Das Übersetzungsverhältnis eines Getriebes, das auch als sein Drehzahlverhältnis bezeichnet, ist das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit des Antriebszahnrads auf die Winkelgeschwindigkeit des Abtriebszahnrads. Das Übersetzungsverhältnis kann direkt aus den Zähnezahlen an den Zahnrädern in dem Getriebezug zu berechnen. Das Drehmomentverhältnis des Getriebezuges, die auch als seine mechanischen Vorteil bekannt ist, wird durch das Übersetzungsverhältnis bestimmt. Das Drehzahlverhältnis und mechanischen Vorteil sind definiert, so dass sie die gleiche Anzahl in einer idealen Verbindung zu ergeben.

Getriebe mit zwei Gängen

Das einfachste Beispiel für ein Getriebe mit zwei Zahnrädern. Die "Eingangszahnrad" überträgt die Kraft auf die "Ausgangszahnrad". Das Eingangszahnrad wird in der Regel mit einer Energiequelle, wie einen Motor oder Motor verbunden sein. In einem solchen Beispiel wird die Leistung von dem Ausgangszahnrad ist abhängig vom Verhältnis der Abmessungen der zwei Zahnräder.

Formel

Die Zähne auf Zahnräder sind so ausgelegt, daß die Zahnräder können miteinander glatt rollen. Damit die beiden Zahnräder auf einander reibungslos rollen, müssen sie so ausgelegt sein, dass die Geschwindigkeit an dem Berührungspunkt der beiden Teilkreise ist der gleiche für jeden Gang.

Mathematisch, wenn das Eingangszahnrad GA hat den Radius rA und der Winkelgeschwindigkeit, und kämmt mit dem Ausgangszahnrad GB Radius rB und der Winkelgeschwindigkeit ist, dann:

Die Anzahl der Zähne auf einem Zahnrad, ist proportional zum Radius der Teilkreis, so dass die Verhältnisse der Zahnräder 'Winkelgeschwindigkeiten, Radien, und die Anzahl von Zähnen gleich sind. Wobei NA die Anzahl der Zähne des Eingangszahnrades und NB die Anzahl der Zähne des Ausgangszahnrades, wird die folgende Gleichung gebildet:

Dies zeigt, dass eine einfache Zahnradgetriebe mit zwei Gängen hat das Übersetzungsverhältnis R gegeben durch

Diese Gleichung zeigt, daß, wenn die Anzahl der Zähne des Ausgangszahnrades GB größer ist als die Anzahl der Zähne des Eingangszahnrades GA, dann das Eingangszahnrad GA müssen schneller als das Abtriebszahnrad GB drehen.

Drehzahlverhältnis

Zahnradzähne auf dem Umfang des Rollkreises, so daß die Dicke t von jedem Zahn und der Raum zwischen benachbarten Zähnen sind gleich verteilt. Der Abstand p eines Zahnrades, das ist der Abstand zwischen äquivalenten Punkten auf benachbarten Zähnen entlang des Wälzkreises ist, gleich dem Zweifachen der Dicke eines Zahnes,

Die Teilung des gezahnten GA kann von der Anzahl der Zähne NA und dem Radius rA seines Teilkreises berechnet werden

Um reibungslos zwei Gänge GA und GB Netz müssen die gleichen große Zähne haben und deshalb müssen sie die gleiche Steigung p haben, was bedeutet,

Diese Gleichung zeigt, dass das Verhältnis des Umfangs, den Durchmesser und die Radien der zwei kämmenden Zahnräder gleich dem Verhältnis der Anzahl der Zähne ist,

Das Geschwindigkeitsverhältnis von zwei Zahnrädern rollt ohne zu gleiten auf ihren Wälzkreisen ist gegeben durch

deshalb

Mit anderen Worten, das Übersetzungsverhältnis oder Drehzahlverhältnisses, ist umgekehrt proportional zu dem Radius des Teilkreises und der Anzahl der Zähne des Eingangszahnrades.

Drehmomentverhältnis

Ein Getriebezug nach dem Prinzip der virtuellen Arbeit anzuführen, daß das Drehmomentverhältnis, welches das Verhältnis der sein Ausgangsdrehmoment zu seiner Eingangsdrehmoment ist gleich dem Übersetzungsverhältnis oder Drehzahlverhältnis des Getriebezuges analysiert werden.

Dies bedeutet, dass das Eingangsdrehmoment & tau; a mit dem Eingangszahnrad GA und dem Ausgangsdrehmoment & tau; B auf dem Ausgangszahnrad GB aufgebracht werden, indem das Verhältnis bezogenen

wobei R für das Übersetzungsverhältnis des Getriebezuges.

Das Drehmomentverhältnis eines Getriebes ist auch seine mechanischen Vorteil bekannter

Zwischenräder

In einer Folge von Zahnrädern miteinander verkettet, hängt das Verhältnis nur von der Anzahl der Zähne auf dem ersten und dem letzten Gang. Die Zwischenzahnräder, unabhängig von ihrer Größe, nicht die Gesamtübersetzung der Kette zu verändern. Die Zugabe von jedem Zwischenzahnrad kehrt jedoch die Richtung der Drehung des Vorgeleges.

Ein Zwischengetriebe, das eine Welle fährt nicht, jede Arbeit zu verrichten ist ein Zwischenzahnrad bezeichnet. Manchmal wird ein einzelnes Zwischenzahnrad verwendet, um die Richtung, in diesem Fall können sie als Rücklauf bezeichnet umkehren. Zum Beispiel die typischen Automobil Schaltgetriebe Rückwärtsgang einlegt durch Einsetzen eines Rücklauf zwischen zwei Gängen.

Zwischenräder können auch Rotation zwischen entfernten Wellen in Situationen zu übertragen, wo es unpraktisch wäre, einfach nur die fernen Räder größer, sie zusammenzubringen. Nicht nur, dass größere Zahnräder zu besetzen mehr Platz, ist die Masse und Trägheitsmoment einer Getriebe proportional zum Quadrat seines Radius. Anstelle der Zwischenräder kann ein Zahnriemen oder eine Kette verwendet, um Drehmoment über Distanz zu übertragen.

Formeln

Wenn ein einfacher Getriebestrang hat drei Zahnräder, so dass das Eingangszahnrad GA kämmt mit einem Zwischenzahnrad GI was wiederum kämmt mit dem Ausgangszahnrad GB, dann der Teilkreis der Zwischenzahnrad Rollen ohne Schlupf auf beide Teilkreise des Eingangs und Ausgangszahnräder. Daraus ergeben sich die beiden Beziehungen

Das Drehzahlverhältnis dieses Zahnradgetriebe wird durch Multiplikation dieser beiden Gleichungen zu erhalten, erhalten wird

Feststellen, dass dieses Übersetzungsverhältnis ist genau das gleiche wie für den Fall, wenn die Zahnräder GA und GB Eingriff direkt. Das Zwischengetriebe bietet Abstand aber keinen Einfluss auf das Übersetzungsverhältnis. Aus diesem Grund wird ein Zwischenzahnrad bezeichnet. Das gleiche Übersetzungsverhältnis für eine Folge von Zwischenrädern erhalten und somit ein Zwischenzahnrad verwendet wird, um in die gleiche Richtung, um den Treiber und das angetriebene Zahnrad zu drehen bereitzustellen, wenn die Antriebszahnrad bewegt sich in Richtung im Uhrzeigersinn und dann im Uhrzeigersinn bewegt sich das Abtriebszahnrad auch Richtung mit Hilfe des Losrades.

Beispiel

Vorausgesetzt, dass in dem foto das kleinste Zahnrad ist mit dem Motor verbunden ist, ist es das Antriebszahnrad. Die etwas größeren Zahnrad auf der linken oberen ist ein Zwischenzahnrad bezeichnet. Es ist nicht direkt mit entweder dem Motor oder der Ausgangswelle verbunden ist, und überträgt nur Leistung zwischen den Eingangs- und Ausgangszahnräder. Es ist ein drittes Zahnrad in der rechten oberen Ecke des Fotos. Dann, wenn dieses Zahnrad mit der Ausgangswelle der Maschine verbunden ist, ist es der Ausgang bzw. angetriebenen Zahnrad.

Das Eingangszahnrad in diesem Räderwerk hat 13 Zähne und das Zwischenzahnrad mit 21 Zähnen. Berücksichtigt man nur diese Getriebe kann das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Ritzel und dem Eingangszahnrad als ob das Losrad war das Ausgangszahnrad berechnet werden. Daher wird das Übersetzungsverhältnis angetrieben / driver = 21/13 = ~ 1,62 oder 1,62: 1 beträgt.

Dieses Verhältnis bedeutet, dass das Antriebszahnrad muss 1,62 Umdrehungen machen, um das Abtriebszahnrad einmal drehen. Es bedeutet auch, dass für jede eine Umdrehung des Fahrers, das angetriebene Zahnrad ist 1 / 1,62 oder 0,62 Umdrehungen gemacht. Im Wesentlichen dreht sich der größere Zahnrad langsamer.

Das dritte Zahnrad auf dem Foto hat 42 Zähne. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Spannrolle und dritten Gang ist also 42/21, oder 2: 1 und damit die endgültige Übersetzungsverhältnis 1.62x2 = ~ 3,23. Für je 3,23 Umdrehungen des kleinsten Gang, schaltet sich das größte Zahnrad eine Umdrehung oder für jede eine Umdrehung der kleinste Gang, schaltet sich das größte Zahnrad 0,31 Revolution, eine Gesamtreduktion von etwa 1: 3,23 = 1 / Getriebeuntersetzung).

Da die Leerlaufzahnrad Kontakte direkt sowohl das kleinere und das größere Zahnrad, kann er aus der Berechnung entfernt werden kann, es auch ein Verhältnis von 42/13 = ~ 3.23.

Riemenantriebe

Gurte können die Zähne auch in ihnen zu haben und zahnradartige Rollen gekoppelt werden. Spezialgetriebe genannt Kettenräder zusammen mit Ketten auf Fahrrädern und einigen Motorrädern gekoppelt werden. Auch hier können genaue Abrechnung der Zähne und Revolutionen mit diesen Maschinen angewendet werden.

Beispielsweise wird ein Riemen mit Zähnen, die so genannte Zahnriemen in manchen Verbrennungsmotoren verwendet werden, um die Bewegung der Nockenwelle mit der Kurbelwelle synchronisiert, so dass die Ventile öffnen und schließen, an der Oberseite jedes Zylinders im richtigen Zeit relativ zu der Bewegung eines jeden Kolbens. Eine Kette, eine so genannte Steuerkette, wird bei einigen Automobilen für diesen Zweck verwendet, während in anderen, die Nockenwelle und die Kurbelwelle direkt miteinander durch Zahnräder gekoppelt kämmt. Unabhängig davon, welche Form des Antriebs verwendet wird, ist die Kurbelwelle zu Nockenwelle Übersetzungsverhältnis immer 2: 1 auf Viertakt-Motoren, was bedeutet, dass für jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle die Nockenwelle einmal dreht.

Automotive-Anwendungen

Automobile Antriebe haben in der Regel zwei oder mehr große Bereiche, in denen Getriebe verwendet wird. Getriebe ist in der Übertragung, die eine Anzahl von verschiedenen Sätzen von Zahnrädern, die in der Differential, die den Achsantrieb enthält, weitere Geschwindigkeitsreduktion an den Rädern liefern verändert werden kann, um einen weiten Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten zu ermöglichen, und enthält auch eingesetzt. Darüber hinaus ist die Differentialgetriebe enthält weiterhin das Drehmoment zwischen den beiden Rädern aufteilt, während es ihnen ermöglicht, unterschiedliche Geschwindigkeiten beim Fahren in einer gekrümmten Bahn zu haben. Das Getriebe und Achsantrieb könnte getrennt und verbunden werden durch eine Antriebswelle, oder sie könnten in eine Einheit genannt Transaxle kombiniert werden. Die Übersetzungsverhältnisse im Getriebe und Achsantrieb sind wichtig, weil verschiedene Getriebeübersetzungen werden die Leistungsmerkmale eines Fahrzeugs zu ändern.

Beispiel

A 2004 Chevrolet Corvette C5 Z06 mit einem Sechsgang-Schaltgetriebe hat folgende Übersetzungsverhältnisse in dem Getriebe:

Im 1. Gang, macht der Motor 2,97 Umdrehungen für jede Umdrehung der Ausgang des Getriebes. Im 4. Gang, wird das Übersetzungsverhältnis von 1: 1 bedeutet, dass der Motor und der Ausgang des Getriebes mit der gleichen Drehzahl drehen. 5. und 6. Gang als Schnellgang Getriebe, in dem die Ausgangsleistung des Getriebes wird schneller als die Motorleistung umlauf bekannt.

Die Corvette oben hat ein Achsenverhältnis von 3,42: 1, was bedeutet, dass für je 3,42 Umdrehungen Ausgang des Getriebes, der Räder machen eine Umdrehung. Das Differenzverhältnis multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis, so dass im 1. Gang, macht den Motor 10,16 Umdrehungen für jede Umdrehung der Räder.

Reifen des Autos kann fast als eine dritte Art von Verzahnung gedacht werden. Dieses Fahrzeug ist mit 295 / 35-18 Reifen, die einen Umfang von 82,1 Zoll haben ausgestattet. Dies bedeutet, daß für jede vollständige Umdrehung des Rades, das Auto fährt 82,1 Zoll. Wenn die Corvette hatte größere Reifen, würde es weiter bei jeder Umdrehung des Rades, der wie ein höherer Gang wäre zu reisen. Wenn das Auto hatten kleinere Reifen, wäre es, einen niedrigeren Gang zu sein.

Den Übersetzungsverhältnissen des Getriebes und differentielle und der Größe der Reifen, wird es möglich, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs für einen bestimmten Gang bei einer bestimmten Motordrehzahl zu berechnen.

Beispielsweise ist es möglich, den Abstand der Wagen für eine Umdrehung des Motors durch Unterteilen des Umfangs des Reifens durch das kombinierte Übersetzungsverhältnis des Getriebes und Differenzweg bestimmen.

Es ist auch möglich, eine Fahrgeschwindigkeit von der Motordrehzahl durch Multiplizieren des Umfangs des Reifens von der Motordrehzahl und dividiert durch das kombinierte Übersetzungsverhältnis zu bestimmen.

Wide-Verhältnis vs. eng gestuftes Getriebe

Eine enge Ganggetriebe ist ein Getriebe, bei dem es eine relativ kleine Differenz zwischen den Übersetzungsverhältnissen des Getriebes. 1 im ersten Gang und 2: beispielsweise ein Getriebe mit einer Antriebswellenachse Verhältnis von 4 zu treiben 1 im zweiten Gang würde als Breitverhältnis im Vergleich zu einer anderen Übertragung mit einem Verhältnis von 4: 1 im ersten und 3: 1 in Sekunde. Dies, weil das Schließen-Verhältnisgetriebe weist eine geringere Progression zwischen den Zahnrädern. Für das breite Ganggetriebe, wobei die erste Übersetzungsverhältnis von 4: 1 oder 4, und im zweiten Gang ist es 2: 1 oder 2, so dass das Fortschreiten ist gleich 4/2 = 2. Für die enge Ganggetriebe zunächst Getriebe ein Verhältnis 4: 1 oder 4 ist, und das zweite Zahnrad ein Verhältnis von 3: 1 oder 3, so dass der Verlauf zwischen den Gängen 4/3 oder 133%. Seit 133% kleiner als 200%, wird die Übertragung mit dem kleineren Progression zwischen den Gängen als close-Verhältnis. Allerdings ist der Unterschied zwischen einem eng gestuftes und Breitganggetriebe subjektiv und relativ.

Close-Verhältnis Übertragungen werden in der Regel in Sportwagen, Sport-Bikes angeboten, und vor allem im Rennfahrzeuge, bei dem der Motor für maximale Leistung in einem engen Bereich von Betriebsdrehzahlen abgestimmt, und der Fahrer oder Mitfahrer zu erwarten, dass oft zu verschieben, um das zu halten Motor seiner Leistungsband.

Factory 4-Gang oder 5-Gang-Getriebeübersetzungen in der Regel einen größeren Unterschied zwischen Übersetzungsverhältnissen und sind in der Regel wirksam zur normalen Fahren und moderate Leistungs Gebrauch sein. Breiteren Lücken zwischen Verhältnisse ermöglichen eine höhere erste Übersetzungsverhältnis für bessere Manieren im Verkehr, aber Ursache der Motordrehzahl, um mehr zu verringern, wenn Verschiebung. Verringerung der Unterschiede wird Beschleunigung bei Drehzahl zu erhöhen und möglicherweise zu verbessern Höchstgeschwindigkeit unter bestimmten Bedingungen, aber die Beschleunigung von einer Halteposition und der Betrieb in der täglichen Fahr leiden.

Bereich ist die Drehmomentvervielfachung Unterschied zwischen 1. und 4. Gang; breiter Verhältnis Getriebesätze mehr, in der Regel zwischen 2,8 und 3,2. Dies ist die wichtigste Determinante der Low-Speed-Beschleunigung von gestoppt.

Progression ist die Reduktion oder Zersetzung des prozentualen Abfall der Motordrehzahl im nächsthöheren Gang, beispielsweise nach dem Schalten vom 1. in den 2. Gang. Die meisten Übertragungen über eine gewisse Progression, daß der Drehzahlabfall auf der 1-2-Schaltung größer als der Drehzahlabfall auf die 2-3-Schalt, die wiederum größer ist als der Drehzahlabfall auf der 3-4-Schaltung ist. Der Verlauf kann nicht linear oder in einem angemessenen Verhältnis Stufen aus verschiedenen Gründen, einschließlich eines speziellen Bedarf für ein Getriebe, um eine bestimmte Geschwindigkeit oder Drehzahl zum Durch, laufen und so weiter, oder einfach nur wirtschaftliche Notwendigkeit, dass die Teile zur Verfügung standen zu erreichen durchgeführt werden.

Bereich und Progression schließen sich nicht aus, aber jeder die Anzahl der Optionen für die andere einschränkt. Eine breite Palette, die einen starken Drehmomentvervielfachung im 1. Gang für exzellente Umgangsformen in Low-Speed-Datenverkehr gibt, vor allem mit einem kleineren Motor, schwere Fahrzeug, oder numerisch geringer Achsübersetzung, wie 2,50, bedeutet, dass die Progression Prozent muss hoch sein. Der Betrag der Motordrehzahl und damit Leistung, verloren für jedes Hochschalt größer, als dies bei einem Getriebe mit weniger Bereich der Fall sein, aber weniger Strom in den 1. Gang. Eine zahlenmäßig geringen 1. Gang, wie zum Beispiel 2: 1, reduziert die verfügbare Drehmoment im 1. Gang, sondern ermöglicht mehr Möglichkeiten der Progression.

Es gibt keine optimale Wahl der Getriebeübersetzungen oder einer Achsübersetzung für die beste Leistung bei allen Geschwindigkeiten, wie Getriebeübersetzungen sind Kompromisse und nicht unbedingt besser als die ursprünglichen Verhältnisse für bestimmte Zwecke.