Механическая коробка передач
Механическая коробка передач (МКП) — механизм изменения крутящего момента, передаваемого с вала двигателя через механизмы трансмиссии на ведущие колеса автомобиля. От прочих типов отличается тем, что в МКП передачи переключаются вручную или полуавтоматически (при использовании сервоприводов сцепления или гидромуфты). Наиболее распространенный тип. Отличается долговечностью, простотой обслуживания и наибольшим КПД.
Содержание
Принцип действия и назначение
Необходимость применения обусловлена разницей частоты вращения вала двигателя и ведущих колес автомобиля, не позволяющей соединять ведущие колеса напрямую с коленвалом. Двигатели внутреннего сгорания имеют определенный диапазон частоты вращения коленвала — от 500, до 9000 об/мин, а частота вращения ведущих колес автомобиля колеблется от 0 до 1800 об/мин. Служит для повышения или понижения частоты вращения валов механизмов трансмиссии, а также для обеспечения оптимального крутящего момента ведущих колес. Наибольший крутящий момент ДВС выдают при средних и высоких оборотах — от 3000 до 7000 об/мин. Позволяет наилучшим образом использовать возможности двигателя, сообразуя их со скоростью передвижения автомобиля.
Изменение частоты вращения и крутящего момента в происходит посредством ступенчатого изменения передаточного отношения пар шестерен. При начале движения водитель включает первую передачу. При этом выбирается пара шестерен с наибольшим передаточным отношением — ведущие колеса крутятся с намного меньшей частотой, чем коленчатый вал двигателя, в то же время крутящий момент на первой передаче будет достаточно высоким, чтобы обеспечить трогание с места, движение в гору или в тяжелых дорожных условиях. При разгоне автомобиля водитель последовательно включает высшие ступени, повышая частоту вращения ведущих колес. На высокой скорости водитель включает прямую передачу, при которой частота вращения колес определяется передаточным отношением главной передачи ведущего моста. В некоторых автомобилях оснащается повышающей передачей, при которой частота вращения колес будет еще больше (но в любом случае ниже, чем частота вращения коленчатого вала ДВС) при понижении тягового усилия двигателя (в этом режиме движения используются силы инерции).
Помимо этого назначение состоит еще в возможности плавного понижения скорости движения — выбором низших передач, и в длительном разъединении работающего двигателя от механизмов трансмиссии при кратковременных стоянках автомобиля.
Устройство
МКП является частью трансмиссии автомобиля и работает в паре со сцеплением, которого в коробках передач другого типа (автоматических) может и не быть. В прошлом в легковых автомобилях высокого класса вместо сцепления использовалась гидромуфта, но в наши дни этот тип полуавтоматической трансмиссии не применяется из-за высоких потерь мощности двигателя и низкого КПД гидромуфты. В настоящий момент механические коробки передач без сцепления применяются только в металлообрабатывающих станках.
Сцепление необходимо для выравнивания частоты вращения пар шестерен. Без применения сцепления переключение передач МКП невозможно. Так же сцепление используется для плавного начала движения автомобиля и кратковременного отсоединения двигателя от механизмов трансмиссии при остановках.
Основные узлы МКП: картер, набор параллельных вращающихся валов, насаженные на валы шестерни, синхронизатор. На сегодняшний момент наибольшее распространение получили МКП двух типов — трехвальные (большинство заднеприводных автомобилей классической компоновки и, частично, переднеприводные автомобили) и двухвальные (значительная часть переднеприводных автомобилей).
В трехвальной коробке установлены три вала — первичный, промежуточный и вторичный. Передний вал через сцепление соединен с коленчатым валом (маховиком) двигателя. Вторичный — с карданным валом, передающим вращающий момент на главную передачу, либо с самой главной передачей (в заднеприводных автомобилях и в машинах с разнесенной трансмиссией). Промежуточный вал служит для передачи вращающего момента посредством шестерен с первичного на вторичный вал. Первичный и вторичный валы устанавливают в М соосно — передняя часть вторичного вала входит в паз в задней части первичного вала и вращается в нем на подшипнике. Механически первичный и вторичный валы связаны только шестернями промежуточного вала и вращаются независимо друг от друга.
На первичном валу жестко закреплена одна ведущая шестерня, которая входит в зацепление с шестерней промежуточного вала. На вторичном валу располагается свободно вращающийся блок шестерен. Каждая из шестерен вторичного вала находится на строго определенном участке вала, ее продольное (по валу) перемещение исключается. В то же время механизм переключения передач блокирует выбранную шестерню на вторичном валу, передавая ему вращающий момент от первичного вала через шестерню промежуточного — так происходит включение передачи.
На промежуточном валу жестко закреплен набор шестерен, которые всегда находятся в постоянном зацеплении. Шестерня первичного вала передает вращение первой (ведомой) шестерне промежуточного вала. Вместе с промежуточным валом вращаются и его шестерни, передавая вращение парам согласованных, постоянно находящихся в зацеплении шестерен вторичного вала. Таким образом при включенном сцеплении и работающем двигателе все шестерни первичного, промежуточного и вторичного вала находятся во вращении вне зависимости от выбранной передачи.
Для уменьшения износа и компенсации воздействующих на зубья шестерен сил все шестерни современных МКП выполнены косозубыми.
Муфта переключения
На вторичный вал со свободно вращающимися боками шестерен насажены муфты переключения передач. Поскольку муфты соединены с вторичным валом шлицами, их называют шлицевыми муфтами. В отличие от свободно вращающихся на подшипниках шестерен вторичного вала, муфты способны перемещаться в продольном направлении.
На боковых поверхностях шестерен вторичного вала и шлицевых муфт находятся зубчатые венцы. При перемещении по шлицам муфта входит зубчатым венцом в зацепление с зубчатым венцом шестерни, блокируя ее на валу. Вращение с промежуточного вала передается на ведомую шестерню вторичного вала, а с нее через зубчатый венец и шлицы муфты на вторичный вал.
Продольное перемещение шлицевых муфт по вторичному валу производится вилками переключения передач, которые через ползуны соединены с рычагом. Поскольку муфт две (в четырехступенчатой коробке, в шести- или восьмиступенчатой муфт больше), в предусмотрен механизм блокировки, предотвращающий возможность одновременного включения двух передач.
При соединении зубчатых венцов муфты и определенной выбором передачи шестерни вторичного вала крутящий момент передается через карданный вал и главную передачу на ведущие колеса. Автомобиль движется. Если ни одна муфта с шестерней вторичного вала не соединена, коробка передач стоит на «нейтрали», двигатель отключен от механизмов трансмиссии, автомобиль стоит на месте или движется только силами инерции.
Синхронизированные МКП
При переключении передач на ходу наибольшую нагрузку принимают на себя поверхности зубьев шестерен, находящихся в зацеплении, и боковые зубчатые венцы шлицевых муфт и шестерен вторичного вала. Это происходит из-за несовпадения частоты вращения зубчатых венцов относительно друг друга. В результате передачи включаются со скрежетом, венцы и зубья шестерен испытывают разрушительные ударные нагрузки. При большом несовпадении частоты вращения включение передачи вообще невозможно.
Для преодоления этого эффекта в тридцатые годы ХХ века были изобретены синхронизаторы — фрикционные конические муфты, располагающиеся по бокам шлицевых муфт. Приближаясь к зубьям венца шестерни вторичного вала, бронзовый конус синхронизатора, установленный в муфте, входит в конусный паз на шестерне, за короткое время за счет сил трения выравнивает скорость вращения муфты и шестерни. В этот момент синхронизатор блокирует перемещение муфты. Когда скорости вращения выравниваются, перемещение разблокируется, зубчатый венец муфты входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни вторичного вала — переключение передачи происходит бесшумно и плавно. Синхронизаторы увеличивают время переключения передач, но это увеличение столь несущественно, что его трудно заметить. Вместе с тем синхронизированные МКП намного долговечней и комфортней в работе, чем не синхронизированные.
В недорогих массовых автомобилях применяются частично синхронизированные МКП, в которых синхронизаторы не устанавливаются в муфту включения заднего хода (пример — автомобили ВАЗ «классической» серии). В прошлом синхронизаторы устанавливались только в муфту включения высших передач (пример — автомобиль «Газ 21», в котором синхронизированы были только 2-я и 3-я передачи 3-ступенчатой МКП).
«Задний ход»
Для реализации возможности движения автомобиля задним ходом в двухвальные и трехвальные МКП устанавливают еще один промежуточный вал и пару шестерен промежуточного и вторичного вала, которая не находится в постоянном зацеплении. При этом шестерня заднего хода на вторичном валу единственная, которая жестко насажена на вал (через шлицевое соединение).
Включение передачи заднего хода происходит без применения муфты — поэтому эта передача, как правило, оказывается не синхронизированной (синхронизаторы заднего хода устанавливаются в двухвальные М). Перемещая рычаг переключения передач, водитель воздействует на соответствующий ползун, который перемещает вал заднего хода и вводит в зацепление с шестернями промежуточного вала и вторичного вала специальную шестерню. Образуется сочленение нечетного количества шестерен — трех. В результате вторичный вал начинает вращаться в обратную сторону.
Суммарное передаточное отношение шестерен заднего хода обычно больше, чем пары шестерен первой передачи, поэтому задний ход самый тихоходный, но и самый «тяговитый» режим движения автомобиля.
Прямая передача
В трехвальных коробках высшей передачей является прямая передача. Она названа прямой, потому что муфта переключения входит в зацепление с зубчатым венцом не вторичного вала, а с венцом шестерни первичного вала. В результате частота вращения вторичного вала совпадает с частотой вращения маховика двигателя (и, соответственно, коленчатого вала). Частота вращения ведущих колес при этом определяется передаточным соотношением конических шестерен главной передачи.
Движение на прямой передаче — наиболее оптимальный режим движения автомобиля с точки зрения эксплуатационных расходов и износа механизмов трансмиссии. В этом режиме двигатель потребляет меньше топлива, работает в оптимальном тепловом режиме, МКП подвержена наименьшему износу из-за отсутствии нагрузки на шестерни.
Прямой передачи нет в двухвальных М, в которых отсутствует промежуточный вал, а первичный и вторичный валы установлены параллельно. В отличие от трехвальной, здесь шестерни нагружены всегда. Но при этом КПД двухвальной коробки выше, чем трехвальной, поскольку нет потерь на силы трения в промежуточном валу.
Повышающая передача
Повышающая передача (овердрайв) — это пара шестерен промежуточного и вторичного вала, передаточное отношение которой меньше единицы. В результате использования повышающей передачи вторичный вал имеет большую частоту вращения, чем маховик двигателя. Повышающая передача — 5-я или (и) 6-я в большинстве современных легковых автомобилей — включается муфтой, как и все прочие передачи. Ее использование, как правило, не повышает максимальную скорость (она достигается на прямой передаче), но позволяет двигаться на большой скорости при средних оборотах двигателя — соответственно, при меньшем уровне акустического шума и вибраций. Таким образом, применение повышающей передачи больше маркетинговый ход, чем необходимость.
Как передается крутящий момент в коробке передач?
Как передается крутящий момент от двигателя к колесам?
Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, а также для изменения величины крутящего момента и его направления. При движении автомобиля коленчатый вал двигателя развивает до 5000-6000 об/мин, а ведущие колеса при этом вращаются со скоростью не более 1300 об/мин.
Как правильно переключать передачи?
Резким движением выжать сцепление до упора, и отпустить педаль газа. Быстро, но плавно перевести рычаг через нейтральную передачу в нужное положение. Медленно отпустить сцепление, слегка добавляя обороты двигателя. Отпустить сцепление полностью, добавив газ до нужной отметки.
Какая передача обеспечивает наибольший крутящий момент?
Главная передача служит для увеличения крутящего момента и передаче его на полуоси ведущих колес. На заднеприводных автомобилях применяется гипоидная главная передача (оси шестерен не пересекаются).
Что осуществляет передачу крутящего момента от двигателя?
Гла́вная переда́ча — неотъемлемый элемент трансмиссии автомобиля с любым типом двигателя, основной функцией которого является окончательное преобразование крутящего момента для дальнейшей передачи его на ведущие колёса.
Как передается вращение при включении различных передач?
блокирует шестерню первой передачи на вторичном валу; вращение передаётся сначала единственной шестернёй первичного вала на промежуточный, а с него — через шестерню первой передачи на вторичный вал, и далее на трансмиссию.
В чем разница между ручной и автоматической коробкой передач?
Главное отличие автоматической коробки (АКПП) от механической в том, что передачи в ней переключаются автоматически. Автоматизированная коробка передач состоит из: планетарного редуктора; … гидравлического механизма, предназначенного для управления редуктором
Как работают передачи?
Включаем передачу Осуществляется это так: между шестернями располагаются специальные муфты, которые могут перемещаться вдоль вала, но вращаются вместе с ним. Они выполняют роль «замков», при помощи зубчатых венцов на своих соприкасающихся торцах жестко соединяющих вал с шестерней, к которой примыкает муфта.
Зачем нужна 6 передача на механике?
На коробке с шестью передачами разгоняетесь однозначно быстрее, передачи ведь достаточно «короткие», автомобиль набирает скорость быстрее, нежели на пятиступенчатой механической коробке передач.
Как передается энергия от двигателя к колесам?
Автомобили с задним положением двигателя и задним приводом Для привода на задние колеса энергия передается от двигателя к коробке через сцепление, а затем к колесам посредством несущих валов.
Как передается крутящий момент на передние колеса?
То есть крутящий момент двигателя, не оставляя подкапотного пространства, передается через сцепление на коробку передач, здесь же идет на главную передачу и затем два трансмиссионных вала отправляют мощность на передние колеса.
Как правильно переключать передачи на механике без рывков?
Последовательность действий такова:
- Разгонитесь на I передаче до 3500 об/мин.
- Отпустите педаль газа, одновременно выжмите педаль сцепления и одновременно переведите рычаг коробки передач в левое положение нейтрали.
- Задержите рычаг в этом положении на некоторое время (не дольше, чем снижается стрелка тахометра).
Как правильно переключать коробку передач на механике?
Так, для начала движения, нужно нажать на сцепление и переключиться на 1-ю передачу, после медленно отпуская педаль сцепления, так же постепенного нажать на газ. В определенный миг, вы почувствуете, как авто начало движение, сцепление в это время чуть подержите на месте, затем постепенно отпустите.
Какая коробка передач на гоночных машинах?
Ошибка может стать катастрофой во время гонок, поэтому гоночные автомобили часто оснащены последовательной коробкой переключения передач (SMT – Sequential Manual Transmission). Передачи этой коробки переключаются в строгой последовательности: с первой на вторую, затем на третью и так далее.
Что такое Ркпп 7?
РКПП — роботизированная коробка передач (коробка «робот), которая позволяет выбирать и включать необходимую передачу без участия водителя, то есть автоматически. При этом ошибочно полагать, что роботизированная трансмиссия является одной из разновидностей АКПП (гидромеханический автомат).
Какие типы центральных главных передач вам известны?
Классификация главных передач
- Одинарная – имеет в составе только одну пару шестерен: ведомую и ведущую.
- Двойная – имеет в составе две пары зубчатых колес. Делится на двойную центральную или двойную разнесенную. Двойная центральная располагается только в ведущем мосту, а двойная разнесенная еще и в ступице ведущих колес.
Какие типы главных передач применяются в современных автомобилях?
Вид зубчатого соединения определяет следующие типы главной передачи: цилиндрическая, коническая, гипоидная, червячная.
В чем заключается принцип действия ступенчатой коробки передач?
Когда какая-либо шестерня вторичного вала входит в зацепление с одной из шестерен промежуточного вала, крутящий момент от двигателя через первичный, промежуточный и вторичный валы коробки передач передается карданной передаче и далее на ведущие колеса автомобиля.
Все о коробке передач и передаче момента на колеса
Что разгоняет автомобиль? Ответ — двигатель. Двигатель обладает характеристикой крутящего момента в зависимости от оборотов.
От чего зависит динамика автомобиля – от крутящего момента на колесах. Как мы уже выяснили из предыдущей статьи, максимальный приведенный крутящий момент с двигателя получается в точке его максимальной мощности.
Рассмотрим график крутящего момента и мощности атмосферного мотора обьемом 2.5л
Как видим из картинки максимальный крутящий момент равняется 242Нм при 5100 об/мин, а максимальная мощность 208 л.с. при 6800 об/мин
Давайте посчитаем средний крутящий момент у этого двигателя в диапозоне 2000-6000 об/мин.
На 2000 об/мин мы имеем 175Нм, на 6000 об/мин 234Нм, как результат в среднем мы получаем 220Нм в диапозоне 2000-6000об/мин у данного двигателя.
Что будет если в коробке передач будет всего 1 передача? Крутящий момент будет всегда прямо пропорционально передаваться на колеса от двигателя через 1 передачу. И если предположить, что у нас главная пара так же 1 к 1, то график крутящего момента на колесах будет в точности повторять график крутящего момента двигателя умноженный на передаточное число той самой 1 передачи.
Недостаток такой схемы в том, что нам придется выбирать: делать эту передачу короткой чтобы более-менее динамично ускоряться, но иметь максимальную скорость, например 70км/ч, или длинной, скажем до 200км/ч, но тогда даже стронуться с места будет достаточно проблематично.
Посчитаем передаточное число, для того чтобы получить 200км/ч при 6000 об/мин на 1 передаче, на колесах размером 225/45 R17. Длинна окружности колес – 1.993м. 200км/ч это 3.33 км/мин или 3333 метра в минуту. 3333/1.993 = 1672.3 об/мин если сделать прямую передачу. Следовательно, чтобы на 6000 об/мин получить 200км/ч нужно поставить понижающий редуктор в 3.587 раза (для простоты округлим до 3.6). То есть уменьшаем обороты в 3.6 раза, во столько же повышаем момент.
Вот так будет выглядеть график крутящего момента НА КОЛЕСАХ в разгоне 0-200 км/ч, для мотора 2.5л показанного выше. Т.е. каждая точка графика умножается на 3.6.
Оговоримся сразу, что мы стартуем с помощью сцепления на 2000 об/мин, поэтому диапазоном, лежащим до 2000 об/мин пренебрегаем. В реальности же средний крутящий момент будет еще меньше, и двигатель вообще может не стронуть автомобиль с места.
Давайте посчитаем средний (интегральный) крутящий момент на колесах в диапазоне 0-200 км/ч. 3,6*220 — примерно 792Нм.
Из-за чего так происходит? Все дело в моментной характеристике ДВС. Даже у мотора мощностью 208 л.с. обьемом 2.5 литра при 2000 об/мин всего 175Нм крутящего момента. Учитываю нашу длинную одноступенчатую прямую КПП, 792Нм на колесах это крайне мало для адекватного ускорения.
Давайте добавим еще 1 ступень, получив двух ступенчатую коробку передач. Допустим первая передача имеет передаточное отношение 2:1 к нашей старой передаче, то есть понижает обороты вдвое, удваивая крутящий момент. Вторая передача останется так же до 200км/ч. Итого первая передача до 100км/ч, понижение оборотов в 7.2 раза, вторая до 200 км/ч понижение в 3.6 раза.
Давайте посчитаем средний (интегральный) крутящий момент на колесах в диапазоне 0-100 км/ч. 220*7.2 = 1584 Нм. Он стал вдвое выше из за передаточных чисел. В диапазоне 100-200 км/ч он так же будет выше, потому что после переключения на вторую (100км/ч), стрелка тахометра упадет на 3000 об/мин, а значит и средний крутящий момент мотора в диапазоне 3000-6000 об/мин будет выше, и составит примерно 225Нм.
Средний крутящий момент в диапазоне 100-200 км/ч составит примерно: 3.6*225Нм = 810 Нм. Значит в среднем по диапазону 0-200км/ч: (1584+810)/2 = 1197Нм. То есть добавив всего 1 передачу мы увеличили средний крутящий момент на 51%: с 792Нм до 1197Нм, следовательно, и время разгона 0-200 км/ч сократилось бы в полтора раза.
А теперь представим, что мы поставим современную 5 ступенчатую КПП,
где:
0-50км/ч – 1-я передача, понижение оборотов в 14.4 раза,
50-100км/ч — вторая, понижение оборотов в 7.2 раза,
100-150км/ч — третья, понижение оборотов в 4.8 раза,
150-200км/ч — четвертая понижение оборотов в 3.6 раза,
200+ км/ч — пятая.
Посмотрим, как изменится график момента на колесах:
Посчитаем средний крутящий момент на колесах по диапазонам:
0-50 км/ч диапазон 2000-6000об/мин – 220Нм*14.4 = 3168Нм
50-100 км/ч диапазон 3000-6000об/мин – 225Нм*7.2 = 1620Нм
100-150 км/ч диапазон 4000-6000об/мин – 230Нм*4.8 = 1104Нм
150-200 км/ч диапазон 4500-6000об/мин – 235Нм *3.6 = 846Нм
Средний крутящий момент в диапазоне 0-200 км/ч: (3168+1620+1104+846)/4 = 1684 Нм.
Следовательно имея 4 передачи в диапозоне 0-200 км/ч дают нам в 2.1 раза крутящего момента больше по сравнению с 1 ступенчатой КПП и на 40% больше по сравнению с 2 ступенчатой.
Но при этом если бы у нас было еще пару передач, то мы могли бы еще "сжать" диапазон каждой и получить дополнительные пару % момента на колесах.
Какой вывод можно сделать:
Чем больше передач, тем выше средние обороты, а следовательно мы находимся ближе к точке максимальной мощности мотора, а следовательно получаем максимальную отдачу от мотора.
А что будет если сделать очень много передач. Бесконечно много. До каких пор мы можем увеличивать средний крутящий момент на колесах? Так придумали вариаторную кп.
Вариатор позволяет держать мотор всегда на пике мощности на высоких оборотах, подбирая при этом максимальные передаточные числа чтобы получить максимальный крутящий момент на колесах, а следовательно ускорение.
Можем ли мы построить график крутящего момента на колесах вариатора – да.
Средний крутящий момент в диапазоне 0-200 км/ч тут составит порядка 1900Нм, что на 15% больше чем у 4-х ступенчатой акпп, и на 10% больше чем у 5- ступенчатой и лишь на 2% больше чем у 10 ступенчатой акпп. Больше получить невозможно.
Что произойдет если поставить маленькие колеса или скажем укоротить ГП? Наши передачи "сожмутся", станут короче, а момент пропорционально вырастит. Если раньше вы ехали 50км/ч на 1-й и 100км/ч на второй, то укоротив на 10% ГП, вы станете ехать 45 и 90 км/ч соотвествественно, но 90-100км/ч вам придется уже ехать на третей. Другими словами вы "виртуально" увеличиваете количество передач, но эффект будет иметь действие, если вы точно знаете, под какой скоростной диапазон подбираете передаточные числа.
Чем больше передач — тем выше средний крутящий момент на колесах. Тем быстрее разгон автомобиля.
Вариаторные коробки передач максимально эффективно реализуют потенциал двигателя на дорогу.
4 передачи в диапазоне 0-200км/ч всего на 15% хуже, если бы их было 10, но при этом втрое лучше чем 1. Поэтому делать более 6-7 разгонных передач практически нет смысла
Укорачивать коробку передач ГП или колесами надо с умом — нужно заранее знать какой скоростной диапазон вы хотите оптимизировать
Главная передача
Шестеренный механизм, повышающий передаточное число трансмиссии автомобиля, называется главной передачей.
Главная передача служит для постоянного увеличения крутящего момента двигателя, подводимого к ведущим колесам, и уменьшения скорости их вращения до необходимых значений.
Главная передача обеспечивает максимальную скорость движения автомобиля на высшей передаче и оптимальный расход топлива в соответствии с ее передаточным числом. Передаточное число главной передачи зависит от типа и назначения автомобиля, а также мощности и быстроходности двигателя. Величина передаточного числа главной передачи обычно составляет 6,5…9,0 у грузовых автомобилей и 3,5. 5,5 у легковых автомобилей. На автомобилях применяются различные типы главных передач (рисунок 1).
Рисунок 1 — Типы главных передач
Одинарные главные передачи
Одинарные главные передачи состоят из одной пары шестерен.
Цилиндрическая главная передача применяется в переднеприводных легковых автомобилях при поперечном расположении двигателя и размещается в общем картере с коробкой передач и сцеплением (см. Двухвальные коробки передач ВАЗ и АЗЛК рисунок 2). Ее передаточное число равно 3,5. 4,2, а шестерни могут быть прямозубыми, косозубыми и шевронными. Цилиндрическая главная передача имеет высокий КПД — не менее 0,98, но она уменьшает дорожный просвет у автомобиля и более шумная.
Коническая главная передача (рисунок 2, а) применяется на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Оси ведущей 1 и ведомой 2 шестерен в конической главной передаче лежат в одной плоскости и пересекаются, а шестерни выполнены со спиральными зубьями. Передача имеет повышенную прочность зубьев шестерен, небольшие размеры и позволяет снизить центр тяжести автомобиля. КПД конической главной передачи со спиральным зубом 0,97. 0,98. Передаточные числа конических главных передач 3,5. 4,5 у легковых автомобилей и 5. 7 у грузовых автомобилей и автобусов.
Рисунок 2 — Главные передачи
а, б, в — одинарные; г, д — двойные; е — редуктор; 1 — ведущая шестерня; 2 — ведомая шестерня; 3 — червяк; 4 — червячная передача; 5 — коническая шестерни; 6 — цилиндрические шестерни; 7 — полуось; 8 — солнечная шестерня; 9 — сателлит; 10 — ось; 11 — коронная шестерня; l — гипоидное смещение
Гипоидная главная передача (рисунок 2, б) имеет широкое применение на легковых и грузовых автомобилях. Оси ведущей 1 и ведомой 2 шестерен гипоидной главной передачи в отличие от конической не лежат в одной плоскости и не пересекаются, а перекрещиваются. Передача может быть с верхним или нижним гипоидным смещением l. Гипоидная главная передача с верхним смещением используется на многоосных автомобилях, так как вал ведущей шестерни должен быть проходным, а на переднеприводных автомобилях — исходя из условий компоновки. Главная передача с нижним гипоидным смещением широко применяется на легковых автомобилях.
Передаточные числа гипоидных главных передач легковых автомобилей 3,5. 4,5, а грузовых автомобилей и автобусов 5. 7. Гипоидная главная передача по сравнению с другими более прочная и бесшумная, имеет высокую плавность зацепления, малогабаритная и ее можно применять на грузовых автомобилях вместо двойной главной передачи. Она имеет КПД, равный 0,96. 0,97. При нижнем гипоидном смещении имеется возможность ниже расположить карданную передачу и снизить центр тяжести автомобиля, повысив его устойчивость. Однако гипоидная главная передача требует высокой точности изготовления, сборки и регулировки. Она также требует из-за повышенного скольжения зубьев шестерен применения специального гипоидного масла с сернистыми, свинцовыми, фосфорными и другими присадками, образующих на зубьях шестерен прочную масляную пленку.
Червячная главная передача (рисунок 2, в) может быть с верхним или нижним расположением червяка 3 относительно червячной шестерни 4, имеет передаточное число 4. 5 и в настоящее время используется редко. Ее применяют на некоторых многоосных многоприводных автомобилях. По сравнению с другими типами червячная главная передача меньше по размерам, более бесшумна, обеспечивает более плавное зацепление и минимальные динамические нагрузки. Однако передача имеет наименьший КПД (0,9. 0,92) и по трудоемкости изготовления и применяемым материалам (оловянистая бронза) является самой дорогостоящей.
Двойные главные передачи
Эти передачи применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на полноприводных трехосных автомобилях и автобусах для увеличения передаточного числа трансмиссии, чтобы обеспечить передачу большого крутящего момента. КПД двойных главных передач находится в пределах 0,93. 0,96.
Двойные главные передачи имеют две зубчатые пары и обычно состоят из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с прямыми или косыми зубьями. Наличие цилиндрической пары шестерен позволяет не только увеличить передаточное число главной передачи, но и повысить прочность и долговечность конической пары шестерен.
В центральной главной передаче (рисунок 2, г) коническая и цилиндрическая пары шестерен размещены в одном картере в центре ведущего моста. Крутящий момент от конической пары через дифференциал подводится к ведущим колесам автомобиля.
В разнесенной главной передаче (рисунок 2, д) коническая пара шестерен 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни 6 — в колесных редукторах. При этом цилиндрические шестерни соединяются полуосями 7 через дифференциал с конической парой шестерен. Крутящий момент от конической пары через дифференциал и полуоси 7 подводится к колесным редукторам.
Широкое применение в разнесенных главных передачах получили однорядные планетарные колесные редукторы. Такой редуктор (рисунок 2, е) состоит из прямозубых шестерен — солнечной 8, коронной 11 и трех сателлитов 9. Солнечная шестерня приводится во вращение через полуось 7 и находится в зацеплении с тремя сателлитами, свободно установленными на осях 10, жестко связанных с балкой моста. Сателлиты входят в зацепление с коронной шестерней 11, прикрепленной к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары шестерен 5 к ступицам ведущим колес передается через дифференциал полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и коронные шестерни 11.
При разделении главной передачи на две части уменьшаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а также уменьшаются размеры картера и средней части ведущего моста. В результате увеличивается дорожный просвет и тем самым повышается проходимость автомобиля. Однако разнесенная главная передача более сложна, имеет большую металлоемкость, дорогостояща и трудоемка в обслуживании.