Предмети:
- Сонячна шестерня, носій і вінець
- Автоматична коробка передач
- Передачі планетарної системи
- Розрахувати передавальне число першої передачі
- Розрахувати передавальне число другої передачі
- Розрахувати передавальне число третьої передачі
Сонячна шестерня, носій і кільце:
Планетарна зубчаста передача складається принаймні з одного набору шестерень, кожна з яких має сонячну шестерню, водило та вінець. Тому необхідні базові знання про роботу планетарної системи (наприклад, обертання сонячної шестерні, водила з сателітними шестернями та вінцевої шестерні, див. сторінку автоматична коробка передач).
Нижче наведено зображення набору шестерень, де сонячна шестерня зелена, водило з сателітними шестернями синє, а зубчасте колесо червоне. Добре видно, що набір передач розділений на дві частини. Розрахунок виконується за допомогою рівнянь, тому не має значення, якщо все поділено на два. Адже пропорції залишаються колишніми.
Далі на цій сторінці ми будемо обчислювати передавальні числа Z, D і R. Дотримуючись ліній, які з’єднують різні планетарні системи, можна визначити загальне передавальне число відповідної передачі, використовуючи передавальні числа всіх Z, D і R. .
Автоматична коробка передач:
Звичайна автоматична коробка передач працює шляхом перемикання між різними системами планетарних передач, див. розділ автоматична коробка передач.
Нижче наведено схематичне зображення чотирьох комплектів планетарних передач в автоматичній коробці передач. Є три системи для передніх передач і одна для заднього ходу. Червона лінія вказує напрямок сил через автоматичну коробку передач; зліва (з боку двигуна з гідротрансформатором) через повну частину з планетарними системами (чорні лінії) до муфти карданного валу. Якщо ви уважно подивитеся на системи в коробці передач, ви побачите, що зображення вище походить від них. У коробці передач використовуються чотири системи, кожна з яких має Z, D і R (сонячна шестерня, водило та вінець).
Планетарні системи передачі симетричні над і під центральною лінією. Іншого шляху немає, тому що салон обертається під час руху. Щоб отримати уявлення про те, що відбувається, коли вмикається передача, ведені частини планетарної системи на зображенні нижче також виділено червоним кольором:
На зображенні вище ввімкнено передачу 1. Щоб увімкнути передачу 1, має бути включено зчеплення. Це посилання показано синім кольором. При закритій муфті та одній веденій стороні планетарної системи одна частина також повинна обертатися. У цьому випадку розміри деталей визначають передавальне число (подумайте про малу вхідну шестерню та велику вихідну шестерню; тоді велика шестерня обертатиметься повільніше. Якби велика шестерня мала вдвічі більше зубів, ніж мала шестерня, то співвідношення буде 1:2).
В принципі, це стосується і АКПП; розміри зубчатого венця, сонячної шестерні та супутникової шестерні різні в усіх чотирьох системах. Тепер ви, ймовірно, можете уявити, що коли інше зчеплення подається під напругу (наприклад, система зліва), швидкість вихідного вала змінилася.
Далі на цій сторінці зображення, пояснення та розрахунки пояснюють, як перемикаються планетарні системи передач в автоматичній коробці передач під час руху.
Трансмісії планетарної системи:
Тепер ми подивимось на верхню половину коробки передач (оскільки коробка симетрична зверху та знизу, див. зображення нижче). За цим зображенням ми визначимо передачі пізніше на сторінці. Над системами вказано номер системи; від 1 до 3 і система R (реверс).
Кожна галактика має свої Z, D і R. Це не показано на зображенні, але якщо ви знову подивитеся на зображення у верхній частині цієї сторінки, ви впізнаєте його. Це буде вважатися відомим пізніше на цій сторінці.
У нижній лівій частині зображення ви бачите з’єднання «K4». Це з’єднання забезпечує одночасне з’єднання двох сторін системи; система 3 з'єднана з системами 1 і 2. Жодне інше з’єднання не закрито, тому вся система «заблокована». Частота обертання двигуна передається 1 до 1 на колеса транспортного засобу, без передавального числа; Ми називаємо це прайс-директ. Це на четвертій передачі.
В автомобілях з механічною коробкою передач четверта передача часто також пряма. Тут також швидкість двигуна передається 1 до 1 на колеса.
Різниця в частоті обертання вхідного вала (двигун або гідротрансформатор) і вихідного вала (автомобіль) називається передавальним числом.
Перша передача включена.
Закріпивши водило системи I (за допомогою муфти K1), можна передати зусилля від сонячної шестерні до водила. Носій з’єднаний з транспортним засобом, тому тепер існує прямий зв’язок між двигуном і коробкою передач. Розміри деталей визначають передавальне число (про це пізніше).
Червона лінія вказує на прогресування сили. Зелена лінія вказує на те, які інші компоненти запущені, оскільки вона безпосередньо пов’язана з червоною лінією. Ці деталі дійсно обертаються, але через відсутність напруги на зчеплення з ними нічого не відбувається. Вони просто бігають вхолосту. Синя лінія показує, що фіксується при включенні муфти K1. Після цього фіксується не тільки водило системи 1, але також блокується водило системи 3 і сонячна шестерня системи R.
Як пояснено, на зчеплення K1 подається напруга під час перемикання на першу передачу. При перемиканні на другу передачу зчеплення K1 вимкнеться, а інше зчеплення буде включено. Це можна побачити в таблиці.
При перемиканні на другу передачу на зчеплення K2 подається напруга. Потім фіксується вінець системи 2. Оскільки сонячна шестерня системи 2 зафіксована, а сонячна шестерня приводиться в рух, водило буде обертатися. Цей носій, у свою чергу, керуватиме системою 1. У системі 1 вінець цього разу не блокується, а приводиться в рух іншою системою. У цьому випадку вихідна швидкість (лінія транспортного засобу) матиме нижчу швидкість, ніж під час перемикання першої передачі.
Це пояснюється далі на цій сторінці із зображеннями, поясненнями та розрахунками.
Розрахувати передавальне число першої передачі:
Відповідно до наведеної нижче таблиці посилання K1 закрито. Таким чином, вінець заблокований. Рушійна сила від двигуна проходить через сонячну шестерню і через носій до автомобіля. Коефіцієнти також наведені, а саме 1,00 для сонячної шестерні та 3,00 для коронної шестерні системи 1. Ми будемо обчислювати це.
Основна формула для розрахунку передавальних чисел планетарних систем має наступний вигляд:
ω виступає за омега і є кутова швидкість під час повороту.
Оскільки ми обчислюємо за системою 1, ми ставимо 1 після всього. Ми змінюємо це число для наступних систем. Особливо у випадку кількох систем (де одна система керує іншою), це має бути зазначено таким чином, оскільки інакше це стає дуже заплутаним.
Нижче представлена схема першої передачі. Для наочності Z (сонячна шестерня), D (тримач) і R (кільцева шестерня) намальовані синім кольором.
Тепер ми заповнимо основну формулу для першої системи. Омеги невідомі, і власник стоїть на місці. Тому ми не можемо нічого заповнити для цього. Z1 і D1 відомі, тому ми їх заповнимо. R1 нерухомий, тому ми це викреслюємо. Ми нічого не додаємо до формули.
Тепер ви бачите, що передавальне число першої передачі дорівнює 4.
В автомобільній техніці цього ніколи не відбувається, воно завжди буде трохи вище або нижче 4, тому що в іншому випадку шестерні завжди торкаються одна одної на тих самих поверхнях (додатковий знос). Але тут простіше порахувати на прикладі. Тепер ви також можете побачити, що омеги відомі!
ωZ1 = 4
ωD1 = 1
Ці омеги є кутовими швидкостями осей у системі. Омеги не дуже важливі на першій передачі, але при розрахунку систем подвійного приводу (як стане зрозуміло на другій передачі) вони важливі.
Розрахувати передавальне число другої передачі:
При розрахунку передавального відношення другої передачі необхідно враховувати, що перша система є двопровідною; сонячна шестерня системи 1 приводиться в рух двигуном, а водило приводиться в рух системою 2. Тепер це призводить до іншої швидкості транспортного засобу, ніж у ситуації, коли вінець був нерухомим (наприклад, з першою передачею).
При розрахунку ми завжди виходимо з системи, яка тільки приводиться в рух. У цьому випадку це система 2, оскільки вона приводиться в рух лише двигуном через сонячну шестерню.
Передача, виконана другою системою, становить 5,1. Це не трансмісія між двигуном і колесами, а між двигуном і системою 1. Тепер ми розрахуємо передавальне число системи 1 з даними системи 2, тому що омеги тепер відомі:
ωZ2 = 4,1
ωD2 = 0,8
Якщо ви зараз подивитеся на схему, то побачите, що сонячні шестерні систем 1 і 2 з’єднані між собою. Водило системи 2 і вінець системи 1 також з'єднані між собою. Омеги з’єднаних частин однакові, тому ми можемо сказати:
ωZ2 = ωZ1 = 4,1
ωD2 = ωR1 = 0,8
Дуже важливо, щоб це було уважно розглянуто! Завжди дотримуйтеся ліній на схемі.
Тепер ми введемо ці омеги в обчислення системи 1.
Тепер ми можемо визначити остаточне кінцеве передавальне число, поділивши вхідну омегу на вихідну омегу. Якщо ми подивимося на діаграму, то побачимо, що омега системи сонячної шестерні 2 є вхідною, а омега системи 1 водила є вихідною.
Отже, загальне передавальне число 2-ї передачі становить 2,52.
Розрахувати передавальне число третьої передачі:
При розрахунку третьої передачі необхідно враховувати, що всі три системи працюють разом. Завжди починайте з одноприводної системи. У цьому випадку це третє:
Сонячна шестерня системи 3 фіксована, тому не бере участі. Потім введіть решту всіх значень:
При цьому отримуємо:
Потім ми переходимо до системи 2. Ви вводите омеги, відомі для системи 3, у обчислення системи 2:
Тепер переходимо до системи 1. Тут також вводяться відомі омеги:
Зрештою ми отримуємо:
Це означає, що загальне передавальне число третьої передачі становить 1,38.
Обчисліть число четвертої передачі:
На четвертій передачі муфта K4 замкнута. Це означає, що сонячні шестерні систем 1, 2 і 3 одночасно з’єднані з двигуном. Зараз вся система заблокована. Усі омеги рівні.
Якщо всі омеги рівні, передавальне число неможливе. Швидкість двигуна передається безпосередньо на колеса. Ми називаємо це прайс-директ.
