Выбор коробки передач: автомат, робот или вариатор

27 июля 2011, 14:26

Советы автолюбителям

Follow @rusdelfi_lv

Foto: Audi A6

Одним из главных факторов при покупке автомобиля, является его коробка передач. Какая она в нем – автомат или вариатор? И некоторые из нас начинают путаться, решая, что же будет лучше – «автомат», «робот», а может быть «вариатор». Ниже — о каждом из этих видов трансмиссии.

Сразу стоит уточнить, что «автомат» — самый лучший вариант. Поэтому, если есть возможность, советуем приобрести именно его. «Вариаторы» и «роботы» стали распространяться сравнительно недавно, поэтому пока что не известно об их «подводных камнях», хотя главные недостатки уже знают многие. Озвучим эти недостатки и выделим также все главные достоинства роботизированных трансмиссий.

Достоинства коробки типа «робот»

— Относительно малый расход топлива
— Недорогая цена и обслуживание самой трансмиссии.

Недостатки

— Не очень хорошая плавность переключения;
— Маленькая скорость переключений.

Как устроен «робот»

Самая известная и качественная роботизированная трансмиссия установлена на автомобилях BMW серии M. Ее название – SMG, что означает Sequental M Gearbox. Трансмиссия представляет собой механическую 6-ступенчатую коробку передач, где за отключение сцепления и переключения скоростей отвечает электронная управляемая гидравлика. Скорость переключения передачи молниеносная, она равна всего 0,08 сек.

Но есть и другие методы, как сделать из механической коробки передач «робота». Один из самых известных применяется в Mercedes-Benz A-класса. Суть его в том, что на механическую трансмиссию устанавливается электрогидравлический привод сцепления.

Водитель переключает скорости так же, как и на автомобиле с обычной механической трансмиссией, но при этом педали всего две. Сцепления нет, потому как электропривод сам следит за тем, где находится педаль газа и рычаг КП, и сам когда надо отключает сцепление.

Чтобы не было сильных рывков при переключении, а также, чтобы автомобиль не заглох, электроника берёт во внимание цифры на датчиках двигателя и ABS.

Другой способ получить «робота» — поставить вместо гидронасосов шаговые электродвигатели. Такое используется на автомобилях Opel и Ford. Но на практике этот способ плохо оправдал себя, несмотря даже на свою относительную дешевизну. После такой замены стали происходить сильные рывки, а скорости начали переключаться с довольно ощутимым опозданием. Правда, аналогичным методом воспользовались и японцы, поставив электроприводы на Toyota Corolla, и у них обошлось без подобных недостатков. Скорости переключаются и быстро, и плавно.

Бесступенчатая трансмиссия или «вариатор»

Здесь все в точности наоборот. То, с чем были связаны основные недостатки «робота», в бесступенчатой трансмиссии напротив – главные преимущества. Это в частности, хорошая плавность и высокая скорость переключения. Основной же недостаток – высокая стоимость трансмиссии и её обслуживания.

Устройство вариатора

Основателями такого вида трансмиссии были сотрудники фирмы DAF (Нидерланды). Основной принцип работы прост и доступен. Крутящий момент достигается с помощью резинового ремня, который находится на перемещающихся дисках. Те, в свою очередь, образуют шкивы временной передачи. Есть два вида дисков: ведущие и ведомые. Когда первые раздвигаются, а последние сдвигаются, момент «на выходе» становится меньше.

В наши дни вместо кожаного ремня ставится либо наборной ремень из стали, либо большая стальная цепь. Главный минус таких коробок передач – это отсутствие задней скорости и «нейтралки». Но производители трансмиссий находят выход из этого, используя разные способы.

Автоматическая трансмиссия или «автомат«

Плюсы

— Высокая плавность и скорость переключения;

Минусы

— Большой расход топлива
— Высокая цена эксплуатации и самой трансмиссии.

Об устройстве

Стандартная автоматическая коробка передач включает в себя два главных компонента. Один из них – гидротрансформатор, который служит в качестве маховика. Другой – планетарная коробка передач. Между прочим, всё оснащение автоматических трансмиссий за годы их существования не так уж сильно и поменялось. Единственное, что можно отметить – это возросшее число передач. На Vauxhall Victor их было две, а на Lexus LS460 их уже восемь.

Зато сильно изменились системы управления. В самом начале, когда только придумали «автоматы», скорости переключались с помощью небольшого выключателя, который нужно было двигать вверх и вниз. Позже коробки передач стали делать все это сами. А ещк позже появилась возможность подстраивать трансмиссию под каждого конкретного водителя.

В зависимости от того, как он предпочитает ездить, можно стало выбирать один из нескольких режимов. Для лихачей лучшим вариантом будет режим «спорт», для любителей спокойной езды – «комфорт». Такие «умные автоматы» называются адаптивными.

Заметили ошибку?
Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter!

Архив

Что такое роботизированная коробка передач, какие они бывают и в чем отличия

Роботизированная коробка передач, или по-другому полуавтоматическая коробка передач – это полностью механическая коробка передач, где переключение передач или включение/выключение муфт является автоматическим. Такая коробка-робот считается надёжной, удобной, а также неплохо экономит топливо. Она будет дешевле чем всем знакомая АКПП. Почти все автомобили, вплоть до премиум класса оснащают РКПП.

Какой принцип работы роботизированной коробки передач?

Для того чтобы все было относительно понятно, нужно вспомнить действие МКПП (механика), ведь они работают практически одинаково.

МКПП состоит из двух валов. Через сцепление на первичный вал от двигателя автомобиля передаётся крутящий момент. А вторичный вал этот крутящий момент передаёт на колёса. Поэтому от силового агрегата отваливается первичный вал. Синхронизаторы продолжают работу МКПП и перемещаются, ведь на них влияет рычаг КП. Отпуская педаль сцепления, синхронизатор начинает фиксировать заданную передачу с большой жесткостью. На колеса и главную передачу передается крутящий момент, именно так действует МКПП.

Относительно роботизированной коробки, то принцип действия тот же, только отключение и включение муфты полагаются на так называемые актуаторы, или другим словом – сервоприводы.

Сервопривод – один из важнейших элементов РКПП, которым руководит электронный блок управления. Только при переключении первой скорости РКПП работает как механика, в дальнейшем – это настоящий автомат.

Какие плюсы и минусы в роботизированной коробке передач?

Плюсы РКПП.

1. 1. Отличает в положительном русле эту коробку от МКПП ресурс работы сцепления, который в РКПП увеличенный.
2. 2. В отличие от автомата РКПП является достаточно надежной конструкцией, которая собрана почти как МКПП.
3. 3. В работе есть функция «Типтроник», которую можно назвать чрезвычайно полезной, ведь благодаря ей есть возможность вручную переключать скорости.
4. 4. РКПП экономит топливо почти на 30%.
5. 5. Отремонтировать автомат будет стоить дороже, чем робот. РКПП сможет отремонтировать даже водитель, если имеет минимальные знания и навыки в этой области.
6. 6. Также обслуживание робота выйдет значительно дешевле автомата. Например, трансмиссионного масла, которое является достаточно дорогим, придется залить в автомат около 7 литров, а в РКПП всего 3 литра – это значительная экономия для автолюбителей.

Минусы РКПП.

1. 1. Такие коробки зависают время от времени.
2. 2. Непозволительно увеличить динамику ресурса.
3. 3. Если ездить по городу, РКПП не будет достаточно эффективным, ведь при длинных остановках коробка-робот может сломаться. Хотя «Типтроник» должен помочь этого избежать.
4. 4. Если ездить постоянно в гору, то прививка может разомкнуться, ведь оно быстро нагревается, особенно если водитель это тот человек, который часто включает низкие передачи.

Как ездить на роботизированной коробке передач?

На РКПП, как и на АКПП есть нейтральный режим N. Только тогда крутящий момент не передаётся на колеса. При простое автомобиля с работающим двигателем нужно включать режим нейтраль. А режим реверс R означает движение автомобиля назад. Также роботизированная коробка передач имеет «A / M» и «E / M», что своего рода являются аналогичными режиму драйв D, который отвечает за движение автомобиля вперед. Этими режимами практически всегда обозначают однодисковые РКПП, которые имеют всего лишь одно сцепление. Надо учесть, что коробки-роботы, в которых есть двойное сцепление, используют режим драйв D, как и обычные АКПП. Ещё присутствует режим М, который означает, что коробка в режиме ручного управления. Такие обозначения «+» и «-» указывают почему и как двигать селектор: для повышения или понижения передач.

Также стоит отметить, что РКПП работает совершенно по-другому, чем автомат с гидротрансформатором. Важно знать, как управлять РКПП и уметь правильно эксплуатировать её. Из этого можно понять, что разобраться с тем, как правильно ездить на роботизированной коробке не так трудно и вполне реально. Просто нужно знать, как она работает.

Коробка передач робот – это универсальная вещь, которой отдает предпочтение большинство водителей, и с каждым днём желающих приобрести автомобиль с РКПП становится все больше. Роботизированная коробка передач означает надежность, простоту в использовании, а также полную автоматизацию.

Первые коробки-роботы появились в предыдущем десятилетии именно на серийных автомобилях. Для этого использовалась с обычным сцеплением механика, которую дополнили электроприводами, что переключали передачи. Когда на автомобильном рынке появились первые коробки РКПП — это вызвало сумасшедший фурор, именно экономия такой КП заставила так ею заинтересоваться.

Что означает роботизированная коробка передач?

Умная РКПП означает работу, которая осуществляется в двух режимах:

• — автоматическом;
• — ручном.

При автоматике компьютер меняет передачи, и берет во внимание много показателей (скорость, обороты двигателя, ESP, ABS). А ручной режим предусматривает управление с помощью селекторного рычага или подрулевых переключателей.

Как правильно выбрать коробку-робот?

Один из важнейших и правильных вопросов. Прежде чем приобрести автомобиль с РКПП передач, нужно изучить все детали о той или иной модели. Достаточно большое количество коробок такого типа являются надежными, а другие могут иметь существенные минусы и постоянно ломаться. Некоторые коробки-робот достаточно долго «думают» прежде чем переключить передачу. Также стоит отметить, что даже две одинаковые РКПП могут сильно отличаться друг от друга, и только при перепрошивкеможно исправить такие недостатки. И в таком случае лучше сразу обратиться к специалисту, ведь сама по себе проблема не решится.

Как пользоваться роботизированной коробкой передач? Чем она отличается от других, прежде всего для водителя?

В РКПП немного сложнее механизм, чем в других коробках, поэтому и цена коробки-робот будет несколько выше, а это не для каждого водителя станет приятной информацией. Хотя преимущество роботизированной коробки – это то, что ее «электронный мозг» гарантирует выдающийся результат, ведь коробки такого типа стали максимально совершенными, что является для водителей приятной неожиданностью.

Однако, как выбирать РКПП и какую, зависит от предпочтений и финансовых возможностей водителя. РКПП нуждается в качественном и дорогом масле, а также требует немалого ухода и осторожного обращения. Отремонтировать самостоятельно роботизированную коробку практически невозможно.

Какие известные марки производят автомобили с роботизированной коробкой?

• Форд.
• Фиат.
• Опель.
• Пежо.
• Ауди.
• БМВ.
• Митсубиси.

Элементы, из которых состоит коробка — робот:

• передачи;
• шестерни;
• синхронизаторы;
• ведомый вал;
• промежуточная шестерня заднего хода;
• ведущий вал и шестерня;
• микропроцессорный блок управления;
• актуаторы.

Каждый производитель пытается как-то улучшить работу РКПП, внести что-то новое и быть лучше.

Редуктор

для роботов Сухой редуктор

Редуктор для роботов

1. Дом
2. org/ListItem»> коробка передач Drygear®

Каждый робот хорош настолько, насколько хороши его редукторы

В роботах зубчатые передачи являются связующим звеном между двигателем, обеспечивающим приводную энергию, и частью машины, выполняющей запланированное движение.

Редукторы из высококачественного пластика: не требующие смазки, легкие и ударопрочные
Все соединения drygear® являются модульными; они могут быть расширены по мере необходимости и интегрированы в существующие системы. Редукторы drygear® особенно предпочтительны для манипуляторов роботов для контроля качества или сортировки. Но редукторы также используются для осей вращения или скольжения.

Запросить индивидуальную консультацию сейчас

Сердце вашего робота: купите редукторы с двигателем или без него

Универсальное и гибкое применение модульных редукторов

Модульная система редукторов Apiro

Дополнительная информация

Купить Редуктор Apiro

Волновой привод drygear®

Дополнительная информация

Купить волновой привод

Червячная передача drygear® с двигателем (оси вращения)

Купить оси вращения

Червячная передача drygear® без двигателя

Купить червячную передачу

Больше гибкости для роботов UR: Внешняя ось вращения robolink® D

• Чрезвычайно компактная для интеграции в робототехнику в качестве внешней оси вращения
• Готова к подключению, вкл. двигатель и система управления сухим двигателем D1
• Механический срок службы: мин. 1 000 000 циклов
• Экономичность благодаря использованию полимера
• Совместимость с робототехническими системами других производителей роботов, напр. Универсальные роботы

Подробнее о внешней поворотной оси robolink® D

Не менее 1 миллиона циклов

Более 850 тестовых запусков в год

Более 6 лет опыта

Проверено и доказано: испытания отдельных клиентов в испытательной лаборатории drygear®

900 подходит для вашего приложения? Какие максимальные нагрузки возможны?

Какая скорость вращения может быть достигнута?

Какой механический срок службы я могу ожидать для моего приложения?

Около 50 внутренних испытательных станций drygear® доступны для индивидуальных испытаний заказчиков. Мы также ежедневно тестируем наши редукторы для активных исследований и разработок.

Обратитесь в испытательную лабораторию drygear®

Простое управление – ручное или автоматическое управление

Простая, быстрая и несложная настройка формата. С модульной системой коробки передач Apiro вы можете настроить собственную регулировку полосы движения, используя различные передаточные числа и варианты длины.

Сборка за считанные минуты и простая замена редукторов

Подключайте шаговые двигатели к соединениям robolink®.

Замена двигателя червячной передачей в соединении robolink®

Консалтинг

Буду рад ответить на ваши вопросы

Доставка и консультация

Лично:

900:10 С понедельника по пятницу с 7:00 до 20:00. По субботам с 8:00 до 12:00.

Онлайн:

24 часа

Робот-манипулятор с пятью шестью степенями свободы

редактировать 13 апреля 2020 г. , Томас Снайдер

expand_more

Я очень хочу построить руку робота. В Junior Design (ECE 342 в штате Орегон) мы с командой сконструировали топологическую руку робота SCARA, предназначенную для рисования изображений. я многому научился о механическом проектировании и программировании FPGA в SystemVerilog в процессе создания этой руки, и теперь у меня есть этот зуд, чтобы сделать больше степеней свободы. На этот раз я хочу вытяните руку на большее количество степеней свободы (DOF) для более веселых и интересных движений, экспериментов и вариантов использования!

Я начал проект манипулятора робота, и мои первые шаги, так как я горю желанием приступить к работе, заключаются в разработке совместных приводов. Мой план — это рука 5R, что означает, что она будет состоять из 5 вращающихся шарниров, каждый из которых добавляет к руке одну степень свободы.

Я должен начать с теории|либо параметры DH, либо экспоненциальные произведения для решения прямой кинематики проблема, но я хочу начать с дизайна, поэтому естественно начать с актуатора. Я хотел создать единый сустав.

Приводы манипуляторов роботов работают медленнее и требуют большего крутящего момента относительно размера машины, чем другие приложения, например, моторы электромобилей. Я смотрел много видео на Youtube и изучал различные конструкции редукторов. Есть несколько разных подходов к понижению передачи двигателя, но, поскольку я хочу использовать шаговые двигатели, мне нужно более высокое передаточное число, чтобы увеличить эффективный удерживающий момент и разрешение. Типичное прямое передаточное число не даст мне необходимого снижения. я изначально думал о дифференциальном приводе, очень похожем

Skyentific , который по существу представляет собой два вращающихся соединения друг над другом: сферическое соединение. Преимущество этого в том, что я могу переместите двигатели ближе к основанию, уменьшив крутящий момент, необходимый для перемещения рычага, но сложность, связанная с созданием дифференциала привод, особенно с шестерней, напечатанной на 3D-принтере, кажется ненужным. Я обратился к другим методам.

Следующим очевидным выбором будет планетарный редуктор. Как правило, они предлагают множество вариантов и позволяют использовать несколько различных входов и выходов. баллы за понижение высокой передачи. Я серьезно думал об этом какое-то время, но попытался напечатать редуктор из thingiverse , но количество трения на шестернях, обеспечивающее жесткие допуски и низкий люфт, к сожалению, было неприемлемым, поэтому я оставил идет поиск.

Большая часть современных современных роботов использует тип редуктора, известный как редуктор с волной деформации, который основан на гибком шлице. внутри круглого шлица для создания высокого коэффициента уменьшения. Они тихие, компактные и предлагают невероятно большие переходы с очень небольшим люфтом, но они сложны в изготовлении с помощью 3D-принтера, а именно гибкого сплайна. Есть реализаций 3D-печатных волновых приводов , но существуют и другие аналогичные методы, основанные на аналогичном принципе, которые предлагают меньшую сложность.

Эпициклоидальные или циклоидальные приводы представляют собой другую форму редуктора, в которой используется разница в зубьях между внутренней и внешней секциями. Внутренняя шестерня представляет собой эпиоциклоиду, это форма, которую вы получите, если обведете точку на окружности, прокатанную по внешней стороне другой окружности. Это действительно запутанное описание, но хорошее анимацию этого можно найти на Wolfram.com .

На фото моя первая попытка создания циклоидального редуктора. Как правило, циклоидальная шестерня (желтая) представляет собой вращающуюся часть редуктора, но в этом случае проницательный человек может заметить, что винты прокручиваются насквозь. отверстия в шестерне. Они должны удерживать его на месте. Теперь, зачем мне это делать? Хороший вопрос! Меня вдохновил Пол Гулд на Хакадей. Отсюда следует основной принцип (извините, если я что-то не так понял, я всего лишь инженер-электрик 🙂 ). Циклоидная передача приводится в действие эксцентриковым валом, приводимым в движение двигателем. Это толкает циклоидальную шестерню на один шаг на внешних штифтах при каждом обороте внутренней оси, что Вот как циклоидальный редуктор достигает такого высокого передаточного отношения при таком малом форм-факторе. Теперь представьте, что вы ограничиваете это движение ровно настолько, чтобы оно могло завершить свой полный ход, но вместо вращения вместо этого шестерня оттягивается назад, что, в свою очередь, тянет за штифты. Это движение будет воздействовать на внешнюю оболочку редуктора. Что это значит? Дело в том, что внешняя оболочка вращается вокруг центра, а не циклоидальной шестерни.

Почему это важно? Это означает, что я могу прикрепить что-то к внешней части редуктора, а не к концу, что важно для сохранения ширины привода. до минимума. Минимизация размера актуатора важна, потому что он работает на рычаге, который в основном представляет собой гигантский моментный рычаг на нижних суставах. Итак, имея это в виду, что я узнал в этой первой реализации?

• Урок 1
• Урок 2
• Урок 3

90 мм на самом деле очень большой диаметр для настольного робота-манипулятора. Я искал размеры, которые вокруг размер моего кулака чуть меньше обычной кофейной кружки. Эта штука размером с идеальную кружку для любителей кофе рано утром. Вы знаете, кто вы (я полностью вибрирую).

Отверстия для винтов не должны быть напечатаны точно того же размера, что и винт, для которого они предназначены. Я потратил около пяти минут, пытаясь винт M3 x 50 мм через пластиковое отверстие, которое было достаточно большим для него. Я закончил тем, что постучал по дыре (победа?).

Мне нужно измерить, прежде чем покупать слишком короткие винты. Опять же, я должен также измерить для печати достаточно большой пластик, чтобы винты не доходили до дна. до того, как голова доберется до пластика. Я до сих пор не совсем уверен, как это сделать, когда я еще не знаю длину нити в шаговом двигателе.

Второй раз было немного лучше. Новый редуктор намного меньше, гораздо больше того размера, который мне хотелось бы (диаметр 70 мм, а не 90 мм). Я узнал несколько новых вещей об этой коробке передач и внедрил пару улучшений наряду с уменьшением размеров. В качестве внешнего подшипника я планировал использовать Стальные шарики и канавки диаметром 3 мм установлены в верхней части корпуса редуктора. Оригинальные канавки видны на фото первого актуатора. Как я был Пытаясь собрать Actuator v0.1, я быстро понял, что с ними 1) невероятно сложно работать и 2) требуется канавка, которую нельзя напечатать на мой 3D-принтер (Ender 3 Pro). Поэтому вместо этого я заказал 6-миллиметровые шарики, которые сделаны из пластика и предназначены для страйкбола. Они гораздо дешевле, но я уже вижу деформации на внешней стороне шаров, поэтому я могу вернуться к чертежной доске по этим (металлическим?).

Я также добавил 0,2 мм к диаметру всех отверстий, предназначенных для винтов. Теперь я не ввинчиваюсь в пластик на ходу! К вопросу о размере отверстия. Я также точно указал отверстия для термоусадочных вставок. Они идеально подходят для того, чтобы установить в них вставку, а затем прижать паяльником сверху. Вставки также погружаются в пластик (PLA) намного медленнее, чем ожидалось, и это здорово, потому что это означает, что я могу установить их более контролируемым образом.

Actuator v0.2 может быть достоин monacer v1.0. У меня есть некоторые улучшения, которые я хочу сделать, такие как внутренний механизм самонаведения и улучшенное управление кабелями. но они могут подождать. Конечная цель состоит в том, чтобы иметь автономный привод, доступ к которому осуществляется через некоторую дифференциальную шину (CAN, RS485 и т. д.), но это будет позже в процессе разработки. процесс, потому что я хотел бы получить полную рабочую руку. Мне еще предстоит проверить силу привода. Я знаю, что двигатели NEMA 17 US-17HS4401S имеют удерживающий момент 0,42 Н.м, а циклоидальный передаточное число 19:1, поэтому в идеале (при условии отсутствия потерь на трение) мощность привода должна быть около 7,89 Н·м, что составляет 0,8 кг·м. Многообещающие цифры! Особенно учитывая, что шаговые двигатели (и, следовательно, приводы из-за малого веса пластика) весят примерно 300 граммов. В худшем случае роботу, скорее всего, придется поднять четыре этих исполнительных механизмов, что в сумме составляет около 1,2 кг; однако текущая конфигурация, о которой я думаю, будет рассеивать их по руке на расстоянии около 0 мм, 200 мм и 400 мм. Это все теоретически, так что скоро мне нужно будет проверить реальную силу с весами.

Вы могли заметить, что я изначально стремился к руке с пятью степенями свободы, но я вычеркнул ее, потому что я узнал кое-что на курсе роботов-манипуляторов (ROB 545 в штате Орегон). Оказывается, наше конфигурационное пространство (пространство, которое мы можем использовать для полного описания поза объекта) состоит из 6-мерных векторов. Подождите… есть x, y, z…. Какие остальные? Что ж, оказывается, есть еще тангаж, крен и рыскание (или вращение вокруг оси x, оси y и оси z соответственно). Что это значит? При решении обратной кинематики или даже статики руки численное решение может быть вычислено с помощью якобиана конфигурации руки. Учитывая, что якобиан отображает одно пространство в другое (в нашем случае углы сочленения или скорости к координатам в нашем мире), одно измерение (в частности, первое измерение) якобиана равно шести. Чтобы упростить задачу обратной кинематики, полезно, чтобы якобиан был обратимым (то есть, если мы стремимся вычислить это на FPGA и должны реализовать большинство матричных операций самостоятельно). Вспомним из линейной алгебры, что обратимы только квадратные матрицы. Таким образом, если второе измерение якобиана — размерность угла соединения — равно шести, это делает наш якобиан квадратным и, следовательно, обратимым. пока рука не находится в сингулярности. Приведенная ниже математика описывает отношение Якоби.

\[ \точка X = J(\тета)\точка\тета \]

Где находится вектор конфигурации концевого зажима и является вектором наших совместных переменных. При упрощении математики чтобы избежать постоянного использования псевдоинверсии Якоби, мы также получаем хорошее свойство кинематической достаточности в свободном пространстве.

Возможно, пока рано об этом думать, но я считаю, что это важно для того, чтобы конечный продукт получился таким, каким я его себе представляю. Я нарисовал полную руку в SolidWorks. Я довольно доволен тем, как это получилось, но у меня есть несколько открытых вопросов. Во-первых, это размещение двигателей.