Назначение, виды и устройство главных передач

Устройство и принцип работы

По принципу работы главная передача достаточно проста для понимания. При движении авто крутящий момент передается от мотора к коробке переменных задач. После чего за счет главной передачи и дифференциала он передается приводным валам. Соответственно главная передача выступает в роли изменяющего элемента. Она меняет крутящий момент, передаваемый колесам и меняет скорость вращения колес. В основные характеристики этого редуктора входит передаточное число. Параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни к ведущей. Чем больше будет передаточное число, тем быстрее автомобиль будет набирать разгон. Однако при этом всем неминуемо будет уменьшаться значение максимальной скорости. Увеличение максимальной скорости происходит путем уменьшения передаточного числа.

Устройство главной передачи тоже достаточно простое. Состоит она из двух шестерен разных размеров. К ней предъявляются особые требования, среди которых минимальный уровень шума и вибраций при работе, минимальный расход топлива и высокое КПД. Главная передача должна обеспечивать высокие тягово-динамические характеристики, быть технологичной, надежной и нетребовательной в плане обслуживания.

Назначение и общее устройство главной передачи

Главная передача является важным элементом трансмиссии всех современных автомобилей. Она обеспечивает изменение величины и направления крутящего момента, передаваемого от предыдущего элемента трансмиссии к колесам. Обычно главная передача автомобиля представляет собой понижающую зубчатую передачу (с цилиндрическими или коническими зубчатыми колесами), увеличивая тяговую силу и уменьшая частоту вращения на выходном валу.

В зависимости от силовой компоновки автомобиля главная передача может изменять одновременно величину и направление крутящего момента или изменять только его величину. Последние применяются в легковых автомобилях с передним приводом, имеющих поперечное расположение двигателя; в этом случае изменение направления передаваемого крутящего момента не требуется. Во всех других случаях главная передача автомобиля включает пару конических зубчатых колес, изменяющих направление передаваемого крутящего момента под углом 90˚.

Передаточное число главной передачи может варьировать в пределах от 4 до 9 в зависимости от назначения автомобиля, его массы, мощности и технических параметров таких элементов трансмиссии, как коробка перемены передач и дополнительная коробка передач. Благодаря изменению частоты вращения и крутящего момента главная передача обеспечивает согласование скоростной характеристики двигателя с тягово-динамической характеристикой автомобиля, исходя из условий максимальной скорости, максимального тягового усилия на ведущих колесах, а также обеспечения топливной экономичности.
Кроме того, она способствует снижению нагрузки на другие механизмы и агрегаты трансмиссии, расположенные до главной передачи, что позволяет уменьшить их массу и габаритные размеры. Если бы главная передача автомобиля не обеспечивала увеличение крутящего момента, пришлось бы применять более массивную и громоздкую коробку передач, уделять внимание повышению прочности и жесткости карданной передачи и т. п.

Конструктивно главная передача представляет собой зубчатый редуктор, состоящий из одной или двух пар зубчатых колес, помещенных в картер, который у главных передач, размещенных в ведущем мосту автомобиля, выполняется полузакрытым, т. е. картер моста одновременно выполняет и функции части картера главной передачи. Такая конструкция получила наибольшее распространение благодаря своей простоте и дешевизне. Однако для такой конструкции характерны большие неподрессоренные массы, что приводит к увеличению нагрузки на элементы подвески и негативно сказывается на плавности хода автомобиля.

На автомобилях с разрезными мостами картер главной передачи устанавливается на раме, в результате чего масса неподрессоренной части автомобиля снижается. У легковых автомобилей с передним приводом главная передача конструктивно объединена с коробкой перемены передач.

Главные передачи по числу, виду и расположению зубчатых колес подразделяют на одинарные (одноступенчатые), двойные (двухступенчатые), цилиндрические, конические, гипоидные, центральные и разнесенные (рис. 1).
Одинарные (одноступенчатые) главные передачи состоят из одной пары зубчатых колес, причем могут применяться различные типы зубчатых зацеплений (цилиндрические, конические, гипоидные и т. п.).
В двойных (двухступенчатых) главных передачах используется две пары зубчатых колес, из которых одна – коническая (или гипоидная), а вторая – цилиндрическая.

Разнесенные главные передачи выполняются в виде раздельно устанавливаемых на ведущем мосту элементов, при этом обычно в ведущих колесах размещают цилиндрические зубчатые пары (колесные редукторы), а в картере ведущего моста – центральную часть главной передачи, включающую коническую или гипоидную зубчатую пару. Благодаря применению двойных и разнесенных главных передач удается существенно уменьшить габариты трансмиссии, в частности картера ведущего моста.

Виды и их применяемость

Основной характеристикой главных передач является тип шестерен и вид зацепления зубьев между ними. На авто используются такие типы редукторов:

  1. Цилиндрический
  2. Конический
  3. Гипоидный
  4. Червячный

Випы главных передач

Цилиндрические шестерни применяются в главных передачах переднеприводных авто. Отсутствие надобности в изменении направления вращения и позволяет использовать такой редуктор. Зубья на шестернях – косые или шевронные.

Передаточное число для таких редукторов находится в диапазоне 3,5-4,2. Большее передаточное число не используется, поскольку для этого необходимо повышать размеры шестеренок, что сопровождается увеличением шумности работы передачи.

Коническая, гипоидная и червячная передачи используются там, где необходимо не только изменение передаточного числа, а и изменение направления вращения.

Конические редукторы применяются обычно на грузовых авто. Их особенность сводится к тому, что оси шестеренок перекрещиваются, то есть находятся на одном уровне. В таких передачах используются зубья косой или криволинейной формы. На легковых авто этот тип редуктора не используется из-за значительных габаритных размеров и повышенной шумности.

На заднеприводных легковушках чаще всего применяется иной тип – гипоидный. Его особенность сводится к тому, что оси шестерен смещены. За счет расположения ведущей шестерни ниже относительно оси ведомой, удается уменьшить габариты редуктора. При этом этот тип передачи характеризуется повышенной устойчивостью к нагрузкам, а также плавностью и бесшумностью работы.

Червячные передачи – наименее распространенные и на авто практически не используются. Основная причина этого – сложность и дороговизна изготовления составных элементов.

Устройство главных передач автомобилей

Устройство данного механизма простое: главная передача состоит из двух шестерен (зубчатый редуктор). Ведущая шестерня имеет меньший размер, при этом она имеет связь с вторичным валом коробки передач. Ведомая шестерня больше ведущей, а связана она с дифференциалом и, соответственно, с колесами машины.

Увеличить КПД главной передачи можно повысив качество изготовления зубьев обоих шестерен, а также увеличив жесткость деталей и применив в конструкции подшипники качения. Также отметим, что максимально сокращать вибрации и шум при работе чаще всего требуется для зубчатых редукторов легковых автомобилей. Вибрации и шум можно минимизировать, обеспечив надежное смазывание зубьев, повысив точность зацепления зубчатых колес, увеличив диаметр валов, а также прочими мерами, которые повышают жесткость элементов механизма.

Кто тут главный и почему?

Итак, главная передача автомобиля это узел, без которого потуги двигателя и коробки были бы пустой тратой энергии. Почему? Дело в том, что именно она отвечает за передачу крутящего момента от КПП непосредственно ведущим колёсам.

Помимо этого, вращению, как правило, ещё нужно поменять направление – от продольного (по оси авто) на поперечный, чтобы добраться до колёс. И всё это выполняет, по сути, один шестерёночный механизм, известный так же, как зубчатый редуктор. В дополнение ко всему, передаточные числа шестерёнок подобраны таким образом, чтобы увеличивать крутящий момент мотора.

Устройство и основные требования к главной передаче

Устройство рассматриваемого механизма простое: главная передача состоит из двух шестерен (зубчатый редуктор). Ведущая шестерня имеет меньший размер, при этом она имеет связь с вторичным валом коробки передач. Ведомая шестерня больше ведущей, а связана она с дифференциалом и, соответственно, с колесами машины.

Схема главной передачи ведущего моста автомобиля: 1 — ведущие колеса; 2 — полуось; 3 — ведомая шестерня; 4 -ведущий вал; 5 -ведущая шестерня

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к главной передаче:

  • минимальный уровень шума и вибраций при работе;
  • минимальный расход топлива;
  • высокий КПД;
  • обеспечение высоких тягово-динамических характеристик;
  • технологичность;
  • минимальные габаритные размеры (чтобы увеличить клиренс и не повышать уровень пола в автомобиле);
  • минимальная масса;
  • высокая надежность;
  • минимальная необходимость в обслуживании.

Увеличить КПД главной передачи можно повысив качество изготовления зубьев обоих шестерен, а также увеличив жесткость деталей и применив в конструкции подшипники качения. Отметим, что максимально сокращать вибрации и шум при работе чаще всего требуется для зубчатых редукторов легковых автомобилей. Вибрации и шум можно минимизировать, обеспечив надежное смазывание зубьев, повысив точность зацепления зубчатых колес, увеличив диаметр валов, а также прочими мерами, которые повышают жесткость элементов механизма.

Виды трансмиссий автомобиля

Тип трансмиссионной системы зависит от источника энергии и способа передачи крутящего момента от ДВС к колесам транспорта. Автопроизводители выпускают транспорт с несколькими видами трансмиссий:

  • механической;
  • гидромеханической;
  • электрической;
  • гибридной.

Механическая

Наиболее распространенный вид передачи энергии, присутствует во всех автомобилях с механической коробкой переключения передач и блоком сцепления. Вращение коленвала передается через диски сцепления к коробке передач и другим трансмиссионным узлам.

Гидромеханическая

Набирает популярность благодаря широкому использованию АКПП в новых моделях авто. Механическое вращение трансформируется в движение жидкости (масла) в гидротрансформаторе — более совершенной замене сцепления. Передача крутящего момента через трансформатор — более плавная.

Электрическая

Используется в электрокарах и машинах с гибридными силовыми установками. В первом случае электроэнергия из аккумулятора приводит в действие электромотор, вращающий колеса. Автогибриды оснащены двумя типами силовых установок: двигателями внутреннего сгорания, электродвигателями, а также аккумуляторами. Часть моделей авто использует ДВС только после разгона до определенной скорости, до этого момента колеса крутит электроток. Некоторые решения позволяют постоянно передвигаться при помощи электродвигателей, используя бензиновый мотор невысокой мощности только для подзарядки аккумуляторов.

Наиболее частые признаки поломки трансмиссии

Наиболее сложный в ремонте элемент трансмиссии — коробка переключения передач. Владельца автомобиля должны насторожить:

  • трудности при переключении передач, хруст, скрипы, другие посторонние звуки при переведении рычага в другое положение;
  • невозможно включить передачу;
  • в салоне появляется резкий запах моторного масла;
  • шелест, стуки, когда рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.

Утечка масла из КПП — серьезная причина сразу же обратиться к специалистам. Недостаток смазки способен полностью вывести механизм из строя.

Повреждение тросика, «слабая» педаль сцепления способны привести к «залипанию» муфты сцепления. При нажатии на педаль диски не смогут разъединиться, и переключить скорость не получится. При этом раздается неприятный скрежещущий звук.

Классификация главных передач

В процессе развития автомобилестроения, дифференциалы постоянно модернизируются, повышается качество материалов, а также надежность узла.

По числу пар зацеплений

  • одинарная (классическая) — узел состоит из ведущей и ведомой шестерни;
  • двойная — используется две пары шестерен, где вторая пара расположена на ступицах ведущих колес. Подобная схема применяется только на грузовиках и автобусах для обеспечения повышенного передаточного числа.

По виду зубчатого соединения

  • цилиндрическое — применяется на переднеприводных транспортных средствах с поперечным расположением мотора, применяется косозубые шестерни и шевронный тип зацепления;
  • коническое — преимущественно для заднего привода, а также переднего моста полноприводного авто;
  • гипоидное — часто применяется на легковых авто с задним приводом.

Двойная главная передача

Двойная главная передача отличается от одинарной тем, что имеет две пары зубчатых колес, из которых одна, как правило, коническая или гипоидная, а вторая – цилиндрическая, т. е. конструктивно такая главная передача представляет собой двухступенчатый редуктор.
Двойные главные передачи находят широкое применение на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, когда необходимое передаточное число не удается получить с помощью одинарной передачи из-за чрезмерного увеличения габаритов.

Одной из основных целей применения двойных главных передач является также необходимость разгрузить коническую пару и подшипники ведущего вала от больших окружных, радиальных и осевых сил. Кроме того, передача части нагрузки цилиндрической паре зубчатых колес способствует повышению КПД главной передачи, поскольку КПД цилиндрического зацепления выше, чем КПД конического зацепления.

Зубчатые колеса двойной главной передачи могут передавать большой крутящий момент. Передаточное число конической пары обычно варьирует от 1,5 до 2,5, остальная трансформация крутящего момента осуществляется посредством цилиндрической пары.

Различают два типа двойных главных передач – центральную и разнесенную (раздельную).

Центральная главная передача

В отечественном автомобилестроении наиболее распространена центральная главная передача, в которой обе пары зубчатых колес помещены в общий картер, расположенный в центральной части ведущего моста автомобиля.

На рис. 1 показана главная передача автомобиля КамАЗ-4310.
У этой главной передачи первая пара зубчатых колес (первая ступень) является конической, а вторая – цилиндрической. Конические зубчатые колеса имеют спиральные зубья, цилиндрическая – косозубые. Общее передаточное число главной передачи – 7,22.

Ведущее коническое зубчатое колесо редуктора среднего моста установлено на шлицах ведущего вала. Ведомое коническое зубчатое колесо 3 установлено на вал ведущего цилиндрического зубчатого колеса на шпонке 4. Ведущее зубчатое колесо 5 выполнено в одном блоке с валом. Ведомое цилиндрическое зубчатое колесо 23 болтами 22 прикреплено к чашкам 17 дифференциала.
Вал ведущего цилиндрического зубчатого колеса установлен на двух конических роликовых подшипниках 6 и 9, расположенных в стакане 7, и одном цилиндрическом подшипнике 26, установленном в картере передачи.

Предварительный натяг подшипников конической пары зубчатых колес устанавливается путем подбора толщины регулировочных шайб 12, находящихся между внутренними обоймами подшипников.

Регулировка зацепления (пятна контакта) конических зубчатых колес производится подбором толщины пакетов регулировочных прокладок 13, которые устанавливаются под фланцы стаканов 7 конических подшипников.
Регулировка положения ведомого цилиндрического зубчатого колеса относительно ведущего осуществляется регулировочными гайками 15, находящимися с двух сторон дифференциала. Для смазывания подшипниковых узлов в картере главной передачи имеются маслосборники, из которых масло по каналам в стенках картера поступает к подшипникам.

Главные передачи среднего и заднего мостов обычно унифицируются . К переднему мосту картер главной передачи крепится фланцем, расположенным в вертикальной плоскости. Поэтому главные передачи переднего моста не взаимозаменяемы с главными передачами среднего и заднего мостов.

Разнесенная двойная главная передача

Размеры центрального редуктора главной передачи напрямую влияют на величину дорожного просвета, а следовательно, на проходимость автомобиля по мягким грунтам. Кроме того, размеры главной передачи переднего ведущего моста определяют высоту размещения двигателя и компоновку автомобиля в целом. Поэтому с целью увеличения передаточного числа главной передачи при неизменных размерах центрального редуктора вторую ступень двойной главной передачи иногда размещают в районе ведущих колес (рис. 2).

Двойную главную передачу, у которой вторая пара зубчатых колес размещается в приводе к каждому из ведущих колес, называют разнесенной главной передачей. Она состоит из центральной конической или гипоидной пары зубчатых колес и двух колесных планетарных редукторов (рис. 2, а).
Такие передачи позволяют разгрузить коническую передачу и карданную передачу от больших крутящих моментов и, следовательно, сделать эти узлы надежными при оптимальной компактности и весе.

Крутящий момент увеличивается в основном в колесных редукторах (рис. 2, б), в состав которых входят солнечное зубчатое колесо 4, эпициклическое зубчатое колесо 8, три сателлита 5, вращающихся на осях 6, закрепленных на водиле 7.
Эпициклическое зубчатое колесо соединено со ступицей ведущего колеса автомобиля. Водило неподвижно закреплено на фланцах рукавов полуосей. От центральной конической передачи момент через полуоси передается на солнечные зубчатые колеса, которые вращают сателлиты, а те, в свою очередь, вращают эпициклические зубчатые колеса со ступицами.

На ряде зарубежных автомобилей большой грузоподъемности в планетарном колесном редукторе неподвижным является эпициклическое зубчатое колесо, а водило связано со ступицей колеса. Это позволяет получить несколько большее передаточное число при тех же габаритах колесных редукторов.

Колесные редукторы могут представлять собой цилиндрическую пару зубчатых колес с внутренним зацеплением, как на автомобилях марки «УАЗ» (рис. 3), или конический редуктор по типу межколесного дифференциала, как на автомобилях марки «MAN».

К недостаткам разнесенной главной передачи следует отнести относительную сложность конструкции и большую трудоемкость технического обслуживания.

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.

Типы главной передачи по виду зубчатого соединения

Если разделить типы главных передач, тогда можно выделить:

  • цилиндрическую;
  • коническую;
  • червячную;
  • гипоидную;

Цилиндрическая главная передача применяется на легковых переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач. Ее передаточное число находится в пределах 3,5-4,2.

Шестерни цилиндрической главной передачи могут быть прямозубыми, косозубыми и шевронными. Цилиндрическая передача имеет высокий КПД (не менее 0.98) но она уменьшает дорожный просвет и довольно шумная.
  • Коническая главная передача применяется на заднеприводных автомобилях малой и средней грузоподъемности с продольным расположением ДВС, где габаритные размеры не имеют значения.

Оси шестерней и колеса такой передачи пересекаются. В этих передачах применяют прямые, косые или криволинейные (спиральные) зубья. Снижение шума достигается применением косого или спирального зуба. КПД главной передачи со спиральным зубом достигает 0.97-0.98.

  • Червячная главная передача может быть как с нижним, так и с верхним расположением червяка. Передаточное число такой главной передачи находится в пределах от 4 до 5.
По сравнению с другими типами передач, червячная передача компактнее и менее шумная, но имеет низкий КПД 0.9 — 0.92. В настоящее время применяется редко по причине трудоемкости изготовления и дороговизны материалов.
  • Гипоидная главная передача представляет собой один из популярных видов зубчатого соединения. Эта передача своего рода компромисс между конической и червячной главной передачей.

Передача применяется на заднеприводных легковых и грузовых автомобилях. Оси шестерней и колеса гипоидной передачи не пересекаются, а скрещиваются. Сама передача может быть как с нижним, так и с верхним смещением.

Главная передача с нижним смещением позволяет расположить ниже карданную передачу. Следовательно, смещается и центр тяжести автомобиля, повысив его устойчивость при движении.

Гипоидная передача по сравнению с конической имеет большую плавность, бесшумность, меньшие габариты. Ее применяют на легковых автомобилях с передаточным числом от 3,5-4,5, и на грузовых вместо двойной главной передачи с передаточным числом от 5-7 . При этом КПД гипоидной передачи составляет 0.96-0.97.

При всех своих плюсах гипоидная передача имеет один недостаток – порог заклинивания при обратном ходе автомобиля (превышение расчетных оборотов). По этой причине водителю необходимо проявлять особую осторожность при выборе скорости движения задним ходом.

Подведем итоги

Итак, разобравшись с тем, для чего нужна главная передача автомобиля и какие типы главных передач используются в трансмиссии, становится понятно ее назначение. Как видно, устройство и принцип работы этого узла относительно простые.

При этом важно понимать, что данный элемент трансмиссии в значительной степени влияет на расход топлива, динамику и целый ряд других характеристик и показателей автомобиля.

Источники


  • https://automend.ru/articles/chto-takoe-glavnaya-peredacha-vidy-ustrojstvo-i-princip-raboty/
  • http://k-a-t.ru/mdk.01.01_transmjssia/mosty_2/index.shtml
  • http://autoleek.ru/transmissija/privod-koles/ustrojstvo-glavnoj-peredachi-avtomobilya.html
  • https://nacar.ru/pomosch_po_saytu/ustroystvo_i_vidy_glavnoy_peredachi_avtomobilya-56-130320.html
  • https://toyota-chr2.ru/sovety/glavnaya-peredacha-eto.html
  • https://AvtoTachki.com/chto-takoe-glavnaya-peredacha-i-differenczial-avtomobilya/
  • http://k-a-t.ru/mdk.01.01_transmjssia/mosty_4/index.shtml
  • https://carspec.info/glavnaya-peredacha
  • http://KrutiMotor.ru/glavnaya-peredacha-v-avtomobile/

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт автомобиля, решение проблем с авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: