Cómo calcular la relación de transmisión del eje trasero de un triciclo eléctrico

Calcule la relación de transmisión del eje trasero de un triciclo eléctrico dividiendo la velocidad del eje de entrada definido por la velocidad de la salida definida. Para un par de engranajes simple, divida el número de dientes del engranaje impulsado por el número de dientes del engranaje impulsor. Cuando entre el motor y las ruedas hay varias etapas de reducción, multiplicar sus relaciones para obtener la reducción total.

Para convertir esa relación en velocidad del vehículo, también se necesitan las rpm mecánicas del motor y la circunferencia de rodadura efectiva de los neumáticos. El siguiente método se aplica a una transmisión en la que un motor impulsa las ruedas traseras a través de un engranaje reductor y un eje. No se supone que todos los triciclos eléctricos utilicen esta disposición.

Defina qué relación de transmisión está calculando

Una relación de reducción compara dos puntos nombrados en la transmisión. Usando magnitudes de velocidad de rotación:

Relación de reducción, i = rpm de entrada ÷ rpm de salida

Por lo tanto, una reducción de 10:1 significa que la entrada realiza diez revoluciones por cada revolución de salida. A una velocidad de entrada dada, una reducción numérica mayor produce una velocidad de salida más baja. Esta relación entrada-salida se describe en las notas técnicas de los engranajes de maxon. maxongroup.com

El término "relación del eje trasero" puede referirse a una reducción dentro del conjunto del eje. Puede excluirse una caja de cambios separada aguas arriba o una reducción en las ruedas. Para los cálculos de velocidad del vehículo, la cantidad relevante es la relación total de reducción motor-rueda.

Una caja de cambios reduce la velocidad a través de su disposición de engranajes. Un diferencial permite que las ruedas motrices giren a diferentes velocidades. Esas funciones se pueden combinar en un conjunto, pero los términos no identifican la misma relación mecánica. Establezca la ruta de transmisión real antes de seleccionar números para un cálculo.

Calcule la relación a partir de los dientes del engranaje o las velocidades del eje

Utilice dientes de engranajes conducidos y de conducción confirmada

Para un par simple de engranajes engranados:

i = dientes del engranaje conducido ÷ dientes del engranaje impulsor

Considere un hipotético engranaje impulsor de 20 dientes que acopla un engranaje impulsado de 60 dientes:

yo = 60 ÷ 20 = 3:1

El engranaje impulsor gira tres veces por cada revolución del engranaje impulsado. Dana/Spicer utiliza la relación correspondiente de número de dientes impulsados-impulsores en su cálculo de la relación de anillo y piñón. www.spicerparts.com

El número de dientes debe pertenecer a un par de engranajes confirmado. Un número de dientes en la descripción de un medio eje puede referirse a estrías utilizadas para una conexión mecánica. No establece ratio de reducción con otra parte cotizada aparte. Las disposiciones planetarias también requieren su relación cinemática correcta; dividir dos recuentos de dientes convenientes es insuficiente.

El método de relación de velocidad da el mismo resultado cuando la entrada y la salida se identifican correctamente: 3000 rpm en la entrada y 1000 rpm en la salida producen una relación de 3:1. Ambos valores deben describir la misma condición de funcionamiento y ruta de transmisión.

Multiplicar etapas de reducción consecutivas

Si a la hipotética etapa 3:1 le sigue una reducción separada 4:1, la proporción total es:

i_total = 3 × 4 = 12:1

A 3000 rpm del motor, la primera etapa reduce la velocidad a 1000 rpm y la segunda a 250 rpm. Multiplicar las razones representa ambas etapas. Usar sólo la primera etapa daría una predicción incorrecta de la velocidad de la rueda.

Tener en cuenta las velocidades diferenciales de las ruedas

Para un diferencial abierto simétrico ideal, con velocidades de eje izquierdo y derecho expresadas en una dirección de avance común:

Revoluciones del portador = (rpm del eje izquierdo + rpm del eje derecho) ÷ 2

Esta relación de velocidad promedio se deriva de las restricciones fundamentales del modelo diferencial de MathWorks. Sin reducción adicional de los extremos de las ruedas, ambas ruedas girando a 250 rpm corresponden a una velocidad del vehículo de 250 rpm. Si las velocidades de las dos ruedas difieren, una rueda por sí sola no representa ese promedio. MATLAB

En consecuencia, una velocidad arbitraria de la rueda que gira libremente no puede tratarse como la velocidad de salida del eje al calcular una relación. Aplique esta relación sólo después de que se hayan establecido el tipo diferencial y los puntos de medición.

Convierta las RPM del motor y la circunferencia de los neumáticos en velocidad en carretera

Calcular las RPM de las ruedas y la velocidad teórica del vehículo

Para desplazamiento en línea recta con ambas ruedas motrices a la misma velocidad, sin deslizamiento de neumáticos y con todas las etapas de reducción incluidas:

Revoluciones de la rueda = rpm del motor ÷ relación de reducción total

Cada revolución de la rueda hace avanzar el vehículo en su circunferencia de rodadura efectiva. Al convertir metros por minuto a kilómetros por hora se obtiene:

Velocidad teórica (km/h) = rpm del motor × C × 60 ÷ (1000 × i_total)

Aquí, C es la circunferencia efectiva de rodadura del neumático en metros por revolución y i_total es la relación de reducción motor-rueda. Utilice rpm del motor mecánico. Las rpm eléctricas de la pantalla de un controlador requieren la conversión adecuada específica del motor antes de poder usarse en esta fórmula.

La calculadora de transmisión de Dana/Spicer relaciona de manera similar la velocidad del eje, las relaciones de transmisión y las dimensiones de los neumáticos, al tiempo que distingue el cálculo matemático de la idoneidad de la aplicación del vehículo. Piezas especiadas

Para un ejemplo resuelto, suponga:

• Velocidad de funcionamiento del motor: 3000 rpm.
• Circunferencia de rodadura efectiva: 1,50 m por revolución.
• Reducción total: 10:1.

El cálculo es:

Velocidad de la rueda = 3000 ÷ 10 = 300 rpm

Velocidad del vehículo = 300 × 1,50 × 60 ÷ 1000 = 27 km/h, aproximadamente 16,8 mph.

Usar la misma velocidad del motor y neumáticos con una reducción total de 12:1 da 250 rpm de la rueda y 22,5 kilómetros por hora, aproximadamente 14,0 mph. Estos son datos y resultados de cálculos hipotéticos, no especificaciones para un producto ECOGO.

Para una rueda circular ideal, la circunferencia se puede aproximar como π × diámetro. En el cálculo de un vehículo real, utilice la circunferencia de rodadura efectiva o los datos de revoluciones por distancia aplicables del proveedor de neumáticos. El diámetro de la llanta no es el diámetro de rodadura del neumático y la designación nominal del neumático por sí sola puede no proporcionar la circunferencia requerida.

Trabajar hacia atrás desde una velocidad objetivo

Reorganizar la misma ecuación da una relación total candidata:

i_total = rpm del motor × C × 60 ÷ (1000 × velocidad objetivo en km/h)

Con las mismas 3000 rpm y 1,50 m de circunferencia, un objetivo de 25 km/h da:

i_total = 3000 × 1,50 × 60 ÷ (1000 × 25) = 10,8:1

Este es un candidato calculado. No establece que esté disponible un conjunto 10.8:1, que el motor pueda sostener 3000 rpm bajo la carga requerida o que el vehículo alcance esa velocidad.

La eficiencia de la transmisión no se multiplica en esta ecuación de velocidad de relación fija. Afecta la potencia requerida y el par disponible. Si las pérdidas impiden que el motor mantenga las rpm supuestas, utilice las rpm alcanzables para volver a calcular la velocidad de la carretera.

Verifique los límites de torque y operación antes de elegir la relación

Calcule el par de accionamiento total de forma coherente

Para una conducción constante, con ambas salidas de eje a la misma velocidad y sin mayor reducción entre esas salidas y las ruedas, la relación total motor-rueda se puede utilizar en el siguiente cálculo de par:

Par de salida total del eje ≈ par del motor × i_total × eficiencia general de la transmisión

La relación entre reducción y eficiencia se proporciona en las notas sobre equipos de maxon. Aquí, “par de salida total del eje” significa el par combinado en las dos salidas impulsadas. No significa que cada rueda reciba ese valor completo. maxongroup.com

Amplíe el ejemplo hipotético anterior suponiendo 5 N·m de par motor a 3000 rpm y 0,90 eficiencia de transmisión general para ambas proporciones:

La reducción mayor produce más par de salida a una velocidad de salida más baja para el mismo punto de operación del motor. No crea energía adicional. La supuesta eficiencia del 90% es sólo un dato para este ejemplo; La eficiencia real debe provenir de datos o mediciones aplicables.

Separe el cálculo del rendimiento del vehículo

El par de salida calculado no es la clasificación de par permitida de un eje. Aún se aplican los límites de engranajes, ejes y ensamblajes. De manera similar, el par del eje no es una clasificación de carga útil: la fuerza en el suelo también depende del tamaño de los neumáticos y de la adherencia disponible, mientras que el vehículo debe superar su resistencia operativa.

Antes de seleccionar una relación, verifique si el motor puede mantener la velocidad y el par requeridos con el voltaje de la batería propuesto, los límites del controlador y las condiciones térmicas. Reemplazar los datos de velocidad del motor cargados con un valor de rpm sin carga puede exagerar la velocidad alcanzable en la carretera.

Por lo tanto, una relación de transmisión personalizada para un eje diferencial de triciclo eléctrico debe evaluarse frente a un punto de funcionamiento definido. Los cálculos de relaciones establecen la relación entre velocidades y pares; no establecen de forma independiente la carga útil, la capacidad de subir colinas o el alcance.

Confirme la relación real y la configuración del eje antes de realizar el pedido

ECOGO Gama de ejes traseros y transmisiones incluye un conjunto de caja de cambios de triciclo eléctrico y un eje trasero con freno de disco integrado. Sus listados públicos no proporcionan una proporción real ni calificaciones operativas completas para los cálculos anteriores. Se debe confirmar una proporción para el conjunto específico que se está considerando. ecogo

Para una comparación técnica útil, obtenga:

• La ruta exacta de montaje y transmisión: Identificar la entrada del motor, cada etapa de reducción, el diferencial y cualquier reducción de extremo de rueda.
• La proporción real: indicar sus puntos de entrada y salida y la posición de marcha aplicable, si procede.
• Los límites de funcionamiento: obtener la velocidad de entrada permitida y los límites de par continuo o temporal con sus condiciones.
• Las entradas de cálculo del vehículo: Utilice los datos de rodadura de los neumáticos previstos y un punto de funcionamiento realista del motor cargado.
• La instalación coincide: Verifique las interfaces de montaje y freno para el conjunto del eje trasero seleccionado.

a Confirmar la relación del eje y la configuración. con ECOGO, proporciona la velocidad de operación objetivo, datos de rodadura de neumáticos, información del motor y servicio requerido. Esos datos permiten evaluar una relación propuesta con respecto al producto real, en lugar de tratar un resultado matemático como una especificación ya preparada.