Google+ 機動學論壇(TALKING MECHANISMS): 李冠廷
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2007年6月14日 星期四

差速器

b94611007 生機二李冠廷

補之前差速器之原理說明和憂缺點,在martinfon.talks@blogger.com裡發現,很好的說明。

差速器

車輛前進時行星齒輪不動
車輛前進時行星齒輪不動
左邊卡住時行星齒輪開始轉動
左邊卡住時行星齒輪開始轉動

差速器(英語Differential)的發明,是因為在汽車轉彎時,由於內外輪通過的路徑不等長,所以如果汽車如果想順暢的轉彎,便需要彌補內外輪的轉速差。

內部結構與原理

其內部是1種行星齒輪機構,而在設計上必須滿足左輪轉速加上右輪轉速等於兩倍行星齒輪架轉速,在直線前進時,左輪、右輪和行星齒輪架轉速相等,行星齒輪公轉但不自轉(見右1),而在轉彎時,這個平衡遭到破壞,迫使行星齒輪產生自轉,使外側車輪轉速加快,內側車輪轉速減低,車輛得以順暢的轉彎。

缺點與改良

但差速器並不是沒有缺點,當車輛驅動輪有一輪打滑,或因劇烈操駕產生舉腳(車輛轉彎時因為離心力有一邊或一個輪胎舉起,離開地面),因為差速器的等扭矩作用,全部的動力會傳送到那個打滑的輪子,使其他車輪失去動力(見右2),使車輛陷入險境或速度減低,所以後來又發展出了滑限差速器(Limited Slip Differential)差速鎖,來因應競賽跟越野的需求。

實際照片

①傳動軸,②右半軸,③行星齒輪,④左半軸

參考資料:(維基百科)
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差速器


b94611007 生機二
李冠廷
今天機動學最後一次上課有講到差速器,上課講的非常詳盡,但因為非常好奇是如何做動的,就在一個網站上到相關解釋還有動畫。而未什麼需要差速器呢?轉彎,除了必須要有轉向系統的輔助之外,還必需在傳動系統上進行調整。理因在於,當過彎時,位於內側的輪子所走的路徑較短,位於外側的輪子所走的路徑較長。在同樣的時間內經過這樣的路徑,左右兩側的車輪勢必面對著轉速不同的問題。如果沒有一個特殊的機構來處理,將造成車輛在轉彎時發生轉不過去的窘境;即便用力地轉了過去,也會有著輪胎嚴重磨損的問題。此時,差速器便被導入汽車的傳動系統之中。
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變速器


b94611007 生機二 李冠廷


【變速器】
  變速器位於離合器之後,差速器之前,其功用為選擇曳引機前進或後退的速檔。主要型式有兩種,即滑動齒輪式(Sliding gear)和經常嚙合式(Constant meah),分述如下:
(一)滑動齒輪式:以兩支或兩支以上的軸平行或呈直線安裝在一起,其間以正齒輪組相互嚙合而產生速比及方向的變化,大都使用於小型的曳引機上,有以下兩種設計:
1、輸入軸與輸出軸平行

2、輸人軸與輸出軸成一直線

在平行軸的設計中,輸入軸驅動輸出軸,通常另備第三軸以反轉運動方向而得到倒儅。所有的三支軸都互相平行。在直線軸的設計中,輸入軸與輸出軸在一直線上,但不相連接,另備一支副軸與該兩軸平行,在其間傳導動力。
(二)經常嚙合式:輸入軸與輸出軸平行,兩軸上的齒輪各自成對永遠嚙合,有以下兩種設計:
1、軸環變速式
2、同步嚙合變速式

  在軸環變速式中是以滑動的軸環將自由運轉的齒輪之一鎖固在其軸上,驅動齒輪固定地裝在輸人軸上,從動齒輪在輸出軸上空轉,其側面有短齒,另備一變速齒輪,其外圍齒形和齒數均與從動齒輪側面之短齒相同,但其內部具有栓齒,正好套接在輸出軸上,用以驅動輸出軸,而變速軸環則具有內齒,正好可以套接在變速齒輪及從動齒輪側面的短齒上。
  如果變速軸環同時套在變速齒輪和從動齒輪側面的短齒上,則為入檔狀態,其時動力由輸入軸的驅動齒輪傳到從動齒輪,然後經變速軸環、變速齒輪傳到輸出軸。如果變速軸環只套在變速齒輪之上,則動力只傳達到從動齒輪,從動齒輪在輸出軸上空轉,並不能帶動輸出軸,是為未入檔之狀態。軸環變速式變速器之任何一檔均屬上述形態,但任何時間,最多只有一對齒輪是在入襠狀態,而其餘輸出軸上的各從動齒輪則均在軸上做不同速度的空轉。
  在同步嚙合變速式中則有同步器的設置,可使兩接合件在接合前速度先達到一致,此種同步器在所有的手動排檔汽車的變速器中都已使用,最近在農用曳引機上也逐漸地普遍起來,因此,部份曳引機已可在行進中排檔。
  同步的過程可用許多方法來達成,但是,其操作原理可由平型同步器來說明。
  平型同步器(Plain-Type Synchronizer)具有一以長栓齒嵌接於軸上的軸轂,軸轂外圍以齒嵌按著一個滑環,並以彈簧及鋼珠將滑環定位。
  排檔時,排檔叉撥動該總成移向從動齒褕,軸轂上的圓錐形磨擦面接觸到從動齒輪的圓錐面,產生同步作用,使該總成與從動齒輪轉速逐漸相同。此時,彈簧及鋼珠使滑環仍保持於軸轂上原位置如此可避免滑環滑出軸轂,並避免兩圓錐面緊密接合使軸轂與從動齒輪同步運轉之前,滑環內齒接觸到從動齒輪側面的短齒(該短齒與軸轂外齒相同)而造成撞擊。
  同步後,繼續移動滑環,克服彈簧壓下鋼珠,使滑環左邊套接到從動齒輪側面之短齒,完成排檔。這些動作在實際操作中,只要很短的時間,因此,駕駛者幾乎未感覺到排檔的動作是分成兩段來完成的。


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2007年6月13日 星期三

曳引機離合器


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【離合器】
  曳引機的主離合器通常採用單片乾式圓盤離合器。這種離合器有兩個主要部份,即壓板(Pressure plate)和圓盤摩擦片(Clutch disk)。也有些大型曳引機使用兩個磨擦片,以減低離合器總成的變形和磨損。
  圓盤摩擦片有堅實型和可撓型兩種,堅實型圓盤片是一堅實的磨擦片直接固定在長齒軸轂上,可撓型圓盤片在軸轂上裝有扭力避震彈簧。其作用是在離合器接合的瞬間避震彈簧受到擠壓,使圓盤片在其軸轂上稍微扭轉,而吸收了一些由引擎傳來的突然動力震動,以減低變速箱受到的陡震負荷。
  壓板總成包括壓板、托架、放鬆桿及彈簧。其中,壓板藉彈簧的力量將圓盤摩擦片壓到飛輪的加工面上以接合離合器,托架則直接用螺栓鎖在飛輪上以支撐放鬆桿及彈簧,放鬆桿以突出於壓板的柱子為樞軸,當其內端被放鬆軸承壓下時,其外端就將壓板提離而放鬆圓盤磨擦片。在離合器踏板放鬆時,放鬆軸承不再壓迫放鬆桿,於是彈簧再度迫使壓板頂住圓盤摩擦片,將其夾持於飛輪的加工面,使得動力再度傳送到變速器的輸入軸。

  上述壓板總成是固定於飛輪加工面上,而圓盤磨擦片則以長齒固定於變速箱的輸入軸。
  乾式圓盤離合器普遍地使用於今日的大型卡車及重型建設機械上,其主要優點是接觸面積大,可以傳導大動力,但卻不適用於需要經常分離或滑動的機械上,因為這樣會產生大量的熱量而燒損圓盤摩擦片。
  離合器的控制有機械式與油壓式兩種方式。機械式的控制方式是由離合器踏板的運動,經連桿傳遞到離合器放鬆軸承,放鬆軸承再壓迫放鬆桿內瑞,使其外端將壓板提起而分離動力。當踏板慢慢放鬆時,離合器彈簧即慢慢推擠壓板壓緊圓盤摩擦片到飛輪加工面上而將離合器再度接合。
  壓下使離合器分離所以離合器踏板的控制必須「快踩慢放」,快踩是減少圓盤摩擦片兩面與壓板和飛輪加工面問的打滑接觸時間,以減少摩擦片的磨損;慢放則是避免起步時車身顫動或熄火。另外,更應絕對避免經常把腳放在離合器踏板上,因為這個動作將加速離合器圓盤摩擦片的磨損。
  油壓式的控制方式,其主液壓缸連接到離合器踏板上,而以高壓油管連接到副液壓缸,副液壓缸再連接到放鬆軛桿以推動放鬆軸承。換言之,油壓之作用僅代替連桿而已。


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最後驅動


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第三篇文章
最後驅動提供了曳引機最後的減速,並以增加驅動輪的扭力。使用在大型曳引機上的最後驅動,大部份都裝配在靠近驅動輪的地方,以減低長輪軸的應力。大都份的最後驅動都必須用以支持曳引機的重量,並抵抗扭力及陡震負荷,所以其結構都非常堅固。

  使用在農用曳引機上的最後驅動系統的主要型式有三種:

  l、小齒輪式(Pinion) 2、鏈條式(Chain) 3、行星齒輪式(Planetary)。

(一)

小齒輪式: 以小齒輪帶動正齒輪來作最後減速,有兩種型式:
(1)、小齒輪緊鄰差速器,包含於差速箱之內。此型的優點是:a、所有的齒輪都密封在差速 箱裏,整個系統顯的精巧而堅實,並且只需一個潤滑系統。b、輪軸長,可以有校廣泛的輪距調整,以配合作物之行距。
(2)、小齒輪位於差速箱之外,並且緊鄰車輪。 此型的特點是: 1、地面距較大。 2、最後驅動組自己有一個齒輪箱,通常稱為降軸箱,內貯齒輪油以供潤滑。

(二) 鍊條式: 鍊條式最後驅功系統可使曳引機的地面距更大。其主要缺點是鏈條會因磨損而鬆弛,為了克服這種缺陷,通常使鏈條在油池中操作以減少磨損,並設置鏈條拉緊裝置以便調整鍊條鬆緊度。
(三)

行星齒輪式: 行星齒輪系統的基本構造:太陽齒輪為主動齒輪,環齒輪固定不動,行星齒輪托架連接後輪軸,托架上通常裝置三個行星齒輪以供傳動。當太陽齒輪轉動時,帶動行星齒輪,此時由於環齒輪不能轉動,行星齒輪必須在環齒輪上滾動,於是帶動行星齒輪托架與太陽齒輪同向轉動。

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2007年6月3日 星期日

汽車引擎


b94611007 李冠廷
之前看汽車雜誌在介紹引擎壓縮的有分「直壓式」(DOHC)與「搖臂式」(SOHC),而不太明瞭其中原理,而就去尋找資料。直壓式汽門通常見於DOHC引擎,此式汽門彈簧座上會會有一圓形套筒,凸輪則直接置於套筒上,所以當凸輪尖端與套筒接觸時,會透過套筒把汽門往下壓,使汽門開啟;而搖臂式汽門通常使用在SOHC引擎上,因為SOHC引擎缸頭內只有一支凸輪軸,卻要驅動多個汽門,所以會以搖臂方式,由一個凸輪帶動兩個汽門。





而市面上的新款車種,都標明了V6 V8 V10 V12,對這些有些興趣而找了一些資料。






引擎的所有汽缸均排列在同一平面上,形成一直列的情形,稱為直列引擎。以直列四汽缸引擎為例,常見的標示方式有二種,一是取與排列外型相似的I做標示,就標示為「I4」。另外一種則是以英文Line做開頭,而標示為「Line 4」或「L6」以代表直列4汽缸或是直列6汽缸引擎之意。




汽缸數增加,採用V型汽缸配置的引擎可以有效減少引擎體積,增加車室空間。Camry 3.0車型便是採用V6引擎。引擎的汽缸分別排列在二個平面上,此二個平面相互產生一個夾角。汽缸呈V型排列的引擎會因汽缸數量的不同,而有60、90、120度三種常見的角度。夾角為180度的引擎則另外稱為「水平對置式引擎」。


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2007年5月23日 星期三

機動學運用


老師您好:我是李冠廷
之前在收尋機動學相關資料時,發現有ㄧ個還不錯的網站,是清華大學動力機械系所寫的文章,在介紹微機電,而且把滑塊與連桿運用在微機電處理上,雖然傳統機動的概念是有所限制,但是還是可以運用在微機電上,把連桿滑塊運用在光學掃描面鏡上。
清華大學文章


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