Важно! При этом надо смотреть, меняется ли направление вращения шестеренки. Если меняется, то передаточное отношение принимается со знаком минус, если не меняется, то плюс. Направление вращения не меняется, если у колеса нарезка зубьев сделана внутри колеса.

1. Большая и неограниченная мощность.
2. Небольшая масса и габариты.
3. Большой коэффициент полезного действия (приблизительно 0,95-0,99).
4. Надёжны, но нуждаются в большой точности изготовления.

Передаточное число в редукторе

Передаточное число представляет собой один из важнейших показателей в работе тех или иных механизмов. Данное число означает соотношение количество зубьев шестерне, которая является ведомой, к количеству зубьев ведущего элемента. В качестве такового используется редуктор.

Работа зубчатой передачи обеспечивает работу механизма за счет передачи крутящего момента. То есть именно передаточное число обуславливает работу привода в результате работы двигателя внутреннего сгорания.

Данный показатель имеет существенное значение, поскольку именно он выражает эффективность работы редуктора и коэффициент полезного действия. Это утверждение следует проиллюстрировать несколькими фактами:

• Передаточное число непосредственно влияет на возможность контроля за передаваемым моментом, его величиной. А это позволяет повышать или сокращать передаваемый момент;
• Крутящий момент обуславливает способность автомобиля набирать скорость. При этом от его величины напрямую зависит динамика разгона и наибольшая скорость, которую способен достигнуть автомобиль;
• Различные вариации передаточного числа означают еще и частоту, с которой приходится переключать передачи в ходе управления автомобилем.

Таким образом, его величина определяет способности двигателя, особенности управления автомобилем и другие важные характеристики.

Рассчитать указанный показатель довольно просто. Как сказано выше, он означает соотношение количества зубьев на ведомом элементе к их числу на ведущем. Следовательно, если ведомый элемент имеет 40 зубьев, а ведущий 20, то передаточное число будет равно 2.

Исходя из величины передаточного числе и основываясь на принципе его действия, происходит разработка двигателей в автомобилях и сельскохозяйственной технике, а также любых других механизмах, которые оснащены коробкой передач. 

Поскольку такой показатель имеет принципиальное значение для условий эксплуатации транспортного средства, то его выбор осуществляется с учетом ряда обстоятельств:

– мощность двигателя и особенности его работы;
– параметры используемых колес;
– особенности системы торможения, ее устройство и надежность.

В целом, именно передаточное число предопределяет специфику управления автомашиной.

Передаточное число редуктора: определение, типы редукторов, вычисление

Передаточное число редуктора – словосочетание, которое мало кого волнует до определенного момента. Большинство автовладельцев редко интересуются, какие же передаточные числа в их автомобиле и не понимают, что это такое и зачем нужна эта информация. Но нужно понимать, чем лучше автовладелец знает своей автомобиль и правильно им пользуется, тем дольше и стабильнее отслужит железный конь.

Автомобилисты задаются вопросом, как узнать передаточное число редуктора, когда возникают проблемы с ним. Такая информация нужна в нескольких случаях:

• когда нужно полностью поменять дефектный узел или заменить определенную деталь;
• при замене узла на модель, отличающуюся от стандартного, что очень важно для понимания того, как поведет себя автомобиль после замены.

Существуют определенные советы, соблюдая которые можно самостоятельно разобраться в работе и строении редуктора и правильно вычислить его параметры.

Общее определение

Редуктор, как конструкционный элемент, применяется в множестве механизмов. Это технический узел, необходимый для коррекции скорости вращения при передаче движения. Изобретение и распространение редукторов произошло во время развития двигателей разного типа. Это объясняется тем, что появилась необходимость превращать высокую оборотную скорость в усилие крутящего момента, или же наоборот. Для различных целей существует множество разновидностей редукторов, выбор которых играет важнейшую роль для нормального функционирования механизмов.

Передаточное число – это основной параметр, который характеризует различные модели редукторов. Оно зависит от типа, параметров и ступеней шестерен.

Передаточное отношение редуктора обозначается мультипликатором, который свидетельствует о типе механизма: понижающий он, или понижающий. Понижающие передаточные редукторы имеют мультипликатор больше 1, редуктор с передаточным числом менее 1 называется повышающим.

В автомобилях редуктора используются для перенаправления силового импульса на колеса с коробки передач, причем всегда скорость вращения снижается. Передаточное число — показатель того, во сколько раз скорость уменьшится. Если передаточное число равняется 4 — это означает, что крутящий момент, передающийся с редуктора на ось, в 4 раза меньше, чем скорость вращения трансмиссии.

Обычно такой механизм устанавливается на ведущую ось, если автомобиль является полноприводным, то устанавливаются два, по одному на каждую ось.

Редуктор не обязательно должен строго соответствовать установленным заводским параметрам, в некоторых случаях при поломке можно заменить на новый узел с меньшим или большим передаточным числом. Как проверить, какой механизм подойдет? Обычно можно делать замену на модели, в которых номинальное передаточное число отличаются не более чем на 0,5 в большую или меньшую сторону. Если взять, к примеру, редукторы автомобилей ВАЗ, есть возможность устанавливать 4 модели. Соответственно скорость работы редуктора уменьшается при увеличении передаточного числа.

Поэтому скорость автомобиля напрямую зависит от скорости работы редуктора, и с помощью замены этого узла можно сделать свой автомобиль более шустрым, например, поставив узел с передаточным числом 20.

Если автомобиль используется для грузовых перевозок, езды по пересеченной местности, рекомендуется устанавливать модель с более низким передаточным числом. Это добавит мощности на ось, несмотря на уменьшение скорости.

При замене узла на модель с большим или меньшим числом, стоит позаботиться о правильной работе спидометра. Так как очень часто он начинает показывать некорректные показатели. Нужно либо заменить тросик, при серьезном сбое, либо просто отрегулировать спидометр.

Что удивительно, при замене редуктора, снять старый и установить новый это самое простое, сложнее всего все правильно отрегулировать и настроить, чтобы общее передаточное число соответствовало необходимым параметрам. Если это не удастся, то даже самый качественный редуктор может быстро выйти из строя.

Способы определения

Существует несколько способов, как определить передаточное число редуктора:

• теоретический;
• практический;
• расчетный.

Первый, наиболее простой, способ – теоретический. Обычно, для того, чтобы узнать необходимую информацию, нужно просто заглянуть в инструкцию автомобиля, где указаны подробные таблицы. Большинство авто содержат такую информацию в Vin-номере, где она зашифрована, но ее легко узнать. Автомобили российского производства обычно имеют стандартный набор типовых моделей редукторов. Это значительно облегчает процесс замены.

Другое дела, когда необходимо заменить только отдельную часть узла. Обычно, когда автомобиль сменил нескольких владельцев, неизвестно сколько раз редуктор заменялся и какая модель установлена в данный момент. Сделать это часто достаточно легко, так как необходимую информацию стараются нанести на места, наиболее удобные для просмотра.

Практический способ определения передаточного числа редуктора более сложный и требует прямого вмешательства в механизм автомобиля. Разберем подробную пошаговую инструкцию:

1. Первое, что нужно сделать, это узнать какая модель установлена на вашем автомобиле. Существует несколько типов, которые отличаются в зависимости от типа передачи зацепления, бывают зубчатые, цепные, винтовые, гипоидные, волновые и фракционные. Передаточное число в любом случае считается как отношение скорости вращения ведомого и ведущего вала. Если вышеуказанные данные известны, придется прибегнуть к разбору узла.
2. Нужно отсоединить редуктор от корпуса и сопутствующих узлов и открыть крышку, чтобы иметь обзор конструктивных элементов. С помощью таких манипуляций можно точно узнать, от какого элемента редуктора стоит отталкиваться при расчете.
3. Затем провести расчет передаточного числа исходя из типа узла. Если передача зубчатая, то провести расчет довольно легко, в таком случае расчетный показатель равняется отношению количества зубьев ведомой шестерни к зубьяv ведущей. Нужно просто посчитать указанные параметры.
4. Если передача ременная, подсчет происходит путем соотношения диаметра ведущего шкива к ведомому, или наоборот. Расчет всегда проводиться от большего числа. При цепной передачи, нужно посчитать количество зубьев ведущей и ведомой звезды, и просчитать соотношение большей к меньшей. При червячной передаче, считается количество заходов на червяке и зубья на червячном колесе, после чего рассчитывается отношение второго полученного числа к первому.

Расчетный способ измерения передаточного числа заднего редуктора заключается в фиксации скорости вращения обоих валов.

Для этого нужно использовать специальный измерительный прибор – тахометр, с помощью которого измеряется скорость вращения приводного вала двигателя и вала, приводящего в движение колеса. Соотношение первого показателя к второму поможет точно определить передаточное число.

Можно делать это проще, посчитав крутящий момент редуктора с помощью вращения колеса. Ведущую ось нужно приподнять на опорах. Фиксируется изначальное положение колеса и ведущего вала, сделать это можно с помощью простых меток. Затем стоит вращать колеса, пока метки не совпадут и подсчитать отдельно количество оборотов вала и колеса. Для этих целей рационально воспользоваться чьей-либо помощью.

После сбора всей необходимой информации нужно поделить число оборотов ведущего вала на количество вращений колеса. Чтобы получить точный результат, нужно внимательно отнестись к каждому этапу процедуры, так как даже малейшая неточность в измерении может критично повлиять на конечный результат.

Типы редукторов

Все виды устроены по схожему принципу, разница заключается только в типе зубчатой передачи. Чаще всего встречаются цилиндрические, конические, глобоидные, комбинированные, червячные и планетарные, но последнее время конструкторы прибегают к комбинированным конструкциям, что позволяет совместить преимущества нескольких типов.

Конструкция разных типов позволяют передавать усилие между узлами, которые располагаются в различных площадях, будут они перпендикулярные (конический редуктор), параллельные (цилиндрический) или пересекающиеся валы (червячные).

Диапазон передаточного числа может разнится от в несколько единиц до нескольких тысяч, что зависит от количества ступеней. Сейчас наиболее распространены механизмы, при изготовлении которых используются нескольких ступеней. Это позволяет комбинировать несколько типов передач и добиться максимально эффективной работы. Рассмотрим основные типы.

Цилиндрический редуктор

Довольно популярные при разработке и производстве машин различного назначения. Эффективно выполняют свои функции при работе с мощными установками, при этом показывают высокий КПД, превышающий 90 %. Чаще всего используется при работе параллельных и сносных валов. Может применяться с различным количеством ступеней, от которых зависит передаточное число, оно может колебаться от 1,5 до 400.

Червячный редуктор

Имеют довольно простую конструкцию, из-за чего обрели широкую популярность. Одним из плюсов также является низкая стоимость в сравнении с аналогами. Количество ступеней обычно ограничивается одной или двумя. При этом диапазон передаточного числа червячного редуктора может находиться в диапазоне от 5 до 10000, которую можно рассчитать по специальной формуле. Недостатком этого типа является низкий КПД и ограниченные мощности силовых установок, с которыми он работает. Состоит из зубчатого колеса и цилиндрического, реже глобоидного, червяка в виде винта.

Планетарный редуктор

Особый тип, который выгодно отличается от аналогов, имея ряд преимуществ. Благодаря чему получил широкое распространение в тяжелом машиностроении. Конструкция этой модели позволяет добиться высокого передаточного числа при работе с мощнейшими силовыми установками. При этом его размеры могут быть значительно меньшими, чем габариты аналогов. Механизм назван планетарным, из-за специфического расположения конструкционных элементов, к которым относятся: сателлиты, водило, солнечная и кольцевая шестерни.

Передача усилия происходит через вал на солнечную шестерню, которая находится в зацепе со всеми сателлитами. В это время кольцевая шестерня находится в статичном положении. Модель отличается высоким КПД, и работой в диапазоне передаточного числа от 6 до 450.

Выбор типа узла всегда основывается на конструкционных требованиях к механизму, при этом выбором модели должен заниматься квалифицированный конструктор. Первое что нужно определить — какой тип передачи нужен, оптимальный размер механизма, рассчитать осевые нагрузи на валах и температурный режим работы.

От количества ступеней выбранного механизма напрямую зависит передаточное отношение. Одноступенчатые применяются для выполнения простых функций, обычно это червячный тип. Сейчас чаще можно встретить комбинированные типы передач, что позволяет значительно расширить функционал узла.

В качестве входных и выходных валов применяются стандартные прямые валы, изготовлены в форме тел вращения. От их качества напрямую зависит качество работы всего механизма, так как на них действуют множество внешних нагрузок различных типов.

Срок эксплуатации редко зависит от типа и производителя. В первую очередь на это влияет качественный подбор модели, монтаж и эксплуатационное обслуживание.

Очень важно своевременно менять сальники и масло. Постоянные профилактические работы обеспечат стабильную работу и обезопасят от внезапных поломок. Для контроля уровня масла имеется специальное смотровое окно, что позволяет вовремя пополнять необходимый объем.

В целом, самостоятельно рассчитать передаточное число, подобрать подходящую модель и провести замену (ремонт) редуктора не составит труда. Главное соблюдать рекомендации специалистов и технические инструкции, указанные производителем.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей . В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал совершает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, передаточное число передаточного числа 40: 1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример из дворника.

Механический одометр – еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные передачи

Есть много других способов использования шестерен.Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей . Планетарные передачи решают следующую проблему. Допустим, вам нужно передаточное число 6: 1, при котором входной сигнал вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это передаточное число – использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой цепочке синяя шестерня в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (что дает передаточное число 6: 1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково.Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни была такой же, как и у входной шестерни. Распространенное место, где требуется возможность такой же оси, – это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную передачу, как показано здесь:

В этой системе передач желтая передача (солнце ) включает все три красные передачи ( планет ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило ), и они входят в зацепление с внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи.Поскольку вместо одной красные шестерни используются три, эта зубчатая передача чрезвычайно прочная. Выходной вал прикреплен к синей коронной шестерне, а водило планетарной передачи удерживается неподвижно – это дает то же передаточное число 6: 1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной передачи на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклерных систем. Внутри автоматических трансмиссий вы также найдете планетарные передачи.

Еще одна интересная особенность планетарных передач заключается в том, что они могут создавать разные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую передачу вы используете в качестве выхода, а какую вы держите неподвижно.Например, если вход – солнечная шестерня, и мы удерживаем коронную шестерню неподвижно и прикрепляем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планеты и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна вращаться шесть раз, чтобы водило планеты совершило один оборот, она должна вращаться семь раз. Это связано с тем, что водило планетарной передачи совершило один оборот солнечной шестерни в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Таким образом, в этом случае мы получаем сокращение 7: 1.

Вы можете снова переставить все, и на этот раз удерживайте солнечную шестерню неподвижно, снимите выход с водила планетарной передачи и подсоедините вход к коронной шестерне. Это даст вам редуктор 1,17: 1. В автоматической коробке передач используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а также используются муфты и тормозные ленты для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входов и выходов.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей .В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал совершает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, передаточное число передаточного числа 40: 1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример из дворника.

Механический одометр – еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные передачи

Есть много других способов использования шестерен. Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей . Планетарные передачи решают следующую проблему.Допустим, вам нужно передаточное число 6: 1, при котором входной сигнал вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это передаточное число – использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой цепочке синяя шестерня в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (что дает передаточное число 6: 1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково. Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни была такой же, как и у входной шестерни.Распространенное место, где требуется возможность такой же оси, – это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную передачу, как показано здесь:

В этой системе передач желтая передача (солнце ) включает все три красные передачи ( планет ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило ), и они входят в зацепление с внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи. Поскольку вместо одной красные шестерни используются три, эта зубчатая передача чрезвычайно прочная.Выходной вал прикреплен к синей коронной шестерне, а водило планетарной передачи удерживается неподвижно – это дает то же передаточное число 6: 1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной передачи на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклерных систем. Внутри автоматических трансмиссий вы также найдете планетарные передачи.

Еще одна интересная особенность планетарных передач заключается в том, что они могут создавать разные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую передачу вы используете в качестве выхода, а какую вы держите неподвижно.Например, если вход – солнечная шестерня, и мы удерживаем коронную шестерню неподвижно и прикрепляем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планеты и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна вращаться шесть раз, чтобы водило планеты совершило один оборот, она должна вращаться семь раз. Это связано с тем, что водило планетарной передачи совершило один оборот солнечной шестерни в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Таким образом, в этом случае мы получаем сокращение 7: 1.

Вы можете снова переставить все, и на этот раз удерживайте солнечную шестерню неподвижно, снимите выход с водила планетарной передачи и подсоедините вход к коронной шестерне. Это даст вам редуктор 1,17: 1. В автоматической коробке передач используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а также используются муфты и тормозные ленты для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входов и выходов.

Как работают передаточные числа | HowStuffWorks

Если вы хотите создать высокое передаточное число, ничто не сравнится с червячной передачей .В червячной передаче вал с резьбой входит в зацепление с зубьями шестерни. Каждый раз, когда вал совершает один оборот, шестерня перемещается на один зуб вперед. Если шестерня имеет 40 зубьев, передаточное число передаточного числа 40: 1 в очень маленьком корпусе. Вот один пример из дворника.

Механический одометр – еще одно место, где используется много червячных передач:

Планетарные передачи

Есть много других способов использования шестерен. Одна специализированная зубчатая передача называется планетарной зубчатой ​​передачей . Планетарные передачи решают следующую проблему.Допустим, вам нужно передаточное число 6: 1, при котором входной сигнал вращается в том же направлении, что и выходной. Один из способов создать это передаточное число – использовать следующую трехступенчатую передачу:

В этой цепочке синяя шестерня в шесть раз больше диаметра желтой шестерни (что дает передаточное число 6: 1). Размер красной шестерни не важен, потому что она просто меняет направление вращения, чтобы синяя и желтая шестерни вращались одинаково. Однако представьте, что вы хотите, чтобы ось выходной шестерни была такой же, как и у входной шестерни.Распространенное место, где требуется возможность такой же оси, – это электрическая отвертка. В этом случае вы можете использовать планетарную передачу, как показано здесь:

В этой системе передач желтая передача (солнце ) включает все три красные передачи ( планет ) одновременно. Все три прикреплены к пластине (водило ), и они входят в зацепление с внутри синей шестерни (кольцо ), а не снаружи. Поскольку вместо одной красные шестерни используются три, эта зубчатая передача чрезвычайно прочная.Выходной вал прикреплен к синей коронной шестерне, а водило планетарной передачи удерживается неподвижно – это дает то же передаточное число 6: 1. Вы можете увидеть изображение двухступенчатой ​​планетарной передачи на странице электрической отвертки и трехступенчатой ​​планетарной системы на странице спринклерных систем. Внутри автоматических трансмиссий вы также найдете планетарные передачи.

Еще одна интересная особенность планетарных передач заключается в том, что они могут создавать разные передаточные числа в зависимости от того, какую передачу вы используете в качестве входной, какую передачу вы используете в качестве выхода, а какую вы держите неподвижно.Например, если вход – солнечная шестерня, и мы удерживаем коронную шестерню неподвижно и прикрепляем выходной вал к водилу планетарной передачи, мы получаем другое передаточное число. В этом случае водило планеты и планеты вращаются вокруг солнечной шестерни, поэтому вместо того, чтобы солнечная шестерня должна вращаться шесть раз, чтобы водило планеты совершило один оборот, она должна вращаться семь раз. Это связано с тем, что водило планетарной передачи совершило один оборот солнечной шестерни в том же направлении, в котором она вращалась, вычитая один оборот из солнечной шестерни.Таким образом, в этом случае мы получаем сокращение 7: 1.

Вы можете снова переставить все, и на этот раз удерживайте солнечную шестерню неподвижно, снимите выход с водила планетарной передачи и подсоедините вход к коронной шестерне. Это даст вам редуктор 1,17: 1. В автоматической коробке передач используются планетарные редукторы для создания различных передаточных чисел, а также используются муфты и тормозные ленты для удержания различных частей редуктора в неподвижном состоянии и изменения входов и выходов.

How Gear Works – Car Craft Magazine

Итак, вы выбросили набор из 4 штук.10 секунд на заднюю ось, потому что вы хотите ехать быстро … но вы действительно знаете, что делаете? Согласно нашему опросу читателей, многие из вас готовы признать, что на самом деле нет.

Вот почему эта история расскажет об основах зубчатой ​​передачи для новичков, а также расскажет о некоторых физических аспектах ее работы, которые вы, хардкорные типы, могли не учитывать. Мы также воспользуемся нашим собственным опытом, чтобы помочь вам решить, как настроить машину для езды по улице или полосе. Может помочь, если вы сначала прочитаете «Gearing Lingo» в правом столбце.

Когда вы слышите, что люди ссылаются на числа вроде 3,08, 3,73 или 4,10, они говорят о соотношении зубчатых колес в задней оси – следовательно, цифры более точны 3,08: 1, 3,73: 1 или 4,10: 1. Передаточное отношение – это количество зубьев ведомой шестерни (кольца), деленное на количество зубьев ведущей шестерни (шестерни). Таким образом, если коронная шестерня имеет 37 зубьев, а шестерня – 9 зубцов, соотношение будет 4,11: 1. Это также означает, что на каждый оборот зубчатого венца шестерня поворачивается на 4.11 раз.

Помимо изменения направления потока мощности на 90 градусов (от карданного вала к осям), задние шестерни предназначены для увеличения крутящего момента, передаваемого двигателем и трансмиссией. Механизмы можно рассматривать как сложные рычаги. Другими словами, они обеспечивают механическое преимущество, которое умножает работу – в данном случае крутящий момент – чтобы помочь мощности двигателя перемещать транспортное средство. Более низкие передачи похожи на более длинный рычаг: они обеспечивают большее механическое преимущество. Более высокие передачи похожи на более короткий рычаг: они обеспечивают меньшее механическое преимущество.Это похоже на то, когда вы используете длинную перемычку вместо короткой рукоятки с храповым механизмом для снятия затянутых гаек. Точно так же, как длинный стержень передает больший крутящий момент на гайку, шестерни нижней оси обеспечивают больший крутящий момент на колесах.

Очень легко рассчитать приумножение крутящего момента, обеспечиваемое вашими ведущими шестернями, – просто умножьте его на передаточное число. Например, предположим, что двигатель и трансмиссия передают крутящий момент 100 фунт-фут на ведущую шестерню. Если передаточное число зубчатого колеса равно 4.10: 1, то выходной крутящий момент составляет 410 фунт-фут (100×4,10). Точно так же, если передаточное число составляет 3,08: 1, то выходной крутящий момент будет 308 фунт-фут. Легко видеть, что более низкие передачи 4,10: 1 передают на землю больше мощности, чем более высокие передачи 3,08: 1. Имейте в виду, что мощность двигателя не изменилась, но изменился крутящий момент, доступный для шин.

Осевые шестерни и частота вращения двигателя

Учитывая, что понижающие передачи обеспечивают большее увеличение крутящего момента, кажется, что они всегда являются лучшим выбором для использования с высокими эксплуатационными характеристиками.Однако более низкие передачи требуют большей входной скорости (оборотов двигателя) для обеспечения той же выходной скорости (оборотов шины). Более высокие передачи меньше увеличивают крутящий момент, но они требуют меньшей входной скорости для обеспечения той же выходной скорости; вот почему передаточные числа также определяют крейсерские обороты двигателя.

Опять же, подумайте о длинной перемычке и короткой трещотке. Когда ваша рука находится на дальнем конце отбойного стержня (который является более длинным рычагом, как у нижних передач), работа намного проще, но для того, чтобы повернуть гайку, один полный оборот требует, чтобы ваша рука прошла гораздо большее расстояние, чем это было бы с гаечный ключ меньшего размера (более короткий рычаг, как у высших передач) с меньшим радиусом поворота.Аналогичным образом, для передач нижней оси (более длинный рычаг) требуется, чтобы двигатель перемещался на большее расстояние (больше оборотов) за один оборот шины, чем для более высоких передач. Чтобы взглянуть на это с другой стороны, если трансмиссия находится на передаче с передаточным числом 1: 1 (например, четвертая передача на большинстве четырехскоростных), а задняя передача составляет 3,08 секунды, то двигатель должен повернуться 3,08 раза за каждый оборот. шин. Более низкая передача 4,10: 1 заставит двигатель вращаться 4,10 раза за каждый оборот шины, поэтому более низкие передачи вызывают более высокие обороты двигателя при любой скорости движения.

Осевые шестерни в сравнении с характеристиками автомобиля

Если вы продолжите визуализировать пример снятия гаек с проушинами длинным или коротким гаечным ключом, это поможет вам понять, как настроить автомобиль на ускорение на четверть мили. Все, что вы можете сделать, чтобы уменьшить сопротивление повороту гайки, позволит вам использовать более короткий гаечный ключ или меньшее усилие; Точно так же, чем легче автомобиль, тем меньше усилий требуется для его перемещения, тем выше скорость, на которой вы можете уйти. Кроме того, ваш мускулистый приятель, вероятно, сможет ослабить гайку с помощью короткого гаечного ключа, тогда как слабому человеку потребуется более длинный гаечный ключ; То же самое и с автомобилем – чем больше входная мощность (крутящий момент двигателя), тем более высокую передачу вы можете использовать.

В реальном мире типичные уличные машины, стремящиеся к хорошим характеристикам драгстрипа, обычно быстрее всего работают с передачами 4,10: 1. Пониженные передачи требуются, если автомобиль очень тяжелый или если двигатель развивает свою мощность на верхнем пределе шкалы оборотов. Иногда используются более высокие передачи, если двигатель имеет большой крутящий момент на низких оборотах и ​​не любит крутиться на высоких оборотах – 455 Buicks, Olds и Pontiacs – прекрасные примеры автомобилей, которые могут работать быстро с 3,50: 1 или 3,73: 1. шестерни. Кроме того, закись азота позволяет использовать более высокие передачи не только потому, что он резко увеличивает крутящий момент, но и потому, что он вызывает быстрое увеличение оборотов двигателя.Добавьте закись азота, и вы можете обнаружить, что переключитесь раньше, а если вы на высшей передаче на полпути, то двигатель будет кричать на финише. Использование более высоких передач помогает закиси азота лучше работать под нагрузкой, а также помогает двигателю оставаться в рабочем диапазоне мощности на всем протяжении трассы.

Вот причина, по которой низкие передачи могут быть полезны для производительности драгстрипа, о которой вы, вероятно, никогда не задумывались. Предположим, что автомобиль имеет передаточное отношение 1: 1, шины высотой 26 дюймов и шестерни моста 3,08: 1. При разгоне от 50 до 70 миль в час частота вращения двигателя увеличивается примерно на 800 об / мин.Включите передачу 4,10: 1 в той же машине, и частота вращения двигателя увеличится на 1060 об / мин – разница составляет 40 об / мин для 3,08 с по сравнению с 53 об / мин для 4,10 с. Более высокая скорость увеличения оборотов по сравнению со скоростью движения обеспечивает большее ускорение. Поскольку мощность в лошадиных силах увеличивается по мере увеличения оборотов двигателя (до точки, когда кривая крутящего момента падает с большей скоростью, чем увеличение оборотов двигателя), двигатель может легче преодолевать нагрузки на более низких передачах, чем на более высоких передачах. Это помогает не только в ускорении, но и в поддержании скорости движения под нагрузкой, например, при подъеме на крутой склон.

Если вы предпочитаете максимальную скорость характеристикам драгстрипа, то могут потребоваться более высокие передачи оси, например, 2,76: 1 или 3,08: 1. Более высокие передачи уменьшают скорость вращения двигателя в зависимости от скорости движения. Еще один способ взглянуть на это: автомобиль будет двигаться быстрее на предельных оборотах двигателя, чем на более низких передачах. Пострадает ускорение на низких скоростях, но это можно исправить с помощью одной из современных ручных пяти- или шестиступенчатых трансмиссий, которые обеспечивают более низкие Первую и Вторую передачи для ускорения, а также имеют повышающую передачу для еще большей максимальной скорости – или снижение оборотов двигателя, в зависимости от от того, как вы на это смотрите.

Почему высота шин влияет на круизные обороты?

Иногда можно услышать, как люди говорят об «эффективном передаточном числе», чтобы объяснить падение крейсерских оборотов после установки более высоких шин или увеличение оборотов на более коротких шинах. Вот их теория: если автомобиль стартует с передачей 3,50: 1 и шинами высотой 26 дюймов, но затем шины меняются на 30-дюймовые, то эффективное передаточное число составляет 3,08: 1. Другими словами, крейсерская частота вращения с передачами 3,50: 1 и 30-дюймовыми шинами такая же, как если бы 26-дюймовые шины были сохранены и 3.Установлены шестерни 08: 1.

Нам не нравится эта концепция, потому что она сложна и неактуальна. Вы не можете подойти к автомобилю в ночное время круиза и вычислить его «эффективное передаточное число», если не знаете его первоначальный размер шин. Многие скажут: «У него передачи 3,73: 1, но они действуют как 3,50, потому что шины выше». Выше чего? Нет стандарта, с которым можно было бы сравнивать. Кроме того, «эффективное передаточное число» означает, что передаточное число было изменено, но размер шины никак не влияет на передаточное число осей.Вот доказательство: если у вас есть передачи 4,10: 1, то карданный вал будет поворачиваться 4,1 раза за каждый оборот шин, независимо от их размера.

Однако изменения диаметра шин действительно влияют на крейсерские обороты автомобиля и, возможно, на его ускорение, потому что вы изменили количество оборотов шины на милю. Например, шина с истинным диаметром 26 дюймов имеет окружность 81,68 дюйма; шина высотой 30 дюймов имеет окружность 94,25 дюйма. Это означает, что каждый раз, когда 30-дюймовая шина совершает один оборот, она перемещает автомобиль примерно на 12-1 / 2 дюйма дальше, чем один оборот 26-дюймовых шин.Следовательно, более высокая шина требует меньших входных оборотов (оборотов двигателя), чтобы пройти такое же расстояние. И наоборот, более короткие шины требуют большей скорости двигателя на милю в час. Вот почему более короткие шины, кажется, действуют как шестерни нижней оси, а более высокие – как высшие передачи.

Есть две другие причины, по которым более высокие шины могут снижать ускорение. Во-первых, выше обычно означает больше, а значит, тяжелее. Во-вторых, более высокие шины имеют больший радиус статической нагрузки или расстояние от центра полуоси до земли, когда шина установлена ​​с рабочим давлением и нагружена весом транспортного средства.Чем больше радиус статической нагрузки, чем больше длина рычага между осью и землей, тем выше способность шины сопротивляться ускорению автомобиля. Однако более высокие шины также имеют большее пятно контакта, чем более короткие шины, поэтому преимущества тягового усилия на драгстрипе обычно перевешивают любые недостатки более высоких шин, особенно когда выбираются правильные ведущие шестерни, чтобы компенсировать размер шины.

Как работают передаточные числа?

Передаточное число – это фундаментальная наука, лежащая в основе почти каждой машины в современную эпоху.Они могут максимизировать мощность и эффективность и основаны на простой математике. Итак, как они работают?

Если вы работаете с передаточными числами каждый день, этот пост, вероятно, не для вас. Но если вы хотите улучшить свое понимание этого важного элемента конструкции машины, продолжайте читать.

Передаточные числа просты, если вы разбираетесь в математике, стоящей за кругами. Я избавлю вас от математики в начальной школе, но важно знать, что длина окружности связана с диаметром круга.Эта математика важна при расчете передаточного числа.

Основы проектирования передаточных чисел и передаточных чисел

Чтобы начать понимать передаточные числа, проще всего начать с удаления зубьев шестерен. Представьте себе два круга, катящихся друг против друга, и при условии отсутствия проскальзывания, как в колледже Физика 1. Дайте одному кругу диаметр 2,54 дюйма . Умножение этого числа на пи дает нам окружность 8 дюймов или, другими словами, один полный оборот окружности приведет к смещению на 8 дюймов .

Обозначьте круг два диаметром ,3175 дюйма , что даст нам окружность 1 дюйм . Если эти два круга катятся вместе, они будут иметь передаточное число 8: 1, так как круг имеет окружность в 8 раз больше, чем диаметр второго круга. Передаточное число 8: 1 означает, что , при котором круг два, поворачивается на 8 раз по за каждый раз, когда один круг вращается один раз. Не засыпай меня еще; мы будем становиться все более и более сложными.

Шестерни – это не круги, потому что, как вы знаете, у них есть зубцы.Шестерни должны иметь зубья, потому что в реальном мире нет бесконечного трения между двумя вращающимися кругами. Зубья также позволяют легко достичь точного передаточного числа.

Вместо того, чтобы иметь дело с диаметрами шестерен, вы можете использовать количество зубьев шестерни для достижения высокоточных передаточных чисел. Передаточные числа никогда не бывают произвольными, они сильно зависят от необходимого крутящего момента и выходной мощности, а также от зубчатой ​​передачи и прочности материала. Например, если вам нужно передаточное число 3.57: 1 , можно было бы спроектировать две совместимые шестерни , одну с 75 зубьями и другую с 21 .

СВЯЗАННЫЙ: ДАННЫЙ ТУРБОФАН С ПЕРЕДАЧЕЙ НА 15 ПРОЦЕНТОВ ЭФФЕКТИВнее ДРУГИХ САМОЛЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Еще одним важным аспектом, влияющим на использование зубьев шестерен, являются производственные допуски. Большинство шестерен могут быть изготовлены с довольно широкими допусками, и мы знаем, что чем жестче допуски, тем дороже их производство.Зубья позволяют производить шестерни заданного диаметра в некоторой степени вариативно, а это значит, что изготовление становится дешевле. По сути, зубья становятся буфером, который допускает дефекты в производстве зубчатых колес.

Расчет передаточных чисел при проектировании машин

Хотя базовое передаточное число довольно просто понять, оно также может быть намного сложнее. При проектировании машин часто требуются зубчатые передачи большого размера, называемые зубчатыми передачами. Они состоят из множества шестерен, которые часто ставятся друг на друга или кладутся последовательно.Зубчатые передачи необходимы для достижения более надежных передаточных чисел, а также для влияния на направление вращения. Поскольку две соединенные шестерни будут вращаться в противоположных направлениях, зубчатые передачи часто необходимы для передачи мощности через определенные передаточные числа без влияния на вращение.

Например, при использовании трехступенчатой ​​зубчатой ​​передачи , с передаточным числом 1: 5, приведет к увеличению скорости вращения на на 2500%, при сохранении выходного сигнала в том же направлении, что и входного.Чтобы дать более конкретный пример, двигатель, который прикладывал 100 об / мин к начальному концу этой зубчатой ​​передачи, будет выдавать 2500 об / мин на другом конце в том же направлении. Вы также можете изменить направление подачи питания и понизить двигатель 2500 об / мин до выходной мощности 100 об / мин . Эти изменения позволяют регулировать как крутящий момент, так и скорость.

СВЯЗАННЫЕ С: ФУТУРИСТИЧЕСКОЕ РОССИЙСКОЕ ПЕХОТЕПЕЖНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПОЛУЧАЕТ ЯДЕРНОСТОЙКОЕ ОБНОВЛЕНИЕ

Более сложные комбинации шестерен и передаточных чисел позволяют получить некоторые интересные конструкции машин.Теоретически передаточные числа просты, но, как инженер, вы можете оказаться вовлеченными в сложные конструкции зубчатых передач, которые кажутся немного подавляющими. Как и в случае с другими инженерными навыками, для полного развития навыков проектирования передаточных чисел требуется время.

Коробки передач – практическое применение передаточных чисел

Коробки передач – одни из лучших примеров практического применения передаточных чисел. Любой, кто ездил на машине или другом моторизованном транспортном средстве, получил пользу от трансмиссии в той или иной форме.И каждая трансмиссия – это, по сути, просто набор тесно связанных шестерен и передаточных чисел. Посмотрите невероятно полезное видео из Learn Engineering ниже, чтобы узнать больше о том, как работают механические коробки передач.

Важно отметить, что, хотя механические коробки передач перестают пользоваться популярностью у автопроизводителей, поскольку их нелегко установить в гибридные или электромобили, они работают почти так же, как автоматические трансмиссии, в том, что касается передачи. .Основное отличие заключается в том, как переключаются передачи.

СВЯЗАННЫЙ: ПЯТЬ ТЕНДЕНЦИЙ, ФОРМИРУЮЩИХ АВТОМОБИЛЬНУЮ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ В 2020 ГОДУ

Механические трансмиссии будут включать в себя действия пользователя (перемещение рычага переключения передач и сцепления) для переключения, тогда как автоматические трансмиссии будут использовать ввод от бортового компьютера автомобиля или, в очень редких случаях. ранние модели, механическое воздействие либо от скорости автомобиля, либо от двигателя автомобиля.

Как выбрать правильное передаточное число для вашего пикапа

Вопросы осей, которые необходимо учитывать

Одна сложная вещь при выборе передаточного числа заключается в том, что информация об экономии топлива EPA на наклейке на окошке в первую очередь относится к «базовой» или стандартной оси передаточное число, даже если этот конкретный грузовик может поставляться с дополнительным передаточным числом оси, говорит Дэн Эдмундс, директор по испытаниям автомобилей Эдмундс.Таким образом, любое передаточное число осей, указанное на наклейке на окошке со стороны опций, снизит показатели экономии топлива, напечатанные на той же наклейке.

Другая трудность заключается в том, что дополнительные передаточные числа осей и их влияние на буксировку нельзя сравнивать между производителями грузовиков, – говорит Дэн Эдмундс. Это потому, что каждый производитель грузовиков может использовать шины разного размера, а сама шина выступает в качестве последней «шестерни» в системе. По его словам, лучше всего сравнить варианты осей внутри одной марки, чтобы увидеть, как каждый из них влияет на характеристики буксировки, указанные в руководстве по буксировке этой марки.

Когда вы покупаете свой грузовик, вы можете услышать, что передаточные числа осей с меньшими цифрами называются «высокими» передачами, а с более высокими – «короткими» передачами. Чтобы легче запомнить, что это означает, представьте себе высокого человека, который с каждым шагом преодолевает большее расстояние. Точно так же высокая передача перемещает грузовик дальше с каждым оборотом двигателя. Грузовики с высокими передачами обеспечивают меньший расход топлива, поскольку их двигатели имеют меньшее количество оборотов в минуту при заданной скорости движения. Но более высокие шестерни также уменьшают крутящий момент или мощность, поэтому вы не можете буксировать более тяжелые прицепы или перевозить более тяжелые грузы.

Ram и другие производители рекомендуют покупателям грузовиков просматривать таблицы буксировки и полезной нагрузки на своих сайтах. Они помогают клиентам выбрать силовой агрегат, соответствующий их конкретным потребностям. Поскольку производители грузовиков производят трансмиссии с большим количеством передач, передаточные числа осей также изменятся. Например, трансмиссия с большим количеством передач может позволить производителю грузовиков предложить более высокое передаточное число задней оси (3,55 вместо 3,73) и при этом обеспечить улучшенные возможности буксировки и буксировки.

Прежде чем отправиться в автосалон, подумайте, как вы собираетесь использовать грузовик. В случае сомнений по умолчанию используется более высокое числовое передаточное число осей. Хотя это немного снизит экономию топлива, это также означает, что вам будет удобнее буксировать и буксировать на большие расстояния.

Но если ваша задача – добиться большей экономии топлива на скоростях шоссе, вам может подойти более низкое передаточное число ведущего моста, равно как и коробка передач с большим количеством передач.

Объяснение простого передаточного числа | Sciencing

То, как шестерни взаимодействуют друг с другом, важно знать каждому, кто планирует максимально использовать их. Большинство современных автомобилей имеют передаточные числа, рассчитанные с помощью компьютеров, но велосипеды и механические домашние проекты – нет. Если вас озадачивают передаточные числа, это поможет узнать, что такое передаточное число и как оно влияет на другие части вашего механического устройства.

Передаточное число

Если несколько зубчатых колес входят в зацепление, количество зубьев на них формирует важное передаточное число: передаточное число.Когда несколько шестерен сцепляются вместе, они образуют так называемую зубчатую цепь. Передаточное число рассчитывается только для первой передачи, ведущей шестерни, подключенной к источнику питания, и последней передачи в цепи. Если вы подсчитаете количество зубьев на первой шестерне и на шестерне X (последней) и установите их передаточное число (1: X), это будет передаточное число. Если количество можно уменьшить, вам следует уменьшить его, например, соотношение 100: 40 зубов уменьшается до 5: 2.

Скорость и передаточное число

Передаточное число необходимо для расчета скорости, которую будет развивать данная зубчатая цепь.Когда у вас есть эта информация, у вас есть половина информации, необходимой для расчета скорости. Уравнение: Скорость (Передача 1) * Зубья (Передача 1) = Скорость (Передача X) * Зубья (Передача X). Итак, если у вас есть скорость, с которой двигатель передает шестерни, вы можете очень легко рассчитать скорость шестерни X.

Шкивы