Hoe Gears Werkt

{h1}

Tandwielen zijn een fundamenteel onderdeel van zowat elk mechanisch object - als het een motor, motor of veer heeft, heeft het waarschijnlijk versnellingen! Leer tientallen fascinerende feiten over versnellingen!

Bij elk versnelling wordt de verhouding bepaald door de afstanden van het midden van de versnelling tot het aanrakingspunt. Bijvoorbeeld, in een apparaat met twee versnellingen, als een versnelling tweemaal de diameter van de andere is, zou de verhouding 2: 1 zijn.

Een van de meest primitieve soorten versnellingen waar we naar kunnen kijken is een wiel met houten pinnen die eruit steken.

Het probleem met dit type versnelling is dat de afstand van het midden van elke versnelling tot het contactpunt verandert wanneer de tandwielen roteren. Dit betekent dat de overbrengingsverhouding verandert naarmate het versnellingswiel draait, wat betekent dat de uitvoersnelheid ook verandert. Als je een versnelling als deze in je auto zou gebruiken, zou het onmogelijk zijn om een ​​constante snelheid aan te houden - je zou constant aan het accelereren en vertragen.

Veel moderne tandwielen gebruiken een speciaal tandprofiel met de naam een oprollen. Dit profiel heeft de zeer belangrijke eigenschap van het handhaven van een constante snelheidsverhouding tussen de twee tandwielen. Net als het pegwiel hierboven beweegt het contactpunt; maar de vorm van de evolvente tandwieltand compenseert deze beweging. Zie dit gedeelte voor details.

Laten we nu eens kijken naar enkele van de verschillende soorten versnellingen.

Rechte tandwielen

Hoe Gears werkt: zijn


Foto beleefdheid Emerson Power Transmission Corp.
Figuur 2. Tandwielen

Rechte tandwielen zijn de meest voorkomende soorten versnellingen. Ze hebben rechte tanden en zijn gemonteerd op parallelle assen. Soms worden veel rechte tandwielen tegelijkertijd gebruikt om zeer grote tandwielreducties te creëren.

Tandwielen worden op veel apparaten gebruikt die u overal in WordsSideKick.com kunt zien, zoals de elektrische schroevendraaier, het dansende monster, de oscillerende sprinkler, de opwindwekker, de wasmachine en de wasdroger. Maar je zult er niet veel in vinden in je auto.

Dit komt omdat het rechte tandwiel erg luid kan zijn. Telkens wanneer een tand van een tandwiel een tand op het andere tandwiel raakt, botsen de tanden en deze impact maakt geluid. Het verhoogt ook de spanning op de tandwieltanden.

Om het geluid en de spanning in de versnellingen te verminderen, zijn de meeste versnellingen in uw auto aanwezig schroefvormig.

Helical Gears

Hoe Gears werkt: versnelling


Foto beleefdheid Emerson Power Transmission Corp.
Figuur 3. Spiraalvormige tandwielen

De tanden aan spiraalvormige versnellingen worden onder een hoek met het oppervlak van de versnelling gesneden. Wanneer twee tanden op een spiraalvormig tandwielstelsel aangrijpen, begint het contact aan één einde van de tand en verspreidt zich geleidelijk terwijl de tandwielen roteren, totdat de twee tanden volledig in ingrijping zijn.

Door deze geleidelijke koppeling werken spiraalvormige tandwielen veel soepeler en stiller dan tandwielen. Om deze reden worden spiraalvormige tandwielen in bijna alle auto-transmissies gebruikt.

Vanwege de hoek van de tanden op spiraalvormige tandwielen veroorzaken ze een drukbelasting op het tandwiel wanneer ze in elkaar grijpen. Apparaten die spiraalvormige tandwielen gebruiken, hebben lagers die deze stuwkracht kunnen dragen.

Een interessant ding over spiraalvormige tandwielen is dat als de hoeken van de tandwieltanden correct zijn, ze op loodrechte assen kunnen worden gemonteerd, waarbij de rotatiehoek met 90 graden wordt aangepast.

Hoe Gears werkt: gears


Foto beleefdheid Emerson Power Transmission Corp.
Figuur 4. Gekruiste spiraalvormige tandwielen

Bevel Gears

Kegeltandwielen zijn handig wanneer de draairichting van een as moet worden gewijzigd. Ze zijn meestal gemonteerd op assen die 90 graden uit elkaar staan, maar kunnen ook worden ontworpen om onder andere hoeken te werken.

De tanden op kegelwielen kunnen zijn recht, spiraal of hypoïde. Rechte tandwieldetecties hebben eigenlijk hetzelfde probleem als rechte tandwieltanden: wanneer elke tand ineengrijpt, beïnvloedt deze de bijbehorende tand in één keer.

Hoe Gears werkt: gears


Foto beleefdheid Emerson Power Transmission Corp.
Figuur 5. Kegeltandwielen

Net als bij rechte tandwielen, is de oplossing voor dit probleem om de tandwieltanden te buigen. Deze spiraalvormige tanden grijpen net als spiraalvormige tanden aan: het contact begint aan het ene uiteinde van het tandwiel en verspreidt zich progressief over de hele tand.

Hoe Gears werkt: zijn


Foto beleefdheid Emerson Power Transmission Corp.
Figuur 6. Spiraalvormige kegeltandwielen

Op rechte en spiraalvormige conische tandwielen moeten de assen loodrecht op elkaar staan, maar ze moeten ook in hetzelfde vlak liggen. Als je de twee assen langs de tandwielen zou verlengen, zouden ze elkaar kruisen. De hypoïde uitrusting, aan de andere kant, kan met de assen op verschillende vlakken omgaan.

Hoe Gears werkt: gears


Figuur 7. Hypoïde kegelwielen in een autodifferentieel

Deze functie wordt gebruikt in veel auto-differentiëlen. Het tandwiel van het differentieel en het ingaande rondsel zijn beide hypoïde. Hierdoor kan het ingaande rondsel lager dan de as van het ringtandwiel worden gemonteerd. Figuur 7 toont het ingaande rondsel dat het ringtandwiel van het differentieel raakt. Omdat de aandrijfas van de auto is verbonden met het ingaande rondsel, verlaagt dit ook de aandrijfas. Dit betekent dat de aandrijfas niet zoveel binnendringt in het passagierscompartiment van de auto, waardoor er meer ruimte is voor mensen en vracht.

Worm tandwielen

Hoe Gears werkt: versnelling


Foto beleefdheid Emerson Power Transmission Corp.
Figuur 8. Wormwiel

Worm tandwielen worden gebruikt wanneer grote tandwielreducties nodig zijn.Het is gebruikelijk dat wormwieloverbrengingen een reductie hebben van 20: 1 en zelfs tot 300: 1 of groter.

Veel wormversnellingen hebben een interessante eigenschap die geen andere versnellingspook heeft: de worm kan gemakkelijk de versnelling draaien, maar de versnelling kan de worm niet draaien. Dit komt omdat de hoek op de worm zo ondiep is dat wanneer de versnelling probeert te draaien, de wrijving tussen de versnelling en de worm de worm op zijn plaats houdt.

Dit kenmerk is nuttig voor machines zoals transportsystemen, waarbij het vergrendelingskenmerk kan werken als een rem voor de transporteur wanneer de motor niet draait. Een ander zeer interessant gebruik van wormwieloverbrenging is in het Torsen-differentieel, dat wordt gebruikt op sommige krachtige auto's en vrachtwagens.

Tandheugel en tandwieloverbrenging

Hoe Gears werkt: versnelling


Figuur 9. Tandheugels en tandwielen op huishoudschaal

Tandheugel tandwielen worden gebruikt om rotatie om te zetten in lineaire beweging. Een perfect voorbeeld hiervan is het stuursysteem van veel auto's. Het stuurwiel roteert een versnelling die in het rek grijpt. Terwijl het tandwiel draait, schuift het het rek naar rechts of links, afhankelijk van de manier waarop u aan het wiel draait.

Tandheugels met tandheugel worden ook op sommige weegschalen gebruikt om aan de draaiknop te draaien die uw gewicht weergeeft.

Planetaire versnellingen en overbrengingsverhoudingen

Elk planetair tandwielset heeft drie hoofdcomponenten:

  • De zon uitrusting
  • De planeet versnellingen en de planeet versnellingen ' carrier
  • De ring versnelling

Elk van deze drie componenten kan de invoer, de uitvoer of stationair zijn. Kiezen welk stuk speelt, welke rol de overbrengingsverhouding voor de versnellingspook bepaalt. Laten we eens naar één planetaire versnellingsset kijken.

Een van de planetaire versnellingen van onze transmissie heeft een ringtandwiel met 72 tanden en een zonnewiel met 30 tanden. We kunnen veel verschillende overbrengingsverhoudingen uit deze versnellingspook halen.

InvoeruitgangStationairBerekeningOverbrengingsverhouding
EENZon (S)Planet Carrier (C)Ring (R)1 + R / S3.4:1
BPlanet Carrier (C)Ring (R)Zon (S)1 / (1 + S / R)0.71:1
CZon (S)Ring (R)Planet Carrier (C)R / S-2.4:1

Als u twee van de drie componenten tegelijk vergrendelt, vergrendelt u het hele apparaat met een versnellingsreductie van 1: 1. Merk op dat de eerste overbrengingsverhouding die hierboven is vermeld een is vermindering - de uitvoersnelheid is langzamer dan de invoersnelheid. De tweede is een afbeulen - de uitvoersnelheid is hoger dan de ingevoerde snelheid. De laatste is opnieuw een reductie, maar de uitvoerrichting is omgekeerd. Er zijn verschillende andere verhoudingen die uit deze planetaire versnellingsset kunnen worden gehaald, maar dit zijn degenen die relevant zijn voor onze automatische transmissie. Je kunt deze uitproberen in de onderstaande animatie:

Animatie van de verschillende overbrengingsverhoudingen met betrekking tot automatische transmissies. Klik op de knoppen aan de linkerkant in de bovenstaande tabel.

Dus deze ene set versnellingen kan al deze verschillende overbrengingsverhoudingen produceren zonder andere versnellingen in of uit te schakelen. Met twee van deze versnellingen achter elkaar kunnen we de vier vooruitversnellingen en een achteruitversnelling in onze transmissiebehoeften krijgen. We plaatsen de twee sets versnellingen samen in het volgende gedeelte.

Details over evolutieve uitrustingsprofielen


Figuur 10. Animatie van evolvente uitrusting

Op een evolvente profiel tandwiel, start het contactpunt dichter bij een versnelling en naarmate het tandwiel spint, verplaatst het contactpunt zich van die versnelling naar de andere. Als u het contactpunt zou volgen, zou het een rechte lijn beschrijven die in de buurt van de ene versnelling begint en bij de andere uitkomt. Dit betekent dat de straal van het contactpunt groter wordt naarmate de tanden aangrijpen.

De steekdiameter is de effectieve contactdiameter. Omdat de contactdiameter niet constant is, is de steekdiameter in werkelijkheid de gemiddelde contactafstand. Terwijl de tanden voor het eerst in aangrijping komen, maakt de bovenste tandwieltand contact met de onderste tandwieltand binnen de steekdiameter. Maar merk op dat het deel van de bovenste tand dat tegen de tand van de onderste tandwielen komt, op dit moment erg dun is. Terwijl de tandwielen draaien, schuift het contactpunt omhoog op het dikkere deel van de bovenste tandwieltand. Hierdoor wordt de bovenste versnelling naar voren geschoven, zodat deze compenseert voor de iets kleinere contactdiameter. Terwijl de tanden blijven roteren, beweegt het contactpunt nog verder weg, buiten de pitchdiameter - maar het profiel van de onderste tand compenseert deze beweging. Het contactpunt begint op het magere gedeelte van de onderste tand te schuiven, waarbij een klein beetje snelheid wordt afgetrokken van de bovenste versnelling om te compenseren voor de grotere contactdiameter. Het eindresultaat is dat, hoewel de diameter van het contactpunt voortdurend verandert, de snelheid hetzelfde blijft. Dus een evolvente tand met profieltand produceert een constante verhouding van rotatiesnelheid.

Gerelateerde WordsSideKick.com-artikelen

  • Gear Quiz
  • H-ow Pendulum klokken werken
  • Hoe het dansende monster werkt
  • Hoe fietsen werken
  • Hoe een oscillerende sprinkler werkt
  • Hoe een differentieel werkt
  • Hoe handmatige transmissies werken
Meer goede links
  • Gears: een inleiding
  • Hoe de Aries Vane Gears werken
  • Versnellingen: Epicyclic Train-voorbeeld
  • Science of Cycling: Drives & Gears
  • Hoe verschillende tandwielen werken


Video Supplement: Clutch, How does it work ?.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com