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Análise de Transmissões Planetárias em Ferramentas de Torque: Estudo de um Driver Sem Fio, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Este documento fornece uma descrição detalhada das transmissões planetárias utilizadas em um driver de quadro sem fio elétrico. Ele aborda os componentes básicos de uma transmissão planetária, incluindo anel de engrenagem, engrenagem solar, engrenagem planetária e braço. Além disso, ele explica como as transmissões planetárias funcionam, especialmente em relação aos sistemas de driver de quadro sem fio. O documento também fornece equações para calcular as taxas de transmissão entre as engrenagens e fornece exemplos para aplicar essas equações.

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 04/05/2008

hugo-magno-9
hugo-magno-9 🇧🇷

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bg1
2.000 Planetary Gear Application & Derivation
Cordless Screw Driver:
Electric
Motor GT-1 GT-2 Screw Driver Shaft
Switch
MOTOR SHAFT
TEM, ω
ωω
ωEM
TGT-1, ω
ωω
ωGT-1
Battery Pack
SCREW DRIVER SHAFT
TGT-2, ω
ωω
ωGT-2
GEAR TRAIN # 1 GEAR TRAIN # 2
Cross Section of Power Flow Through Cordless Screw Driver
2.000 How and Why Machines Work © 1999, 2000, 2001 Martin L. Culpepper Planetary Gears
pf3
pf4
pf5

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2.000 Planetary Gear Application & Derivation

Cordless Screw Driver:

Electric Motor

GT-
GT-

Screw Driver Shaft

Switch

MOTOR SHAFT
T

EM

ωωωω EM

T

GT-

ωωωω GT-

Battery Pack

SCREW DRIVER SHAFT
T

GT-

ωωωω GT-

GEAR TRAIN # 1
GEAR TRAIN # 2

Cross Section of

Power

Flow Through Cordless Screw Driver

2.000 How and Why Machines Work

© 1999, 2000, 2001 Martin L. Culpepper

Planetary Gears

Planetary Gear Components

Planetary gear trains consist of the following:

1 Ring gear
1 or more planet gear(s)
1 Sun gear
1 Arm

Legend:

RING

2

GEAR
SUN
PLANET
PLANET
GEAR
GEAR
GEAR
ARM
PLANET
GEAR

2.000 How and Why Machines Work

© 1999, 2000, 2001 Martin L. Culpepper

Planetary Gears

ωωω ωωω ωωω ωωω

ωωω

ωωω

ωωω

ωωω

ωωω

ωωω

ωωω

This is a complicated mechanism to solve. The easiest way is to work in terms of relative rotary velocities. Screw Driver Planetary Gear Characteristics

Nomenclature

N i = Number of teeth on gear i

ωωωω i = Rotational speed of gear i

Subscripts

1 = Component in planetary gear system # 1

2 = Component in planetary gear system # 2

s = Sun gear

p = Planet gear

r = Ring gear

a = Arm

Example: N

s (^) = Number of teeth on sun gear in planetary gear train #

PLANET ARM
GEAR
RING
GEAR

ω ri

Speed of ring gear with respect to the arm

ri

ai

ω si

Speed of sun gear with respect to the arm

si

ai

following: Now we consider the sun gear as the input and the ring gear as the output. To determine the train ratio between the two gears, we use the

Because sun gear and ring gears

e i =

ω ri

Product of Dri

rotate in opposite directions

  • N

si (^) N

pi

ving Teeth

  • N

si

ω ri

ω ai

ω ri

N

ri

ω si (^) N

si

=

ω si

Product of Driven Teeth

N pi (^) N

si

=

N ri

=

ω si (^) -

ω ai

ω ai

N

ri +

N

si

2.000 How and Why Machines Workthe screw driver shaft velocity. This procedure is more clearly outlined on the following page.the same equation to solve for the second arm velocity. Note the arm is connected to the screw driver shaft, so the second arm velocity =the first gear train. Note that the speed of the first arm = speed of the second sun gear (they are both part of the same piece). We then use We can use the result for the speed of the arms to solve for combined planetary gear trains. We begin by solving for the speed of the arm in

© 1999, 2000, 2001 Martin L. Culpepper

Planetary Gears

ωωω

ωωω

Solving For the Screw Driver Train Ratio

GIVEN:

Gear Teeth

N

s

N

p

N

r

N

s

N

p

N

r

Train Equation(s)

ω

ri

N

ri

ω

si

N

si
ai

N

ri +

N

si

PROCEDURE:

Write equations
for Trains 1 & 2

Solve for

a

ωωωω a

ωωωω SD-SHAFT

Plug

a

into

eqxn. for

a

SD-SHAFT

Train Ratio =

motor

HINTS:

s
motor

Motor gear is sun gear for first gear train

r
r

Ring gears do not move

s
a

Sun gear for 2nd train sits on arm of first train

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© 1999, 2000, 2001 Martin L. Culpepper

Planetary Gears