انتخاب دنده اول: بررسی مکانیزم تعویض دنده کلاسیک خودرو

خودروها دارای گیربکس اتوماتیک یا گیربکس دستی، تعویض دنده هستند . با یک گیربکس دستی، ما اغلب در حین رانندگی از شیفتر استیک استفاده می کنیم، اما به سختی به نحوه عملکرد مکانیزم فکر می کنیم. در اینجا، با کمک یک مدل ComsOL Multibody Dynamics در مکانیزم تعویض دنده، بررسی می‌کنیم که چگونه کار می‌کند و چه نیروهایی بر روی آن وارد می‌شوند که به یک بار بسیار رایج – انتخاب دنده اول – وارد می‌شوند.

بازسازی ماشین کلاسیک

بازسازی یک ماشین کلاسیک باعث شد تا در مورد نحوه عملکرد تعویض دنده تحقیق کنم. هنگام طراحی خودرویی با گیربکس دستی، کار معقول این است که اهرم تعویض دنده را مستقیماً در بالای گیربکس قرار دهید، در حالی که چوب از کف و/یا کنسول مرکزی عبور می کند. با این حال، در گذشته، گاهی اوقات اتصال اهرم تعویض دنده به ستون فرمان راحت در نظر گرفته می شد. این امکان را برای نشستن سه نفر در جلو، روی یک نیمکت فراهم کرد.

با این حال، برخی از چالش‌ها با شیفتر دنده نصب شده بر روی ستون فرمان وجود دارد. با نصب تعویض دنده دور از دستگاهی که قرار است کار کند، سوال این است که چگونه می توان حرکت را از اهرم به سمت پایین به گیربکس رساند . راه حل شامل میله های اتصال و لولاهای زیادی است. خودروی کلاسیک در حال بازسازی، ولوو 121 ، دارای چنین تعویض دنده‌ای روی ستون فرمان بود.

چگونه از 50 سال فرسودگی جان سالم به در برد؟ وقتی دنده را تعویض می کنید، نیروهای وارد بر هر یک از اجزاء چقدر است؟
مکانیزم تعویض دنده کلاسیک خودرو

مدل سازی مکانیسم تعویض دنده با استفاده از نرم افزار COMSOL

برای پاسخ به این سؤالات، ما به ماژول Dynamics Multibody که ویژگی های از پیش تعریف شده ای را برای ایجاد انواع مختلف اتصالات بین اجزا و ماژول مکانیک سازه ارائه می دهد، روی آوردیم. ماژول Multibody Dynamics شما را قادر می سازد تا مجموعه های مکانیکی را با گسترش قابلیت های COMSOL Multiphysics و Structural Mechanics Module مدل سازی کنید .

برای شبیه سازی رفتار، مدلی با استفاده از توپ، استوانه، اتصالات لولا و سطوح تماس ایجاد کردیم. اجزای مکانیزم به گونه ای انتخاب شدند که همگی از نوع تغییر شکل پذیر باشند ، به این معنی که ما از مکانیک سازه برای محاسبه تغییر شکل های تک تک قطعات استفاده کردیم. از طرف دیگر، برخی یا همه قطعات می‌توانستند به‌عنوان صلب مدل‌سازی شوند . در نهایت، به عنوان یک توالی بارگذاری، شیفتر استیک در دو مرحله به عقب و به سمت بالا به منظور شبیه سازی تعویض گیربکس به دنده اول حرکت داده شد.

هندسه مکانیسم تعویض دنده، ساخته شده با یک سری اتصالات انعطاف پذیر. اجزای جداگانه در سمت چپ و مجموعه کامل در سمت راست نشان داده شده اند.

تجزیه و تحلیل چند جسمی انعطاف پذیر

برای بررسی حرکت، سینماتیک ، مکانیسم تعویض دنده، ما یک تحلیل گذرا انجام دادیم. تعویض دنده 2 ثانیه طول کشید، سرعتی مناسب و آرام برای خودرویی با آن سن.
حرکت تعویض دنده
ما به طور خاص علاقه مند بودیم که دریابیم که مقدار نیروها روی اجزای منفرد در طول حرکت چقدر است. نیروهای تماس بزرگ ممکن است به سایش بیش از حد اشاره کنند. همانطور که مشخص شد، هیچ یک از لولاها یا پیوندها تحت بارگذاری بیش از حد قرار نگرفتند، ترتیب قدر حداکثر فقط چند نیوتن بود، همانطور که در مثال زیر برای یکی از لولاها مشاهده می شود.
تعویض دنده ولوو نمودار جهانی نیروی مشترک در طول زمان
طرح جهانی نیروی مشترک در طول زمان.