Phụ tùng không thể thiếu: Phân tích vai trò chính của chúng trong hệ thống truyền động

Răng cưa là yếu tố quan trọng trong hệ thống truyền động. Trong ngành ô tô, chúng đóng vai trò then chốt trong hộp số. Hộp số sàn sử dụng các bánh răng trong hộp số. Các tổ hợp răng khác nhau cho phép điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn cho các điều kiện lái khác nhau, như tăng tốc, di chuyển đều hoặc leo dốc. Răng cưa hình vít giảm tiếng ồn và rung động để mang lại sự thoải mái hơn khi lái xe.

一、 Các loại và chức năng của răng cưa

1.0. Các loại răng cưa
Có nhiều loại răng cưa khác nhau. Phương pháp phân loại phổ biến nhất dựa trên trục của bánh răng. Nói chung, chúng được chia thành ba loại: song song - trục, giao nhau - trục và cắt nhau - trục. Răng cưa song song - trục bao gồm răng thẳng, răng cưa hình vít, răng nội bộ, thanh răng và thanh răng hình vít, v.v. Răng cưa giao nhau - trục bao gồm răng be thẳng, răng be hình vít, răng be không độ lệch, v.v. Răng cưa cắt nhau - trục bao gồm răng cưa hình vít cắt nhau, đai ốc và bánh đai, răng hypoid, v.v.

(Phân loại và các loại răng cưa).

Hiệu suất được liệt kê trong bảng này là hiệu suất truyền động và không bao gồm các tổn thất từ bạc đạn, khuấy trộn bôi trơn, v.v. Việc ăn khớp của các cặp bánh răng trên các trục song song và cắt nhau chủ yếu là cuộn tròn, và sự trượt tương đối rất nhỏ, do đó hiệu suất cao. Đối với các bánh răng ốc chéo và trùng xoắn cùng các cặp bánh răng trục chéo khác, vì chuyển động được tạo ra thông qua sự trượt tương đối để đạt được truyền lực, tác động của ma sát rất lớn, và hiệu suất truyền tải giảm so với các bánh răng khác. Hiệu suất của một bánh răng là hiệu suất truyền tải của bánh răng dưới điều kiện lắp ráp bình thường. Nếu có lắp đặt không chính xác, đặc biệt là khi khoảng cách lắp ráp bánh răng côn không đúng và có sai số ở điểm giao cắt hình nón, hiệu suất của nó sẽ giảm đáng kể.

2.0 Vai trò của bánh răng Bánh răng

Bánh răng phải được sử dụng thành từng cặp mới có hiệu quả

2.1 Truyền lực của chuyển động cơ học: Có nhiều bánh răng trên nhiều xe hơi. Những bánh răng này có thể giúp cho hoạt động của xe hơi hoặc các máy móc khác nhau. Ví dụ, như thiết bị đổi số trên xe hơi và hộp giảm tốc công nghiệp, v.v. Với vai trò của bánh răng, chúng có thể hoạt động bình thường.

2.2 Đổi hướng chuyển động:
Hình dưới đây cho thấy quy luật thay đổi hướng chuyển động bằng các tổ hợp bánh răng khác nhau.

2.3 Đổi tốc độ chuyển động: Việc lắp đặt kết hợp các bánh răng lớn và nhỏ trên máy có thể làm cho máy tăng tốc hoặc giảm tốc nhanh chóng, chẳng hạn như hộp giảm tốc và thiết bị tăng tốc.

2.4 Thay đổi mô-men xoắn: Kết hợp giữa các bánh răng lớn và nhỏ sẽ thay đổi mô-men xoắn được truyền bởi các bánh răng; (Có giải thích chi tiết hơn ở điểm thứ ba bên dưới.)

2, Tỷ số truyền và hướng quay của hệ thống bánh răng
Tỷ số truyền là tỷ lệ giữa tốc độ góc của hai thành phần quay trong một cơ cấu, còn được gọi là tỷ số tốc độ. Tỷ số truyền của thành phần a và thành phần b là i = ωa/ωb = na/nb, trong đó ωa và ωb là tốc độ góc của thành phần a và b tương ứng (radian mỗi giây); na và nb là tốc độ quay của thành phần a và b tương ứng (vòng mỗi phút).

1.Cơ cấu bánh răng một cấp: Một chuỗi bánh răng hình thành sau khi một cặp bánh răng được mắc vào nhau được gọi là cơ cấu bánh răng một cấp.

Giả sử số răng của bánh răng chủ động trong cơ cấu bánh răng một cấp là z1, số vòng quay là n1, số răng của bánh răng bị động là z2 và số vòng quay là n2. Phương trình tính tỷ số truyền như sau:
Tỷ số truyền = z2/z1 = n1/n2
Theo giá trị của tỷ số truyền, cơ cấu bánh răng một cấp có thể được chia thành ba loại:
Tỷ số truyền < 1, cơ chế bánh răng tăng tốc, n1 < n2
Tỷ số truyền = 1, cơ chế bánh răng tốc độ không đổi, n1 = n2
Tỷ số truyền > 1, cơ chế bánh răng giảm tốc, n1 > n2
2.0 Cơ chế bánh răng hai cấp: Cơ chế bánh răng hai cấp được tạo thành từ hai bộ cơ chế bánh răng một cấp.
Hình ảnh sau đây hiển thị cấu trúc của cơ chế bánh răng hai cấp.

Tỷ số truyền = z2/z1 * z4/z3 = n1/n2 * n3/n4.

Dưới đây là một ví dụ về cách tính tỷ số truyền của cơ chế bánh răng hai cấp.

三、 Mối quan hệ giữa Mô-men xoắn, Công suất và Tốc độ quay
Hãy cùng xem xét một số công thức và hiểu chúng từng bước một.
a. Trong vật lý, mô-men lực, mô-men lực = lực × tay đòn (đường thẳng). Công thức tính mô-men lực là M = L×F. Đơn vị của mô-men lực là Newton - mét, đơn giản gọi là N - m, với ký hiệu N*m.

Tay đòn OA × lực Fa = tay đòn OB × lực Fb.

b. Trong trạng thái quay, mô-men xoắn (một dạng đặc biệt của mô-men lực) = F (lực) × r (bán kính quay), tức là tích của lực tiếp tuyến và bán kính đường tròn từ điểm tác dụng lực đến tâm quay. Công thức tính mô-men xoắn là: M = F*r.

c. Mối quan hệ giữa mô-men xoắn và tốc độ quay: T = 9550P / n, P = T * n / 9550; P là công suất tính bằng kilowatt (kW); T là mô-men xoắn tính bằng Newton-mét (N·m); n là tốc độ quay tính bằng vòng/phút (r/min). 9550 là một hằng số.
d. Mối quan hệ giữa công suất, mô-men xoắn và tốc độ quay: Công suất (kW) P = Mô-men xoắn (N·m) T × Tốc độ quay (RPM) n/9550, tức là P = T*n/9550, có thể hiểu rõ hơn thông qua hình vẽ sau.

Như có thể thấy từ sơ đồ quay của bánh răng, công suất vẫn không thay đổi (bỏ qua tổn thất truyền động), nhưng tốc độ quay đã giảm xuống. Theo công thức công suất = mô-men xoắn × tốc độ quay (*hằng số), số lần tốc độ quay tại đầu bánh xe bị giảm đi là bao nhiêu thì mô-men xoắn tại đầu bánh xe tăng lên cũng đúng số lần đó - đây chính là cái gọi là "mô-men bánh xe".
e. Mối quan hệ giữa công suất, mô-men xoắn và vận tốc góc: Công suất P = mô-men xoắn T × vận tốc góc ω.
Vì công suất P = công W ÷ thời gian t, và công W = lực F × quãng đường s, nên P = F×s/t = F×vận tốc tuyến v. Ở đây v là vận tốc tuyến. Trong động cơ, vận tốc tuyến v của trục khuỷu = vận tốc góc ω của trục khuỷu × bán kính r của trục khuỷu.
Thay vào công thức trên ta được: công suất P = lực F × bán kính r × vận tốc góc ω. Và lực F × bán kính r = mô-men xoắn. Do đó, có thể kết luận rằng công suất P = mô-men xoắn × vận tốc góc ω. Vì vậy, công suất của một động cơ có thể được tính từ mô-men xoắn và tốc độ quay.

Ví dụ hình ảnh.

Các mối quan hệ bổ sung: Dưới đây là cho chuyển động tròn đều.

1.Tốc độ tuyến tính V = s/t = 2πR/T.

2.Tốc độ góc ω = Φ/t = 2π/T = 2πf.

3.Mối quan hệ giữa vận tốc tuyến tính và vận tốc góc: vận tốc tuyến tính = vận tốc góc × bán kính, V = ωR.

4.Mối quan hệ giữa vận tốc góc và tốc độ quay ω = 2πn (tại đây tần số và tốc độ quay có cùng nghĩa).

5. Thời gian và tần số T = 1/f.
Các đại lượng vật lý chính và đơn vị: chiều dài cung (S): mét (m); góc (Φ): radian (rad); tần số (f): hertz (Hz); thời gian (T): giây (s); tốc độ xoay (n): r/s; bán kính (R): mét (m); vận tốc tuyến tính (V): m