Предметы:
- Солнечная шестерня, водило и кольцевая шестерня
- Автоматическая коробка передач
- Планетарная коробка передач
- Рассчитать передаточное число первой передачи
- Рассчитать передаточное число второй передачи
- Рассчитать передаточное число третьей передачи
Солнечная шестерня, водило и коронная шестерня:
Планетарная система передач состоит по крайней мере из одного набора шестерен, каждый из которых имеет солнечную шестерню, водило и кольцевую шестерню. Поэтому необходимы базовые знания о работе планетарной системы передач (например, вращение солнечной шестерни, водила с сателлитами и коронной шестерни, см. стр. автоматическая коробка передач).
Ниже показано изображение набора шестерен, в котором солнечная шестерня зеленая, водило с сателлитами синее, а коронная шестерня красная. Хорошо видно, что набор шестерен разделен на две части. Расчеты производятся с помощью уравнений, поэтому не имеет значения, делится ли все на два. Ведь пропорции остаются прежними.
Далее на этой странице мы произведем расчеты с передаточными числами Z, D и R. Следуя линиям, соединяющим различные планетарные системы, можно определить общее передаточное число соответствующей передачи, используя передаточные числа всех Z, D и R. .
Автоматическая коробка передач:
Обычная автоматическая коробка передач работает путем переключения между различными системами планетарных передач, см. главу автоматическая коробка передач.
Ниже схематически изображены четыре комплекта планетарных передач автоматической коробки передач. Есть три системы для передних передач и одна для задней. Красная линия указывает направление сил через автоматическую коробку передач; слева (со стороны двигателя с гидротрансформатором) через всю деталь с планетарными системами (черные линии) к муфте карданного вала. Если вы внимательно посмотрите на системы коробки передач, то увидите, что изображение выше взято из них. В коробке передач используются четыре системы, каждая с Z, D и R (солнечная шестерня, водило и коронная шестерня).
Планетарные передачи симметричны выше и ниже центральной линии. Другого пути нет, потому что салон вращается во время движения. Чтобы понять, что происходит при включении передачи, ведомые части планетарной системы на изображении ниже также выделены красным:
На изображении выше включена передача 1. Для включения первой передачи необходимо включить сцепление. Эта ссылка выделена синим цветом. При закрытой муфте и одной ведомой стороне планетарной системы одна часть тоже должна вращаться. В этом случае размеры деталей определяют передаточное число (представьте себе маленькую входную шестерню и большую выходную шестерню; тогда большая шестерня будет вращаться медленнее. Если у большой шестерни было в два раза больше зубьев, чем у маленькой шестерни, то соотношение будет 1:1).
В принципе, это касается и АКПП; размеры коронной шестерни, солнечных шестерен и сателлитов во всех четырех системах разные. Теперь вы, вероятно, можете себе представить, что при включении другого сцепления (например, системы слева) скорость выходного вала изменилась.
Далее на этой странице изображения, пояснения и расчеты поясняют, как переключаются планетарные передачи в АКПП во время движения.
Планетарная коробка передач:
Теперь мы посмотрим на верхнюю половину коробки передач (поскольку коробка сверху и снизу симметрична, см. изображение ниже). По этому изображению мы определим передачи позже на странице. Над системами указано, какой номер у системы; от 1 до 3 и система R (обратная).
У каждой галактики есть свои Z, D и R. Это не показано на изображении, но если вы еще раз посмотрите на изображение вверху этой страницы, вы узнаете это. Это будет считаться известным позже на этой странице.
В левом нижнем углу изображения вы видите муфту «К4», эта муфта обеспечивает одновременное соединение двух сторон системы; система 3 подключена к системам 1 и 2. Никакие другие соединения не были закрыты, поэтому вся система «заблокирована». Частота вращения двигателя передается 1 к 1 на колеса автомобиля, без передаточного числа; Мы называем это прямой ценой. Это на четвёртой передаче.
В автомобилях с механической коробкой передач четвертая передача зачастую бывает еще и прямой. Здесь тоже частота вращения двигателя передается 1 к 1 на колеса.
Разница в частоте вращения входного вала (двигателя или гидротрансформатора) и выходного вала (автомобиля) называется передаточным числом.
Включена первая передача.
Закрепив водило системы I (с помощью муфты К1), можно передать усилие от солнечной шестерни на водило. Каретка соединена с автомобилем, поэтому теперь существует прямая связь между двигателем и коробкой передач. Размеры деталей определяют передаточное число (подробнее об этом позже).
Красная линия указывает на прогрессию силы. Зеленая линия показывает, какие другие компоненты работают, поскольку она напрямую связана с красной линией. Эти детали вращаются, но поскольку сцепление не включено, с ними ничего не происходит. Они просто бегают без дела. Синяя линия показывает, что фиксируется, когда на связь K1 подается напряжение. При этом не только водило системы 1 фиксируется, но также водило системы 3 и солнечная шестерня системы R блокируются.
Как объяснено, сцепление K1 включается при переключении на первую передачу. При переключении на вторую передачу сцепление К1 выключается и включается другое сцепление. Это можно увидеть в таблице.
При переключении на вторую передачу включается сцепление К2. Затем фиксируется зубчатый венец системы 2. Поскольку солнечная шестерня системы 2 зафиксирована, а солнечная шестерня приводится в движение, водило будет вращаться. Этот носитель, в свою очередь, будет управлять системой 1. В системе 1 коронная шестерня на этот раз не блокируется, а приводится в движение другой системой. В этом случае выходная скорость (линия автомобиля) будет ниже, чем при переключении первой передачи.
Это поясняется далее на этой странице с изображениями, пояснениями и расчетами.
Рассчитаем передаточное число первой передачи:
Согласно таблице ниже, ссылка К1 закрыта. Таким образом, зубчатый венец заблокирован. Движущая сила двигателя передается через солнечную шестерню и через водило на автомобиль. Также приведены передаточные числа, а именно 1,00 для солнечной шестерни и 3,00 для коронной шестерни системы 1. С этим и будем производить расчеты.
Основная формула расчета передаточных чисел планетарных систем передач выглядит следующим образом:
ω обозначает омега и является угловая скорость при повороте.
Поскольку мы рассчитываем по системе 1, после всего ставим 1. Мы меняем это число для следующих систем. Это особенно важно в случае нескольких систем (когда одна система управляет другой), потому что в противном случае это становится очень запутанным.
Ниже представлена схема первой передачи. Для наглядности Z (солнечная шестерня), D (водило) и R (кольцевая шестерня) нарисованы синим цветом.
Теперь заполняем основную формулу для первой системы. Омеги неизвестны, и носитель стоит на месте. Поэтому мы не можем ничего заполнить для этого. Z1 и D1 известны, поэтому мы их заполним. R1 неподвижен, поэтому мы его вычеркиваем. В формулу ничего не добавляем.
Теперь вы видите, что передаточное число первой передачи равно 4.
В автомобильной технике такого никогда не бывает, оно всегда было бы чуть выше или ниже 4, потому что в противном случае шестерни всегда соприкасаются друг с другом на одних и тех же поверхностях (дополнительный износ). Но здесь проще посчитать на примере. Теперь вы также можете видеть, что омеги известны!
ωZ1 = 4
ωD1 = 1
Эти омеги представляют собой угловые скорости осей системы. На первой передаче омеги не особо важны, но при расчете двухприводных систем (как станет понятно на второй передаче) они важны.
Рассчитаем передаточное число второй передачи:
При расчете передаточного числа второй передачи необходимо учитывать, что первая система является двухприводной; солнечная шестерня системы 1 приводится в движение двигателем, а водило приводится в движение системой 2. Теперь это приводит к другой скорости автомобиля, чем в ситуации, когда коронная шестерня была неподвижной (например, при первой передаче).
При расчете мы всегда начинаем с системы, которая только приводится в движение. В данном случае это система 2, поскольку она приводится в движение двигателем только через солнечную шестерню.
Передача, выполняемая второй системой, — 5,1. Это передача не между двигателем и колесами, а между двигателем и системой 1. Теперь рассчитаем передаточное число системы 1 по данным системы 2, потому что омеги теперь известны:
ωZ2 = 4,1
ωD2 = 0,8
Если вы теперь посмотрите на схему, то увидите, что солнечные шестерни систем 1 и 2 соединены между собой. Водило системы 2 и венец системы 1 также соединены между собой. Омеги соединенных частей одинаковы, поэтому мы можем сказать:
ωZ2 = ωZ1 = 4,1
ωD2 = ωR1 = 0,8
Очень важно, чтобы к этому внимательно отнеслись! Всегда следуйте линиям на схеме.
Теперь введем эти омеги в расчет системы 1.
Теперь мы можем определить передаточное число главной передачи, разделив входное омега на выходное омега. Если мы посмотрим на схему, то увидим, что омега солнечной шестерни 2 является входной, а омега несущей системы 1 — исходящей.
Таким образом, общее передаточное число 2-й передачи составляет 2,52.
Рассчитаем передаточное число третьей передачи:
При расчете третьей передачи необходимо учитывать, что все три системы работают вместе. Всегда начинайте с системы с одним приводом. В данном случае это третий:
Солнечная шестерня системы 3 фиксирована, поэтому не участвует. Затем введите остальные значения:
При этом мы получаем:
Затем переходим к системе 2. В расчет системы 3 вводите известные для системы 2 омеги:
Теперь переходим к системе 1. Здесь также вводятся известные омеги:
В конечном итоге мы получаем:
Это означает, что общее передаточное число третьей передачи составляет 1,38.
Рассчитаем передаточное число четвертой передачи:
На четвертой передаче сцепление К4 замкнуто. Это означает, что солнечные шестерни систем 1, 2 и 3 одновременно соединены с двигателем. Вся система теперь заблокирована. Все омеги равны.
Если все омеги равны, передаточное число невозможно. Скорость двигателя передается непосредственно на колеса. Мы называем это прямой ценой.
