động bánh răng khác.
Ưu điểm của hệ truyền động bánh răng hành tinh bao gồm cấu trúc nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và mật độ công suất cao. Tuy nhiên, chúng cũng không phải không có nhược điểm. Tổn thất bánh răng trong hệ truyền động bánh răng hành tinh là do ma sát giữa các bề mặt răng bánh răng, sự khuấy trộn dầu bôi trơn và ma sát giữa các ổ đỡ trục và các đĩa xích. Tổn thất công suất này được gọi là công suất tiềm ẩn, và các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng tổn thất này rất lớn.
Hệ thống bánh răng hành tinh thường được sử dụng cho các hộp số tốc độ cao, nhưng nó cũng có kích thước nhỏ gọn và phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. Nó được sử dụng làm bánh răng vi sai trong khung tốc độ, để dẫn động cuộn chỉ và cho cơ cấu xả chỉ Roper trong máy dệt. Ngoài ra, nó dễ chế tạo, làm cho nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho nhiều môi trường công nghiệp khác nhau.
Một ví dụ khác về hệ truyền động bánh răng hành tinh là hệ truyền động bánh răng trung tâm. Nó bao gồm hai bánh răng với một vòng ở giữa và một bánh răng mặt trời ở vòng ngoài. Mỗi bánh răng được lắp đặt sao cho tâm của nó quay quanh vòng của bánh răng kia. Bánh răng hành tinh và bánh răng mặt trời được thiết kế sao cho đường tròn bước của chúng không bị trượt và đồng bộ với nhau. Bánh răng hành tinh có một điểm trên đường tròn bước vạch ra đường cong epicycloid.
Hệ thống bánh răng này cũng có thời gian sửa chữa trung bình (MTTR) thấp hơn so với các loại bánh răng hành tinh khác. Nhược điểm chính của các bộ bánh răng này là số lượng ổ bi cần thiết để vận hành rất lớn. Hơn nữa, bánh răng hành tinh cần bảo trì nhiều hơn so với bánh răng trục song song. Điều này khiến chúng khó giám sát và sửa chữa hơn. MTTR cũng thấp hơn so với bánh răng trục song song. Chúng cũng có thể bị lệch trục một chút, dẫn đến sai lệch hoặc mất hiệu suất.
Một ví dụ khác về hệ thống bánh răng hành tinh là hộp số vi sai của ô tô. Các bánh răng này được sử dụng trong đồng hồ đeo tay, máy tiện và ô tô để truyền lực. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác, bao gồm cả máy bay. Chúng hoạt động êm ái và bền bỉ, khiến chúng trở thành lựa chọn tuyệt vời cho nhiều ứng dụng. Chúng được sử dụng trong hệ thống truyền động, máy dệt và thậm chí cả hàng không vũ trụ. Bước răng là quãng đường giữa hai răng trong một bộ bánh răng. Bước răng trục của một bánh răng có thể được tăng lên bằng cách tăng đường kính đáy của nó.
Bộ truyền động hành tinh còn được gọi là bộ truyền động hình xoắn ốc. Số răng của mỗi bánh răng quyết định tốc độ quay của nó. Một bánh răng mặt trời 24 răng tạo ra một bánh răng hành tinh N răng với tỷ số truyền là 3/2. Bánh răng mặt trời 24 răng có tỷ số truyền của bánh răng hành tinh là -3/2. Do đó, hệ thống truyền động hành tinh cung cấp mô-men xoắn cao cho bánh xe dẫn động. Tuy nhiên, hệ thống truyền động này không được sử dụng rộng rãi trong ô tô.

Trị giá

Chi phí chế tạo bộ truyền động bánh răng hành tinh sẽ thấp hơn khi chúng được gia công bằng máy chuyên dụng thay vì sản xuất trên máy phay CNC thông thường. Các vòng bi hành tinh nên được chế tạo bằng phương pháp đúc và gia công bằng máy chuyên dụng có nhiều dao cắt để cắt vật liệu đồng thời. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và đặc biệt hữu ích trong ngành ô tô. Lợi ích của một bộ truyền động bánh răng hành tinh được chế tạo tốt là rất nhiều.
Một ví dụ về điều này là hệ thống hành tinh, trong đó các hành tinh quay quanh mặt trời đồng thời quay trên trục của nó. Tốc độ quay của mỗi bánh răng phụ thuộc vào số răng và tốc độ của trục mang. Đối với hệ thống bánh răng hành tinh, việc tính toán tốc độ tương đối có thể khá phức tạp, vì cần phải xác định tốc độ tương đối giữa mặt trời và hành tinh. Mặt trời cố định không quay ở tốc độ 0 vòng/phút khi ăn khớp, do đó cần phải tính toán tốc độ tương đối.
Để xác định khả năng truyền lực ăn khớp, các bánh răng hành tinh phải được thiết kế sao cho có thể “trôi nổi”. Nếu tải trọng tiếp tuyến quá thấp, sự phân chia tải trọng sẽ ít hơn. Một bánh răng hành tinh phải cho phép “trôi nổi”. Nó cũng phải cho phép một số tải trọng tiếp tuyến và vận tốc đường kính vòng chia. Các yếu tố này càng cao, bộ bánh răng càng hiệu quả.
Hệ truyền động bánh răng hành tinh bao gồm hai hoặc nhiều bánh răng trụ được đặt theo chu vi. Các bánh răng này được bố trí sao cho bánh răng hành tinh quay bên trong vòng tròn bước của vòng răng ngoài cố định. Đường cong này được gọi là đường cong hypocycloid. Hệ truyền động bánh răng hành tinh với bánh răng hành tinh ăn khớp với bánh răng mặt trời được gọi là hệ truyền động bánh răng hành tinh. Bánh răng mặt trời được cố định, trong khi bánh răng hành tinh được dẫn động.
Hệ truyền động bánh răng hành tinh bao gồm nhiều khớp nối. Mỗi bánh răng có số khớp nối khác nhau, điều này tương ứng với số vòng quay mỗi phút (RPM). Hệ truyền động bánh răng hành tinh có thể tăng tần số tải bằng cách chuyển đổi mô-men xoắn đầu vào thành các khớp nối. Hệ truyền động bánh răng hành tinh bao gồm 3 bánh răng: bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh và bánh răng vành. Bánh răng mặt trời là bánh răng trung tâm, trong khi các bánh răng hành tinh quay quanh bánh răng mặt trời. Bánh răng vành có nhiều răng, giúp tăng tốc độ quay của bánh răng.
Một loại hộp số hành tinh khác là hộp số bánh răng trung gian. Hộp số này có nhiều bánh răng quay quanh một trục trung tâm. Thiết kế nhỏ gọn của nó làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng hạn chế về không gian. Loại hộp số này được sử dụng trong hộp số tự động. Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp liên quan đến động cơ điện có hộp số. Loại hộp số bạn sử dụng sẽ phụ thuộc vào tốc độ và mô-men xoắn của trục đầu vào và trục đầu ra.

editor by CX 2023-05-06