Hur man beräknar utväxlingsförhållande för elektrisk trehjuling bakaxel

Beräkna ett utväxlingsförhållande på en elektrisk trehjuling bakaxel genom att dividera hastigheten för den definierade ingående axeln med hastigheten för den definierade uteffekten. För ett enkelt växelpar, dividera det drivna drevets kuggantal med drivkugghjulets kuggantal. När flera reduktionssteg ligger mellan motorn och hjulen, multiplicera deras förhållanden för att erhålla den totala reduktionen.

För att omvandla det förhållandet till fordonshastighet behöver du också motorns mekaniska varvtal och däckens effektiva rullomkrets. Metoden nedan gäller för en drivlina där en motor driver bakhjulen genom reduktionsväxel och en axel. Det förutsätter inte att varje elektrisk trehjuling använder detta arrangemang.

Definiera vilket utväxlingsförhållande du beräknar

Ett reduktionsförhållande jämför två namngivna punkter i drivlinan. Använda rotationshastighetsstorlekar:

Reduktionsförhållande, i = ingående varvtal ÷ utgående varvtal

En 10:1-reduktion innebär därför att ingången gör tio varv för varje utgående varv. Vid en given ingångshastighet ger en större numerisk reduktion en lägre uthastighet. Detta förhållande mellan input och utdata beskrivs i maxons tekniska noteringar för utrustning. maxongroup.com

Termen "bakaxelförhållande" kan syfta på en minskning inom axelaggregatet. Det kan utesluta en separat uppströmsväxellåda eller en reduktion vid hjulen. För beräkningar av fordonshastighet är den relevanta kvantiteten totalt motor-till-hjul reduktionsförhållande.

En växellåda minskar hastigheten genom sitt växelarrangemang. En differential gör att de drivna hjulen kan svänga i olika hastigheter. Dessa funktioner kan kombineras i en sammansättning, men termerna identifierar inte samma mekaniska samband. Fastställ den faktiska överföringsvägen innan du väljer siffror för en beräkning.

Beräkna förhållandet från kugghjul eller axelhastigheter

Använd bekräftad körning och drivna kuggar

För ett enkelt par ingripande kugghjul:

i = drivna kuggar ÷ drivkuggar

Tänk på en hypotetisk 20-tands drivenhet som kopplar in en 60-tands driven växel:

i = 60 ÷ 20 = 3:1

Kugghjulet vrider sig tre gånger under ett varv av den drivna växeln. Dana/Spicer använder motsvarande förhållande mellan drivning och drivning av tandräkning i sin ring-och-pinjong-förhållandeberäkning. spicerparts.com

Tandräkningarna måste tillhöra ett bekräftat kugghjulspar. En tandräkning i en halvskaftbeskrivning kan hänvisa till splines som används för en mekanisk anslutning. Den fastställer inte ett reduktionsförhållande med en annan separat listad del. Planetarrangemang kräver också deras korrekta kinematiska förhållande; att dela två bekväma tandräkningar är otillräckligt.

Hastighetsförhållandemetoden ger samma resultat när ingången och utgången identifieras korrekt: 3000 rpm vid ingången och 1000 rpm vid utgången ger ett förhållande på 3:1. Båda värdena måste beskriva samma drifttillstånd och överföringsväg.

Multiplicera på varandra följande reduktionssteg

Om det hypotetiska 3:1-steget följs av en separat 4:1-reduktion är det totala förhållandet:

i_total = 3 × 4 = 12:1

Vid 3000 motorr/min minskar det första steget hastigheten till 1000 rpm och det andra till 250 rpm. Att multiplicera förhållandena står för båda stegen. Att endast använda det första steget skulle ge fel hjulhastighetsförutsägelse.

Redogör för differentiella hjulhastigheter

För en idealisk symmetrisk öppen differential, med vänster och höger axelhastighet uttryckt i en gemensam riktning framåt:

Carrier rpm = (vänster axel rpm + höger axel rpm) ÷ 2

Detta medelhastighetsförhållande följer av de grundläggande begränsningarna i MathWorks differentialmodell. Utan ytterligare reduktion av hjuländen motsvarar båda hjulen som roterar vid 250 rpm en bärhastighet på 250 rpm. Om de två hjulhastigheterna skiljer sig, representerar inte ett hjul ensamt det genomsnittet. MATLAB

Följaktligen kan en godtycklig fritt snurrande hjulhastighet inte behandlas som axelns utgående hastighet vid beräkning av ett förhållande. Tillämpa detta förhållande först efter att differentialtypen och mätpunkterna har fastställts.

Konvertera motorvarvtal och däckomkrets till väghastighet

Beräkna hjulvarvtal och teoretisk fordonshastighet

För färd i rak linje med båda drivna hjulen i samma hastighet, ingen däckslirning och varje reduktionssteg ingår:

Hjulvarvtal = motorvarvtal ÷ total reduktionsförhållande

Varje hjulvarv för fram fordonet genom sin effektiva rullande omkrets. Att konvertera meter per minut till kilometer per timme ger:

Teoretisk hastighet (km/h) = motorvarvtal × C × 60 ÷ (1000 × i_total)

Här, C är effektiv däcksrullomkrets i meter per varv och i_totalt är reduktionsförhållandet mellan motor och hjul. Använd mekaniska motorvarvtal. En styrenhetsskärms elektriska varvtal kräver lämplig motorspecifik omvandling innan den kan användas i denna formel.

Dana/Spicers transmissionskalkylator relaterar på liknande sätt axelhastighet, utväxlingsförhållanden och däckdimensioner, samtidigt som den särskiljer matematiska beräkningar från lämplighet för fordonsapplikationer. Spicer delar

För ett fungerande exempel, anta:

• Motorns arbetshastighet: 3000 rpm.
• Effektiv rullomkrets: 1,50 m per varv.
• Total minskning: 10:1.

Beräkningen är:

Hjulhastighet = 3000 ÷ 10 = 300 rpm

Fordonets hastighet = 300 × 1,50 × 60 ÷ 1000 = 27 km/h, ungefär 16,8 mph.

Att använda samma motorhastighet och däck med en totalreduktion på 12:1 ger 250 hjul varv/min och 22,5 km/h, ungefär 14,0 mph. Dessa är hypotetiska beräkningsingångar och resultat, inte specifikationer för en ECOGO-produkt.

För ett idealiskt cirkulärt hjul kan omkretsen uppskattas som π × diameter. I en faktisk fordonsberäkning, använd effektiv rullomkrets eller däckleverantörens tillämpliga varv-per-sträcka-data. Hjulfälgdiameter är inte däckets rullningsdiameter, och endast en nominell däckbeteckning ger kanske inte den erforderliga omkretsen.

Arbeta bakåt från en målhastighet

Om du arrangerar om samma ekvation får du en total kandidatkvot:

i_total = motorvarvtal × C × 60 ÷ (1000 × målhastighet i km/h)

Med samma antagna 3000 rpm och 1,50 m omkrets ger ett mål på 25 km/h:

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

Detta är en beräknad kandidat. Den fastställer inte att en 10,8:1-enhet är tillgänglig, att motorn kan klara 3000 rpm under erforderlig belastning, eller att fordonet kommer att nå den hastigheten.

Överföringseffektiviteten multipliceras inte i denna ekvation med fasta hastigheter. Det påverkar den effekt som krävs och tillgängligt vridmoment. Om förluster hindrar motorn från att hålla det antagna varvtalet, använd det uppnåbara varvtalet för att räkna om väghastigheten.

Kontrollera vridmoment och driftsgränser innan du väljer förhållande

Beräkna totalt drivmoment på en konsekvent basis

För jämn körning, med båda axelutgångarna i samma hastighet och ingen ytterligare minskning mellan dessa utgångar och hjulen, kan det totala motor-till-hjul-förhållandet användas i följande vridmomentberäkning:

Totalt axelutgående vridmoment ≈ motorvridmoment × i_total × total transmissionseffektivitet

Relationen mellan minskning och effektivitet anges i maxons redskapsanteckningar. Här betyder "totalt utgående axelvridmoment" det kombinerade vridmomentet vid de två drivna utgångarna. Det betyder inte att varje hjul får det fulla värdet. maxongroup.com

Utöka det föregående hypotetiska exemplet genom att anta 5 N·m motorvridmoment vid 3000 rpm och 0,90 total överföringseffektivitet för båda förhållandena:

Den större minskningen ger mer utgående vridmoment vid ett lägre utgående varvtal för samma motordriftpunkt. Det skapar inte ytterligare kraft. Den antagna effektiviteten på 90 % är bara en input till detta exempel; faktisk effektivitet måste komma från tillämplig data eller mätning.

Separera beräkningen från fordonets prestanda

Det beräknade utgående vridmomentet är inte en axels tillåtna vridmoment. Gränser för växel, axel och montering gäller fortfarande. På samma sätt är axelvridmoment inte ett nyttolastvärde: kraften på marken beror också på däckstorlek och tillgänglig vidhäftning, medan fordonet måste övervinna sitt driftmotstånd.

Innan du väljer ett utväxlingsförhållande, kontrollera om motorn kan upprätthålla erforderlig hastighet och vridmoment med den föreslagna batterispänningen, regulatorns gränser och termiska förhållanden. Att ersätta laddade motorhastighetsdata med ett varvtal utan belastning kan överdriva den uppnåbara väghastigheten.

Ett anpassat utväxlingsförhållande för en elektrisk trehjulig differentialaxel bör därför utvärderas mot en definierad arbetspunkt. Förhållandeberäkningar fastställer förhållandet mellan hastigheter och vridmoment; de fastställer inte självständigt nyttolast, bergsklättringsförmåga eller räckvidd.

Bekräfta det faktiska förhållandet och axelkonfigurationen innan du beställer

ECOGO bakaxel och drivlina räckvidd inkluderar en elektrisk trehjuling växellåda montering och en integrerad skivbroms bakaxel. Deras offentliga listor ger inte ett verkligt förhållande och fullständiga driftsbetyg för beräkningarna ovan. Ett förhållande måste bekräftas för den specifika montering som övervägs. Ecogo

För en användbar teknisk jämförelse, skaffa:

• Den exakta monterings- och överföringsvägen: identifiera motoringången, varje reduktionssteg, differentialen och eventuell hjuländsreduktion.
• Det faktiska förhållandet: ange dess in- och utgångspunkter och tillämpligt växelläge, om det är relevant.
• Driftgränserna: erhålla tillåtna ingångsvarvtal och kontinuerliga eller tillfälliga vridmomentgränser med deras förhållanden.
• Fordonsberäkningen matar in: använd de avsedda däckens rullningsdata och en realistisk lastad motordriftpunkt.
• Installationen matchar: verifiera monterings- och bromsgränssnitten för den valda bakaxelenheten.

Till bekräfta axelförhållandet och konfigurationen med ECOGO, tillhandahåll måldriftshastighet, däckrullningsdata, motorinformation och nödvändig drift. Dessa indata gör att ett föreslaget förhållande kan utvärderas mot den faktiska produkten, snarare än att behandla ett matematiskt resultat som en färdig specifikation.