Коробка передач в автомобиле предназначена для передачи крутящего момента двигателя на ведущие колеса, а также для изменения тяги силового агрегата, в зависимости от условий эксплуатации машины. Поскольку прогресс автомобилестроения не стоит на месте, а шагает вперед, постепенно происходит улучшение и изменение коробок передач автомобилей.
На сегодняшний день различают следующие виды коробок передач:
- Механическая (МКПП)
- Автоматическая (АКПП)
- Роботизированная (РКПП)
- Вариаторная КПП (Вариатор)
Первая коробка передач, механическая, была создана более ста лет назад, она идеально подойдет водителю, который хочет почувствовать всю мощь мотора своего железного коня. Автомобили с МКПП чаще всего используют в соревнованиях по стрит-рейсингу, именно там пилоту необходимо своевременное изменение крутящего момента двигателя. Также автомобили, оборудованные механической коробкой, используются при эксплуатации на бездорожье, во всевозможных соревнованиях и шоу. Машина с МКПП удобна тем, что водитель самостоятельно контролирует крутящий момент и динамику разгона.
Плюсы механической коробки передач (Механика):
- Относительно небольшой вес МКПП
- Не требуется дополнительного охлаждения
- Небольшая стоимость
- Высокий КПД
- Возможность буксировать другое транспортное средство
- Возможность завести автомобиль с «толкача»
К значительным минусам МКПП можно отнести следующие моменты:
- Утомительное переключение передач
- Необходимость опыта эксплуатирования (плавное переключение передач)
- Большое время переключения самой передачи
Следует отметить, что для нормальной работы механической коробки передач необходимо сцепление и, соответственно, третья педаль в автомобиле. Сцепление – это дополнительный узел, который отвечает за плавность переключения передачи. По структуре МКПП делят на два вида: трехвальная и двухвальная коробка. Трехвальная состоит из промежуточного, ведущего и ведомого валов, в двухвальной промежуточный вал отсутствует.
Несмотря на все минусы МКПП, она достаточно часто используется в создании автомобилей, к примеру, в России, в Америке, как ни странно, потребители предпочитают машины с автоматическими коробками передач.
Роботизированная коробка переключения передач РКПП (Робот)
Казалось бы, по названию РКПП больше подходит в разряд автоматических коробок передач, но нет. Отнести РКПП можно к механическим коробкам. Собрана роботизированная КПП по принципу механики, но главным отличием от нее является переключение передач, осуществляемых электроникой. Говоря простым языком, РКПП немного доработанная механическая КПП.
К сожалению, работу РКПП нельзя назвать хорошей, такой вид коробок передач устанавливается на дешевые модели автомобилей. Роботизированная коробка, как и механическая, состоит из узла с валами и шестернями и микропроцессора, который управляет внешними датчиками.
Плюсы роботизированной КПП:
- Облегчает процесс управления транспортным средством
- Экономичность
- Удобство в эксплуатации
- Невысокая стоимость механизма и комплектующих
Наряду с небольшим количеством положительных моментов, РКПП имеет значительный отрицательный: в процессе переключения передачи сама коробка «задумывается» и смена передач происходит рывками, что в свою очередь сказывается на работе двигателя не лучшим образом. При работе автомобиля с роботизированной коробкой может наблюдаться небольшой откат при старте.
Считается, что за роботизированными коробками переключения передач стоит будущее, учитывая их огромный ресурс и относительно низкую стоимость, такие компании, как Форд, Митсубиси и БМВ, делают ставку на усовершенствование именно такого вида коробок передач.
Автоматические коробки передач (Автомат)
Автоматическая коробка передач – это специальный агрегат трансмиссии, который служит для передачи крутящего момента от мотора к колесам автомобиля без участия водителя. Автоматические коробки передач широко применяются в мировом автомобилестроении, машины, оборудованные таким видом КПП, предпочитают покупать люди всех стран и возрастов.
Автоматические коробки различаются по количеству передач, по способу их переключения и по типу сцепления, это единственный на сегодняшний день вид КПП, у которого может быть до 8 передач.
В состав АКПП входят:
- Планетарный редуктор с шестернями и сателлитами
- Гидротрансформатор
- Система гидравлики
Редуктор является главным органом АКПП, гидротрансформатор отвечает за преобразование крутящего момента, а система гидравлики отвечает за управление планетарным редуктором. Для нормальной работы автоматической коробки передач в ней используется специальное трансмиссионное масло, которое смазывает основные составляющие коробки. Марка масла должна быть указана на щупе АКПП.
Данный вид коробок передач имеет несколько режимов: спортивный, классический и зимний, что достаточно удобно при работе автомобиля в определенных условиях, а также обладает и особенностью ручного переключения.
Плюсы в работе автомобиля с автоматической коробкой переключения передач следующие:
- Удобство управления. Нет необходимости думать, какую передачу включить, можно сконцентрировать внимание только на движении. Именно такая КПП подходит начинающим водителям и женщинам.
- Щадящий режим эксплуатации двигателя. За счет гидротрансформатора АКПП сама выбирает режим при начале движения, отсутствие рывков при переключении.
- Возможность увеличения количества передач
Недостатки эксплуатации авто с АКПП:
- Повышенный расход топлива
- Большой вес
- Высокая стоимость обслуживания и комплектующих
- Потеря в динамике и скорости по сравнению с МКПП
- Отсутствие возможности управления при сносе/заносе автомобиля
- Невозможность буксировки другого транспортного средства
- При застревании автомобиля с АКПП в грязи и снегу его нельзя «раскачать»
Вариаторная коробка переключения передач (Вариатор )
Еще одна КПП, которая представляет виды автоматических коробок переключения передач, вариаторная. Вариатор – это тот же автомат, только бесступенчатый. Его задача та же – передача крутящего момента от силового агрегата на ведущие колеса.
В состав вариатора входят: дифференциал, отвечающий за распределение крутящего момента, гидротрансформатор, который преобразовывает передачи, планетарный механизм, который в свою очередь обеспечивает вращение вторичного вала и блок управления, отвечающий за управление электроникой.
Популярные типы вариаторов – с ременным приводом, их название вариатор CVT, менее распространены вариаторы клиномерные и торовые. Вариатор - единственный вид автоматических коробок передач, который производит переключение без характерного «рычания» мотора.
И все же, для того, чтобы выбрать автомобиль с подходящей коробкой передач, необходимо определить для себя, что в итоге вы хотите получить: динамику и скорость, экономичность, удобство управления автомобилем или низкую стоимость авто. После того, как будут расставлены все приоритеты, можно сделать верный выбор в пользу того или иного агрегата трансмиссии.
Силовая передача автомобиля состоит из ряда механизмов, которые передают усилия от двигателя к ведущим колесам автомобиля и позволяют изменять величину этого усилия в соответствии с условиями движения автомобиля, а также отъединять двигатель от ведущих колес.
Автомобиль ГАЗ-21 «Волга» и ряд других имеют привод па заднюю ось, у которых силовая передача состоит из сцепления, коробки передач, карданной передачи, главной передачи, дифференциала и полуосей. Исключением является микролитражный автомобиль «Запорожец», у которого сцепление, коробка передач и главная передача с дифференциалом и ведущими полуосями - это компактный агрегат, соединенный с двигателем и расположенный вместе с ним в задней части автомобиля.
В некоторых моделях двухосных автомобилей с приводом на заднюю ось (ГАЗ-13 «Чайка», ЗИЛ-111 и ЗИЛ-114) в силовой передаче вместо сцепления и коробки передач применяется автоматическая передача, состоящая из гидротрансформатора и планетарного редуктора с автоматическим управлением.
Служит для временного отъединения силовой передачи от работающего двигателя и плавного их соединения. Отъединение необходимо при остановке и торможении автомобиля, а также при переключении передач; плавное соединение - при трогании автомобиля с места и после выключения передач. Кроме того, сцепление предохраняет детали механизмов силовой передачи от значительных перегрузок. На всех легковых автомобилях устанавливаются одиодисковые сцепления. В автомобиле ГАЗ-21 «Волга» применяется гидравлический привод сцепления, который состоит из подвесной педали, главного цилиндра, трубопровода, рабочего цилиндра, вилки выключения сцепления и муфты выключения сцепления с упорным подшипником. Главный цилиндр гидравлического привода сцепления отлит заодно с главным тормозным цилиндром. Резервуар для жидкости в этих цилиндрах общий и имеет в нижней части перегородку, благодаря чему неисправность одной системы не отражается на работе другой.
Коробка передач необходима для изменения тягового усилия на колесах автомобиля, получения заднего хода и отъединения двигателя от ведущих колес.
Тяговое усилие на колеса, необходимое для преодоления всех сопротивлений, возникающих при движении автомобиля, должно изменяться в зависимости от условий работы автомобиля. Коробка передач состоит из набора шестерен, которые входят в зацепление одна с другой в различных сочетаниях, образуя несколько передач, или ступеней с различными передаточными числами (ступенчатая коробка передач).
Коробка передач в автомобиле «Волга» двухходовая трехступенчатая с включением второй и третьей передач с помощью синхронизатора и с рычагом переключения, расположенным на рулевой колонке.
Служит для передачи вращающего усилия от коробки передач или раздаточной коробки к ведущему мосту автомобиля при изменяющихся углах наклона между валами. Карданная передача состоит из вала, их опор и карданных шарниров.
Во всех отечественных автомобилях применяются двойные открытые карданные передачи с жесткими карданными шарнирами на игольчатых подшипниках.
Жесткий кардан состоит из двух вилок и крестовины. Шипы крестовины входят в отверстия вилок и закреплены в них на игольчатых подшипниках. Подшипник представляет собой стальной стакан, набор тонких роликов (игл) и сальник, удерживающий смазку в подшипнике. Подшипники закреплены в отверстиях вилок крышками и винтами или замочным кольцом.
Существует другая конструкция игольчатого подшипника кардана, в которой применены резиновые самоподжимные сальники, а стаканы подшипников закреплены в вилках стопорными кольцами. Такой кардан применяется в автомобиле ГАЗ-21 «Волга».
Главная передача, дифференциал и полуоси входят в устройство привода к ведущим колесам двухосного автомобиля с одной задней ведущей осью. Все эти устройства заключаются в общем картере с полуосевыми рукавами и носят название заднего ведущего моста.
Главная передача служит для передачи тягового усилия на ведущие колеса и обеспечивает вращение с карданного вала на полуоси под углом 90?. В главной передаче применяют одинарные или двойные шестеренчатые передачи. В легковых автомобилях в основном используют одинарную гипоидную передачу.
Обеспечивает качение правого и левого ведущих колес с различным количеством оборотов при поворотах автомобиля и движении по неровностям дороги. Дифференциал состоит из коробки, крестовины, конических сателлитов и полуосевых шестерен.
Полуоси служат для передачи вращения от дифференциала на ведущие колеса. В зависимости от расположения подшипников полуоси воспринимают различные нагрузки и разделяются по усилиям работы на три основных типа: разгруженные, разгруженные на три четверти и полуразгруженные.
Если полуось не воспринимает изгибающих моментов и передает только крутящий момент, то она называется разгруженной. Большинство грузовых автомобилей имеет полуоси этого типа.
Полуось, разгруженная на три четверти, отличается от разгруженной тем, что ее наружный конец соединен со ступицей ведущего колеса, опирающейся на кожух заднего моста не через два, а через одни подшипник. Полуоси этого типа устанавливаются в легковых автомобилях «Победа».
Полуразгруженные полуоси воспринимают все изгибающие моменты, и наружные концы полуосей непосредственно опираются на подшипники, установленные в картере заднего моста. Применяются они преимущественно в легковых автомобилях «Москвич-408», ГАЗ-21 «Волга», ГАЗ-13 «Чайка». Автомобили ЗАЗ-965 и ЗАЗ-966 имеют качающиеся полуоси разгруженного типа.
Ведущие мосты и колесная передача
Ведущий мост представляет собой жесткую пустотелую балку, состоящую из трех основных элементов: двух полуосевых рукавов и средней части - картера, в котором размещена главная передача с дифференциалом. В полые рукава балок запрессованы стальные трубчатые кужуха полуосей, которые служат для установки ступиц колес. По способу изготовления балки ведущих мостов различают на литые и штам-пованно-сварные. У большинства автомобилей и автобусов балки задних ведущих мостов состоят из двух стальных штампованных половин, сваренных между собой.
Устройство и взаимодействие главной передачи, дифференциала и узлов привода задних колес рассмотрим на примере ведущих мостов автомобилей и автобусов с различными колесными формулами.
Ведущий мост автомобиля ЗИЛ -130 (рис. 14.33). Главная передача заднего моста этого автомобиля двойная с общим передаточным числом 6,32. Она состоит из пары конических зубчатых колес со спиральными зубьями и пары цилиндрических косозубых колес. Ведущая коническая шестерня изготовлена за одно целое с валом и соединена с карданной передачей с помощью фланца. Она вращается в роликоподшипниках, установленных в корпусе, прикрепленном болтами к картеру главной передачи. Масло для смазывания подшипников ведущей шестерни поступает по желобу, отлитому в картере.
Ведомое коническое зубчатое колесо крепится к фланцу промежуточного вала, с которым как заодно целое изготовлена ведущая цилиндрическая шестерня. Прокладки между катером главной передачи и корпусом служат для регулировки зацепления зубьев ведущей шестерни и ведомого зубчатого колеса.
К корпусу крепится крышка подшипника с сальником. Между крышкой и корпусом подшипника установлена уплотнительная прокладка, а между втулкой фланца/и роликоподшипником - шайба. Между роликоподшипниками расположены распорная втулка и два шлифованных стальных кольца для регулировки подшипников.
Промежуточный вал установлен на конических ролико-подшипниках, расположенных в крышках картера. Для регулировки подшипников и положения ведомого конического колеса относительно оси ведущей шестерни под крышки подложены прокладки. Ведомое цилиндрическое зубчатое колесо жестко соединено с двумя чашками 20 и 23 коробки дифференциала, в которых находятся полуосевые конические зубчатые колеса. Полуоси, размещенные в балке заднего моста, внутренними концами установлены в шли-цевых отверстиях полуосевых зубчатых колес.
Коробка дифференциала вращается на конических роликоподшипниках, закрытых крышками. Эти подшипники регулируют при помощи гаек. Между чашками дифференциала помещена крестовина, на шипах которой сидят сателлиты, находящиеся одновременно в зацеплении с полуосевыми зубчатыми колесами. Для уменьшения трения под полуосевые зубчатые колеса и сателлиты установлены опорные шайбы из низкоуглеродистой стали.
При работе главной передачи усиление от ведомого зубчатого колеса передается коробке дифференциала, а через нее - на крестовину и сателлиты. Последние, находясь в зацепление с полуосевыми зубчатыми колесами, обеспечивают вращение полуосей.
Полуоси. Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам происходит при помощи полуосей. Каждая полуось внутренним концом со шлицами, на которых сидит полуосевая шестерня, установлена в коробке дифференциала. На наружном конце полуоси имеется фланец для крепления при помощи шпилек к ступице колеса. Кроме крутящего момента УИК , действующего на плече RK (радиуса колеса), полуоси могут воспринимать изгибающие моменты от сил, действующих при движении автомобиля.
Рис. 1. Ведущий мост автомобиля ЗИЛ -130
Крутящий момент от полуоси к ступице ведущего колеса передается через подшипниковый узел. В зависимости от расположения подшипников этого узла относительно кожуха, в котором находятся полуоси, различны и нагрузки, действующие на них. В связи с этим полуоси разделяются на два основных типа: полуразгруженные и полностью разгруженные.
Пол уразгру женной полуосью называется полуось, которая опирается на шарикоподшипник, расположенный внутри ее кожуха. Такая полуось не только передает крутящий момент, скручивающий ее, но и воспринимает изгибающие моменты.
Полностью разгруженной называется полуось, разгруженная от изгибающих моментов и передающая только крутящий момент. Это достигается тем, что ступицу колеса устанавливают на кожухе полуоси на двух широко расставленных роликоподшипниках, в результате чего изгибающие моменты воспринимаются кожухом, а полуоси передают только крутящий момент.
На всех легковых автомобилях, автобусах особо малого класса и на многих грузовых автомобилях особо малой и малой грузоподъемности устанавливают полуразгруженные полуоси. На всех грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, а также автобусах среднего и большого классов устанавливают полностью разгруженные полуоси.
Рис. 2. Схемы полуосей:
а - полуразгруженной; б - полностью разгруженной
В качестве примера полностью разгруженной полуоси на рис. 3, а показан привод задних ведущих колес автомобиля ЗИЛ -130 в сборе с полуосью. Для установки полуосей и ступиц ведущих колес к торцевой части балки заднего моста приварены стальные трубы, являющиеся кожухами полуосей. На обработанные шейки кожухов посажены два конических роликоподшипника. Наружные кольца этих подшипников запрессованы в гнезда ступицы колеса.
Установленная на подшипниках ступица закрепляется регулировочной гайкой с замочной шайбой и контргайкой, которая зажимает сальник, препятствующий попаданию смазочного материала в ступицу из картера заднего моста. Для предотвращения вытекания его из ступицы и попадания ее в тормозной барабан на трубе размещен сальник. Фланец полуоси крепится к ступице с помощью шпилек и гаек. Для повышения надежности крепления полуосей на каждой шпильке установлены конусные разжимные втулки, при помощи которых достигается беззазорное соединение фланца полуоси на шпильках. В результате этого при передаче крутящего момента одновременно работают все шпильки.
На фланце ступицы с помощью шпилек крепится тормозной барабан, а с другой стороны на
этих же шпильках с помощью гаек крепятся диски колес. Внутри тормозного барабана расположен разжимной кулак, воздействующий при торможении на колодки с приклепанными к ним фрикционными накладками.
В рассмотренной конструкции узла привода ведущего колеса полуось воспринимает только крутящий момент, а подшипники ступицы, расположенные симметрично относительно средней плоскости колеса, воспринимают изгибающие моменты: и передают их на балку, разгружая при этом полуось.
Аналогичную конструкцию узла привода ведущих колес имеют и грузовые автомобили ГАЗ -53-12, ГАЗ -52-04.
Типичным примером конструкции привода ведущих передних колес является привод к управляемым колесам автомобиля ГАЗ -66-11. Передний мост этого автомобиля, оставаясь управляемым, в то же время передает крутящий момент передним ведущим колесам. Такие мосты часто называют комбинированными (одновременно управляемые и ведущие). Так же как и задний мост, ведущий передний мост состоит из главной передачи, дифференциала и полуосей. У такого моста внешняя часть кожуха полуоси заканчивается сферическими чашками, являющимися опорами поворотной цапфы. Шкворень поворотной цапфы изготовлен в виде двух шипов, приваренных к сферической чашке. На шипах установлены конические роликоподшипники, которые закрывают крышками. Верхняя крышка одновременно является и рычагом полой поворотной цапфы. Учитывая, что крутящий момент от дифференциала к ступицам колес должен передаваться под изменяющимися углами, полуось изготовлена как одно целое с внутренней вилкой, а вал, на котором установлена ступица колеса, изготовлен совместно с наружной вилкой.
Рис. 3. Привод к ведущим колесам автомобиля:
а - ЗИЛ
-130; б - ГАЗ
-66-11
Внутренняя вилка соединена с наружной вилкой карданным шарниром равных угловых скоростей шарикового типа, который обеспечивает одинаковые скорости вращения вилок независимо от угла управляемых колес. На шлицах вала установлен фланец, прикрепленный к ступице шпильками. Ступица колеса вращается на двух конических роликовых подшипниках, установленных на поворотной цапфе.
Колесная (бортовая) передача. На автобусах ЛиАЗ-677М, ЛАЗ -4202 и автомобилях семейства МАЗ задний ведущий мост имеет двойную разнесенную главную передачу, которая состоит из центральной (главной) передачи и колесных редукторов, расположенных в ступицах задних колес. Применение колесных редукторов, или, как их часто называют, бортовой передачи, позволяет разгрузить дифференциал и полуоси, уменьшить габаритные размеры моста и увеличить дорожный просвет автомобиля.
Центральная передача состоит из пары конических зубчатых колес со спиральными зубьями и межколесного дифференциала.
Колесный редуктор автобуса ЛиАЗ-677М выполнен в виде прямозубых цилиндрических зубчатых колес с внешним и внутренним зацеплением (планетарного типа). Он включает в себя полностью разгруженную полуось, ведущую (солнечную) шестерню, шестерни-сателлиты, оси, водило и коронное зубчатое колесо.
Крутящий момент полуосью подводится к ведущей шестерне и передается трем шестерням-сателлитам, установленным на осях, концы которых запрессованы в отверстие водила. Водило при помощи шпилек крепится к ступице колеса, вращающегося на шарико и роликоподшипниках. В бортовой передаче такого типа крутящий момент на ступицу колеса передается через водило, а коронное зубчатое колесо является застопоренным зубчатой опорой, которая неподвижно соединена с цапфой.
На автомобилях МАЗ -500А, МАЗ -5335 применяют колесный редуктор с застопоренным водилом. Он состоит из ведущей (солнечной) шестерни, установленной на шлицах наружного конца полуоси, трех шестерен-сателлитов с осями и коронного колеса с внутренними зубьями.
Коронное колесо является ведомым элементом передачи и прикреплено винтами к ступице колеса. Водило состоит из двух чашек: наружной и внутренней, соединенных между собой болтами. Оно посажено на конец кожуха полуоси и связано с ним шлице-вым соединением, поэтому не вращается (застопорено).
Рис. 4. Колесная передача автобуса ЛиАЗ-677М
Крутящий момент от дифференциала центральной передачи подводится к полуоси У, а от нее - к ведущей (солнечной) шестерне редуктора. От ведущей шестерни крутящий момент передается на три шестерни-сателлиты, которые вращаются на осях в сторону, противоположную направлению вращения ведущей шестерни. От сателлитов крутящий момент передается ведомому (коренному) зубчатому колесу, а от него к ступице колеса.
Рассмотренная колесная передача с застопоренным водилом представляет собой зубчатую передачу с промежуточными шестернями (три шестерни-сателлита). Передаточное число такой передачи равно отношению чисел зубьев коронного колеса и солнечной (ведущей) шестерни и обычно находится в пределах 1,4-1,5.
Рис. 5. Колесная передача автомобилей семейства МАЗ
На некоторых автомобилях, например МАЗ -500, применяют разнесенную двойную главную передачу. В этом случае вторая пара зубчатых колес находится в приводе к каждому из ведущих колес и получила название колесной или бортовой передачи.
Она выполнена в виде планетарного шестеренчатого редуктора. Ведущая (солнечная) шестерня установлена на полуоси и находится в зацеплении с тремя шестернями-сателлитами. Оси сателлитов установлены в неподвижном стакане, выполняющем роль водила и состоящем из внутренней и наружной чашек, которые соединены между собой болтами. Ведомая шестерня, имеющая внутренние зубья, крепится к ступице ведущего колеса.
Передаточное число такой передачи обычно составляет 1,4-1,5. Применение колесных передач позволяет уменьшить габариты главной передачи, увеличить дорожный просвет и снизить нагруженность дифференциала и полуосей.
К атегория: - Техническое обслуживание автомобилей
Трансмиссия автомобиля (силовая передача ) обеспечивает передачу усилий (крутящего момента) от двигателя на ведущие колёса, а также преобразование (трансформацию) этих усилий в зависимости от условий движения. К трансмиссии относятся все узлы и механизмы автомобиля, связывающие двигатель с ведущими колёсами.
Следует различать трансмиссии автомобилей с приводом на заднюю ось (а/м классической компоновки), с приводом на передние колёса и полноприводных автомобилей. Так же, будет различаться трансмиссия полноприводного автомобиля, сконструированного для эксплуатации в условиях бездорожья (внедорожник), от трансмиссии полноприводного автомобиля, созданного для дорог с твёрдым покрытием.
Колёсные формулы автомобилей с приводом на задние или передние колёса, пишутся – 4х2 (т.е., четыре колеса, два из которых – ведущие). Колёсная формула автомобиля с приводом на переднюю и заднюю ось, пишется – 4х4 (т.е., четыре колеса – все ведущие).
К механизмам трансмиссии относятся: сцепление, коробка передач (в том числе, раздаточная коробка и коробка отбора мощности на вспомогательные механизмы), карданная передача, главная передача, дифференциал, приводы ведущих колёс и некоторые другие механизмы.
Главная передача, коробка передач и раздаточная коробка (при её наличии) обеспечивают суммарное передаточное число трансмиссии автомобиля.
1). Сцепление служит для соединения двигателя с трансмиссией, а также для временного их разъединения (например, в момент переключения передач).
На автомобилях находят применение «сухие», одно -, или двухдисковые фрикционные сцепления с механическим (чаще, тросовым), или гидромеханическим приводом, а также гидромуфты и гидротрансформаторы.
Работа фрикционных сцеплений основана на использовании сил трения между твёрдыми поверхностями, в частности – между нажимным диском сцепления, фрикционными накладками ведомого диска сцепления и маховиком двигателя. Устройство однодискового сухого фрикционного сцепления легкового автомобиля показано на рисунке . Схему гидравлического и тросового привода
Гидромеханические муфты и гидротрансформаторы передают крутящий момент от двигателя на трансмиссию посредством воздействия на рабочие детали механизма жидкости (как правило, специального масла), циркулирующей внутри корпуса гидротрансформатора. Устройство гидротрансформатора показано на рисунке . О работе простейшего гидротрансформатора можно почитать здесь .
2). Коробка передач служит для изменения тяговых усилий (крутящих моментов), передаваемых от двигателя на ведущие колёса, а также для отсоединения двигателя от трансмиссии (в том числе, долговременного) и обеспечения движения автомобиля задним ходом.
Необходимость изменения тяговых усилий на колёсах возникает при изменении условий движения автомобиля (дорожных условий). Наибольшие усилия на ведущих колёсах требуются при трогании автомобиля с места. При движении в сложных дорожных условиях (например, крутой подъём или бездорожье), мощность двигателя будет тратиться на преодоление сопротивления движению автомобиля. При движении в благоприятных дорожных условиях (например, ровное шоссе), мощность двигателя можно «расходовать» на разгон автомобиля.
В зависимости от условий движения водитель выбирает (включает) ту, или иную передачу в коробке передач, вводя в зацепление шестерни с различным передаточным отношением и, тем самым, изменяет крутящий момент на ведущих колёсах. В автоматических трансмиссиях управление передачами осуществляется посредством систем управления включением, без непосредственного участия водителя.
При изменении (увеличении/уменьшении) крутящего момента на ведущих колёсах, скорость их вращения изменяется в обратной пропорции, на ту же величину.
На современной автомобильной технике применяются двух, - трёхвальные коробки передач с простой зубчатой передачей и цилиндрическими шестернями внешнего зацепления, а также с зубчатыми передачами и редукторами планетарного типа и вариаторы . Число передач прямого хода может быть в пределах 3 – 7, заднего хода - 1 – 2. Передаточные числа передач приводятся в технической характеристике трансмиссии конкретного автомобиля.
Общее устройство вальной механической коробки передач можно посмотреть на рис .
Основными деталями вальной коробки передач являются валы (первичный, вторичный, промежуточный), шестерни передач, синхронизаторы, подшипники, детали механизма переключения передач (для «ручных» коробок – вилки, штоки и др.). Планетарные коробки передач имеют в своём составе валы (ведущий, ведомый, центральный), комплект планетарных передач, состоящего из набора шестерён (сателлитовых, солнечной и коронной) и водила, фрикционно-тормозные устройства, механизм гидравлического или электрогидравлического управления переключением передач.
Работа простой зубчатой и планетарной передачи рассматривается здесь .
Раздаточная коробка имеет устройство сходное с коробкой передач, устанавливается за основной коробкой передач (иногда, коробка передач и раздаточная коробка, конструктивно объединяется в одном корпусе) и служит для распределения (раздачи) усилия на все имеющиеся ведущие мосты автомобиля. Раздаточная коробка, как правило, имеет две передачи – высшую (прямую) и понижающую, что удваивает общее число передач и позволяет подбирать передаточные числа трансмиссии для движения в условиях тяжёлого бездорожья. В коробке помещают механизм для включения/выключения одного из мостов и главную передачу с междуосевым дифференциалом, если предусматривается постоянный привод на все колёса. Так же, может иметься механизм блокировки междуосевого дифференциала
3). Карданная передача служит для передачи вращения от коробки передач (раздаточной коробки) на главную передачу ведущего моста при постоянно изменяющихся углах наклона и расстоянии между осями автомобиля (базы).
Угол наклона карданного вала должен изменяться в связи с тем, что ведущий мост автомобиля прикреплён к кузову (раме) через элементы подвески (т.е., не жёстко) и имеет определённую степень свободы. По этой же причине изменяется и расстояние между осями автомобиля. Так, при ускорении автомобиля, задний ведущий мост стремится «догнать» переднюю часть кузова, а при торможении, наоборот, «отстать» от неё.
Карданная передача может иметь в своём составе один или несколько валов, карданные шарниры, эластичные соединительные и подвесные муфты.
Устройство карданной передачи легкового автомобиля можно посмотреть .
4). Главная передача осуществляет передачу крутящего момента под углом 90º с карданного вала на приводы ведущих колёс, изменяет крутящий момент в соответствии со своим передаточным числом.
Имеют место одинарные и двойные главные передачи. Шестерни передач могут быть коническими и/или цилиндрическими. Одинарные простые передачи, имеют в своём составе ведущую и ведомую шестерню. Ведущая малая шестерня – коническая, со спиральными зубьями устанавливается в подшипниках качения и приводится в движение от карданного вала, либо, непосредственно от вала коробки передач. Ведомая большая шестерня, со спиральными зубьями, крепится болтами на коробку дифференциала. В гипоидных передачах, ось малой конической шестерни смещена вниз, относительно оси большой ведомой шестерни на 30 – 40 мм.
Шестерни гипоидных передач изготавливаются «парами» и маркируются. Замена шестерён должна проводиться только в комплекте.
Устройство главной передачи показано на рисунке .
е). Дифференциал распределяет крутящий момент между ведущими колёсами (осями) и позволяет ведущим колёсам автомобиля вращаться с различной скоростью, что необходимо при прохождении автомобилем поворотов и при попадании колёс в разные дорожные условия (например, одно колесо находится на ровном покрытии, а второе движется по неровностям).
Наибольшее применение получили дифференциалы с коническими шестернями. Дифференциал имеет корпус (коробку дифференциала) в котором размещаются конические полуосевые шестерни и сателлитовые шестерни, установленные на оси.
Указанное выше свойство дифференциала, в случае имеющихся отличий в сцеплении ведущих колёс с дорожным покрытием, часто приводит к пробуксовке одного из колёс (колеса с меньшим коэффициентом сцепления с дорогой). Для устранения данного нежелательного эффекта на машинах повышенной проходимости применяют дифференциалы повышенного трения (самоблокирующиеся дифференциалы) или используют механизмы блокировки дифференциала.
Устройство дифференциала показано на рисунке .
5). Приводы колёс.
Ведущие полуоси устанавливаются в полуосевых рукавах балки ведущего моста и служат для передачи вращения от дифференциала на колёса. По условиям работы полуоси разделяются на два основных типа: полуразгруженные и полностью разгруженные .
Полуразгруженная полуось одним концом лежит в коробке дифференциала, а другим в подшипнике полуоси.
Полностью разгруженная полуось одним концом лежит в коробке дифференциала, а другим, через фланец соединена со ступицей колеса. В свою очередь, ступица колеса на подшипниках установлена на конце полуосевого рукава. При такой установке полуось передаёт только крутящий момент. Все остальные силы воспринимаются балкой ведущего моста через подшипники.
Ведущий мост представляет собой общий кожух (балку) с центральным картером и полуосевыми рукавами. В картере размещаются главная передача и дифференциал. В полуосевых рукавах устанавливаются полуоси.
В приводах передних колёс присутствует такой элемент как шарнир равных угловых скоростей , обеспечивающий равномерное вращение колёс при их различных пространственных положениях во время поворота автомобиля.
Привод задних колёс автомобиля классической компоновки показан , привод передних колёс показан на рисунке . О шарнире равных угловых скоростей можно почитать здесь .
Назначение. Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. При этом передаваемый крутящий момент изменяется по величине и распределяется в определенном соотношении между ведущими колесами.
Крутящий момент на ведущих колесах автомобиля зависит от передаточного числа трансмиссии, которое равно отношению угловой скорости коленчатого вала двигателя к угловой скорости ведущих колес. Передаточное число трансмиссии выбирается в зависимости от назначения автомобиля, параметров его двигателя и требуемых динамических качеств.
В трансмиссию входят:/>
- главная передача, устанавливаямая в картере ведущего моста,
Сцепление позволяет на непродолжительное время отсоединить трансмиссию от двигателя и обеспечивает плавное включение трансмиссии при трогании автомобиля с места или при переключении передач.
Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время.
Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от выходного вала коробки передач к заднему мосту при изменяющемся (при движении автомобиля) угле между осями вала коробки передач и ведущего вала главной передачи.
Главная передача служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для уменьшения числа оборотов ведущих колес по отношению к числу оборотов карданного вала. Уменьшение частоты вращения механизмов трансмиссии после главной передачи приводит к увеличению крутящего момента и, соответственно, увеличивает силу тяги на колесах.
Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными, между разными осями - межосевыми (в полноприводных трансмиссиях).
Трансмиссии по способу передачи крутящего момента разделяют на механические, гидравлические, электрические и комбинированные (гидромеханические, электромеханические). На отечественных автомобилях наиболее распространены механические трансмиссии, в которых передаточные механизмы состоят из жестких недеформируемых элементов (металлических валов и шестерен). На автобусах Ликинского и Львовского заводов, а также на большегрузных автомобилях БелАЗ применяют гидромеханические трансмиссии с автоматизированным переключением передач. Часть большегрузных автомобилей БелАЗ имеют электромеханическую трансмиссию с моторколесами.
Схема трансмиссии автомобиля. Она определяется его общей компоновкой: размещением двигателя, числом и расположением ведущих мостов, видом трансмиссии.
Схемы трансмиссий:
а - автомобиля 4X2, б - переднеприводного автомобиля 4X2, в - автомобиля 4X4, г - автомобиля 6X4
Автомобили с механической трансмиссией и колесной формулой 4X2 имеют чаще всего переднее расположение двигателя, задние ведущие колеса и центральное размещение агрегатов трансмиссии (автомобили ЗИЛ-130, МАЗ-5335, ГАЗ-24 и др.). Здесь двигатель 1, сцепление 2 и коробка передач 3 (рис. а) объединены в один блок и образуют силовой агрегат. Крутящий момент от коробки передач 3 передается карданной передачей 4 на ведущий задний мост 5.
Существенные отличия имеет трансмиссия переднеприводного автомобиля ВАЗ-2108 с колесной формулой 4X2 (рис. 6). Особенностью этой схемы является выполнение ведущим переднего моста с управляемыми колесами. Это потребовало объединения в единый силовой агрегат двигателя 1, сцепления 2, коробки передач 3, механизмов ведущего моста 5 (главную передачу и дифференциал), карданных шарниров 6 равных угловых скоростей, соединенных с передними управляемыми колесами.
На (рис. в) представлена схема трансмиссии автомобиля с передним и задним ведущими мостами (автомобиль УАЗ-469). Отличительной особенностью этой схемы является применение в трансмиссии раздаточной коробки 7, которая через промежуточные 9 карданные валы передает крутящий момент переднему 8 и заднему 5 ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется устройство для включения и выключения переднего моста и дополнительная понижающая передача, позволяющая значительно увеличить крутящий момент на колесах автомобиля в необходимых случаях.
Схема механической трансмиссии трехосных грузовых автомобилей КамАЗ представлена на (рис. г). На этих автомобилях средний 10 и задний 5 мосты являются ведущими. Крутящий момент к ним передается одним карданным валом 4, а в главной передаче среднего моста предусмотрен межосевой дифференциал и проходной вал, передающий крутящий момент на карданный вал 11 привода заднего моста. В других схемах трансмиссий трехосных автомобилей передача крутящего момента к ведущим мостам может производиться раздельно карданными валами от раздаточной коробки (автомобиль Урал-375).
Схемы гидромеханических трансмиссий предусматривают объединение в едином блоке двигателя и гидромеханической коробки передач, крутящий момент от которой передается ведущим колесам через карданный вал и механизмы заднего моста как в обычной механической трансмиссии.
На автомобилях (БелАЗ) с электромеханической трансмиссией дизельный двигатель приводит во вращение генератор постоянного тока, энергия от которого передается по проводам в электродвигатели колес. Колесный электродвигатель монтируют в ободе колеса совместно с понижающим механическим редуктором. Такая конструкция называется электромотор-колесом.
