Übersetzungsverhältnisse sind eine Kernwissenschaft hinter fast jeder Maschine in der modernen Zeit. Sie können Leistung und Effizienz maximieren und basieren auf einfacher Mathematik. Wie funktionieren sie also?
Wenn Sie mit arbeiten Übersetzungsverhältnisse jeden Tag ist dieser Beitrag wahrscheinlich nichts für Sie. Aber wenn Sie Ihr Verständnis für dieses wesentliche Element von verbessern möchten Maschinendesign lesen Sie weiter.
Übersetzungsverhältnisse sind einfach, solange Sie einige der dahinter stehenden Berechnungen verstehen. Kreise . Ich werde Ihnen die Mathematik der Grundschule ersparen, aber es ist wichtig zu wissen, dass der Umfang eines Kreises mit dem Durchmesser eines Kreises zusammenhängt. Diese Mathematik ist wichtig für die Gestaltung des Übersetzungsverhältnisses.
Grundlagen der Übersetzungsverhältnisse und des Übersetzungsverhältnisses
Um die Übersetzungsverhältnisse zu verstehen, ist es am einfachsten, wenn wir zunächst die Zähne aus den Zahnrädern entfernen. Stellen Sie sich zwei Kreise vor, die gegeneinander rollen und keinen Schlupf annehmen, genau wie bei der College-Physik 1. Geben Sie dem Kreis einen Durchmesser von 2,54 Zoll . Multipliziert man dies mit pi, so ergibt sich ein Umfang von 8 Zoll oder mit anderen Worten, eine volle Drehung des Kreises führt zu 8 Zoll der Verschiebung.
Geben Sie Kreis zwei einen Durchmesser von .3175 Zoll gibt uns einen Umfang von 1 Zoll . Wenn diese beiden Kreise zusammen rollen, haben sie ein Übersetzungsverhältnis von 8: 1, seit Kreis eins hat einen Umfang 8 mal so groß wie Kreis zwei. Ein Übersetzungsverhältnis von 8: 1 bedeutet dieser Kreis dreht sich zwei 8 mal für jeden Zeitkreis, den man einmal dreht. Schlafen Sie noch nicht auf mich ein; wir werden immer komplexer.
Zahnräder sind keine Kreise, weil sie, wie Sie wissen, Zähne haben. Zahnräder müssen Zähne haben, weil in der realen Welt keine unendliche Reibung zwischen zwei rollenden Kreisen besteht. Zähne machen es auch sehr einfach, genaue Übersetzungsverhältnisse zu erreichen.
Anstatt sich mit den Durchmessern von Zahnrädern befassen zu müssen, können Sie die Anzahl der Zähne eines Zahnrads verwenden, um hochpräzise Übersetzungsverhältnisse zu erzielen. Übersetzungsverhältnisse sind niemals nur willkürliche Werte, sondern hängen stark vom erforderlichen Drehmoment und der Leistung absowie Zahnrad- und Materialfestigkeit. Zum Beispiel, wenn Sie ein Übersetzungsverhältnis von benötigen 3,57: 1 es wäre möglich zu entwerfen zwei kompatible Zahnräder eins mit 75 Zähne und eine andere mit 21 .
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Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Verwendung von Zähnen in Zahnrädern sind Fertigungstoleranzen. die meisten Zahnräder können mit relativ großen Toleranzen gebaut werden, und wir wissen, dass die Herstellung umso teurer ist, je enger eine Toleranz wird. Die Herstellung von Zahnrädern mit festgelegten Durchmessern ist etwas variabel, was bedeutet, dass die Herstellung billiger ist.Im Wesentlichen werden Zähne zu einem Puffer, der Unvollkommenheiten bei der Herstellung von Zahnrädern berücksichtigt.
Übersetzungsverhältnisse in der Maschinenkonstruktion berechnen
Während das Grundübersetzungsverhältnis ziemlich einfach zu verstehen ist, kann es auch viel komplizierter werden. Bei der Maschinenkonstruktion sind häufig große Zahnradspannen erforderlich, die als Zahnradzüge bezeichnet werden. Diese bestehen aus vielen Zahnrädern, die häufig gestapelt oder eingelegt werdenNachfolge. Getriebezüge sind notwendig, um robustere Übersetzungsverhältnisse zu erreichen und die Drehrichtung zu beeinflussen. Da zwei verbunden Zahnräder drehen sich in entgegengesetzte Richtungen. Getriebezüge werden häufig benötigt, um die Leistung durch bestimmte Übersetzungsverhältnisse zu übertragen, ohne die Drehung zu beeinträchtigen.
Zum Beispiel mit a Drei-Gang-Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1: 5 würde a ergeben 2500% Erhöhung der Drehzahl, während der Ausgang in der gleichen Richtung wie der Eingang gehalten wird. Um ein konkreteres Beispiel zu geben, ein Motor, der angewendet wurde 100 U / min bis zum Anfangsende dieses Getriebes würde ausgegeben 2500 U / min am anderen Ende in die gleiche Richtung. Sie können auch umkehren, wo die Stromversorgung anliegt, und a heruntertreten. 2500 U / min Motor an einen Ausgang von 100 U / min . Mit diesen Änderungen können Sie sowohl das Drehmoment als auch die Drehzahl einstellen.
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Komplexere Kombinationen von Zahnrädern und Übersetzungsverhältnissen ergeben einige interessante Maschinenkonstruktionen. Theoretisch sind Übersetzungsverhältnisse einfach, aber als Ingenieur sind Sie möglicherweise in komplexe Getriebekonstruktionen verwickelt, die nur wenig überwältigend erscheinen.Es braucht Zeit, um die Fähigkeiten im Übersetzungsdesign vollständig zu entwickeln.
Getriebe - praktische Anwendung von Übersetzungsverhältnissen
Getriebe sind einige der besten Beispiele für die praktische Anwendung von Übersetzungsverhältnissen. Jeder, der in einem Auto oder einem anderen motorisierten Fahrzeug gefahren ist, hat in irgendeiner Form von Getrieben profitiert. Und jedes Getriebe ist im Wesentlichen nur ein Bündel von Gängen und Übersetzungsverhältnissen, die eng gepackt sindSchauen Sie sich gemeinsam das unglaublich hilfreiche Video von Learn Engineering an, um mehr über die Funktionsweise von Schaltgetrieben zu erfahren.
Es ist wichtig zu beachten, dass Schaltgetriebe bei Autoherstellern in Ungnade fallen, da sie nicht einfach in Hybrid- oder Hybridgetriebe zu integrieren sind. Elektrofahrzeuge Sie funktionieren fast identisch mit der Funktionsweise von Automatikgetrieben, was das Getriebe betrifft. Der Hauptunterschied besteht darin, wie die Gänge geschaltet werden.
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Bei manuellen Getrieben muss der Benutzer Schalten von Gang und Kupplung schalten, während bei Automatikgetrieben Eingaben vom Bordcomputer des Fahrzeugs oder bei sehr frühen Modellen mechanische Eingaben entweder von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder vom Motor des Fahrzeugs verwendet werden.