Engrenagens indispensáveis: analisando suas funções principais em sistemas de transmissão

As engrenagens são vitais nos sistemas de transmissão. No setor automotivo, eles são fundamentais na transmissão. As transmissões manuais usam engrenagens na caixa de câmbio. Diferentes combinações de marchas permitem ajustes de velocidade e torque para diversas condições de direção, como aceleração, cruzeiro ou subida. As engrenagens helicoidais reduzem o ruído e a vibração para melhor conforto de condução.

一, Tipos e funções de engrenagens

1,0. Tipos de engrenagens
Existem vários tipos de engrenagens. O método de classificação mais comum é baseado no eixo da engrenagem. Geralmente, eles são divididos em três tipos: eixo - paralelo, eixo - de interseção e eixo - cruzado. Engrenagens de eixo paralelo - incluem engrenagens de dentes retos, engrenagens helicoidais, engrenagens internas, cremalheiras e cremalheiras helicoidais, etc. As engrenagens de eixo - que se cruzam incluem engrenagens cônicas retas, engrenagens cônicas em espiral, engrenagens cônicas de zero - graus, etc.

(Classificação e tipos de engrenagens).

As eficiências listadas nesta tabela são eficiências de transmissão e não incluem perdas de rolamentos, agitação de lubrificação, etc. O engrenamento de pares de engrenagens em eixos paralelos e eixos que se cruzam é ​​basicamente rolante, e o deslizamento relativo é muito pequeno, portanto a eficiência é alta. Para engrenagens helicoidais de eixo-cruzado e sem-fim e roda sem-fim e outros pares de engrenagens de{3}}eixos cruzados, uma vez que a rotação é gerada através do deslizamento relativo para alcançar a transmissão de potência, a influência do atrito é muito grande e a eficiência da transmissão diminui em comparação com outras engrenagens. A eficiência de uma engrenagem é a eficiência de transmissão da engrenagem em condições normais de montagem. Se houver instalação incorreta, principalmente quando a distância de montagem da engrenagem cônica estiver incorreta e houver erro no ponto de intersecção cônica, sua eficiência diminuirá significativamente.

2.0 O papel das engrenagens Engrenagens

As engrenagens devem ser usadas em pares para serem eficazes

2.1 Transmitir a força do movimento mecânico: Existem muitas marchas em muitos carros. Essas engrenagens podem auxiliar na operação de carros ou diversas outras máquinas. Por exemplo, como o dispositivo de mudança em carros e caixas de redução industriais, etc. Com o papel de engrenagens, elas podem operar normalmente.

2.2 Mude a direção do movimento:
A figura a seguir mostra a lei da mudança da direção do movimento por diferentes combinações de engrenagens.

2.3 Alterar a velocidade do movimento: Instalar a combinação de engrenagens grandes e pequenas na máquina pode fazer com que a máquina acelere ou desacelere rapidamente, como caixas de redução e dispositivos de aceleração.

2.4 Alterar o torque ou torção: A combinação de engrenagens grandes e pequenas alterará a saída de torque das engrenagens; (Há uma explicação detalhada no terceiro ponto abaixo.)

2, Relações de transmissão e direções de rotação de trens de engrenagens
A relação de transmissão é a relação entre as velocidades angulares de dois componentes rotativos em um mecanismo, também conhecida como relação de velocidade. A relação de transmissão do componente a e do componente b é i=ωa/ωb=na/nb, onde ωa e ωb são as velocidades angulares do componente aeb respectivamente (radianos por segundo); na e nb são as velocidades de rotação dos componentes aeb respectivamente (rotações por minuto).

1. Mecanismo de engrenagem de estágio - único: Um trem de engrenagens formado após um par de engrenagens ser engatado é chamado de mecanismo de engrenagem de estágio - único.

Deixe o número de dentes da engrenagem motriz do mecanismo de engrenagem de{0}}estágio único ser z1, o número de revoluções ser n1, o número de dentes da engrenagem acionada ser z2 e o número de revoluções ser n2. A equação de cálculo da relação de transmissão é a seguinte:
Taxa de transmissão=z2/z1=n1/n2
De acordo com o valor da relação de transmissão, o mecanismo de engrenagem de-estágio único pode ser dividido em três categorias:
Taxa de transmissão < 1, mecanismo de engrenagem crescente de velocidade-, n1 < n2
Taxa de transmissão=1, mecanismo de engrenagem de velocidade-constante, n1=n2
Taxa de transmissão > 1, mecanismo de engrenagem redutora de velocidade, n1 > n2
2.0 Mecanismo de engrenagem de dois-estágios: O mecanismo de engrenagem de dois-estágios é composto por dois conjuntos de mecanismos de engrenagens de-estágio único.
A figura a seguir mostra a estrutura do mecanismo de engrenagem de dois-estágios.

Taxa de transmissão=z2/z1 * z4/z3=n1/n2 * n3/n4.

A seguir está um exemplo de cálculo da relação de transmissão de um mecanismo de engrenagem de dois - estágios.

3,Relação entre Torque, Potência e Velocidade Rotacional
Vejamos primeiro algumas fórmulas e entendê-las passo a passo.
um. Na física, o momento da força, momento da força=força × braço de alavanca (linha reta). A fórmula para calcular o momento da força é M=L×F. A unidade de momento de força é Newton - metro, simplesmente chamada de N - m, com o símbolo N*m.

Braço de alavanca OA × força Fa=braço de alavanca OB × força Fb.

b. Em um estado rotacional, torque (um momento especial de força)=F (força) × r (raio de rotação), ou seja, o produto da força tangencial e o raio do círculo da força ao ponto de ação. A fórmula para calcular o torque é: M=F*r.

c. A relação entre torque e velocidade de rotação: T=9550P / n, P=T * n / 9550; P é a potência em quilowatts (kW); T é o torque em Newton - metros (N·m); n é a velocidade de rotação em rotações por minuto (r/min). 9550 é uma constante.
d. A relação entre potência e torque e velocidade de rotação: Potência (kW) P=Torque (N·m) T × Velocidade de rotação (RPM) n/9550, ou seja, P=T*n/9550, que pode ser entendida com a figura a seguir.

Como pode ser visto no diagrama de rotação das engrenagens, a potência permanece inalterada (ignorando as perdas na transmissão), mas a velocidade de rotação é reduzida. De acordo com a potência=torque × velocidade de rotação (*constante), o número de vezes que a velocidade de rotação na extremidade da roda é reduzida é igual ao número de vezes que o torque na extremidade da roda é aumentado - este é o chamado- "torque da roda".
e. A relação entre potência e torque e velocidade angular: Potência P=torque T × velocidade angular ω.
Porque a potência P=trabalha W ÷ tempo t, e trabalha W=força F × distância s, então P=F×s/t=F×velocidade linear v. Aqui v é a velocidade linear. Em um motor, a velocidade linear v do virabrequim=a velocidade angular ω do virabrequim × o raio r do virabrequim.
Substituindo na fórmula acima dá: potência P=força F × raio r × velocidade angular ω. E força F × raio r=torque. Portanto, pode-se concluir que potência P=torque × velocidade angular ω. Portanto, a potência de um motor pode ser calculada a partir do torque e da velocidade de rotação.

Exemplos de imagens.

Relações suplementares: As seguintes são para movimento circular uniforme.

1.Velocidade linear V=s/t=2πR/T.

2.Velocidade angular ω=Φ/t=2π/T=2πf.

3.A relação entre velocidade linear e velocidade angular: Velocidade linear=velocidade angular × raio, V=ωR.

4.A relação entre velocidade angular e velocidade de rotação ω=2πn (aqui frequência e velocidade de rotação têm o mesmo significado).

5.Período e frequência T=1/f.
Principais grandezas e unidades físicas: Comprimento do arco (S): metro (m); ângulo (Φ): radiano (rad); frequência (f): hertz (Hz); período (T): segundo(s); velocidade de rotação (n): r/s; raio (R): metro (m); velocidade linear (V): m/s; velocidade angular (ω): rad/s.