پاورپوینت سیستمهای انتقال قدرت اتومبیل

دسته بندي : فنی و مهندسی » مکانیک
انتقال قدرت
یک ماشین شامل یک منبع نیرو و یک سامانه انتقال قدرت است که کاربرد خاصی از توان را فراهم می‌آورند. لغت‌نامهٔ میرام-وبستر انتقال را به این صورت تعریف می‌نماید: مجموعه‌ای از قطعاتی که شامل دنده‌های تغییر سرعت و میل‌گاردان‌هایی است که توسط آن‌ها توان را از موتور به یک محور تحت بار منتقل می‌شود. انتقال اغلب به گیربکسی (جعبه‌دنده) که از دنده‌ها و سلسله‌ای از دنده‌ها برای فراهم‌آوری تبدیل سرعت و دور موتور از یک منبع چرخان به دستگاهی دیگر استفاده می‌کند اشاره دارد
گیربکس یا جعبه دنده اتومبیل دارای چندین دنده برای حرکت رو به جلو و معمولاً یک دنده برای حرکت به عقب می‌باشد، امروزه از گیربکس‌های شش و هفت سرعته اتوماتیک و دستی در خودروهای نسل جدید استفاده می‌شود.
چرخدنده سیاره ای
قبل از اینکه به سراغ چرخدنده سیارهای برویم لازم است تعریفی از سیستم انتقال قدرت داشته باشیم.
در اینجا به تعریفی از سیستم انتقال نیرو در سیستم اتوماتیک اتومبیل می پردازیم :
سیستم انتقال نیرو چیست؟
سیستم انتقال نیرو مجموعه ای است که به انتهای موتور متصل است و قدرت موتور را به چرخ های محرک می رساند. هر اتومبیل در محدوده ی خاصی از دور موتور RPM (Reudution PER Minute) به حداکثر کارکرد خود می رسد. یک سیستم انتقال نیروی مناسب ضمن نگهداشتن دور موتور در این محدوده قدرت موتور را به چرخ های محرک انتقال می دهد تا اتومبیل به بهترین وجه رانده شود. این کار به وسیله ی ترکیب دنده ها و محورهای متعدد صورت می گیرد. زمانی که اتومبیل روی دنده ی یک است، دور موتور بسیار بالا تر از دور چرخ های محرک است. در حالی که در دنده های بالا موتور حتی در سرعت های بالا تر از 70 MPH (110km/h ) آزاد کار می کند. به غیر از دنده های جلو هر گیر بکس اتوماتیک دارای یک وضعیت خلاص است که سیستم انتقال نیرو را از چرخ های محرک جدا می کند. دنده ی عقب باعث می شود که چرخ های محرک در جهت معکوس گردش کنند که اجازه ی عقب رفتن به اتومبیل می دهد. در نهایت در این گیربکس ها یک وضعیت پارک (park position) نیز وجود دارد. در این وضعیت یک مکانیزم قفل کننده درون شفت اصلی وارد می شود و چرخ های محرک را قفل می کند تا آن ها را از چرخش باز دارد.
دو نوع سیستم انتقال نیرو وجود دارد:
1) دفرنسیال عقب (rear wheel drive)
2) دفرنسیال جلو(front wheel drive)
در اتومبیل های دیفرانسیل عقب سیستم انتقال نیرو معمولا پشت موتور ، زیر برآمدگی وسط کف اتومبیل در امتداد پدال گاز سوار می شود. برای اتصال محور محرک که عقب اتومبیل قرار دارد به سیستم انتقال قدرت از یک میل گردان (drive shaft) استفاده می شود تا قدرت را به محور انتقال دهد. شار قدرت در این سیستم ها ساده است؛ به صورتی که قدرت به صورت مستقیم از اتومبیل به مبدل گشتاور (torque converter) و سپس سیستم انتقال قدرت و میل گردان(drive shaft)منتقل می شود تا جایی که به محور محرک (final drive) برسد و در آن جا تقسیم شده و به دو چرخ فرستاده می شود.
در یک اتومبیل دیفرانسیل جلو ، سیستم انتقال قدرت و محور جلو با هم ترکیب شده و قطعه ای به نام ترانس اکسل (transaxle) ساخته می شود. در اتومبیل های دیرانسیل جلو موتور اصولا به صورت عرضی سوار می شود و اکسل در پایین، جلوی موتور قرار دارد. محور های جلو مستقیما به اکسل متصلند و نیروی رانشی چرخ ها را فراهم می کند. در چنین ساختاری شار قدرت از موتور به سمت مبدل گشتاور جاری می شود و سپس توسط سلسله شاره گر هایی پس از تغییر جهت °180 به سمت سیستم انتقال نیرو که در کنار موتور است می رود. در این قسمت قدرت از طریق سیستم انتقال قدرت مستقیما به محور محرک فرستاده می شود و پس از تقسیم به چرخ ها منتقل می شود.
چینش های دیگری در اتومبیل های دیفرانسیل جلو که موتور آن ها به صورت طولی قرار می گیرد، وجود دارد. همچنین خودرو هایی موجود است که هر دو محور عقب و جلو در آن ها محور محرک است؛ اما دو سیستم فوق الذکر معمول ترین چینش های انتقال قدرت هستند. از جمله ی دیگر چینش ها می توان به مدلی اشاره کرد که موتور، سیستم انتقال و تبدیل نیرو و محور محرک همگی در قسمت عقب ماشین قرار دارند. این چینش یشتر در ماشین های پورشه(Porsche) معمول است.
اجزای سیستم انتقال نیرو:
سیستم های انتقال نیروی اتوماتیک مدرن از قطعات بی شماری تشکیل شده اند که همه به صورت یک سیستم مکانیکی، هیدرولیکی، الکترونیکی هوشمند کار می کنند. این تکنولوژی در طول سال های گذشته توسط افراد مستعد رشد و نمو داشته است. در این جا با توضیحات ساده و به دور از پیچیدگی های خاص به شرح کار می پردازیم. برای تصور کردن نحوه ی کار قطعات باید در تصور خود آن ها را مجسم کنید.
قطعات اصلی تشکیل دهنده ی یک سیستم انتقال نیروی اتوماتیک عبارت اند از:
a) گروه دنده های سیارکی ( (set planetary gearسیستم هایی مکانیکی اند که نسبت دور موتور و چرخ ها را تنظیم می کنند.
b) سیستم هیدرولیکی (hydraulic system) که با فشار روغن را توسط پمپ روغن از طریق محفظه ی سوپاپ به گیربکس می فرستد تا کلاچ ها و رشته ها عمل کنند و در نتیجه گروه دنده های سیارکی کنترل می شوند.
c) آب بند ها و واشرها (seals & gaskets) که برای جلوگیری از نشت روغن پر فشار استفاده می شوند.
d) مبدل گشتاور پیچشی (torque Converter) که شبیه به یک کلاچ عمل می کند و به اتومبیل در حالی که در دنده است و موتور در حال گردش با دور بالاست ، اجازه ی ایست یا کم کردن سرعت می دهد.
e) گاورنور ((governor و تعدیل کننده (modulator) که سرعت اتوموبیل ، وضعیت پدال گاز را کنترل می کند تا زمان تعویض دنده را محاسبه کند. در ماشین های جدید تر تعویض دنده توسط کامپیوتر کنترل می شود. کامپیوتر از بوبین های کوچک برای ارسال روغن در زمان مناسب به جزء مناسب برای تعویض دنده استفاده می کند.
دستگاه دنده خورشیدی:
تعریف اولیه: یکی از جالب ترین چرخ دنده هایی که اختراع شده است، چرخ دنده خورشیدی است. فرض کنید می‌خواهید دو چرخ دنده داشته باشید که سرعت یکی n برابر دیگری باشد، اما جهت چرخش آنها با هم یکی باشد. برای این کار از چرخ دنده خورشیدی استفاده می شود.
مجموعه چرخدنده سیاره ای
یک مجموعه خورشیدی و یا سیاره ای مطابق شکل شامل یک دنده خورشیدی یا دنده مرکزی (زرد) که با دنده های هرز گرد سیاره ای یا پنیونها که روی محور نگهدارنده ان به طور یکپارچه روی قفسه یا حامل سیاره ای(سبز) قرار گرفته و قفسه هم در داخل دنده داخلی یا رینگی(ابی) احاطه شده است. محور چرخ دنده خورشيدي ثابت و محور چرخ دنده هاي سياره اي متحرک است . مجموعه چرخ دنده هاي اپي سيكليك (سياره اي)اغلب زماني مفيد هستند كه نسبت سرعت به گشتاور زيادي در يك مجموعه فشرده از چرخ دنده ها مورد نياز باشد.
تنش های محرک روی دندانه های زیادی وارد میشود و بنابراین بار متعادل میگردد درنتیجه این طرح دوام زیادتری پیدا میکند . دنده های خورشیدی نسبت به دنده های استاندارد میتوانند مقاومتر باشند وگشتاورهای زیاد را انتقال دهند.
عضوهای مجموعه خورشیدی (رینگی ،خورشیدی ،قفسه )در گیربکسهای اتوماتیک به وسیله ی کلاچ ها و باندهایی ثابت و یا محرک میشوند. در حالت کلی میتوان پنج حالت مختلف را در مجموعه مورد بررسی قرار داد.البته باید دانست که مجموعه نمیتواند پنج حالت را در گیربکس داشته باشد.در گیربکس ها برای ایجاد نسبت دنده ی مناسب از دو و یا سه مجموعه استفاده میکنند.
برای بررسی حالت ها باید به چند نکته توجه کرد
تعداد دنده های خورشیدی حالت 1:1
8
هیچ جزئی قفل نیست=>حالت خلاص
کاربرد چرخدنده سیاره ای:
یک مورد کاربرد چرخدنده سیاره ای در سيستم تعويض دنده طراحي شده براي گيربكس‌هاي اتوماتيك موسوم به سيستم تعويض دنده آنتونو مي‌باشد. در گيربكس‌هاي اتوماتيك مرسوم، تعويض دنده از يك دنده به دنده ديگر به صورت پله‌اي اتفاق مي‌افتد و اين باعث تغيير لحظه‌اي سرعت مي‌گردد. در سيستم آنتونو، در حالت گذر از يك دنده به دنده ديگر، سيستم كلاچ وظيفه انتقال قدرت را بعهده مي‌گيرد، لذا هيچ وقت انتقال نيرو از موتور به چرخ منقطع نمي‌شود. همين امر موجب مي‌شود كه احساس رانندگي بهتري بوجود آيد. سيستم تعويض دنده خودكار آنتونو (AAD) از يك ايده كاملاً واضح و ساده استفاده مي‌كند. تغيير دنده‌ها بوسيله دو نيرويي كه بطور طبيعي در حين انتقال قدرت بوجود مي‌آيند صورت مي‌گيرد. دو نيرويي كه جايگزين المانهاي مصرف كننده انرژي در گيربكسهاي اتوماتيك موجود مي‌شوند. يكي از اين دو نيرو، نيروي محوري ايجاد شده در اثر درگيري چرخ‌دنده‌هاي مارپيچ است كه تمايل دارد چرخ دنده‌هاي درگير را در امتداد شفت‌هايشان از يكديگر دور كند. ديگري نيروي گريز از مركز ايجاد شده بوسيله اجسام دوار مي‌باشد. اگر تعادل بين اين دو نيرو يعني نيروي گريز از مركز و نيروي محوري در يك نمونه كلاچ بررسي شود، عملكرد اين سيستم بهتر درك مي‌شود. كاملاً باز مي‌شود. بدين ترتيب نسبت تبديل كاهنده (دنده يك) بطور يكنواخت ايجاد مي‌گردد.در حين شتاب، گشتاور از طريق شفت ورودي اعمال مي‌شود. نيروي محوري ايجاد شده از درگيري چرخ دنده‌هاي مارپيچ، چرخ‌دنده حلقه‌اي را به سمت باز شدن كلاچ رانده و آن را در وضعيت باز نگه مي‌دارد و در نتيجه انتقال قدرت از طريق مجموعه چرخ دنده سياره‌اي اتفاق افتاده و يك نسبت تبديل كاهنده دور كه اولين نسبت تبديل است شكل مي‌گيرد. در اين حالت چرخ دنده خورشيدي مجموعه سياره‌اي با كمك يك سيسم جانبي قفل است. در وضعيت انتقالي (حالت گذر از دنده يك به دو) نيروي محوري با نيروي گريز از مركز برابر مي‌شود و كلاچ شروع به لغزش مي‌كند به محض اينكه اين لغزش افزايش مي‌يابد نيروي محوري كاهش خواهد يافت. بخشي از توان از طريق كلاچ انتقال مي‌يابد كه باعث مي‌شود نيروي محوري بطور تصاعدي حذف شده و كلاچ بطور كامل بسته شود. در اين حين، نسبت تبديل بصورت پيوسته تا لحظه يكي شدن دور شفت ورودي و خروجي كه نسبت تبديل دوم است، كاهش مي‌يابد. در حين حركت در دنده دو كه هيچ نسبت تبديلي از طريق چرخ‌دنده‌ها صورت نمي‌گيرد، نيروي گريز از مركز از نيروي محوري كه در اين حالت مقدار آن صفر است بزرگتر بوده و كلاچ را همواره بسته نگه مي‌دارد. در اين حال به منظور كاهش استهلاك چرخ‌دنده‌هاي مجموعه سياره‌اي مي‌توان قفل چرخ‌دنده خورشيدي مجموعه را برداشت.
در فرايند دنده معكوس، در اثر افزايش بار روي شفت خروجي يا كاهش گشتاور روي شفت ورودي دور پايين مي‌آيد. با پايين آمدن دور، نيروي گريز از مركز كاهش يافته و ديگر براي بسته نگه داشتن كلاچ كافي نبوده و بنابراين لغزش كلاچ شروع خواهد شد. به محض شروغ لغزش مجموعه، چرخ‌دنده خورشيدي مجدداً فعال شده و در اثر نيروي محوري درگيري چرخ‌دنده‌هاي مارپيچ، كلاچ كاملاً باز مي‌شود. بدين ترتيب نسبت تبديل كاهنده (دنده يك) بطور يكنواخت ايجاد مي‌گردد.

منابع :
http://njavan.ir
http://www.sames.ir
http://www.irsme.ir
http://tuningsystem.blogfa.com
http://arshiv.blogfa.com

سیستم انتقال قدرت cvt
آشنايي با سيستم انتقال قدرت پيوسته (CVT)
سيستم انتقال قدرت يا جعبه دنده، وظيفه انتقال قدرت از موتور به چرخ‌ها را برعهده دارد. از آنجا كه دور موتور بهينه محدوده‌اي مشخص دارد، با تغيير سرعت خودرو و گيربكس، نسبت سرعت دوراني موتور تغيير مي‌كند و از شرايط بهينه دور مي‌شود. براي بازگرداندن دور موتور به دور بهينه، از تعويض دنده در گيربكس استفاده مي‌شود. جعبه دنده، از تعدادي چرخ‌دنده استفاده مي‌كند تا با تغيير شرايط رانندگي، استفاده مناسبي از گشتاور موتور صورت گيرد، دنده‌ها مي‌توانند به‌طور دستي و يا اتوماتيك تغيير كنند.
برخلاف سيستم انتقال قدرت اتوماتيك، در سيستم انتقال قدرت با قابليت تغيير پيوسته، جعبه دنده‌اي با تعداد مشخص چرخ‌دنده وجود ندارد. يعني در CVTچرخ‌دنده‌هاي دندانه‌دار درگير با هم وجود ندارند. رايج‌ترين نوع CVT بر اساس سيستم «پولي» كار مي‌كند كه بدون گسستگي اجازه بي‌نهايت تغيير بين بالاترين و پايين‌ترين نسبت دور را به كاربر مي‌دهد.
در جعبه دنده‌هاي اتوماتيك قديمي، چرخ‌دنده‌ها وظيفه انتقال و تغيير گشتاور و حركت دايره‌اي را برعهده دارند، تركيبي از چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي، تمام نسبت‌هاي دنده‌اي لازم را به‌وجود مي‌آورند. معمولاً 4 دنده جلو و يك دنده معكوس در خودرو وجود دارد. وقتي با اين نوع جعبه دنده، دنده عوض مي‌شود، راننده ضربه‌اي را احساس مي‌كند. اين تكان در تعويض دنده خودروها براي رانندگان آشناست. در مقابل، گيربكس CVT تعويض دنده نرمي دارد. اين گيربكس‌ها به‌طور طبيعي تعويض دنده را به‌صورت غيرپيوسته و لحظه‌اي، طوري كه راننده و مسافر شتاب ثابتي را حس كنند، عوض مي‌كنند. در تئوري، گيربكسCVT باعث خستگي كمتر موتور و سيستم انتقال قدرت با قابليت اطمينان بالاتري مي‌شود.
طبيعت ساده و بدون گسستگي CVTها، آنها را به سيستم انتقال قدرتي ايده‌آل براي تمام خودروها و وسايل نقليه تبديل كرده است، CVTها سال‌هاي زيادي در ابزارهاي قدرتي و مته‌ها به‌كار مي‌رفتند. همچنين، از آنها در وسايل نقليه مختلفي اعم از تراكتورها و ماشين‌هاي برف‌رو و اسكوترهاي موتوري استفاده مي‌شود. در تمام اين كاربردها، در نوع سيستم انتقال قدرت از تسمه‌هايي با لاستيك فشرده استفاده مي‌شود كه مي‌تواند كشيده شده يا سر بخورد و در نتيجه باعث هدر رفتن انرژي و كاهش كارايي ‌شود.
لئوناردو داوينچي 500 سال پيش انديشه انتقال قدرت پيوسته (CVT) را در سر داشت. اين سيستم كه در حال‌حاضر جاي انتقال قدرت اتوماتيك را در بعضي خودروها گرفته است. در واقع از اولين CVT كه در 1886 ثبت شده تاكنون، تكنولوژي آن بهبود پيدا كرده است، امروزه چندين كارخانه خودروسازي از جمله جنرال‌موتورز، آيودي، هوندا و نيسان در حال طراحي CVTهاي خود هستند.
وظيفه انتقال قدرت، تغيير دادن نسبت سرعت چرخ و موتور است. به‌بياني ديگر، خودروها بدون جعبه دنده، فقط يك دنده خواهند داشت، دنده‌اي كه به خودرو اجازه مي‌دهد با سرعتي مناسب حركت كند. يك لحظه تصور كنيد كه در حال رانندگي با خودرويي هستيد كه فقط دنده يك يا دنده سه دارد. در حالت اول، خودرو با شتاب خوبي از حالت سكون حركت مي‌كند و مي‌تواند از يك تپه با شيب تند بالا برود، اما بيشترين سرعت آن به چند مايل در ساعت محدود مي‌شود، در حالت دوم، خودرو با سرعت 150 كيلومتر بر ساعت در يك بزرگراه به سمت پايين حركت خواهد كرد، اما هنگام شروع حركت تقريباً شتابي نخواهد داشت و هرگز نمي‌تواند از تپه بالا رود.
CVT باعث بهبودي عملكرد و بازده مي‌شود. جدول 1، نشان‌دهنده بازده انتقال قدرت در يك گيربكس معمولي چندسرعته است (يعني درصد تواني از موتور كه توسط گيربكس انتقال داده مي‌شود). اين جدول نشان مي‌دهد كه بازده متوسط اين گيربكس، حدود 86 درصد است. درحالي‌كه يك گيربكس دستي نمونه داراي بازده 97 درصد است.
در جدول مقايسه‌اي 2، گستره تغييرات بازده براي چند گيربكس CVT نشان داده شده است. اين جدول نشان مي‌دهد كه گيربكس‌هاي CVT باعث بهبود بازده نسبت به گيربكس‌هاي دستي مي‌شوند و بازده آنها بستگي به عادات رانندگي ندارد. به‌علاوه، به اين دليل كه CVT باعث كاركرد موتور در نقاط بهينه مي‌شود، اقتصاد سوخت را بهبود مي‌بخشد.

جدول 2: بازده گيربكس‌هاي CVT
خط انتقال قدرت خودروهاي رايج، معمولاً شامل يك موتور درون‌سوز، يك وسيله جداكننده نظير كلاچ، مبدل گشتاور يا يك كوپلينگ مغناطيسي، يك گيربكس، ديفرانسيل و يك گاردان است. در شكل 1، اجزايي مختلف نظير باك، باتري، سيستم خنك‌كننده، استارت و ساير لوازم PTO نظير دلكو، پمپ سوخت، پمپ آب و شمع، نشان داده شده است. قسمتي از توان توليد شده توسط موتور در گيربكس و PTO هدر مي‌رود. گشتاور خالص موجود در گاردان، چرخ‌ها را به حركت درمي‌آورد.

اساس كار سيستم انتقال قدرت پيوسته
به يك جعبه دنده اتوماتيك توجه كنيد. در آن، دنيايي از چرخ‌دنده‌ها، ترمزها، كلاچ‌ها و دستگاه‌هاي كنترل را خواهيد ديد. در مقابل CVT بسيار ساده است، بيشتر CVT‌ها فقط سه جزء اساسي دارند كه عبارتند از:

 يك تسمه محكم فلزي يا لاستيكي
 يك پولي متغير محرك (ورودي)
 يك پولي خروجي
CVT‌ها داراي انواع مختلفي از ريزپردازنده‌ها و حسگرها هستند، اما سه جزء ياد شده، اجزاي اصلي آنها بوده و سيستم اجازه كار مي‌دهند.
پولي‌هاي با شعاع متغير، قلب CVT تلقي مي‌شوند، هر پولي از دو مخروط با زاويه رأس 20 درجه كه رودرروي يكديگر قرار دارند، تشكيل شده است. تسمه‌اي در شيار بين دو مخروط قرار دارد. در صورت لاستيكي بودن تسمه‌ها از تسمه‌هايV شكل استفاده مي‌شود. تسمه‌هاي V شكل سطح مقطع V شكل دارند و اصطكاك تسمه با پولي را افزايش مي‌دهند.
وقتي دو مخروط از هم فاصله بگيرند، يعني ضخامت پولي بيشتر شود، تسمه به شكاف پايين‌تر مي‌رود و شعاع تسمه حلقه شده دور پولي كاهش مي‌يابد. وقتي دو مخروط به هم نزديك مي‌شوند، يعني ضخامت پولي كاهش مي‌يابد، تسمه به شكاف بالاتر رفته و شعاع تسمه حلقه شده دور پولي افزايش مي‌يابد.CVT مي‌تواند از فشار هيدروليكي يا نيروي گريز از مركز و يا كشش فنر به‌منظور توليد نيروي مورد نياز براي تنظيم دو نيمه پولي، استفاده كند.
پولي‌ها با قطر متغير هميشه به‌صورت دوتايي به‌كار مي‌روند، يكي از پولي‌ها كه به‌عنوان پولي محرك شناخته مي‌شود، به ميل‌لنگ موتور متصل است، پولي محرك، پولي ورودي هم ناميده مي‌شود زيرا جايي است كه انرژي موتور وارد سيستم انتقال قدرت مي‌شود. پولي دوم پولي گردنده ناميده مي‌شود زيرا پولي اول آن را مي‌چرخاند، به عنوان پولي خروجي، پولي گردنده انرژي را به محور چرخ‌ها انتقال مي‌دهد. وقتي يك پولي ضخامت خود را افزايش مي‌دهد، دومي از ضخامت خود مي‌كاهد تا تسمه كشيده باقي بماند.
زماني كه دو پولي ضخامت خود را نسبت به يكديگر تغيير مي‌دهند، بي‌نهايت نسبت دنده مختلف به‌وجود مي‌آيد، از كم به زياد، شامل همه نسبت‌هاي مابين. مثلاً، وقتي شعاع تسمه در پولي محرك كم و در پولي خروجي زياد باش