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.
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.
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.
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
Техника переключения передач | Вождение по правому пути
Переключение передач
Плавное переключение передач — это первый из трех основных навыков, которые вам необходимо освоить, остальные — рулевое управление и управление сцеплением.
Передачи можно переключать вверх или вниз. Это не имеет ничего общего с направлением, в котором вы перемещаете рычаг переключения передач, это просто означает, что вы переключаетесь на более высокую передачу (4 или 5) или более низкую передачу (1 или 2).
Основное правило заключается в том, что вы переключаете передачи вверх по мере увеличения скорости автомобиля и вниз, когда вам требуется больше мощности двигателя. Например, вы переключаетесь на более низкую передачу при подъеме на холм или трогании с места на низкой скорости.
Шестерни определяют мощность двигателя.
Первая передача обеспечивает наибольшую тяговую мощность, но наименьший потенциал скорости, в то время как пятая передача, обеспечивающая наименьшую тяговую мощность, обеспечивает наибольший диапазон скоростей. В следующей таблице указаны типичные скорости и обороты при переключении на повышенную или пониженную передачу.
Переключение скоростей механической коробки передач — УП — | ||
Переключение передач | Прибл. Скорость | Тахометр (Обороты) |
1-й – 2-й 2-я – 3-я 3-4 место 4-5 место | 25 км/ч 40 км/ч 60 км/ч 80 км/ч | 2000–3000 об/мин 2500–3500 об/мин 2500–3500 об/мин 2500–3500 об/мин |
Переключение скоростей механической коробки передач — ВНИЗ — | ||
Переключение передач | Прибл. Скорость | Тахометр (Обороты) |
5-4 место 4-й – 3-й 3-й – 2-й 2-й – 1-й | 65 км/ч 45 км/ч 35 км/ч 15 км/ч | 2000 об/мин 2000 об/мин 2000 об/мин 1500 об/мин |
Основное правило переключения передач: «Тормоза для замедления – передача для движения».
По мере того, как автомобиль набирает скорость, переключайтесь на более высокие передачи. Если вы хотите замедлиться, используйте ножной тормоз. Вам нужно переключаться на более низкую передачу только тогда, когда вам снова нужен акселератор, чтобы «управлять» автомобилем.
Выборочное переключение передач означает, что вы иногда пропускаете передачи, например, переключаясь с пятой или четвертой передачи на вторую. Этот метод называется «выборочным» или «блочным» переключением передач.
Также бывают случаи, когда вы можете выборочно переключаться на более высокую передачу, например, если вы использовали более низкую передачу, например третью, для лучшего ускорения, вы можете переключиться на пятую передачу, когда достигнете намеченной крейсерской скорости.
Для управления рычагом переключения передач мы используем метод, известный как «ладонь». Вы можете практиковать это, когда автомобиль стоит и двигатель выключен, но убедитесь, что вы держите педаль сцепления нажатой до пола.
Нейтральное положение
Рычаг переключения передач автоматически возвращается в центральное нейтральное положение, когда не включена передача. Это очень полезно при попытке найти и выбрать третью или четвертую передачу.
Первая передача
Для выбора первой передачи положите левую руку на рычаг переключения передач ладонью от себя. Сложите руку вокруг рычага переключения передач и переместите ее влево и вперед.
Вторая передача
Для переключения с первой на вторую передачу держите руку на рычаге переключения передач ладонью от себя, слегка надавите влево, чтобы рычаг переключения передач не подпрыгнул в центральное нейтральное положение, и переместите рычаг переключения передач прямая спина.
Третья передача
Теперь переместите руку так, чтобы ладонь была обращена к вам, обхватывая рычаг переключения передач.
Переместите рычаг переключения передач вперед, дайте ему вернуться в центральное нейтральное положение, затем переместите его вперед, чтобы выбрать третью передачу.
Четвертая передача
Удерживая руку в том же положении, переместите рычаг переключения передач прямо назад, чтобы выбрать четвертую передачу.
Пятая передача
Для включения пятой передачи держите руку в том же положении и переместите рычаг переключения передач вперед, поперек вправо против нейтральной пружины и вперед.
Правильная последовательность переключения передач следующая:
Убедитесь, что переключение передач безопасно. Любое место, где необходимо использовать обе руки для управления автомобилем, например угол или поворот, не подходит.
Затем отпустите педаль акселератора непосредственно перед нажатием на педаль сцепления. Оба действия почти одновременны.
Выберите соответствующую передачу левой рукой, стараясь смотреть вперед, а не на рычаг переключения передач.
Отпустите педаль сцепления непосредственно перед повторным нажатием на педаль акселератора правой ногой. И снова эти два действия почти одновременны.
Это значительно снизит мощность, передаваемую от двигателя к коробке передач, что позволит вам выбирать передачу, не повреждая механизм переключения передач.
© Rightway Driving School
Почему в автомобилях используются передачи » Изучите советы по вождению
При обучении вождению обычно полезно получить базовое представление о том, как все работает, поскольку это может помочь вам управлять органами управления. Здесь мы рассмотрим, почему шестерни используются в автомобилях.
Автомобильный двигатель
Автомобильный двигатель сжигает топливо (химическая энергия) и преобразует эту энергию в движение (кинетическую энергию), которое вращает главный вал, который в конечном итоге приводит в движение опорные колеса. Когда двигатель включен, его скорость измеряется в оборотах в минуту или «об/мин».
Когда двигатель работает на холостом ходу, число оборотов в минуту составляет от 600 до 1000 об/мин. При нажатии на педаль акселератора сжигается больше топлива, что, в свою очередь, создает больше кинетической энергии. Это заставляет двигатель работать быстрее, вплоть до 5000 об/мин и выше.
Топливо воспламеняется и толкает поршни в двигателе вниз. При этом вращается коленчатый вал, производящий кинетическую энергию.Автомобильные шестерни
Мощность или сила, создаваемая двигателем, называется «крутящим моментом», а коробка передач позволяет нам изменять величину крутящего момента в зависимости от скорости вращения опорных катков. Давайте подумаем о стандартной 5-ступенчатой механической коробке передач (коробке передач). У нас есть низкие передачи (1-я передача для самой низкой скорости опорных колес, но самый большой крутящий момент), поднимающиеся до самой высокой передачи (5-я передача для самой высокой скорости опорных колес, но наименьшего крутящего момента).
Автомобили очень тяжелые, поэтому, если бы вращающийся главный вал, идущий от двигателя, был соединен непосредственно с опорными катками, было бы очень трудно сдвинуть автомобиль с места, и двигатель почти наверняка заглох бы. Фактически, если бы главный вал от двигателя был соединен непосредственно с опорными катками, это было бы эквивалентом постоянной 4-й передачи, что очень затруднило бы трогание с места.
Чтобы предотвратить остановку двигателя, нам нужны две вещи; сцепление (которое мы сейчас не будем рассматривать) и пониженные передачи, которые позволяют нам преобразовывать высокую скорость двигателя в низкую скорость на опорных колесах.
Внутри коробки передач находятся шестерни, соединенные с другими шестернями, которые формируют передаточные числа. «Входные шестерни» — это шестерни, которые подключены к источнику питания (двигателю), а «выходные шестерни» — это шестерни, приводимые в движение входными шестернями.
Схема коробки передач автомобиля от 1-й передачи, самой большой передачи до 5-й передачи, самой маленькой передачи.
Водитель выбирает передачу, это приводит в действие вилку переключателя передач, которая перемещает муфту, чтобы заблокировать передачу.Когда шестерни разного размера соединяются вместе, они вращаются с разной скоростью и передают разную мощность.
Например, входная шестерня с 10 зубьями, соединенная с большей выходной шестерней с 20 зубьями, означает, что выходная шестерня будет вращаться вдвое медленнее входной шестерни, генерируя меньшую скорость, но большую мощность.
Низкая передача
Небольшая входная передача, соединенная с большой выходной передачей, создает большую мощность, но очень маленькую скорость. Это называется пониженной передачей (1-й передачей), идеально подходящей для трогания автомобиля с места. Низкие передачи необходимы для того, чтобы мы могли трогаться с места, и это одна из основных причин, по которой передачи используются в автомобилях.
Высокая передача
И наоборот, большая входная передача, соединенная с маленькой выходной передачей, создает небольшую мощность, но большую скорость и называется высокой передачей (5-й передачей), идеально подходящей для высоких скоростей движения.