Главная передача автомобиля

Главная передача и дифференциал - назначение, устройство и типы

Главная / Учебник по устройству автомобиля / Глава 5. Трансмиссия » Подраздел 5.4 Главная передача и дифференциал. Назначение, устройство и типы

Главная передача

Назначение главной передачи

Основное назначение главной передачи в трансмиссии — передача тяги двигателя к, так сказать, «конечному потребителю» – колесам. Если автомобиль заднеприводный, то тяга от коробки передач через карданный вал передается на главную передачу, а та, в свою очередь, перенаправляет поток мощности на колеса через полуоси (если задняя подвеска зависимая и имеет мост) или приводные валы с шарнирами равных угловых скоростей (об этом пойдет речь дальше). Если автомобиль переднеприводный, то главная передача через шестерню связана непосредственно с коробкой передач.

Есть такое понятие, как неразрезной мост. Означает оно то, что главная передача вместе с дифференциалом находятся в корпусе, к которому подсоединены или отлиты вместе с ним изначально два кожуха полуосей. Полуоси — это валы, соединяющие дифференциал и главную передачу с колесами. Данная конструкция является частью зависимой подвески автомобиля, так как жестко связывает правое и левое ведущие колеса. Полуось жестко связывает колесо и главную передачу, то есть при преодолении какоголибо препятствия весь мост перемещается вместе с колесами и всем содержимым. Убираем кожух полуосей, корпус главной передачи устанавливаем на кузов или подрамник, колеса с главной передачей соединяем с помощью приводных валов через шарниры равных угловых скоростей и получаем разрезной мост и независимую подвеску колес. Все это подробнее описано ниже в разделе «Устройство главной передачи» и представлено на рисунке 5.32.

Примечание
Главная передача служит для понижения числа оборотов, передаваемых от двигателя к колесам, и увеличения тягового усилия. Она обеспечивает передачу вращения с карданного вала на полуоси под углом 90° при классической компоновке автомобиля (о которой подробно рассказывается в главе 3). В главной передаче применяют шестеренчатые передачи, одинарные или двойные.

Устройство главной передачи

Главная передача состоит из двух шестерен, а точнее, из конической шестерни (на рисунке 5.33 — ведущая шестерня) и конического колеса (на рисунке 5.33 — ведомое колесо).

Рисунок 5.33 Главная передача заднего неразрезного моста.

Шестерня является ведущим элементом (к ней подводится тяга от коробки передач и двигателя), а колесо —ведомым (принимает тягу от шестерни и перенаправляет под углом 90 градусов).

Шестерни изготавливают со спиральными зубьями, благодаря чему повышается прочность зубьев, увеличивается число зубьев, одновременно находящихся в зацеплении, и шестерни работают более плавно и бесшумно.

Кроме конической простой шестеренчатой передачи, у которой оси взаимно пересекаются, в легковых автомобилях применяют гипоидную передачу (показана на рисунке 5.34). В этой передаче зубья имеют специальный профиль и ось малой конической шестерни смещена вниз относительно центра большой шестерни на некоторое расстояние «S». Это дает возможность расположить карданный вал ниже и уменьшить высоту выпуклой верхней части туннеля для размещения вала в полу кузова, вследствие чего достигается более удобное размещение пассажиров в кузове. Кроме того, имеется возможность несколько снизить центр тяжести автомобиля и повысить его устойчивость при движении. Гипоидная передача обладает большей плавностью работы, более высокой прочностью зубьев и износоустойчивостью.

Примечание
Однако у гипоидной передачи есть одна неприятная особенность: порог заклинивания при обратном ходе. Расчеты данной передачи, конечно, исключают такую возможность, но всегда стоит помнить, что данную главную передачу может заклинить при превышении расчетных оборотов (при вращении в обратную сторону). Так что будьте осторожны с выбором скорости движения задним ходом.

Для гипоидной передачи необходимо применение смазки специальных сортов из-за большого давления между зубьями при работе и больших скоростей относительного скольжения между зубьями. Кроме того, требуется более высокая точность монтажа передачи.

Рисунок 5.34 Элементы главной передачи. Гипоидная передача.

Дифференциал

Назначение дифференциала

Дифференциал позволяет катиться правому и левому ведущим колесам с различным числом оборотов при поворотах автомобиля и при движении по неровностям дороги.

При движении автомобиля на повороте (как показано на рисунке 5.35) внутреннее ведущее колесо его проходит меньший путь, чем наружное, и, для того чтобы обеспечить качение без буксования, оно должно вращаться медленнее, чем наружное колесо. Для того чтобы колеса могли вращаться с разным числом оборотов, их подсоединяют через приводные валы к дифференциалу, а уже дифференциал жестко связан с ведомым колесом главной передачи.

Принцип работы дифференциала

Дифференциал состоит из (смотрите рисунок 5.33) полуосевых шестерен, сателлитов, оси сателлитов (которая может быть крестовидной, если сателлитов четыре) и корпуса. Полуосевые конические шестерни закреплены на внутренних концах полуосей, на наружных концах которых крепятся ведущие колеса. Сателлиты, представляющие собой малые конические шестерни, посажены свободно на оси.

Рисунок 5.x Схема работы дифференциала.

При движении автомобиля на повороте, внутреннее колесо проходит меньший путь и вследствие сцепления с дорогой начинает вращаться медленнее. При этом сателлиты, вращаясь, начинают перекатываться по замедлившей свое вращение полуосевой шестерне внутреннего колеса. В результате сателлиты начинают вращаться около своих осей, увеличивая число оборотов второй полуосевой шестерни и наружного колеса соответственно.

Примечание
При наличии дифференциала между количеством оборотов колес существует определенная зависимость, при которой сумма чисел оборотов колес всегда равна удвоенному числу оборотов коробки дифференциала, т. е. при уменьшении числа оборотов одного из колес число оборотов другого колеса на столько же увеличивается. При неподвижной коробке дифференциала, если вращается одно из колес, другое колесо будет вращаться в обратную сторону.

Однако работа дифференциала и результат положителен только в случае сухой дороги. В определенных условиях дифференциал может отрицательно повлиять на движение автомобиля.

Так, при попадании одного из колес на скользкое место (лед, грязь) колесо из-за недостаточного сцепления с дорогой начинает буксовать. При значительном ухудшении сцепления буксующего колеса с дорогой тяговое усилие на нем становится очень низким. При этом второе колесо, имеющее достаточное сцепление с дорогой, останавливается, так как вследствие свойства дифференциала распределять усилие между колесами поровну тяговое усилие на втором колесе также становится очень малым и недостаточным для движения автомобиля. Буксующее колесо вращается при этом с удвоенным числом оборотов, и автомобиль полностью останавливается.

Разновидности дифференциалов

Дифференциалы могут быть симметричными и не симметричными, а так же свободными или с возможностью блокировки.

Примечание
Дифференциал, распределяющий тягу от двигателя поровну между колесами или между осями, называется симметричным. Если же дифференциал межосевой (делит тягу от двигателя в полноприводном автомобиле между передней и задней осью), он может быть несимметричным, то есть на одну из осей передавать меньше тяги, чем на другую.

Если симметричное распределение не всегда играет на руку управляемости или проходимости автомобиля, значит эту проблему необходимо решить. Есть два пути:

1. Установить в главную передачу дифференциал с возможностью его блокировки.

Так появились дифференциалы с блокировкой. Процесс блокировки может быть отдан на откуп механическому приводу с выведением рычага управления в салон автомобиля или же передан в ведение электроники и может быть автоматическим полностью или же с управлением при помощи контроллеров в салоне автомобиля.

2. Установить дифференциал повышенного трения, который при усложнившихся дорожных ситуациях просто-напросто не позволит всей тяге «уйти» на колесо, потерявшее сцепление с поверхностью.

Подраздел 5.3 Автоматическая трансмиссия

Система предпускового подогрева
Классификация автомобилей

Подраздел 5.5 Приводные валы и шарниры. Назначение, устройство и типы

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered by Disqus

Главная передача автомобиля – назначение, типы передач, устройство, работа

Современные модели автомобилей имеют в своем арсенале, как правило, несколько двигателей – как бензиновых, так и дизельных. Двигатели различаются по мощности, величине крутящего момента, частоте вращения коленчатого вала. С разными двигателями применяются и разные коробки передач: механика, робот, вариатор и конечно автомат.

Адаптация коробки передач к конкретному двигателю и автомобилю осуществляется с помощью главной передачи, имеющей определенное передаточное число. В этом основное предназначение главной передачи автомобиля.

Конструктивно главная передача представляет собой зубчатый редуктор, который обеспечивает увеличение крутящего момента двигателя и уменьшение частоты вращения ведущих колес автомобиля.

На преднеприводных автомобиля главная передача расположена вместе с дифференциалом в коробке передач. В автомобиле с задним приводом ведущих колес главная передача помещена в картер ведущего моста, где кроме нее находится и дифференциал. Положение главной передачи в автомобилях с полным приводом зависит от типа привода, поэтому может быть как в коробке передач, так и в ведущем мосту.

В зависимости от числа ступеней редуктора главная передача может быть одинарной или двойной. Одинарная главная передача состоит из ведущей и ведомой шестерен. Двойная главная передача состоит из двух пара шестерен и применяется в основном на грузовых автомобилях, где требуется увеличение передаточного числа. Конструктивно двойная главная передача может выполняться центральной или разделенной. Центральная главная передача компонуется в общем картере ведущего моста. В разделенной передаче ступени редуктора разнесены: одна располагается в едущем мосту, другая – в ступице ведущих колес.

Вид зубчатого соединения определяет следующие типы главной передачи: цилиндрическая, коническая, гипоидная, червячная.

Цилиндрическая главная передача применяется на переднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены поперечно. В передаче используются шестерни с косыми и шевронными зубьями. Передаточное число цилиндрической главной передачи находится в пределах 3,5-4,2. Дальнейшее увеличение передаточного числа приводит к увеличению габаритов и уровня шума.

В современных конструкциях механической коробки передач применяется несколько вторичных валов (два и даже три), на каждом из которых устанавливается своя ведущая шестерня главной передачи. Все ведущие шестерни имеют зацепление с одной ведомой шестерней. В таких коробках главная передача имеет несколько значений передаточных чисел. По такой же схеме устроена главная передача роботизированной коробки передач DSG.

На пререднеприводных автомобилях может производиться замена главной передачи, являющаяся составной частью тюнинга трансмиссии. Это приводит к улучшению разгонной динамики автомобиля и снижению нагрузки на сцепление и коробку передач.

Коническая, гипоидная и червячная главные передачи применяются на заднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены параллельно движению, а крутящий момент на ведущую ось необходимо передать под прямым углом.

Из всех типов главной передачи заднеприводных автомобилей самой востребованной является гипоидная главная передача, которую отличает меньшая нагрузка на зуб и низкий уровень шума. Вместе с тем, наличие смещения в зацеплении зубчатых колес приводит к повышению трения скольжения и, соответственно, снижению КПД. Передаточное число гипоидной главной передачи составляет: для легковых автомобилей 3,5-4,5, для грузовых автомобилей 5-7.

Коническая главная передача применяется там, где не важны габаритные размеры и не ограничен уровень шума. Червячная главная передача ввиду трудоемкости изготовления и дороговизне материалов в конструкции трансмиссии автомобиля практически не применяется.

Передаточные числа главной передачи — знакомство с передаточными числами трансмиссии

| How-To

К слову о оборотах в минуту, крутящем моменте и бойне

Вы добавили подъемную силу и большие шины, но на шоссе вас обгоняют старые Юго, а ваш 4WD поглощает бензин быстрее, чем землеройная машина. Часть ваших бед может быть просто связана с зубчатой передачей в ваших осях. Мы немного рассмотрим эти передаточные числа и их влияние на управляемость, а также обсудим общую конструкцию трансмиссии с учетом как производительности, так и прочности.

Производители разрабатывают автомобили с передаточным числом главной передачи, которое может обеспечить хороший компромисс, обеспечивая разумное ускорение (пониженная передача) и хорошую скорость на шоссе при практических оборотах двигателя (более высокая передача). Передаточное число конечной передачи — это то, что вы получите, если учесть передаточное число трансмиссии и раздаточной коробки, а также передаточное число оси. Размер шин также играет большую роль в конечном результате, который вы получите.

Когда перед OEM-производителями стоит задача усердно работать над соблюдением установленных государством стандартов расхода топлива, они часто выбирают соотношение, обеспечивающее улучшенную экономию топлива на скоростях по шоссе. Хотя это может хорошо работать для стандартного грузовика с легкими грузами, это часто не оптимально для модифицированных грузовиков или тех, кто буксирует тяжелые грузы.

Что нужны правильные шестерни для вашей установки? Они помогают поддерживать достойную экономию топлива, хорошее ускорение вне трассы, лучшие характеристики прохождения шоссе, больший крутящий момент и более плавную передачу мощности на шины. При работе с существующим транспортным средством чаще всего меняют местами только шестерни оси, когда это необходимо для установки шин большего размера или других изменений. Когда вы создаете полную трансмиссию, у вас может быть возможность выбрать другие передаточные числа в вашей трансмиссии, и позже мы обсудим последствия этого выбора в отношении прочности.

В приведенном выше случае предположим, что у нас есть стандартная передача 3,73:1 в осях. Мы могли бы переключиться на численно более высокое передаточное число, такое как передаточное число 4,56: 1. Это обеспечило бы примерно 22-процентное изменение передачи и приблизило бы скорость нашего двигателя на 60 миль в час к 2096 об / мин, что ближе к нашей первоначальной скорости.

В то время как переключение передач может решить проблему с частотой вращения двигателя, есть один аспект, связанный с заменой шин большего размера, который нельзя исправить. Это дополнительный вес и инерция, которые приходят с большими шинами. Просто требуется больше мощности, чтобы заставить более тяжелый комплект шин катиться (и, следовательно, требуется больше тормозного усилия, чтобы остановить их). Это одна из причин, по которой некоторые владельцы предпочитают немного перекомпенсировать изменение передаточного числа, устанавливая немного численное значение, превышающее непосредственно рассчитанное передаточное число.

Определение передаточного числа осей
Если у вас открытые дифференциалы, заблокируйте колеса на другой оси, чтобы автомобиль не катился, затем поддомкратьте одно колесо на соответствующей оси. Нанесите метку на шину и на карданный вал. Установите коробку передач в нейтральное положение и прокрутите поднятую шину ровно на два оборота и посчитайте, сколько раз вращается карданный вал. Это число равно вашему передаточному числу.

Если у вас есть ограничитель пробуксовки или блокировка на оси, вам нужно будет поднять обе шины на оси, так как вы не можете повернуть одну шину без поворота другой. Поддомкратив шины и сделав отметки, проверните шину на один оборот и посчитайте количество оборотов карданного вала. Это равно вашему передаточному числу. Приводной вал, который вращается 3,5 раза за один оборот колеса, соответствует вероятному передаточному числу 3,55: 1.

Какие комплекты колец и шестерен обладают наибольшей прочностью? По мере того, как передаточное число оси становится ниже (численно выше), количество зубьев шестерни уменьшается, как и общий диаметр шестерни. Как правило, набор шестерен с более высоким передаточным числом слабее, чем набор шестерен с более низким числовым значением, из-за того, что у более высокого набора меньше зубьев шестерни, контактирующих с зубчатым венцом.

Полезная формула для зубчатых колес
Чтобы определить скорость вашего двигателя на основе передачи и размера шин, используйте:

ОБОРОТЫ ДВИГАТЕЛЯ	=	СКОРОСТЬ (миль/ч)	х	ПЕРЕДАЧА КОНЕЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ*	х	336
		РАЗМЕР ШИН (дюймы)

*ГДЕ ПЕРЕДАЧА КОНЕЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ

ПЕРЕДАТЧИК МОСТА

ПЕРЕДАЧА ПЕРЕДАЧ

ПЕРЕДАТЧИК РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ (1:1 в верхнем диапазоне)

Существует немало недоразумений, а иногда и опасений, связанных с изменением передачи. Некоторые люди беспокоятся о том, как переключение передач влияет на срок службы двигателя или трансмиссии. Некоторых беспокоит влияние на компьютерное управление или функции ABS автомобиля.

Переключение передач на численно более высокое передаточное число для компенсации установки шин большего размера не должно сокращать срок службы двигателя или трансмиссии. Пока эти компоненты не вращаются слишком быстро, их срок службы, скорее всего, увеличится при смене передачи. Двигатели будут работать в своем оптимальном диапазоне мощности, обеспечивая более плавную подачу мощности и избегая чрезмерных рывков на низких оборотах, которые могут изнашивать подшипники в течение продолжительных периодов времени.

Автоматические коробки передач, как правило, выигрывают (переключение передач) из-за меньшего проскальзывания и перегрева. Для тех трансмиссий с блокируемыми гидротрансформаторами на более высоких передачах правильно настроенная установка будет быстрее переключаться на эти передачи и блокировать гидротрансформатор, уменьшая накопление тепла в трансмиссии. Механические коробки передач также могут быть полезны, так как сцепления будут служить дольше и обеспечат лучшую производительность с большими шинами, если используются правильные передаточные числа осей.

Автомобили последних моделей используют показания спидометра в качестве одного из входных данных для бортового компьютера или ECM (электронного модуля управления). Всякий раз, когда вы добавляете шины большего размера и изменяете ожидаемую скорость, как это видно из ECM, это, скорее всего, повлияет на работу двигателя вашего автомобиля. Переключение на передачу, которая корректирует общее передаточное число, чтобы компенсировать большие шины, также скорректирует сигнал, поступающий в ECM.

Передача и крутящий момент
Крутящий момент определяется как произведение силы на длину плеча момента, к которому приложена эта сила. Например, сила в 10 фунтов, приложенная на расстоянии одного фута, равна крутящему моменту в 10 фунт-футов.

Если мы удвоим длину рычага момента, мы удвоим доступный крутящий момент. Вот почему поршневой двигатель с большим ходом поршня часто развивает больший крутящий момент, чем двигатель с таким же рабочим объемом, но с большим диаметром цилиндра. Согласно той же физике, заданный крутящий момент, действующий через полуось, может оказывать меньшее дорожное усилие при использовании шины большего диаметра, чем при использовании шины меньшего диаметра. Представьте, что вы поднимаете ведро с водой на вытянутой руке, держа руку на расстоянии одного фута от плеча (маленькая шина) и двух футов от плеча (большая шина).

Кроме того, всякий раз, когда мы передаем мощность через переключение передач, мы влияем на крутящий момент на другом конце. Например, если передаточное число осей 4:1, то за каждые четыре оборота карданного вала полуоси совершают один оборот. Наш выходной крутящий момент на полуосях представляет собой входной крутящий момент на карданном валу, умноженный на передаточное отношение оси (4), что делает его в четыре раза больше, чем входной крутящий момент.

Мы видим, что если у нас есть возможность спроектировать состав нашей трансмиссии, у нас может быть возможность выбрать компоненты для регулировки прироста крутящего момента и учесть их влияние. Коробка передач и передача моста влияют на все режимы движения, в то время как передача с пониженным диапазоном влияет на медленное движение, но не на высокую скорость. То, как вы настроите свою передачу, будет определяться производительностью, бюджетом и желаемой мощностью трансмиссии.

Трансмиссия четвертой передачи или передача моста
Было время, когда большинство трансмиссий имели передаточное число высшей передачи 1:1, но в последние пару десятилетий повышающая передача была нормой для новых автомобилей. Внедорожники, которые используют свои установки на шоссе, часто рассматривают возможность перехода на трансмиссию с повышающей передачей, если у них ее еще нет. Что это дает нам по сравнению с простой заменой передаточных чисел?

Большинство трансмиссий с повышающей передачей имеют аналогичную или пониженную первую передачу, а затем, конечно, передаточное число конечной передачи меньше 1:1. Это часто дает внедорожнику лучшее из обоих миров. Наша высокая передача обеспечивает меньший крутящий момент от трансмиссии, но помогает снизить обороты двигателя на высоких скоростях.

Трендовые страницы

Honda, по-видимому, обнаружила дополнительные 600 л.с. и индикальные звуки в CR-V Hybrid
2023 Subaru Forester vs. Toyota Rav4: Soluts Come
Это Datsun 2401
2024 Ford Mustang становится более дорогим пони
Ford считает, что автомобили будут представлены в будущем

.

2023 Subaru Forester vs. Toyota RAV4: Solid Comes Standard

This Datsun 240Z Is Packing Skyline Power

2024 Ford Mustang Becomes a Pricier Pony

Ford Thinks Cars Will Repo Themselves in the Future

Integrated Publishing — ваш источник военных спецификаций и образовательных публикаций

Администрация - Навыки, процедуры, обязанности и т. д. военного персонала

Продвижение - Военный карьерный рост книги и т. д.

Аэрограф/метеорология - Метеорология основы, физика атмосферы, атмосферные явления и др.
Руководства по аэрографии и метеорологии военно-морского флота

Авиация - Принципы полета, авиастроение, авиационная техника, авиационные силовые установки, справочники по авиационным частям, справочники по авиационным частям и т. д.
Руководства по авиации ВМФ | Авиационные аксессуары | Общее техническое обслуживание авиации | Руководства по эксплуатации вертолетов AH-Apache | Руководства по эксплуатации вертолетов серии CH | Руководства по эксплуатации вертолетов Chinook | и т.д...

Боевой - Служебная винтовка, пистолет меткая стрельба, боевые маневры, штатное вооружение поддержки и т. д.
Химико-биологические, маски и оборудование | Одежда и индивидуальное снаряжение | Боевая инженерная машина | и т.д...

Дайвинг - Руководства по водолазным работам и спасению различного снаряжения.

Чертежник - Основы, методы, составление чертежей, эскизов и т. д.

Машиностроение - Основы и методы черчения, составление проекций и эскизов, деревянное и легкокаркасное строительство и т. д.
Военно-морское машиностроение | Армейская программа исследований прибрежных бухт | и т. д...

Еда и кулинария - Руководства по рецептам и оборудованию для приготовления пищи.

Логистика - Логистические данные для миллионов различных деталей.

Математика - Арифметика, элементарная алгебра, предварительное исчисление, введение в вероятность и т. д.

Медицинские книги - Анатомия, физиология, пациент уход, средства первой помощи, фармация, токсикология и т. д.
Медицинские руководства военно-морского флота | Агентство регистрации токсичных веществ и заболеваний

Военные спецификации - Государственные спецификации MIL и другие сопутствующие материалы

Музыка - Мажор и минор масштабные действия, диатонические и недиатонические мелодии, паттерны такта, и т.д.

Основы ядра - Теории ядерной энергии, химия, физика и т.