Engrenages indispensables : analyse de leurs rôles clés dans les systèmes de transmission

Les engrenages sont essentiels dans les systèmes de transmission. Dans l'automobile, ils jouent un rôle clé dans la transmission. Les transmissions manuelles utilisent des engrenages dans la boîte de vitesses. Différentes combinaisons de vitesses permettent des ajustements de vitesse et de couple pour diverses conditions de conduite, comme l'accélération, la croisière ou la montée. Les engrenages hélicoïdaux réduisent le bruit et les vibrations pour un meilleur confort de conduite.

一, types et fonctions des engrenages

1.0. Types d'engrenages
Il existe de nombreux types d'engrenages. La méthode de classification la plus courante est basée sur l'axe de l'engrenage. Généralement, ils sont divisés en trois types : axe parallèle -, axe croisé - et axe croisé -. Les engrenages à axes parallèles - comprennent les engrenages droits, les engrenages hélicoïdaux, les engrenages internes, les crémaillères et les crémaillères hélicoïdales, etc. Les engrenages à axes croisés - comprennent les engrenages coniques droits, les engrenages coniques en spirale, les engrenages coniques à zéro - degrés, etc. etc

(Classification et types d'engrenages).

Les efficacités répertoriées dans ce tableau sont des efficacités de transmission et n'incluent pas les pertes dues aux roulements, à la lubrification par agitation, etc. L'engrènement des paires d'engrenages sur des axes parallèles et des axes sécants est essentiellement roulant, et le glissement relatif est très faible, donc l'efficacité est élevée. Pour les engrenages hélicoïdaux à axes croisés, les roues à vis sans fin et les autres paires d'engrenages à axes croisés, étant donné que la rotation est générée par glissement relatif pour obtenir la transmission de puissance, l'influence du frottement est très importante et l'efficacité de la transmission diminue par rapport aux autres engrenages. L'efficacité d'un engrenage est l'efficacité de la transmission de l'engrenage dans des conditions normales d'assemblage. En cas d'installation incorrecte, en particulier lorsque la distance d'assemblage de l'engrenage conique est incorrecte et qu'il y a une erreur au point d'intersection conique, son efficacité diminuera considérablement.

2.0 Le rôle des engrenages Engrenages

Les engrenages doivent être utilisés par paires pour être efficaces

2.1 Transmettre la puissance du mouvement mécanique : Il existe de nombreux engrenages sur de nombreuses voitures. Ces engrenages peuvent faciliter le fonctionnement des voitures ou de diverses autres machines. Par exemple, comme le dispositif de changement de vitesse sur les voitures et les boîtes de réduction industrielles, etc. Avec le rôle d'engrenages, ils peuvent fonctionner normalement.

2.2 Changer la direction du mouvement :
La figure suivante montre la loi de changement de direction du mouvement par différentes combinaisons d'engrenages.

2.3 Modifier la vitesse de déplacement : l'installation d'une combinaison de grands et petits engrenages sur la machine peut faire accélérer ou décélérer rapidement la machine, comme les boîtiers de réduction et les dispositifs d'accélération.

2.4 Modifier le couple ou la torsion : La combinaison de grands et petits engrenages modifiera le couple produit par les engrenages ; (Il y a une explication détaillée dans le troisième point ci-dessous.)

2, rapports de transmission et sens de rotation des trains d'engrenages
Le rapport de transmission est le rapport des vitesses angulaires de deux composants rotatifs dans un mécanisme, également appelé rapport de vitesse. Le rapport de transmission du composant a et du composant b est i=ωa/ωb=na/nb, où ωa et ωb sont respectivement les vitesses angulaires du composant a et b (radians par seconde) ; na et nb sont respectivement les vitesses de rotation des composants a et b (tours par minute).

1. Mécanisme d'engrenage à un seul étage - : un train d'engrenages formé après l'engrènement d'une paire d'engrenages est appelé mécanisme d'engrenage à un seul étage -.

Supposons que le nombre de dents de l'engrenage menant du mécanisme d'engrenage à un étage - soit z1, le nombre de tours soit n1, le nombre de dents de l'engrenage mené soit z2 et le nombre de tours soit n2. L'équation de calcul du rapport de transmission est la suivante :
Rapport de transmission=z2/z1=n1/n2
Selon la valeur du rapport de transmission, le mécanisme d'engrenage-à un étage peut être divisé en trois catégories :
Rapport de transmission < 1, mécanisme d'augmentation de la vitesse-, n1 < n2
Rapport de transmission=1, mécanisme d'engrenage à vitesse constante-, n1=n2
Rapport de transmission > 1, mécanisme de réduction de vitesse-, n1 > n2
2.0 Mécanisme d'engrenage à deux- : le mécanisme d'engrenage à deux-étages est composé de deux ensembles de mécanismes d'engrenage à un-étage.
La figure suivante montre la structure du mécanisme d'engrenage à deux -étages.

Rapport de transmission=z2/z1 * z4/z3=n1/n2 * n3/n4.

Ce qui suit est un exemple de calcul du rapport de transmission d'un mécanisme d'engrenage à deux étages -.

3, relation entre le couple, la puissance et la vitesse de rotation
Examinons d'abord quelques formules et comprenons-les étape par étape.
un. En physique, le moment de force, moment de force=force × bras de levier (ligne droite). La formule de calcul du moment de force est M=L×F. L'unité de moment de force est le Newton - mètre, simplement appelé N - m, avec le symbole N*m.

Bras de levier OA × force Fa=bras de levier OB × force Fb.

b. Dans un état de rotation, le couple (un moment de force spécial)=F (force) × r (rayon de rotation), c'est-à-dire le produit de la force tangentielle et du rayon du cercle depuis la force jusqu'au point d'action. La formule de calcul du couple est : M=F*r.

c. La relation entre le couple et la vitesse de rotation : T=9550P / n, P=T * n / 9550 ; P est la puissance en kilowatts (kW) ; T est le couple en Newton - mètres (N·m) ; n est la vitesse de rotation en tours par minute (r/min). 9550 est une constante.
d. La relation entre la puissance et le couple et la vitesse de rotation : Puissance (kW) P=Couple (N·m) T × Vitesse de rotation (RPM) n/9550, soit P=T*n/9550, qui peut être comprise avec la figure suivante.

Comme le montre le diagramme de rotation des engrenages, la puissance reste inchangée (sans tenir compte des pertes de transmission), mais la vitesse de rotation est réduite. Selon la puissance=couple × vitesse de rotation (* constante), le nombre de fois où la vitesse de rotation à l'extrémité de la roue est réduite est le même que le nombre de fois où le couple à l'extrémité de la roue est augmenté - c'est ce qu'on appelle le "couple de roue".
e. La relation entre la puissance, le couple et la vitesse angulaire : Puissance P=couple T × vitesse angulaire ω.
Parce que la puissance P=travaille W ÷ temps t, et travaille W=force F × distance s, donc P=F×s/t=F×vitesse linéaire v. Ici v est la vitesse linéaire. Dans un moteur, la vitesse linéaire v du vilebrequin=la vitesse angulaire ω du vilebrequin × le rayon r du vilebrequin.
La substitution dans la formule ci-dessus donne : puissance P=force F × rayon r × vitesse angulaire ω. Et forcez le couple F × rayon r =. Par conséquent, on peut conclure que la puissance P=couple × vitesse angulaire ω. Ainsi, la puissance d’un moteur peut être calculée à partir du couple et de la vitesse de rotation.

Exemples d'images.

Relations supplémentaires : les suivantes concernent un mouvement circulaire uniforme.

1.Vitesse linéaire V=s/t=2πR/T.

2.Vitesse angulaire ω=Φ/t=2π/T=2πf.

3.La relation entre la vitesse linéaire et la vitesse angulaire : vitesse linéaire=vitesse angulaire × rayon, V=ωR.

4.La relation entre la vitesse angulaire et la vitesse de rotation ω=2πn (ici la fréquence et la vitesse de rotation ont la même signification).

5.Période et fréquence T=1/f.
Principales grandeurs physiques et unités : Longueur de l'arc (S) : mètre (m) ; angle (Φ) : radian (rad) ; fréquence (f) : hertz (Hz) ; période (T) : seconde(s) ; vitesse de rotation (n) : r/s ; rayon (R) : mètre (m) ; vitesse linéaire (V) : m/s ; vitesse angulaire (ω) : rad/s.