Планетарная редукция

В автомобилях используется множество шестерен, но они также применяются и во многих других механизмах. Наиболее типичной из них является трансмиссия, передающая мощность двигателя на колеса. В целом, трансмиссия автомобиля выполняет две функции: первая — замедление высокой частоты вращения двигателя для передачи мощности на колеса; вторая — изменение передаточного отношения в соответствии с ускорением/замедлением или скоростью движения автомобиля.

Частота вращения двигателя автомобиля в обычном режиме движения составляет 1000–4000 оборотов в минуту (17–67 в секунду). Поскольку вращать шины с одинаковой частотой для движения невозможно, необходимо снижать частоту вращения, используя передаточное отношение числа зубьев шестерни. Такая роль называется замедлением; отношение частоты вращения двигателя к частоте вращения шин называется передаточным отношением.

Почему же необходимо изменять передаточное число в зависимости от ускорения/замедления или скорости движения? Дело в том, что для начала движения веществам требуется большая сила, однако для поддержания движения после начала движения такая большая сила не требуется. В качестве примера можно привести автомобиль. Двигатель же по своей природе не может так точно изменять свою мощность. Поэтому его мощность регулируется путем изменения передаточного числа с помощью трансмиссии.

Передача крутящего момента через шестерни во многом напоминает принцип рычага. Отношение числа зубьев шестерен, зацепляющихся друг с другом, можно считать отношением длин плеч рычагов. То есть, если передаточное число велико, а выходная скорость вращения мала по сравнению с входной, то выходная мощность (крутящий момент) будет большой; если же выходная скорость вращения не так низка по сравнению с входной, то выходная мощность (крутящий момент) будет малой. Таким образом, изменение передаточного числа с помощью трансмиссии очень похоже на принцип движения объектов.

Итак, как же трансмиссия изменяет передаточное число? Ответ кроется в механизме, называемом планетарной зубчатой ​​передачей.

Планетарный зубчатый механизм — это зубчатый механизм, состоящий из 4 компонентов: солнечной шестерни A, нескольких планетарных шестерен B, внутренней шестерни C и водила D, соединяющего планетарные шестерни, как показано на графике ниже. Он имеет очень сложную конструкцию, что делает его проектирование и производство крайне затруднительными; он позволяет достичь высокого передаточного отношения за счет зубчатых передач, однако это механизм, подходящий для редукторов, требующих как малых размеров, так и высокой производительности, например, в автомобильных трансмиссиях.