Come calcolare il rapporto di trasmissione dell'asse posteriore del triciclo elettrico

Calcolare il rapporto di trasmissione dell'asse posteriore di un triciclo elettrico dividendo la velocità dell'albero di ingresso definito per la velocità dell'uscita definita. Per una coppia di ingranaggi semplice, dividere il conteggio dei denti dell'ingranaggio condotto per il conteggio dei denti dell'ingranaggio conduttore. Quando tra il motore e le ruote ci sono più stadi di riduzione, moltiplicare i loro rapporti per ottenere la riduzione totale.

Per trasformare questo rapporto in velocità del veicolo, sono necessari anche il numero di giri meccanico del motore e la circonferenza di rotolamento effettiva degli pneumatici. Il metodo seguente si applica a una trasmissione in cui un motore aziona le ruote posteriori attraverso un riduttore e un asse. Non si presuppone che ogni triciclo elettrico utilizzi questa soluzione.

Definisci quale rapporto di trasmissione stai calcolando

Un rapporto di riduzione confronta due punti denominati nella trasmissione. Utilizzando le grandezze della velocità di rotazione:

Rapporto di riduzione, i = giri in ingresso ÷ giri in uscita

Una riduzione di 10:1 significa quindi che l'ingresso effettua dieci giri per ogni giro in uscita. Ad una data velocità di ingresso, una riduzione numerica maggiore produce una velocità di uscita inferiore. Questa relazione ingresso-uscita è descritta nelle note tecniche del cambio maxon. maxongroup.com

Il termine “rapporto al ponte posteriore” può riferirsi ad una riduzione all’interno del gruppo assale. Può escludere un cambio separato a monte o una riduzione alle ruote. Per i calcoli della velocità del veicolo, la quantità rilevante è il rapporto di riduzione totale motore-ruota.

Un cambio riduce la velocità attraverso la disposizione degli ingranaggi. Un differenziale consente alle ruote motrici di girare a velocità diverse. Tali funzioni possono essere combinate in un assieme, ma i termini non identificano la stessa relazione meccanica. Stabilire il percorso di trasmissione effettivo prima di selezionare i numeri per un calcolo.

Calcolare il rapporto dai denti dell'ingranaggio o dalle velocità dell'albero

Utilizzare denti dell'ingranaggio condotto e di guida omologati

Per una semplice coppia di ingranaggi che si ingranano:

i = denti dell'ingranaggio condotto ÷ denti dell'ingranaggio conduttore

Consideriamo un ipotetico ingranaggio conduttore da 20 denti che innesta un ingranaggio condotto da 60 denti:

io = 60 ÷ 20 = 3:1

L'ingranaggio conduttore gira tre volte per un giro dell'ingranaggio condotto. Dana/Spicer utilizza la corrispondente relazione di conteggio dei denti tra guida e guida nel calcolo del rapporto anello-pignone. www.spicerparts.com

I conteggi dei denti devono appartenere ad una coppia di ingranaggi confermata. Il conteggio dei denti nella descrizione di un semialbero può fare riferimento a scanalature utilizzate per una connessione meccanica. Non stabilisce un rapporto di riduzione con un'altra parte elencata separatamente. Anche le disposizioni planetarie richiedono la loro corretta relazione cinematica; dividere due conteggi convenienti dei denti non è sufficiente.

Il metodo del rapporto di velocità fornisce lo stesso risultato quando l'ingresso e l'uscita sono identificati correttamente: 3000 giri al minuto in ingresso e 1000 giri al minuto in uscita producono un rapporto 3:1. Entrambi i valori devono descrivere la stessa condizione operativa e percorso di trasmissione.

Moltiplicare le fasi di riduzione consecutive

Se l’ipotetica fase 3:1 è seguita da una riduzione separata 4:1, il rapporto totale è:

i_totale = 3 × 4 = 12:1

A 3000 giri/min del motore, il primo stadio riduce la velocità a 1000 giri/min e il secondo a 250 giri/min. La moltiplicazione dei rapporti rappresenta entrambe le fasi. Utilizzando solo la prima fase si otterrebbe una previsione errata della velocità della ruota.

Tenere conto delle velocità differenziali delle ruote

Per un differenziale aperto simmetrico ideale, con velocità dell'albero sinistro e destro espresse in una direzione comune in avanti:

Giri/min portante = (giri/min albero sinistro + giri/min albero destro) ÷ 2

Questa relazione di velocità media deriva dai vincoli fondamentali del modello differenziale di MathWorks. Senza ulteriore riduzione dell'estremità della ruota, entrambe le ruote che girano a 250 giri al minuto corrispondono ad una velocità del trasportatore di 250 giri al minuto. Se le velocità delle due ruote differiscono, una ruota da sola non rappresenta quella media. MATLAB

Di conseguenza, una velocità arbitraria della ruota che gira liberamente non può essere trattata come velocità di uscita dell'asse quando si calcola un rapporto. Applicare questa relazione solo dopo aver stabilito il tipo differenziale e i punti di misurazione.

Converti il numero di giri del motore e la circonferenza dei pneumatici in velocità su strada

Calcolare il numero di giri della ruota e la velocità teorica del veicolo

Per la marcia in rettilineo con entrambe le ruote motrici alla stessa velocità, senza slittamento degli pneumatici e con tutte le fasi di riduzione incluse:

Giri ruota = giri motore ÷ rapporto di riduzione totale

Ogni giro della ruota fa avanzare il veicolo della sua effettiva circonferenza di rotolamento. Convertendo i metri al minuto in chilometri orari si ottiene:

Velocità teorica (km/h) = giri motore × C × 60 ÷ (1000 × i_totale)

Qui, C è la circonferenza effettiva di rotolamento del pneumatico in metri per giro e i_totale è il rapporto di riduzione motore-ruota. Utilizzare il numero di giri del motore meccanico. Il numero di giri elettrico del display del controller richiede la conversione specifica del motore appropriata prima di poter essere utilizzato in questa formula.

Il calcolatore della trasmissione di Dana/Spicer mette in relazione in modo simile la velocità dell’albero, i rapporti di trasmissione e le dimensioni dei pneumatici, distinguendo il calcolo matematico dall’idoneità all’applicazione del veicolo. Parti speziate

Per un esempio pratico, supponiamo:

• Velocità operativa del motore: 3000 giri al minuto.
• Circonferenza di rotolamento effettiva: 1,50 m per giro.
• Riduzione totale: 10:1.

Il calcolo è:

Velocità ruota = 3000 ÷ 10 = 300 giri/min

Velocità veicolo = 300 × 1,50 × 60 ÷ 1000 = 27 km/h, circa 16,8 miglia all'ora.

Utilizzando la stessa velocità del motore e pneumatici si ottiene una riduzione totale di 12:1 250 giri al minuto della ruota E 22,5 chilometri all'ora, circa 14,0 mph. Questi sono input e risultati di calcolo ipotetici, non specifiche per un prodotto ECOGO.

Per una ruota circolare ideale, la circonferenza può essere approssimata come π × diametro. Nel calcolo di un veicolo reale, utilizzare la circonferenza di rotolamento effettiva o i dati relativi ai giri per distanza applicabili del fornitore di pneumatici. Il diametro del cerchione non corrisponde al diametro di rotolamento del pneumatico e la sola designazione nominale del pneumatico potrebbe non fornire la circonferenza richiesta.

Lavora all'indietro rispetto alla velocità target

Riorganizzando la stessa equazione si ottiene un rapporto totale candidato:

i_totale = giri motore × C × 60 ÷ (1000 × velocità target in km/h)

A parità di 3000 giri/min presunti e 1,50 m di circonferenza, un obiettivo di 25 km/h dà:

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

Questo è un candidato calcolato. Non stabilisce che sia disponibile un assieme 10,8:1, che il motore possa sostenere 3000 giri al minuto sotto il carico richiesto o che il veicolo raggiungerà quella velocità.

L'efficienza della trasmissione non viene moltiplicata in questa equazione della velocità a rapporto fisso. Influisce sulla potenza richiesta e sulla coppia disponibile. Se le perdite impediscono al motore di sostenere il numero di giri ipotizzato, utilizzare il numero di giri raggiungibile per ricalcolare la velocità su strada.

Controllare la coppia e i limiti operativi prima di scegliere il rapporto

Calcolare la coppia motrice totale su base coerente

Per una guida stabile, con le uscite di entrambi gli assi alla stessa velocità e senza ulteriori riduzioni tra tali uscite e le ruote, il rapporto totale motore-ruota può essere utilizzato nel seguente calcolo della coppia:

Coppia di uscita totale dell'asse ≈ coppia del motore × i_totale × efficienza complessiva della trasmissione

La relazione tra riduzione ed efficienza è riportata nelle note sugli ingranaggi di maxon. In questo caso, per “coppia di uscita totale dell'asse” si intende la coppia combinata alle due uscite azionate. Ciò non significa che ogni ruota riceva l’intero valore. maxongroup.com

Estendere l'esempio ipotetico precedente assumendo 5 N·m di coppia motore a 3000 giri/min E 0,90 efficienza di trasmissione complessiva per entrambi i rapporti:

La riduzione maggiore produce una coppia di uscita maggiore a una velocità di uscita inferiore per lo stesso punto di funzionamento del motore. Non crea potenza aggiuntiva. L'efficienza presunta del 90% è solo un input per questo esempio; l’efficienza effettiva deve provenire da dati o misurazioni applicabili.

Separare il calcolo dalle prestazioni del veicolo

La coppia in uscita calcolata non è la coppia nominale consentita di un asse. Si applicano ancora i limiti di ingranaggio, albero e assemblaggio. Allo stesso modo, la coppia sull’asse non è una valutazione del carico utile: la forza al suolo dipende anche dalle dimensioni dei pneumatici e dall’aderenza disponibile, mentre il veicolo deve superare la sua resistenza operativa.

Prima di selezionare un rapporto, verificare se il motore è in grado di sostenere la velocità e la coppia richieste con la tensione della batteria proposta, i limiti del controller e le condizioni termiche. La sostituzione dei dati caricati sulla velocità del motore con un valore giri/min a vuoto può sopravvalutare la velocità su strada raggiungibile.

Un rapporto di trasmissione personalizzato per un asse differenziale di un triciclo elettrico dovrebbe quindi essere valutato rispetto a un punto operativo definito. I calcoli del rapporto stabiliscono la relazione tra velocità e coppie; non stabiliscono in modo indipendente il carico utile, la capacità di scalata o l'autonomia.

Confermare il rapporto effettivo e la configurazione dell'asse prima di ordinare

ECOGO gamma di assali posteriori e trasmissioni include un gruppo cambio triciclo elettrico e un asse posteriore con freno a disco integrato. Le loro quotazioni pubbliche non forniscono un rapporto effettivo e valutazioni operative complete per i calcoli di cui sopra. È necessario confermare un rapporto per lo specifico assieme considerato. Ecogo

Per un utile confronto tecnico procurarsi:

• L'esatto percorso di assemblaggio e trasmissione: individuare l'assorbimento del motore, ogni stadio di riduzione, il differenziale e l'eventuale riduzione del mozzo ruota.
• Il rapporto effettivo: indicare i punti di ingresso e di uscita e la posizione della marcia applicabile, se pertinente.
• I limiti operativi: ottenere la velocità di ingresso consentita e i limiti di coppia continui o temporanei con le relative condizioni.
• Gli input di calcolo del veicolo: utilizzare i dati di rotolamento degli pneumatici previsti e un punto di funzionamento realistico del motore sotto carico.
• L'installazione corrisponde: verificare le interfacce di montaggio e freno per il gruppo assale posteriore selezionato.

A confermare il rapporto e la configurazione dell'asse con ECOGO, fornisci la velocità operativa target, i dati di rotolamento dei pneumatici, le informazioni sul motore e il servizio richiesto. Tali input consentono di valutare un rapporto proposto rispetto al prodotto reale, anziché trattare un risultato matematico come una specifica già pronta.