Из чего состоит трансмиссия: Общее устройство трансмиссии

Устройство главной передачи

По сути, главная передача — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:

• цилиндрическая – в большинстве случаев применяется на автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач и передним приводом;
• коническая – применяется очень редко, так как имеет большие габариты и высокий уровень шума;
• гипоидная – наиболее востребованная разновидность главной передачи, которая применяется на большинстве автомобилей с классическим задним приводом. Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума;
• червячная – практически не применяется на автомобилях по причине трудоемкости изготовления и высокой стоимости.

Также стоит отметить, что автомобили с передним и задним приводом имеют различное расположение главной передачи. В переднеприводных автомобилях с поперечным расположением КПП и силового агрегата, цилиндрическая главная передача располагается непосредственно в картере КПП.

В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.

Принцип работы

Основная характеристика этого редуктора — передаточное число. Данный параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни (связана с колесами) к ведущей (связана с вторичным валом коробки передач). Чем больше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (крутящий момент увеличивается), но при этом уменьшается значение максимальной скорости. Уменьшение передаточного числа увеличивает максимальную скорость, при этом машина начинает ускоряться медленнее. Для каждой модели автомобиля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, КПП, размера колес, тормозной системы и т.д.Принцип действия главной передачи достаточно прост: во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя передается коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной передачи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.

Основные требования. Современные тенденции

Главным передачам выдвигается немало требований, основными из которых являются:

• Надежность;
• Минимальная потребность в обслуживании;
• Высокие показатели КПД;
• Плавность и бесшумность;
• Минимально возможные габаритные размеры.

Естественно, идеального варианта не существует, поэтому конструкторам при выборе типа главной передачи приходится искать компромиссы.

Отказаться от использования главной передачи в конструкции трансмиссии пока не получается, поэтому все наработки направлены на повышение эксплуатационных показателей.

Примечательно, что изменение рабочих параметров редуктора является одним из основных видов тюнинга трансмиссии. За счет установки шестерен с измененным передаточным числом можно существенно повлиять на динамику авто, максимальную скорость, расход топлива, нагрузку на КПП и силовой агрегат.

Напоследок стоит упомянуть особенности конструкции роботизированных КПП с двойным сцеплением, что сказывается и на устройстве главной передачи. В таких КПП парные и непарные передачи разделены, поэтому на выходе имеется два вторичных вала. И каждый из них передает вращение на свою ведущую шестерню главной передачи. То есть, в таких редукторах ведущих шестерен – две, а ведомая только одна.

Схема коробки передач DSG

Эта конструктивная особенность позволяет сделать передаточное число на редукторе изменяемым. Для этого всего лишь используются ведущие шестеренки с разным количеством зубьев. К примеру, при задействовании ряда непарных передач для повышения тягового усилия используется шестерня, обеспечивающая большее передаточное число, а шестерня парного ряда имеет меньшее значение этого параметра.

Двойные главные передачи

Эти передачи применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на полноприводных трехосных автомобилях и автобусах для увеличения передаточного числа трансмиссии, чтобы обеспечить передачу большого крутящего момента. КПД двойных главных передач находится в пределах 

Двойные главные передачи имеют две зубчатые пары и обычно состоят из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с прямыми или косыми зубьями. Наличие цилиндрической пары шестерен позволяет не только увеличить передаточное число главной передачи, но и повысить прочность и долговечность конической пары шестерен.

В центральной главной передаче (рисунок 2, г) коническая и цилиндрическая пары шестерен размещены в одном картере в центре ведущего моста. Крутящий момент от конической пары через дифференциал подводится к ведущим колесам автомобиля.

В разнесенной главной передаче (рисунок 2, д) коническая пара шестерен 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни 6 — в колесных редукторах. При этом цилиндрические шестерни соединяются полуосями 7 через дифференциал с конической парой шестерен. Крутящий момент от конической пары через дифференциал и полуоси 7 подводится к колесным редукторам.

Широкое применение в разнесенных главных передачах получили однорядные планетарные колесные редукторы. Такой редуктор  состоит из прямозубых шестерен — солнечной 8, коронной 11 и трех сателлитов 9. Солнечная шестерня приводится во вращение через полуось 7 и находится в зацеплении с тремя сателлитами, свободно установленными на осях 10, жестко связанных с балкой моста. Сателлиты входят в зацепление с коронной шестерней 11, прикрепленной к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары шестерен 5 к ступицам ведущим колес передается через дифференциал полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и коронные шестерни 11.

При разделении главной передачи на две части уменьшаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а также уменьшаются размеры картера и средней части ведущего моста. В результате увеличивается дорожный просвет и тем самым повышается проходимость автомобиля. Однако разнесенная главная передача более сложна, имеет большую металлоемкость, дорогостояща и трудоемка в обслуживании.

Классификация главных передач

По числу пар зацеплений

• Одинарная — имеет в составе только одну пару шестерен: ведомую и ведущую.
• Двойная — имеет в составе две пары зубчатых колес. Делится на двойную центральную или двойную разнесенную. Двойная центральная располагается только в ведущем мосту, а двойная разнесенная еще и в ступице ведущих колес. Применяется на грузовом транспорте, так как на нем требуется повышенное передаточное число.

По виду зубчатого соединения

• 
  По компоновке Цилиндрическая. Применяется на машинах с передним приводом, в которых двигатель и коробка переключения передач имеют поперечное расположение. В этом типе соединения применяются шестерни с шевронными и косыми зубьями.
• Коническая. Используется на тех заднеприводных машинах, в которых не важны размеры механизмов и нет ограничений на уровень шума.
• Гипоидная — самый популярный вид зубчатого соединения для автомобилей с задним приводом.
• Червячная -в конструкции трансмиссии автомобилей практически не применяется.

• Размещенные в коробке передач либо в силовом агрегате. На переднеприводных автомобилях главная передача расположена непосредственно в корпусе КПП.
• Размещенные отдельно от КПП. В машинах с задним приводом главная пара шестерен располагается в картере ведущего моста вместе с дифференциалом.

Отметим, что в полноприводных автомобилях расположение главной пары зубчатых колес зависит от разновидности привода.

Преимущества и недостатки

Цилиндрическая главная передача. Максимальное передаточное число ограничено значением 4,2. Дальнейшее увеличение отношения числа зубьев ведет к существенному увеличению размера механизма, а также повышению уровня шума.Каждый из типов зубчатых соединений имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их:

• Гипоидная главная передача. Этот тип отличается низкой нагрузкой на зубья и пониженным уровнем шума. При этом из-за смещения в зацеплении шестерен повышается трение скольжения и понижается КПД, но в то же время появляется возможность опустить карданный вал максимально низко. Передаточное число для легковых автомашин – 3,5-4,5; для грузовых – 5-7;.
• Коническая главная передача. Используется редко из-за большого размера и шумности.
• Червячная главная передача. Данная разновидность зубчатого соединения из-за трудоемкости изготовления и высокой стоимости производства практически не используется.

История передачи | Mister Transmission

Начиная с механических коробок передач до появления автоматических коробок передач в 1939 году — узнайте об эволюции современной трансмиссии.

Трансмиссия в автомобилях — это система деталей, обычно содержащихся в корпусе, соединяющих двигатель с колесами. Подходящий крутящий момент или вращающее усилие создается двигателем только в узком диапазоне частот вращения двигателя, то есть скоростей, с которыми вращается коленчатый вал.Однако колеса должны вращаться с подходящим крутящим моментом в широком диапазоне скоростей. Пока его скорость поддерживается примерно постоянной, двигатель вращает входной вал трансмиссии, выходной вал которой можно отрегулировать для вращения колес с соответствующей скоростью.

Механическая коробка передач

Механическая коробка передач — самая простая (и самая ранняя) из трансмиссий, состоящая из системы взаимоблокирующихся шестерен. Эти колеса расположены таким образом, что с помощью рычага водитель может выбрать одно из нескольких соотношений скорости между входным и выходным валами.Эти передаточные числа называются передачами, при этом первая передача обеспечивает самую низкую выходную скорость, вторая передача — следующую самую низкую и т. Д. Чтобы обеспечить плавное переключение с одной передачи на другую, предусмотрена муфта для отключения двигателя от трансмиссии. Обычно используемое сухое однодисковое сцепление имеет стальной диск с фрикционной накладкой, который зажат между маховиком на валу двигателя и нажимным диском на входном валу трансмиссии. Когда водитель снимает ногу с педали сцепления, пружины сжимают фрикционный диск в пространство между маховиком и нажимным диском, позволяя валу двигателя вращать трансмиссию.

Для многих автомобилей и при нормальных условиях движения достаточно трансмиссии с тремя передачами переднего хода и одной передачей заднего хода. В автомобилях с малым двигателем используются трансмиссии с четырьмя или пятью скоростями движения вперед; гоночные автомобили часто имеют до шести скоростей движения вперед.

Синхронизирующая коробка передач

Синхронизирующая коробка передач — это механическая коробка передач, в которой все передние шестерни всегда находятся в зацеплении. Используемый на большинстве американских автомобилей с механической коробкой передач, он позволяет водителю более плавно переключать передачи и делает автомобиль более тихим.

Автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач, представленная в 1939 году, переключается на оптимальную передачу без вмешательства водителя, за исключением запуска и включения заднего хода. Тип автоматической трансмиссии, используемой на современных американских автомобилях, обычно состоит из гидротрансформатора, называемого гидротрансформатором, и набора планетарных шестерен. Гидротрансформатор передает мощность двигателя на трансмиссию, используя гидравлическую жидкость для соединения. Для более эффективной работы на высоких скоростях применяется диск сцепления для создания прямого механического соединения между трансмиссией и двигателем.

Внедрение электронных датчиков с микропроцессорным управлением еще больше повысило производительность автоматических коробок передач. Данные о частоте вращения двигателя, давлении выхлопных газов и других рабочих характеристиках отправляются в процессор, который управляет переключением передач и диском сцепления в гидротрансформаторе через электрические переключатели или соленоиды. Новые подходы к конструкции трансмиссии сочетают в себе лучшие черты механической и автоматической трансмиссий, чтобы обеспечить более эффективные способы передачи мощности двигателя на колеса.

Механическая трансмиссия

Механическая трансмиссия — автоматическая трансмиссия с добавленным ручным режимом переключения передач; Как правило, напольный переключатель передач предлагает альтернативный путь переключения, дополненный кнопками, установленными на рулевом колесе.

Бесступенчатая трансмиссия

Бесступенчатая трансмиссия (CVT) использует ремень, который соединяет два шкива переменного диаметра, чтобы обеспечить неограниченное количество изменений передаточного числа и бесперебойную передачу энергии на колеса; Трансмиссии CVT обеспечивают лучшую топливную экономичность, чем обычные автоматические трансмиссии, которые изменяют передаточное отношение путем переключения передач.

Механическая коробка передач с последовательным управлением

Секвентальная механическая коробка передач (SMG), разработанная для автомобилей Формулы-1, использует управляемые компьютером исполнительные механизмы для управления сцеплением и переключения передач по запросу водителя; Возможны как ручной, так и автоматический режимы, педали сцепления нет.

Коробка передач с двойным сцеплением

Коробка передач с двойным сцеплением (DCT), также называемая коробкой передач с прямым переключением передач (DSG), заменяет обычное одностороннее сцепление с двойным сцеплением для передачи мощности от двигателя по двум параллельным путям; коробка передач имеет два набора передач, идентичных обычным механическим трансмиссиям: один набор — это нечетные передачи (1-я, 3-я, 5-я), а другой — четные (2-я, 4-я, 6-я) — передачи должны переключаться последовательно , и питание колес никогда не прерывается.

Что такое трансмиссия? (с иллюстрациями)

Проще говоря, трансмиссия позволяет передавать мощность от источника энергии, чаще всего двигателя или двигателя, на приводной механизм. Он использует шестерни и сцепление для преобразования скорости источника энергии в крутящий момент. Более простую коробку часто называют коробкой передач, поскольку это в основном коробка, содержащая конфигурацию шестерен.

Самый распространенный пример — автомобиль. Автомобильные трансмиссии бывают двух типов: механическая и автоматическая. Оба выполняют одну и ту же функцию по преобразованию оборотов двигателя или оборотов в минуту (об / мин) в крутящий момент (измеряемый в фунтах / футах). Они также позволяют приводному механизму переключаться из прямого в обратное без необходимости выключения одного двигателя и реверсировать направление картера, когда второй двигатель работает в противоположном направлении.

В случае механической коробки передач маховик, который соединен с картером двигателя, вращается с постоянной скоростью. Благодаря использованию сцепления и переключателя с ручным управлением мощность двигателя снижается и значительно увеличивается за счет включения или выключения ряда больших и малых передач.Такое переключение передач позволит избежать соответственно значительного, неэффективного и потенциально опасного увеличения оборотов двигателя. Эти шестерни работают с разной скоростью, потому что они разного размера. Передачи большего размера преобразуют более высокие обороты двигателя в более высокий крутящий момент или энергию при более низких оборотах ведущего колеса, вращаясь медленнее, чем картер; меньшие передачи, наоборот, преобразуют более низкие обороты двигателя в более высокие обороты и эффективность, вращаясь быстрее, чем картер.

Автоматические коробки передач, называемые коробками передач в переднеприводных автомобилях, выполняют ту же функцию благодаря преобразованию скорости в крутящий момент. Гидротрансформатор автоматически включает и выключает правильные передачи в надлежащем передаточном числе, используя систему лент, включающих и отключающих гидравлический блок сцепления.Он заменяет сцепление с ручным управлением. В то время как механическая передача находится в очереди, шестерни в автомобиле с автоматической коробкой передач расположены «планетарно», то есть они вращаются вокруг неподвижной «солнечной» шестерни.

Все это становится возможным благодаря использованию редуктора, при котором более крупные шестерни, которые вращаются медленнее, заменяются через муфту или преобразователь крутящего момента на более мелкие, более быстро вращающиеся шестерни для увеличения скорости ведущих колес. Обратное переключение передач происходит с необходимостью снижения скорости.Следовательно, скорость источника энергии, двигателя или двигателя, снижается или увеличивается с помощью ручного сцепления или гидротрансформатора и блока сцепления, чтобы повысить эффективность, а также уменьшить износ двигателя, обеспечивая при этом необходим крутящий момент на приводной вал.

Даже такие простые источники энергии, как лопасти ветряной мельницы или педали трехскоростного велосипеда, используют примитивную трансмиссию для передачи и разделения энергии оборотов источника энергии на крутящий момент.

Что такое трансмиссия и как она работает?

Автомобильная трансмиссия — один из важнейших компонентов транспортного средства. Это то, что передает мощность от двигателя к колесам.

Есть разные автомобильные трансмиссии. Некоторые из них автоматические, в то время как механические коробки передач в автомобилях с ручным переключением передач требуют от водителя выполнения дополнительных действий для обеспечения эффективной работы автомобиля.

Если вам интересно, как работает передача, то процесс зависит от типа передачи.Какой бы тип трансмиссии это ни был, ответ на вопрос о том, что делает трансмиссия, состоит в том, чтобы позволить регулировать передаточное отношение между ведущими колесами и двигателем, когда автомобиль замедляется и набирает скорость.

Когда автомобиль остановлен, трансмиссия отключает двигатель от ведущих колес, чтобы двигатель мог продолжать работать на холостом ходу, когда колеса не вращаются. Коробки передач также обеспечивают быстрое ускорение после остановки и позволяют двигателю работать медленнее, чтобы снизить износ при движении автомобиля с постоянной скоростью.

Механическая коробка передач

Механическая трансмиссия имеет педаль сцепления и переключатель, который водитель использует для переключения передач вручную. Эти типы трансмиссий состоят из набора шестерен, расположенных на паре валов, которые называются входным и выходным валами.

При использовании механической коробки передач водитель должен выбрать соответствующую передачу и включить или выключить сцепление. В трансмиссии используются маховик, нажимной диск и сцепление для включения и отключения двигателя от трансмиссии.

Маховик и нажимной диск соединены с двигателем.Муфта зажата между ними и насажена на входной вал трансмиссии. Термин «нажать на сцепление» означает высвободить нажимной диск, который отключает сцепление от двигателя. Каждый раз, когда вы переключаетесь, вы должны сначала нажать сцепление.

Ниже представлены различные типы механических коробок передач.

Dual-Clutch

Эта трансмиссия использует два сцепления, которые могут быть мокрыми или сухими. Одно сцепление управляет четными передачами (2, 4 и 6). Другая муфта управляет нечетными передачами (1, 3, 5 и назад).Коробки передач с двойным сцеплением были обычным явлением в старых автомобилях и до сих пор используются в современных гоночных автомобилях. В современных автоматизированных механических коробках передач с двойным сцеплением, которые иногда называют коробкой передач с двойным сцеплением или коробкой передач с двумя сцеплениями, компьютер управляет включением и переключением сцепления, сокращая разрыв между механической и автоматической коробкой передач.

Несинхронизированная

Первые механические коробки передач были несинхронизированными, или «несинхронизированными». Их также называли камнедробителями, потому что водители шлифовали шестерни вместе, пытаясь заставить их зацепиться.Грузовики использовали этот тип трансмиссии еще в начале 1960-х, потому что эти трансмиссии были очень мощными.

Синхронизированное / постоянное зацепление

Синхронизированное / постоянное зацепление трансмиссии обеспечивает постоянное движение кластерной шестерни, ведущей шестерни и шестерен главного вала. В этих трансмиссиях используются колодки для замедления передач. Это устраняет необходимость в двойном сцеплении.

Автоматическая

Автоматическая коробка передач, иногда называемая AMT, — это механическая коробка передач с компьютером, управляющим переключением передач и сцеплением.AMT используется в грузовиках большой грузоподъемности.

Single-Clutch

Single-clutch — это механическая коробка передач с компьютером, управляющим переключением передач и сцеплением. Управление переключением передач и сцеплением может быть электрическим, гидравлическим или электрогидравлическим. Популярность трансмиссий с одним сцеплением начала исчезать, поскольку двойное сцепление могло выдерживать повышенный крутящий момент.

Преселектор

Преселектор представлял собой ручную трансмиссию с вакуумным или гидравлическим управлением переключением передач, которая в основном использовалась в 1930–1950 годах.В некоторых преселекторах использовались ленты и планетарные передачи. По сути, какая бы передняя передача не была выбрана, при следующем включении сцепления она переключалась на эту передачу.

Автоматические коробки передач

Основное отличие автоматической коробки передач от механической заключается в том, что в автоматической коробке передач процесс, приводящий в действие механическую коробку передач, происходит внутри самой коробки передач. В автоматических коробках передач сцепления обычно не используются. Вместо этого автоматическая коробка передач использует преобразователь крутящего момента для переключения передач.

Первая автоматическая трансмиссия, которая больше походила на полуавтоматическую трансмиссию, потому что в ней все еще было сцепление, в той или иной форме использовалась с начала 1900-х годов. Первой настоящей автоматической коробкой передач, использованной в серийном автомобиле, была Hydro-Matic, установленная на Oldsmobile 1939 года выпуска 1940 года. Изобретателем был граф Эйвери Томпсон.

Большинство больших внедорожников и грузовиков имеют традиционные автоматические трансмиссии. Вот несколько терминов, которые обычно ассоциируются с автоматическими коробками передач.

Трансмиссии CVT

Бесступенчатые трансмиссии, называемые вариаторами, представляют собой трансмиссии со шкивом, которые в основном используются в небольших транспортных средствах с небольшими двигателями.Бесступенчатые трансмиссии годами использовались в снегоуборочных машинах, квадроциклах и бок о бок, и это лишь некоторые из них. В последнее время они также стали популярны в гибридных автомобилях.

Базовая установка — это первичный малый привод и вторичная большая ведомая муфта с ремнем или цепью для их соединения. Ремень или цепь будут сидеть низко в первичном приводе и сидеть высоко во вторичном приводе при остановке.

При ускорении первичный привод сжимается, заставляя ремень или цепь подниматься вверх, в то время как вторичный будет расширяться, заставляя ремень или цепь опускаться.

Узнайте о трансмиссиях в Универсальном техническом институте

Универсальный технический институт (UTI) предлагает целый курс по автомобильным силовым агрегатам и трансмиссиям в программе школы автомехаников. Студенты изучают: