Det finns två vanliga typer av växelmekanismer:kuggstångssystemet och den traditionella mekanismen.
Det är viktigt att förstå dessa två växlar innan du bestämmer dig för vad som skulle passa ditt projekt mer. Följande artikel belyser fördelarna och nackdelarna med kuggstångssystem framför traditionella mekanismer.
Kuggstångssystemet är ett enkelt linjärt ställdon som består av en cylindrisk axel som har tänder i ena änden. Den består också av kuggstången, drivskivan och kugghjulet.
Den fungerar huvudsakligen genom att kavla i stället för att skjuta dem i de flesta fall. Detta beror på att tänderna på kuggstången och kugghjulet griper in i varandra för att överföra rotationsrörelse. Kaveln på ställstången rör sig inuti skivöppningarna, vilket är det som driver rotationen på båda sidor av den.
Den första kända användningen av kuggstångssystemet går tillbaka till det antika Kina, där vattenhjul försågs med sådana växlar så tidigt som 200 f.Kr.
#1:Lamborghini
ja! Lamborghini använder detta system, och det har använts i alla dess flaggskeppsmodeller. Dessutom gav detta system en unik touch till alla Lamborghini-bilar.
#2:Porsche
Porsche är ett annat märke som använder ett kuggstångssystem för sin styrmekanism. Dess system är en design med dubbla armar och armar installerad i framaxeln.
#3:Chevrolet Corvette C6
C6 Corvette använder också detta system i sin styrning. Till skillnad från Lamborghini är kuggstångssystemet med växeldriven styrning dock installerat på baksidan av bilen.
#4:Dodge Viper
Vipers kuggstångssystem är ganska likt det som används av Corvette. Chevrolet och Dodge delar sin design för detta system. Den har använts sedan 1990, och den har visat sig effektiv även under extrema förhållanden som kraftigt regn, snö och lera.
#5:Suzuki Hayabusa
Suzuki Hayabusa använder också kuggstångsstyrsystemet för att driva framhjulen. Dess design är en uppgradering från andra bilar som använder denna mekanism eftersom den bara tillåter direkt inmatning (dvs. feedback).
#6:GMC Denali HD Truck
GMC Denali HD Truck är ett annat fordonsmärke som använder ställ och stift för sin drivlina. Det är en tung lastbil som är perfekt för industrier som kräver kraftfulla maskiner.
#7:Ford F-150 Raptor
Ford använder detta system i sitt terrängfordon, Ford F-150 Raptor. Systemet de använder har tre leder per länk för att ge bättre stabilitet och bearbetbarhet på alla underlag. Med den här funktionen kan du enkelt manövrera genom även den tuffaste terrängen utan att behöva oroa dig för att fastna eller gå vilse.
#8:Ford Explorer SUV
Ford Explorer är ett annat fordon som använder ett kuggstångssystem. Denna mekanism gör bilen lättare och förbättrar dess manövrerbarhet genom svängar.
#9:BMW 7-serie
BMW har använt detta system ganska länge nu, med början med E32-serien av bilar 1989. Även om lyxmärken främst använder det, börjar även vanliga bilar som Ford F150 nu använda ställ och stift.
#10:Audi R8
Audi har äntligen beslutat att använda Rack &Pinion Steering System istället för traditionell styrning som finns på de flesta fordon som Toyota eller Honda Civic. Dessutom är den utrustad med ett aktivt fysiskt bakre differentialspärr som ökar dess totala prestanda.
Sedan urminnes tider har den traditionella mekanismen använts främst i väderkvarnar eller vattenkvarnar. Den har två växlar som griper ihop, varav den ena är fäst vid en roterande axel och den andra på en fast axel.
Tänderna på varje kugghjul är skurna till samma form men skiljer sig i storlek. Den större växeln motsvarar, den mindre drevet, känd som en evolvent växelprofil.
#1:Toyota
Toyota använder sig av en traditionell växelmekanism i sitt styrsystem. Detta är huvudorsaken till att de flesta av deras bilar får mindre feedback när de tar en sväng.
#2:Honda Civic
Honda gör det också på detta sätt, men dess system hade genomgått stora förändringar sedan 80-talet då det brukade vara problematiskt och väldigt långsamt att anpassa sig. Det fungerar nu bra med snabbare bilar som Accord på grund av dess snabblåsningsmöjligheter.
#3:Fiat Topolino/500
Fiat Topolino/500 är en annan bil som från början använde en traditionell styrmekanism innan den bytte till kuggstång för bättre prestanda. De är också kända för att ha börjat använda servostyrningssystem, vilket inte blev populärt förrän decennier senare i Amerika.
#4:Smart Fortwo Coupé Cabrio
Smart Fortwo Coupé Cabrio är en annan bil som använder ett traditionellt styrsystem. Även om den kanske inte är lika kraftfull som den från andra märken, fungerar den fortfarande bra med bilens lätta design.
#5:Volkswagen Beetle
Detta tysktillverkade fordon drivs av en motor som använder en traditionell växelmekanism. Kraften som produceras av denna motor överförs till hjulen via en manuell växellåda, vilket gör att den kan växla utan att behöva använda hydraulik eller elektronisk assistans.
#6:Mitsubishi Lancer Evolution IX MR FQ-400
Mitsubishi Lancer Evolution IX MR FQ-400 använder också en traditionell växelmekanism i sitt styrsystem. Men som de flesta bilar som har använt ställ och stift har företaget byggt tre leder per länk för bättre stabilitet och manövrerbarhet.
#7:Nissan 370Z
Nissan 370Z är en annan bil som använder en traditionell växelmekanism i sitt styrsystem. Även om det har en kuggstång i ett stycke, har detta system visat sig tillförlitligt även mot andra kuggstång med en tvådelad design.
#8:Honda NSX Type S Zero
Honda NSX Type S Zero, även om den prioriteras som en racerbil framför praktiska, använder fortfarande den traditionella växelmekanismen. Den har gjorts lätt för förbättrad prestanda och bättre manövrerbarhet som de flesta bilar med ställ och stift. Men detta betyder också att bara ingen kan använda den; du behöver specifika färdigheter för att hantera det.
#9:Subaru BRZ
Subaru BRZ är en bil som använder en traditionell växelmekanism i sitt styrsystem. Detta beror på att den gjordes med komfort och prisvärdhet i åtanke, vilket också innebär att du inte kan förvänta dig samma prestandanivå från bilar som nämns ovan.
#10:Audi R8
Audi R8 använder sig också av en traditionell styrmekanism. Företaget har använt detta sedan 1998. Tyvärr fanns det flera klagomål om dess tillförlitlighet till en början och farhågor om att dess vikt spreds över tre leder. Ändå har Audi lyckats lösa dessa problem i sina senaste modeller.
Kuggstångssystemet har några nackdelar eftersom det är enkelt. Men här är några för- och nackdelar med denna mekanism:
1. Exakt kontroll
den första och viktigaste fördelen med denna mekanism är den exakta kontroll den erbjuder. Den tillåter linjär rörelse, vilket gör den lämplig för att skapa kammar och ställdon.
2. Hög mekanisk fördel
kuggstångssystemet ger också en hög mekanisk fördel eftersom det kan multiplicera vridmomentet för att skapa en ännu högre kraft. Detta kan användas på många projekt som kräver en liten ingångskraft men som producerar stora uteffekter som dragdrivningssystem, öppning av bilhuvar eller drivning av svängdörrar.
3. Stort rörelseomfång
denna växel har en bred tanddelning; därför är dess tänder tillräckligt starka för att klara tunga belastningar vid höga hastigheter (upp till 15 000 rpm). Rackstången består av individuella block som utgör hela racket. Dessa block är sammankopplade med kugghjulens kuggar för att skapa en smidig drift.
1. Snabbt slitage
rack baren tenderar att slitas ut snabbt jämfört med andra system som använder kammar eller spakar. Den plötsliga rörelsen av rulltapparna inuti sina slitsar kommer att orsaka överdriven friktion – vilket är anledningen till att kuggstångsmuttrarna måste hållas smorda hela tiden.
2. Olämplighet för hög hastighet
denna mekanism kan inte svänga i höga hastigheter eftersom dess delar inte är tätt fastsatta mot varandra, till skillnad från växlar i de flesta andra växlingsmekanismer där växlar griper ihop utan lösa toleranser. Om den här typen av system snurrar för snabbt kan det göra ljud, producera värme, skada sig själv eller till och med gå sönder delar.
3. Behov av smörjning
kuggstången måste smörjas hela tiden eftersom den inre delen är öppen för damm, smuts och andra föroreningar som kan slita bort tänderna i förtid. Dessutom tar hela mekanismen in yttre föroreningar, vilket gör korrekt underhåll nödvändigt för längre växellivslängd.
Den traditionella mekanismen erbjuder flera fördelar jämfört med andra typer av växlar; men det har också några nackdelar:
1. Konsekvent prestanda
den här typen av system är mycket tillförlitlig eftersom det inte är någon halka eller glidning inblandad som med system som använder kammar eller spakar – så du kommer inte att uppleva någon förlust i vridmoment i hela dess rörelseomfång.
2. Hög noggrannhet
kugghjulen i denna mekanism griper ihop utan någon förlust i noggrannhet, så tänderna kommer alltid att gripa in korrekt för smidig drift. Detta leder till högre effektivitet när det används på system med höga hastighets- och effektkrav som drivsystem, öppning av bilhuvar eller drivning av svängdörrar.
3. Mångsidighet
denna typ av växel kan användas i alla applikationer som kräver enkel rotationsrörelse eftersom den har färre komponenter än de flesta andra växlingsmekanismer som har kammar och spakar. Detta gör det också mycket enkelt att underhålla och åtgärda om något går fel med den – byt ut de delar som är slitna eller trasiga med muttrar, bultar, brickor, etc.
1. Kan inte skapa exakta linjära rörelser,
den traditionella mekanismen kan inte skapa linjära rörelser eftersom tänderna inte är utformade för att passa ihop. Detta gör den olämplig för användning med system som kräver exakta rörelser eller kammar och ställdon.
2. Stort slitage över tid
denna typ av redskap utsätts för stort slitage när de används, speciellt om de inte smörjs ordentligt (vilket rekommenderas starkt i kuggstångssystem). Friktionen mellan dess ingripande delar kan orsaka uppvärmning, och i slutändan bryta dess delar i förtid.
3. Inte tillräckligt mångsidig för att fungera med alla applikationer
även om den här typen av växel fungerar bra med de flesta växlingsmekanismer, fungerar den inte lika bra på system som kräver höga hastigheter och precision, som dragdrivningssystem, öppning av bilhuvar eller drivning av svängdörrar.
4. Hög hastighet
denna typ av växel kan arbeta i höga hastigheter eftersom kammar eller spakar inte hindrar den. Detta gör den lämplig för användning på system med höga effektkrav som motorer, sportbilar med enorma motorer, traktorer som drar släp på jordbruksmarker, etc.
Allt beror på vad du behöver göra. Om du behöver öppna en bilhuv, är den traditionella mekanismen inte det bästa valet eftersom den inte kan röra sig tillräckligt snabbt – det tar för lång tid för dess tänder att mötas och få den att fungera. Denna typ av system är bättre lämpad för att skapa linjära rörelser som att driva svängdörrar och olika maskiner och växlingssystem.
Om du letar efter ett snabbare alternativ som kan öppna bilhuven snabbt, välj kuggstångssystemet eftersom det är inriktat på höga hastigheter och kraftkrav. Denna typ av system har dock nackdelar; om den inte smörjs regelbundet, tenderar den att slitas ut snabbt med tiden – så kom ihåg att hålla dina rackmuttrar väloljade och rena.
Det traditionella kuggstångssystemet är bäst lämpat för tillämpningar som kräver hög hastighet, noggrannhet och hållbarhet – som att öppna motorhuven på en sportbil eller dra släp på en gård med en traktor. Den kan också användas i växlingsmekanismer som kräver noggrann ingrepp av växlar. Den bör dock aldrig användas om exakt linjär rörelse behövs eftersom den inte kan skapa sådana rörelser utan kammar eller spakar i arbete.
I en applikation där precision är nyckeln, välj en traditionell växelmekanism framför kuggstångssystemet eftersom det är designat för denna typ av drift från grunden. Men när du behöver något som kan arbeta i högre hastigheter med höga effektkrav, använd kuggstångssystemet eftersom det är inriktat på den här typen av arbete.
Tänk dock på att kuggstångssystemet utsätts för slitage med tiden, särskilt om det inte ges rätt skötsel (d.v.s. olja in muttrarna) – detta är normalt med alla växlar och kan förkorta dess livslängd, vilket gör det olämpligt för applikationer som motorsport om den inte klarar de långa timmarna av intensiv racinganvändning.
