Устройство и принцип работы
Главная передача
Главная передача может быть одинарной или двойной. Одинарная передает крутящий момент на колеса автомобиля с помощью одной зубчатой пары, а двойная – с помощью двух. Одинарная передача, в свою очередь, может быть:
У главной передачи цилиндрического типа шестерни располагаются в одной плоскости, у конической – перпендикулярно друг другу. Преимущества и недостатки основных модификаций одинарных главных передач перечислены в следующей таблице.
Модификации одинарных главных передач:
Двойная главная передача может быть центральной или разнесенной. Центральная имеет более простую конструкцию, большое передаточное число и большую нагрузку на все элементы системы. Разнесенная отличается более сложной конструкцией, она более эффективна в работе и компактна.
Дифференциал
Межколесный дифференциал распределяет крутящий момент между различными полуосями. Если машина скользит или пробуксовывает, дифференциал помогает ей справиться с данной проблемой, позволяя колесам вращаться с разной скоростью.
В чашке (3) расположены шестерни сателлитов (4) и полусоей (5). Чашка соединена с ведомой шестерней (2). Шестерня, в свою очередь, принимает крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи (1). Чашка с помощью сателлитов передает вращение полуосям, приводящим в движение ведущие колеса автомобиля. Работа сателлитов обеспечивает разные угловые скорости. Величина крутящего момента неизменна.
Подобное устройство реализовано в большинстве заднеприводных машин, таких как «ВАЗ-2106», «ВАЗ-2107», «Газель». Оно доказало свою надежность во время работы в самых сложных условиях.
ГП на заднеприводных автомобилях
Другие виды главной передачи устанавливаются на заднеприводные авто, так как мотор с КПП находятся параллельно ходу, и крутящий момент подаётся на ведущую ось вертикально.
На заднеприводных машинах чаще всего установлена гипоидная передача, которая обладает наименьшей нагрузкой на зуб и создает минимальную степень шума. При функционировании уменьшается коэффициент полезного действия, т. к. смещённые крепления зубчатых колёс повышают коэффициент трения при скольжении.
На машинах с гипоидной ГП передаточное число составляет 3,5 — 5,4, на грузовых авто 5 — 7. Данная передача разнится с цилиндрической: ось вала не перекрещивается с шестерёнкой, т.к. форма позволяет спускать кардан и уменьшать клиренс кузова, это приводит к максимальной устойчивости автомобиля.
Это интересно: Что означает белый дым из выхлопной трубы? 2 основные причины и способы диагностики неисправности
Если владельцу авто неинтересны размеры и степень шума, то используется ГП канонического вида. Червячная передача устанавливается очень редко, так как её производство трудозатратное и дорогое.
Для нормального функционирования трущихся элементов и зубьев требуется смазка. В картер или задний мост наливается специальное масло. Его уровень требуется контролировать для обеспечения стабильной работы элементов машины.
Конструктивные особенности
Основой любого редуктора является зубчатое зацепление, передающее вращательный момент и изменяющее число оборотов вала. Для цилиндрических зацеплений характерна возможность вращаться в обе стороны. При необходимости ведомый вал с колесом подключается к двигателю и становится ведущим. Они в данной конструкции расположены параллельно, горизонтально и вертикально. Устройство цилиндрических редукторов может быть самое разное, но оно обязательно включает в свою конструкцию:
- ведущий;
- ведомый вал;
- шестерню;
- колесо;
- подшипники;
- корпус;
- крышки;
- систему смазки.
В простейшем одноступенчатом редукторе одна пара находится в зацеплении – шестерня и колесо. Если ступеней 2 и больше, соответственно увеличивается количество деталей. Появляются промежуточные оси. Для изменения направления вращения, в кинематическую схему включают паразитку, промежуточную шестерню с количеством зубьев как у ведущей.
Корпус и крышка отливаются из чугуна или делаются сварными из низкоуглеродистого листа толщиной 4 – 10 мм в зависимости от габаритов и мощности узла. Сварными делают маленькие редуктора. Остальные имеют крепкий литой корпус.
Характеристика цилиндрических редукторов
Количество зацеплений, тип зуба и взаимное расположение валов для всех видов оборудования описывает ГОСТ Редукторы цилиндрические. В нем указаны типоразмеры всех деталей, которые могут применяться в цилиндрических редукторах при различных количествах ступеней. Максимальное передаточное число одной пары 6,5. Общее многоступенчатого редуктора может быть до 70.
Больше чем у цилиндрического редуктора может быть передаточное число у червячной передачи,оно может достигать 80. При этом они компактные, но используются редко из-за низкого КПД. У цилиндрических одноступенчатых редукторов КПД 99 – 98%, самый высокий из всех видов передач.Отличаются червячные и цилиндрические редукторы расположением валов. Если у цилиндрических они параллельные, то червяк располагается к колесу под углом. Следовательно валы ведущий и ведомый выходят из перпендикулярно расположенных боковых стенок корпуса.
Для смазки достаточно залить масло в поддон, чтобы нижние шестерни в него частично погрузились. При вращении зубья захватывают масло и разбрызгивают его на другие детали.
Проектирование и порядок расчета
Расчет будущего редуктора начинается с определения передаточного момента и подборки его из нормированных пар. После этого уточняются диаметры деталей и межосевое расстояние валов. Составляется кинематическая схема, определяется оптимальная форма корпуса и крышки, номера подшипников. В сборочный чертеж входит кинематическая схема двухступенчатого редуктора, система смазки и способы ее контроля, типы подшипников и места их установки.
ГОСТ 16531-83 описывает все возможные виды и типоразмеры зубчатых колес, которые могут применяться в цилиндрических редукторах с указанием модуля, количества зубьев и диаметра. По размеру шестерни подбирается вал. Его прочность рассчитывается с учетом вращательного момента на скручивание и изгиб. Определяется минимальный размер, умножается на коэффициент прочности. Затем выбирается ближайший больший нормализованный размер вала. Шпонка рассчитывается только на срез и подбирается аналогично.
По диаметру вала выбирается подшипник. Его тип определяется направлением зуба. При косозубой передаче ставят упорные, более дорогие. Прямозубая передача не нагружает их в осевом направлении, и однорядные шарикоподшипники работают по несколько тысяч часов.
Схема сборки указывается на чертеже внизу и подробно расписывается в технологической документации, которая выдается в производство вместе с чертежами. На главном чертеже с общим видом в таблице указываются технические характеристики редуктора, которые затем переносятся в паспорт:
- количество ступеней;
- передаточное число;
- число оборотов ведущего вала;
- мощность на выходе;
- КПД;
- габариты;
- вес.
Дополнительно могут указываться вертикальное расположение зацепления, направление вращение вала и способ установки: фланцевый или на лапах.
Где находится?
Назначение главной передачи автомобиля мы вроде бы выяснили, теперь неплохо бы отыскать её. Сделать это может оказаться непростой задачей, ведь расположение данного узла бывает разным и зависит от типа привода машины и фантазии инженеров-разработчиков.
К счастью, полёт мыслей тут ограничивается количеством осей. Так, к примеру, если мы имеем передний привод, то в этом случае искать главную передачу автомобиля стоит в КПП вместе с дифференциалом, в транспортных средствах с задними ведущими колёсами – прямо в заднем мосте. Если же ведущими являются все четыре, то тогда выбирают один из вышеперечисленных вариантов.
Классификация
Данные детали подразделяют на основе нескольких конструктивных особенностей.
В соответствии с используемым механизмом привода их подразделяют на цепные и зубчатые, называемые также шестеренчатыми.
По числу пар шестерен, участвующих в зацеплении, зубчатые передачи классифицируют на одинарные и двойные.
Варианты первого типа включают ведущую и ведомую конические шестерни. Такие механизмы применяют как на легковых автомобилях, так и на грузовиках.
Двойная передача имеет двойной комплект шестерен. В него входят конические и цилиндрические детали. Это требуется для повышения передаточного числа, поэтому обычно ее используют на грузовых автомобилях.
Главная передача второго типа может быть центральной либо разнесенной.
В первом случае механизм расположен в картере ведущего моста. Бывают одно- и двухступенчатые варианты. В двухступенчатых механизмах предусмотрено изменение пар шестерен с целью варьирования крутящего момента. Данными устройствами оснащают тяжелую и гусеничную технику.
Раздельная передача частично установлена в мосту, частично — в ступице ведущей колесной пары в виде колесных редукторов. Такие механизмы актуальны для внедорожников и грузовиков повышенной проходимости, так как позволяют увеличить дорожный просвет.
Также главные передачи классифицируют по типу зацепления шестерен на три варианта.
В зависимости от количества осей используют проходные и непроходные передачи. Механизмами первого типа оснащают трехосные автомобили с приводом на две оси. Для двуосных машин применяют непроходные варианты.
По типу зубчатого соединения передачу одинарного типа классифицируют на цилиндрическую, червячную, гипоидную, каноническую.
В передаче первого типа установлены шестерни с шевронными, прямыми или косыми зубьями. Такими механизмами оснащают наиболее распространенные в настоящее время переднеприводные модели с поперечно установленным двигателем.
Модели с механической КПП могут иметь до трех первичных валов. В таком случае каждый из них оснащен ведущей шестерней. Все они соединены с одной ведомой.
Среди остальных конструкций наиболее обширно распространена гипоидная (спироидная) главная передача. Шестерни ее имеют прямые или косые зубья. Они могут быть соосны либо смещены вверх или вниз. Сложная форма зубьев обеспечивает большую площадь зацепления, благодаря чему такая главная передача рассчитана на высокий крутящий момент. Следовательно, ее применяют на легковых автомобилях и грузовиках классической компоновки.
Главная передача канонического типа характеризуется наибольшими размерами и уровнем шума.
Червячные передачи предполагают передачу червяком крутящего момента на червячное колесо. По местонахождению червяка их подразделяют на варианты с нижним и верхним его размещением. В любом случае ведомое колесо имеет большой диаметр и косые зубья. А червяк в различных конструкциях изменяется. Он может быть глобоидным или цилиндрическим по форме, правым или левым по направлению линий витка, многозаходным или однозаходным по количеству канавок резьбы, с архимедовым, эвольвентным либо конволютным профилем по форме резьбовой канавки. Червячные передачи используют крайне редко вследствие трудоемкости и высокой стоимости производства (обычно в многоосных моделях с проходной главной передачей и в лебедках).
Главные передачи цепного типа имеют две звездочки. Ведущая установлена на входном вале КПП, ведомая объединена со ступицей ведущего колеса. Их используют на мотоциклах.
Планетарная коробка велосипедов сложнее. Она встроена в ведущее колесо, а ведомая звездочка соединена с ее шестернями, а через них — с колесом.
Подтипом цепной передачи является ременная. Ее отличие состоит в наличии армированного зубчатого ремня вместо цепи. Такой механизм чаще всего применяют на скутерах и мотоциклах с вариатором. Ведомый шкив его соединен со ступицей ведущего колеса, и сам вариатор представляет главную передачу.
Устройство редуктора заднего моста
Рассматривать устройство подобного узла необходимо совместно с другими элементами, входящими в его состав.
- главная передача (ГП);
- межколесный дифференциал.
Мощность от ДВС, если быть совершенно точным – от КПП, через ведущую шестерню 3 поступает на ведомую шестерню 2. Эта пара шестеренок называется главной передачей, и она изменяет величину момента и направление его передачи.
Ведомая шестерня связана с полуосями, через которые мощность от двигателя поступает на колеса. Межколесный дифференциал позволяет ее распределить между различными полуосями, и дает им возможность двигаться с различной скоростью, при изменении направления движения.
Подобный принцип построения реализован во многих заднеприводных машинах, не являются исключениями автомобили ВАЗ, такие модели как 2106, 2107, Газель. Такое устройство показало свою надежность и способность работать в самых сложных условиях.
Передаточное число коробки передач – его значение и подсчет + видео » АвтоНоватор
Передаточное число коробки передач является основной характеристикой зубчатых передач, обеспечивающих перенаправление крутящего момента между шестернями редуктора, который отвечает за распределение усилия мотора во время нашего движения. Разберемся, что же все это значит?
Как устроена коробка передач?
Как известно, механическая коробка переключения передач (МКПП) есть не что иное, как многоступенчатый шестеренный редуктор, в функции которого входит изменение крутящего момента. При этом переключение передач (скоростей) можно осуществлять только вручную, поэтому ее довольно часто называют еще и ручной коробкой передач.
Абсолютно любая КПП состоит из набора валов и расположенных на них шестерен. Ведущий вал соединен с маховиком посредством сцепления, а ведомый вал, в свою очередь, имеет жесткое соединение с карданным валом. Между ними расположен промежуточный вал, который и направляет вращение от ведущего к ведомому валу. Причем между собой все три этих узла взаимодействуют посредством расположенных на них шестеренок. Для того чтобы уменьшить шум, эти шестерни делают косозубыми.
Таким образом, принцип работы КПП можно свести к кинематическому соединению ведущего и ведомого валов, обусловленному различными комбинациями шестерен с разным передаточным числом (ПЧ).
Считаем передаточное число коробки передач
ПЧ является отношением количества зубьев ведомой к числу зубьев ведущей шестеренки. Таким образом, рассчитывается оно довольно просто. Допустим, если первая имеет 50 зубьев, а вторая – 25, то, разделив первое на второе число (50:25), получим 2. Последняя цифра и будет значением ПЧ данной пары. Но если вы понятия не имеете, какое значение ПЧ у вашей коробки передач, то вычислить его можно довольно легко. Для этого понадобится смотровая яма и домкрат.
Поставив машину на смотровую яму, установите противооткатный башмак во избежание разных неприятных моментов. Затем поставьте рычаг КПП в нейтральное положение и немного приподнимите с помощью домкрата одно из ведущих колес. Далее необходимо сделать отметки мелом на полу и колесе так, чтобы они четко совпадали. Аналогичные отметки необходимо поставить и на корпусе и фланце редуктора.
В дальнейших шагах вам понадобится помощник, кто-то (например, вы) должен вращать колесо и считать количество сделанных оборотов, напарник (ваш друг) же считает количество оборотов карданного вала. Как только метки совпадут снова, необходимо прекратить подсчет. В результате вы получите два значения, количество оборотов колеса делится пополам, а затем на полученное значение необходимо разделить обороты кардана. В результате будет нужное передаточное число.
Влияние передаточного числа на динамику авто
Правильно подобранное передаточное число коробки передач является залогом согласованной работы всей трансмиссии. При его подборе стоит руководствоваться, прежде всего, мощностью и моментными характеристиками двигателя, а также размерами колес и, безусловно, личностными пожеланиями водителя. Изменяя ПЧ, можно уменьшить либо увеличить величину перенаправляемого крутящего момента. Это осуществляется изменением числа зубьев на каждой из шестеренок.
Чем выше значение данного числа, тем «мощнее» и «короче» будет передача, а значит, мотор намного быстрее будет выкручивать необходимое количество оборотов, при этом набор скорости осуществляется так же быстро, но возникает потребность в более частом переключении передач, и, следовательно, максимальное значение скорости на каждой ступени будет несколько снижено. Повышенное ПЧ способствует более стремительному ускорению.
Уменьшение же значения передаточного числа приводит к увеличению максимальной скорости, однако это хорошо только в том случае, когда двигатель имеет достаточный запас мощности. Но это негативно сказывается на разгонной динамике авто. Чем ближе значения ПЧ, тем более быстрым и плавным будет разгон при переключении передач. При обычной езде количество оборотов должно находиться в пределах 2-2,5 тысячи, это значение можно увидеть на тахометре, как только обороты превышают данное значение, а вам при этом еще необходимо набрать скорость, нужно перейти на более повышенную передачу. Безусловно, переключение передач, должно быть только последовательным.
carnovato.ru
Работа главной передачи
Принцип работы главной передачи достаточно прост: пока автомобиль находится в движении, крутящий момент двигателю передается от коробки передач, затем с помощью главной передачи и дифференциала на ведущие мосты автомобиля. Таким образом, главная передача напрямую изменяет крутящий момент, который передается на колеса автомобиля. В результате меняется и скорость вращения колес.
Главная особенность этой редуктора — передаточное число. Этот параметр отражает соотношение между количеством зубьев ведомой шестерни (соединенной с колесами) и ведущей (соединенного с вторичным валом коробки передач). Чем выше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (увеличивается крутящий момент), но в то же время значение максимальной скорости значительно уменьшается. Уменьшение передаточного числа увеличивает скорость, но автомобиль начинает разгоняться медленнее. Для каждой модели автомобиля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, трансмиссии, размера колес, тормозной системы и т. д.
Как устроена коробка передач?
Как известно, механическая коробка переключения передач (МКПП) есть не что иное, как многоступенчатый шестеренный редуктор, в функции которого входит изменение крутящего момента. При этом переключение передач (скоростей) можно осуществлять только вручную, поэтому ее довольно часто называют еще и ручной коробкой передач.
Абсолютно любая КПП состоит из набора валов и расположенных на них шестерен. Ведущий вал соединен с маховиком посредством сцепления, а ведомый вал, в свою очередь, имеет жесткое соединение с карданным валом. Между ними расположен промежуточный вал, который и направляет вращение от ведущего к ведомому валу. Причем между собой все три этих узла взаимодействуют посредством расположенных на них шестеренок. Для того чтобы уменьшить шум, эти шестерни делают косозубыми.
Основные требования. Современные тенденции
Главным передачам выдвигается немало требований, основными из которых являются:
- Надежность;
- Минимальная потребность в обслуживании;
- Высокие показатели КПД;
- Плавность и бесшумность;
- Минимально возможные габаритные размеры.
Естественно, идеального варианта не существует, поэтому конструкторам при выборе типа главной передачи приходится искать компромиссы.
Отказаться от использования главной передачи в конструкции трансмиссии пока не получается, поэтому все наработки направлены на повышение эксплуатационных показателей.
Примечательно, что изменение рабочих параметров редуктора является одним из основных видов тюнинга трансмиссии. За счет установки шестерен с измененным передаточным числом можно существенно повлиять на динамику авто, максимальную скорость, расход топлива, нагрузку на КПП и силовой агрегат.
Напоследок стоит упомянуть особенности конструкции роботизированных КПП с двойным сцеплением, что сказывается и на устройстве главной передачи. В таких КПП парные и непарные передачи разделены, поэтому на выходе имеется два вторичных вала. И каждый из них передает вращение на свою ведущую шестерню главной передачи. То есть, в таких редукторах ведущих шестерен – две, а ведомая только одна.
Схема коробки передач DSG
Эта конструктивная особенность позволяет сделать передаточное число на редукторе изменяемым. Для этого всего лишь используются ведущие шестеренки с разным количеством зубьев. К примеру, при задействовании ряда непарных передач для повышения тягового усилия используется шестерня, обеспечивающая большее передаточное число, а шестерня парного ряда имеет меньшее значение этого параметра.
Классификация зубчатых главных передач
По количеству пар зацепления главные передачи подразделяются на одинарные
идвойные . Одинарные главные передачи устанавливаются на легковые автомобили и грузовики, содержат одну пару конических шестерен постоянного зацепления. Двойные главные передачи устанавливают на грузовики, автобусы и тяжелые транспортные машины специального назначения. В двойной главной передачи в постоянно зацеплении находятся две пары шестерен — конических и цилиндрических. Двойная передача способна передать больший крутящий момент, чем одинарная. На трехосных грузовых автомобилях и многоосной транспортной технике применяются проходные главные передачи, в которых крутящий момент передается не только на среднюю ведущую ось, но и на последующую, также ведущую. В абсолютном большинстве легковых автомобилей и двухосных грузовых автомобилей, автобусов, в другой транспортной технике с одной ведущей осью применяются непроходные главные передачи. Получившие наибольшее распространение одинарные главные передачи по типу зацепления подразделяются на:
1. Червячные , в которых крутящий момент передается червяком на червячное колесо. Червячные передачи, в свою очередь, подразделяются на передачи с нижним и верхним расположением червяка. Червячные главные передачи иногда применяются в многоосных транспортных средствах с проходной главной передачей (или с несколькими проходными главными передачами) и в автомобильных вспомогательных лебедках.
В червячных передачах ведомое шестеренчатое колесо имеет однотипное устройство (всегда большого диаметра, который зависит от заложенного в конструкцию редуктора передаточного отношения, всегда выполняется с косыми зубьями). А червяк может иметь различную конструкцию. По форме червяки разделяются на цилиндрические и глобоидные. По направлении линии витка — на левые и правые. По числу канавок резьбы — на однозаходные и многозаходные. По форме резьбовой канавки — на червяки с архимедовым профилем, с конволютным профилем и эвольвентным профилем.
- 2. Цилиндрические главные передачи, в которых крутящий момент передается парой цилиндрических шестерен — косозубых, прямозубых или шевронных. Цилиндрические главные передачи устанавливаются в переднеприводные автомобили с поперечно расположенным двигателем.
- 3. Гипоидные (или спироидные) главные передачи, в которых крутящий момент передается парой шестерен с косыми или криволинейными зубьями. Пара шестерен гипоидной передачи либо соосна (встречается реже), либо оси шестерен смещены относительно друг друга — с нижним или верхним смещением. За счет сложной формы зубьев площадь зацепления увеличена, и шестеренчатая пара способна передавать больший крутящий момент, чем шестерни главной передачи других типов. Гипоидные передачи устанавливаются в легковые и грузовые автомобили классической (заднеприводной с передним расположением двигателя) и заднемоторной компоновок.
Двойные главные передачи по типу зацепления подразделяются на
- 1. Центральные одно и двухступенчатые . В двухступенчатых главных передачах предусмотрено переключение пар шестерен для изменения крутящего момента, передаваемого на ведущие колеса. Такие главные передачи используются на гусеничной и тяжелой транспортной технике специального назначения.
- 2. Разнесенные главные передачи с колесными или бортовыми редукторами. Такие главные передачи устанавливают на легковые машины (джипы) и грузовые автомобили для увеличения дорожного просвета, на колесные транспортеры военного назначения.
Помимо этого двойные главные передачи подразделяются по типу зацепления пар шестерен на
В автомобилях зубчатые главные передачи выполнены в виде единого агрегата с дифференциалом — механизмом разделения крутящего момента между двумя колесами ведущей оси. В тяжелых мотоциклах с карданной передачей и приводом на заднее колесо дифференциал не применяется. В мотоциклах с боковой коляской и полным приводом (на заднее колесо мотоцикла и на колесо коляски) дифференциал выполнен в виде отдельного механизма. На подобные мотоциклы устанавливают две независимые главные передачи, связанные между собой дифференциалом.
