Vaihde on mekaaninen laite, joka koostuu kahdesta tai useammasta hammastettua pyörää palvelevat:
Liikkeensiirron tapauksessa kaksi hammastettua pyörää ovat kosketuksissa toistensa kanssa ja välittävät voimaa esteiden läpi. Hammaspyörä koostuu hammaspyörästä , jota kutsumme yhdeksi pyöräksi tai pienimmäksi pyöräksi, ja pyöräksi, telineeksi , kruunuksi tai ruuviksi. Kun läsnä on enemmän kuin kaksi hammastettua pyörää, sitä kutsutaan hammaspyöräksi.
Yleisin profiili on ympyräprofiilin kierre , jota käytetään useimmiten yleisessä mekaniikassa; episykloidi profiilia käytettiin useimmiten katsella mekanismeja, koska pieniä määriä hampaat, hampaan on paksumpi tyvestä.
Hampaita on erilaisia:
Vastaavasti vaihdetyyppejä on useita:
Vanhin tunnettu vaihdemekanismi on Antikythera Machine .
In kelloteollisuutta , ei pidä sekoittaa mobiili , kokoonpano, jossa on pyörän , joka on asennettu sen hammaspyörään .
Vaihde on yksi kahdeksasta yksinkertaisesta koneesta . Vaihteita käytetään kaikilla mekaniikan aloilla siirtämään liikkeitä kellonvalmistuksesta raskaan teollisuuden vaihteistoihin. Voimansiirto tapahtuu erittäin hyvällä polttoaineteholla, koska se on yleensä yli 95% oikeassa asennus- ja voiteluolosuhteissa.
Kulmanopeus suhde saadaan välillä tulo ja lähtö, joka tunnetaan myös nimillä ”välityssuhteen” ja ” välityssuhde ”, riippuu vain hampaiden lukumäärä pyörien kosketuksessa. Se on myös yhtä suuri kuin suhde pinnoja, ja, sitäkin suuremmalla syyllä , halkaisijat pyörien (lähimpään merkki).
Suurille keskietäisyyden lähetyksille, osien koon suhteen, suositaan ketjua , hihnaa tai hammaspyörien kaskadia.
Seuraavia artikkeleita käytetään seuraavissa termeissä:
Hampaita on useita erityisominaisuuksia. Lähes kaikkien muotojen sanotaan olevan konjugoituja: pyörimisen aikana hampaat pysyvät kosketuksessa sagitaalitasossa, ja kun tämän kosketuspisteen sijainti on suora, hampaiden profiilit ovat ympyrän osia. Merkittävä poikkeus on ”Novikov” -vaihde, jota joskus kutsutaan myös Fisheriksi, jossa kahden hampaan välinen kosketus tapahtuu ”täsmällisesti” koko profiilin ajan.
Tätä profiilia käytetään melkein yleisesti voimansiirtoon. Evolventtinormaali ympyrän on liikeradan pisteen viiva , joka rullaa ilman luistoa on ympyrä . Tätä ympyrää kutsutaan "perusympyräksi", halkaisijaltaan d b . (= D primitiivinen * cos (a)) Involuutin olemassaolovyöhyke sijaitsee perusympyrän ja äärettömyyden välillä . Pohjaympyrän sisällä ei ole oksentelua. Siksi ei ole tarpeen pyrkiä tekemään hammaspyörätoimintoa sen muodostavien hammastusten pohjapiireissä.
Jos tarkastellaan kahta saman ympyrän kahteen pyörään liittyvää perusympyrää, on mahdollista rullata liu'uttamatta viivaa samanaikaisesti näiden kahden ympyrän päällä. Siksi kehän nopeus on ympyröiden on sama kuin linjan. Piste viivalla (kiinnityskohta) luo hampaan reunan molemmille pyörille.
Klassinen vaihdeJos viiva kulkee ympyröiden keskipisteiden välillä, saamme klassisen vaihteen. Pyörät kääntyvät sitten vastakkaiseen suuntaan, ja välityssuhde riippuu halkaisijoista. Kun se on ulkoinen, vaihteen sanotaan olevan paradoksaalinen ja pyörät pyörivät samaan suuntaan.
Tavanomaisen vaihteiston ja erityisesti tavanomaisten hammaspyörien tapauksessa pohjaympyrät tuodaan yhteen siten, että sisempi suora viiva muodostaa painekulman a kohtisuorassa akselien läpi kulkevalle suoralle. Standardista riippuen α on 20 ° tai 14,5 ° vanhoissa vaihteissa.
Hampaat rajoittuvat pisteeseen I, jota kutsutaan "kiinnityspisteeksi", sijaitsevalle alueelle, jossa hampaiden liukumisnopeudet ovat vähäiset, mikä parantaa vaihteen optimaalista tehokkuutta . Kaksi hampaan reunaa saadaan ottamalla huomioon kaksi sisäistä tangenttia.
Hammasta toiseen kohdistuva voima hajoaa kahteen: tangentiaalinen (hyödyllinen), joka välittää vääntömomentin, ja säteittäinen (loinen), joka pyrkii siirtämään pyöriä poispäin. Pienellä painekulmalla on se etu, että se rajoittaa tätä loisten hylkimisvoimaa, mutta antaa hauraan hampaan muodon. Toisaalta korkea painekulma antaa tunkeutuvat hampaat ja on siten kestävämpi, mutta tuottaa paljon voimia akseleille.
Paradoksaalinen vaihdeParadoksaalinen vaihde on vaihde, jossa on kaksi pyörää, joka pyörii samaan suuntaan; sitä käytetään tietyissä tasauspyörästöissä (kuten Mercier-tasauspyörästö, Renaultin insinööri). Hampaiden suuret suhteelliset liukunopeudet mahdollistavat tasauspyörästön osittaisen "lukitsemisen", kun ajoneuvon pyörillä ei ole samaa pitoa maassa. Tarkkaan ottaen kyse ei ole tukkeutumisesta, koska liikkumisen vastustusta ei saavuteta esteillä, vaan kitkalla . Hampaiden tarttumisen välittämisen varmistamiseksi on usein tarpeen järjestää hampaat eri säteittäisiin tasoihin tai turvautua kierukkahampaan (jatkuva ratkaisu).
Hammasmuotigeneraattori on pyörimisakselin suuntainen linja. Tämä on yleisin hammastyyppi. Sitä käytetään kaikissa yleisissä mekaanisissa sovelluksissa. Itse asiassa se on järjestelmä, joka sallii maksimaalisen vaivannäön lähettämisen. Sen suurin puute on kuitenkin meluisa.
KierukkahampaatHammasmuotoinen generaattori on kierukkaviiva , jolla on sama akseli kuin pyörimisakselilla. Tämäntyyppisellä hammastuksella on se etu, että se on hiljaisempi kuin suora hammastus, luomalla vähemmän tärinää. Kierukkahampaat mahdollistavat myös voimansiirron käyttäytymisen parantamisen varmistamalla, että samanaikaisesti kosketuksessa olevien hampaiden lukumäärä muuttuu vakiona, mikä mahdollistaa suurempien voimien siirtämisen ja ennen kaikkea tärinän ja melun vaimentamisen.
Toisaalta tämän tyyppinen hammastus tuottaa aksiaalisen voiman , jonka voimakkuus riippuu hampaiden kallistuskulmasta. Laakerit tai laakerit on mitoitettu ottamaan tätä työtä. Rinnakkaisakselisten hammaspyörien potkurien on oltava vastakkaisiin suuntiin, jotta hampaat voivat verkottua, lukuun ottamatta paradoksaalista vaihdetta.
Kalanruoto pyydyksetCharles Renardin keksimä, mutta André Citroënin patentoima chevron-hammastus tai " Citroën " -hammasharja koostuu kahdesta identtisellä mitalla olevasta kierteisestä hampaasta, mutta vastakkaisiin suuntiin suuntautuvista kierteistä, jotta kokoonpanon aksiaalinen voima kumotaan. Vaikka teoreettisesta näkökulmasta katsottuna tämän tyyppinen hammastus on käytännössä monimutkainen tuottaa, kun profiili ei ole selvä kahden kierteen leikkauspisteessä; sen saavuttaminen on siis kallista. Jotkut valmistajat työstävät keskiuran leikkaustyökalujen vapauttamisen helpottamiseksi kahden potkurin risteyksessä. ura myös helpottaa voiteluaineen tyhjentämistä, mikä mahdollistaa käyttölämpötilan alentamisen. Kalanluuhampaita käytetään pääasiassa raskaassa teollisuudessa. Tässä tapauksessa kyseessä on usein kaksi toisiinsa liittyvää vastakkaista potkurivaihteistoa ja harvemmin yksioblokkisia pyöriä. Se löytyy myös ilmailusta, esimerkiksi PW100- tyyppisen turbopotkurin alennusvaihteesta .
Mato-vaihteetMato-hammaspyörä on vasen vaihde, joka koostuu matosta ja konjugaattimato-pyörästä, jota kutsutaan " matopyöräksi ja matoksi". Ruuvin profiili on yleensä puolisuunnikkaan muotoinen.
Monissa tapauksissa tämä laite on "peruuttamaton", mikä tarkoittaa, että jos ruuvi voi ajaa pyörää, pyörä ei voi ajaa sitä kitkan ja ruuvin kierteen kulman vuoksi. Tämä näkökohta on mielenkiintoinen erityisesti sellaisen vinssin hallitsemisessa, joka ei voi avata itseään. Sen rooli alennusvaihde on myös erittäin mielenkiintoinen, koska se mahdollistaa hyvin korkea kiertonopeus (10: 1-500: 1), jossa on vain kaksi elementtiä, ja tämä pieneen tilaan ja jossa on 90 ° kulmassa lähetyksen . Hinnalla paljon pienempi hyötysuhde kuin viistopyörällä. Tämän heikon suorituskyvyn ansiosta se voi myös varmistaa peruuttamattomuuden tietyissä olosuhteissa.
Alla olevat kaavat pätevät tavanomaisiin hammashoitoihin.
kanssa:
vaihteiston välityssuhde:
Varoitus : "r" -vaihteen alennussuhde on "i" -nopeuden käänteinen : i = 1 / rMetalliosien hampaat valmistetaan pääasiassa poistamalla materiaali (työstö). Se on useimmiten simuloitu kiinnitys työkalun (hammaspyörän, telineen tai jyrsimen) ja leikattavan pyörän välille. Tämän seurauksena hammastus moduuli perimä työkalut. Verkkoliike vaikuttaa kaikissa tapauksissa syöttöliikkeeseen työstöoperaatiossa. Leikkausliike riippuu prosessista.
Muoviosien osalta yksittäiset osat yleensä leikataan, mutta massatuotantoon ne yleensä muovataan.
Moduulit ovat standardoituja. On pääarvot, toissijaiset arvot (suluissa) ja poikkeuksellisesti sallitut arvot (suluissa ja kursiivissa ):
0,06 | (0,07) | 0,08 | (0,09) | 0,1 | (0.11) | 0.12 | (0,14) | 0,15 | (0,18) | 0,2 | (0,22) | 0,25 | (0,28) | 0,3 | (0,35) | 0.4 | (0,45) | 0.5 | (0,55) | 0.6 | (0,7) |
( 0,75 ) | 0.8 | (0,9) | 1 | (1125) | 1.25 | (1.375) | 1.5 | (1.75) | 2 | (2.25) | 2.5 | (2.75) | 3 | ( 3.25 ) | (3.5) | ( 3.75 ) | 4 | (4.5) | 5 | (5.5) | 6 |
( 6.5 ) | (7) | 8 | (9) | 10 | (11) | 12 | (14) | 16 | (18) | 20 | (22) | 25 | (28) | 32 | (36) | 40 | (45) | 50 | (55) | 60 | (70) |
Mitään vaihdetta ei ole mahdollista tehdä. Hyvät verkko-olosuhteet rajoittavat kunkin pyörän hampaiden lukumäärän valintaa. Huomioon otettavat kriteerit ovat:
Hampaiden välinen häiriö13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
13-16 | 13: sta 26: een | välillä 13-45 | välillä 13-101 | välillä 14 - ∞ |
Teline- ja hammaspyöräjärjestelmää käytetään pääasiassa pyörivän liikkeen muuttamiseen siirtymäliikkeeksi tai päinvastoin. Se koostuu hammastetusta pyörästä ( hammaspyörä ) ja hammastangosta ( teline ). Hammaspyörä pyöriessään ajaa tangon hampaita, jotka sitten liikkuvat käännöksenä. Tällaista mekanismia käytetään autoissa ohjauspyörän pyörimisen muuttamiseksi vetopalkkien vasemmalta oikealle liikkumiseksi. Teline- ja hammaspyöräjärjestelmää käytetään myös telinejunassa, jossa veturin moottorin käyttämä hammaspyörä silmukkaa kiskojen kanssa yhdensuuntaisesti asennetun telineen kanssa.
Kahden hammaspyörän akselit ovat yhdensuuntaiset.
Näitä hammaspyöriä käytetään yleensä, jotta hammaspyörän tulon ja lähdön välillä olisi kulma. Tätä järjestelmää käytetään autojen tasauspyörästöissä, jotta voimansiirron tulon ja lähdön välillä olisi suorakulma (differentiaalitoiminnon lisäksi).
Viistehammaspyörän hammaspyörä on muotoinen kartio, jossa suurin osa kärjestä on katkaistu ( katkaistu kartio ). Kun kaksi viistehammaspyörää on verkossa, niiden kuvitteellisten huippupisteiden on oltava sama piste. Niiden akselit myös risteävät tässä kohdassa muodostaen mielivaltaisen ei-suoraviivan kulman akselien välille. Puiden välinen kulma voi olla mikä tahansa muu kuin nolla tai 180 astetta, se on usein 90 astetta.
Kahden hammaspyörän akselit eivät ole samassa tasossa. Tämä koskee erityisesti vasemmanpuoleisia kierukkavaihteita , hypoidivaihteita (ei pidä sekoittaa viistehammaspyöriin ) tai jopa pyörää ja matoa.
Bevel gear
Vasen vaihde
Viistopyörä
Pyörä ja mato
Se on vaihde, jossa on samanaikaiset tai yhdensuuntaiset akselit. Se on vanha kiinnitysjärjestelmä. Se koostuu panos on ” lyhty ” (kaksi levyä, jotka on asetettu kehän karoin tai sylinterit) ja tuotos on ” spinning wheel ” (varustettu vääntömomentin vastaanottimien muodossa karat tai alluchons).
Kellojärjestelmissä osat ovat metallisia; mutta tuulimyllyjen mekanismeissa lyhdyt ja alluchonit valmistetaan useimmiten puusta: vaihto kulumisen tai rikkoutumisen yhteydessä on silloin helpompaa ja taloudellisempaa.
Lyhty ja suuri pyörivä pyörä
Lyhdyn hammaspyörä tuulimyllyn sydämessä
Dosches-tuulimylly
Jyrkkä kello
Vaihteisto on yhdistelmä vaihdetta.
Pelkistyssuhde saadaan vetopyörien hampaiden lukumäärästä jaettuna vetävien pyörien lukumäärällä. On :
Kanssa:
Nämä ovat järjestelmiä, jotka koostuvat satelliiteista, jotka on asennettu kahden planeetan ympäri kiertävälle planeettakantajalle. Siksi niissä on kolme liikkuvaa elementtiä suhteessa toiseen kiinteään. Niitä käytetään kuten differentiaalijärjestelmissä .
Estämällä elementin saadaan samalla geometrialla erilaiset pelkistyssuhteet vielä liikkuvien elementtien välillä. Tätä periaatetta käytetään myös "automaattisissa" vaihteistoissa .
Näitä junia käytetään laajalti mekaniikassa, koska ne voivat tuottaa suuria pelkistyssuhteita, kohtuullisen kokoisilla osilla ja hyväksyttävillä saannoilla (98% vaihetta kohti). Lisäksi niiden geometria johtaa usein kokoonpanoon, jossa tuloakseli on koaksiaalinen lähtöakselin kanssa. Episyklisiä vähennysventtiilejä on kaupallisesti saatavana, ja ne ovat yhteensopivia sähkömoottoreiden kanssa (joista tulee siis vaihdemoottoreita ).
Pallomainen juna lähestyy periaatteessa episyklistä junaa. Hammaspyörät ovat kartiomaisia ja näyttävät siten olevan järjestetty pallolle. Se on moottoriajoneuvojen vetoakselien eron geometria. Ne yhdistävät helposti kulmansiirtotoiminnon, vähennyksen ja differentiaalitoiminnon.
Hampaat voivat vahingoittua kahdella tavalla:
Vuonna tekninen piirustus , edustus hammaspyörien on kodifioitu vuoksi yksinkertaistamisen. Erotamme itse piirustuksen kaaviosta.
Kartioparin realistinen piirustus. Vain poikkileikkausosat noudattavat käytäntöä.
Akselisen hammaspyörän määritelmäpiirustus.
Vaihteiston yleinen piirustus.
Standardoitu kaavio, planeettapyörän junan aksiaalinen näkymä .
Vuonna nopea lähetykset , teho tappiot vaihteita ovat merkittäviä. Niillä on todellakin suora vaikutus mekanismin moitteettomaan toimintaan, ja siksi ne on otettava huomioon eri vaiheissa, erityisesti:
Tehohäviöiden huomioon ottaminen yllä olevien vaiheiden aikana mahdollistaa:
Yleensä vaihteistojen päähäviön lähteet liittyvät:
Vaihde on yleinen symboli teollisuudessa .
Sellaisena se on läsnä esimerkiksi sen vaakuna Laosin , on vaakuna Vietnamin ja vanha vaakuna Burman (välillä 1974 ja 1988, aikana sosialistinen aikana). Se on myös Mulhousen kaupungin vaakuna .
Hammaspyörä on myös École centrale de Lyonin , sekä ilmailutekniikan ja autoteollisuuden korkeakoulun (ESTACA vuoteen 2015 asti) ja École polytechnique de Montréalin logossa .
Pyörivä tunnus on 24-hampainen hammaspyörä, symboli energian siirrosta.
13. syyskuuta 2013Kaksi Englanti tutkijat University of Cambridge löytää että toukka on näköetäisyyden Cicada on varustettu vaihteella, jotta se voi synkronoida sen kahdella jalalla Hypyn aikana.