Колёсная формула. Схемы механических ступенчатых трансмиссий автомобилей.
Лекция
Трансмиссии изучаемых автомобилей
(2 часа)
1. Назначение и типы трансмиссий
2. Назначение элементов механической трансмиссии автомобилей.
3. Колёсная формула. Схемы механических ступенчатых трансмиссий автомобилей.
Назначение и типы трансмиссий.
Трансмиссией называется силовая передача, осуществляющая связь двигателя с ведущими колесами автомобиля.
Трансмиссия предназначена для передачи от двигателя к ведущим колесам мощности и крутящего момента, необходимых для движения автомобиля.
На автомобилях применяются трансмиссии различных типов:
-по конструкции: механическая, гидрообъёмная, электрическая, гидромеханическая, электромеханическая;
— по изменению крутящего момента: ступенчатая, бесступенчатая, комбинированная.
Наибольшее распространение на автомобилях получили механические ступенчатые трансмиссии и гидромеханические трансмиссии.
По сравнению с другими типами трансмиссий, механические трансмиссии имеют следующие преимущества: просты по конструкции, имеют небольшую массу, экономичны, надежны в работе и имеют высокий КПД.
Недостатком является: разрыв потока мощности при переключении передач, что снижает тягово-скоростные свойства и ухудшает проходимость автомобиля. Кроме того, правильность выбора передачи и момента переключения передач зависит от квалификации водителя, а частые переключения передач в условиях города приводят к сильной утомляемости водителя.
Назначение элементов механической трансмиссии автомобилей.
Механическая трансмиссия автомобиля может включать: сцепление, коробку переключения передач, раздаточную коробку передач, карданную передачу, главную передачу, межосевой дифференциал, межколёсный дифференциал, полуоси, шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы) и блокировки межосевого и колесных дифференциалов.
Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок.
Коробка переключения передач (КПП) служит для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля, а также длительного разъединения двигателя от трансмиссии.
Карданная передача обеспечивает передачу крутящего момента от вторичного вала коробки передач на вал главной передачи, расположенных под углом друг к другу.
Главная передача служит для увеличения крутящего момента и передаче его на полуоси ведущих колес.
Межколёсный дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами. Он позволяет полуосям вращаться с разными угловыми скоростями, что необходимо при повороте автомобиля.
Полуоси предназначены для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колёсам.
Шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы) служат для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам.
ШРУСы устанавливаются в трансмиссии переднеприводных автомобилей, где главная передача и дифференциал размещаются в картере коробки передач. В конструкции трансмиссии используется, как правило, два шарнира для соединения с дифференциалом (внутренние шарниры) и два шарнира для соединения с колесами (внешние шарниры). Между шарнирами располагаются приводные валы.
Раздаточная коробка передач, межосевой дифференциал и блокировки межосевого и колесных дифференциалов являются дополнительными элементами систем полного привода.
Раздаточная коробка предназначена для распределения крутящего момента по осям автомобиля и его увеличения при необходимости.
Межосевой дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими мостами.
Раздаточная коробка и межосевой дифференциал могут быть объединены в одном корпусе.
Ручная или автоматическая блокировки межосевого и межколесных дифференциалов предназначены для полной реализации полноприводных возможностей автомобилей.
Колёсная формула. Схемы механических ступенчатых трансмиссий автомобилей.
Для характеристики автомобилей применяют колёсную формулу, в которой первая цифра указывает общее число колёс, а вторая – число ведущих колёс (рис. 1).
Колёсная формула 4×2
с передним расположением ДВС и задними ведущими колесами (рис. 1, а)
В трансмиссию входят: сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4, главная передача 6, дифференциал 7 и полуоси 8.
Крутящий момент от двигателя 1 через сцепление 2 передается к коробке передач 3, где изменяется в соответствии с включенной передачей. От коробки передач крутящий момент через карданную передачу 4 подводится к главной передаче 6 ведущего моста 5, в которой увеличивается, и далее через дифференциал 7 и полуоси 8 — к задним ведущим колесам.
Достоинства: такое взаимное расположение двигателя и механизмов трансмиссии обеспечивает равномерное распределение нагрузки между передними и задними колесами и возможность размещения сидений между ними в зоне меньших колебаний кузова.
Недостатки: необходимость применения сравнительно длинной карданной передачи с промежуточной опорой.
Рисунок 1 — Схемы механических трансмиссий:
а — в — 4×2; г — 4×4; д — 6×4; е — 6×6; ж — 8×8;
1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданная передача; 5 — ведущий мост; 6 — главная передача; 7 — дифференциал; 8 — полуоси; 9 — карданный шарнир (ШРУС); 10 — раздаточная коробка; 11 — межосевой дифференциал.
Колёсная формула 4×2
с передним расположением ДВС и передними ведущими колесами (рис. 1, в)
Такие трансмиссии не имеют карданной передачи между коробкой передач и ведущим мостом и включают в себя сцепление 2, коробку передач 3, главную передачу, дифференциал, объединённые в общем корпусе, и привод ведущих колес, состоящий из ШРУСов 9 и полуосей 4.
Эта трансмиссия проста по конструкции, компактна, имеет небольшую массу.
Достоинства:переднее расположение двигателя и трансмиссии (см. рис. 2, в) улучшает управляемость и устойчивость автомобиля.
Недостатки: при движении на скользких подъемах дороги возможно пробуксовывание ведущих колес вследствие уменьшения на них нагрузки.
Колёсная формула 4×2
с задним расположением ДВС и задними ведущими колесами (рис. 1, б)
Устройство трансмиссии повторяет предыдущий вариант, но ШРУСы могут и не применяться.
Достоинства: обеспечивает лучшие обзорность и размещение сидений в кузове между мостами автомобиля, лучшую изоляцию салона от шума двигателя и отработавших газов.
Недостатки: ухудшается безопасность водителя и переднего пассажира при наездах и столкновениях.
Колёсная формула 4×4
с передним расположением ДВС (рис. 1, г)
В трансмиссию входят: сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4, задний ведущий мост 5 (с главной передачей, дифференциалом и полуосями), передний ведущий управляемый мост 5 (имеет главную передачу, дифференциал и привод колес в виде полуосей со ШРУСами 9), раздаточную коробку 10 с межосевым дифференциалом, соединенную с мостами и коробкой передач 3 карданными передачами.
У автомобилей с колесной формулой 6×4 (рис. 1, д) крутящий момент к среднему (промежуточному) и заднему ведущим мостам может подводиться одним общим валом. В этом случае главная передача среднего моста имеет проходной ведущий вал, либо раздельно.
У автомобиля с колесной формулой 6×6 (рис. 1, е) крутящий момент к среднему и заднему ведущим мостам может подводиться раздельно — двумя валами. В раздаточной коробке этих автомобилей имеется специальное устройство для включения привода переднего моста или межосевой дифференциал 11, распределяющий крутящий момент между ведущими мостами.
Автомобили с колесной формулой 8×8 (рис. 1, ж) обычно имеют потележечное расположение ведущих мостов, при котором сближены ведущие мосты — первый со вторым и третий с четвертым. При этом первые два моста являются и управляемыми.
При установке двух двигателей 1 (рис. 1, ж) трансмиссия таких автомобилей имеет два сцепления 2, две коробки передач 3 и две раздаточные коробки 10 с межосевыми дифференциалами 11. При этом автомобиль может двигаться при одном работающем двигателе.
В целом, трансмиссия и ее техническое состояние оказывают значительное влияние на эксплуатационные свойства автомобиля. Так, при ухудшении технического состояния механизмов трансмиссии повышается сопротивление движению автомобиля и ухудшаются тягово-скоростные свойства, проходимость, топливная экономичность и экологичность автомобиля.
Вопросы для самопроверки:
1. Объясните назначение трансмиссии;
2. Перечислите типы существующих трансмиссий;
3. Перечислите элементы трансмиссии автомобилей;
4. Объясните назначение элементов трансмиссии автомобилей;
5. Дайте определение понятию «колесная формула». Какие колесные формулы используются в изучаемых автомобилях?
Литература:
1. Тур Е.Я. Устройство автомобиля. – М.: Машиностроение, 1990.
2. Михайловский Е.В. Устройство автомобиля. – М.: Машиностроение, 1985.
3. Роговцев В.Л. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств. – М.: Транспорт, 1989.
4. Пехальский А.П. Устройство автомобилей. – М.: «Академия», 2005.
От двигателя к колесам
Не вся энергия, получаемая от двигателя, используется для преодоления сопротивлений движению автомобиля, т.е. непосредственно для движения автомобиля. Имеется еще и «накладной расход» на работу механизмов силовой передачи. Этот расход отнимает в отдельных случаях до 20% мощности, а у автомобиля обычной схемы — около 10%. Чем меньше этот расход, тем выше так называемый коэффициент полезного действия (к.п.д.) силовой передачи, обозначаемый греческой буквой у («эта»).
По существу коэффициент полезного действия передаточного механизма — это отношение мощности, отдаваемой механизмом, к мощности, им получаемой. Применительно к автомобилю — это отношение мощности, переданной колесам, к мощности двигателя, измеренной на его маховике.
Если к.п.д. силовой передачи равен 0,93 (93%), как это бывает у некоторых спортивных автомобилей или автомобилей высшего класса, то «накладные расходы» составляют всего 7%; если к.п.д. силовой передачи равен 0,8, как, например, у некоторых автомобилей с автоматическими передачами или у специальных автомобилей, то расходы достигают 20%.
Усилие от двигателя передается к ведущим колесам несколькими механизмами силовой передачи:
- сцеплением
- коробкой передач
- карданным валом
- главной передачей
- дифференциалом
Механическая энергия, переданная от двигателя, не только передается через эти механизмы, но и расходуется на трение (пробуксовка дисков сцепления, трение зубьев шестерен коробки передач, главной передачи и дифференциала, трение в подшипниках, трение в карданных сочленениях), а также на взбалтывание масла в картерах коробки передач и заднего моста. От трения и взбалтывания масла возникает тепло; механическая энергия превращается в тепловую, которая не может быть использована и рассеивается. Этот «накладной расход» непостоянен — он увеличивается, когда в работу включается дополнительная пара шестерен на низших передачах, когда карданные шарниры работают под большим углом, когда вязкость масла велика (в холодную погоду), на повороте, когда в работу активно включаются шестерни дифференциала (при движении по прямой их работа невелика). Поэтому трудно дать точную, годную для всяких условий движения оценку величины к.п.д. силовой передачи каждого автомобиля.
Опытным путем определены потери мощности в силовой передаче автомобилей и в отдельных ее элементах и вычислены к.п.д.
Рис. Усилие от двигателя передается ведущим колесам через сцепление, коробку передач, главную передачу, дифференциал, полуоси.
Таблица. Коэффициенты полезного действия силовой передачи автомобиля и ее механизмов
ТРАНСМИССИЯ АВТОМОБИЛЯ, УСТРОЙСТВО.
Когда каждый человек еще в детстве начинает интересоваться автомобилями, он изучает не только марки и моделей машин, но и устройство автомобиля. Одним из главных агрегатов автомобиля является трансмиссия, которая состоит из множества более мелких узлов и агрегатов. В данной статье мы расскажем всем интересующимся молодым автомобилистам, что такое трансмиссия в автомобиле.
Трансмиссия – это несколько механизмов, соединяющих двигатель автомобиля с колёсами, которые вращаясь, заставляют автомобиль перемещаться (так называемые ведущие колёса).
Трансмиссия необходима для передачи крутящего момента от двигателя к колёсам, его изменения и распределения между ведущими колёсами.
Классификация трансмиссий
В зависимости от разновидности преобразуемой энергии, трансмиссия автомобиля бывает следующих видов (классификация трансмиссий):
- механическая (передает, а также преобразует механическую энергию);
- электрическая (осуществляет преобразование механической энергии в электрическую, а после передачи ее к ведущим колесам, преобразование происходит в обратном направлении);
- гидрообъемная (выполняет преобразование механической энергии в энергию направленного потока жидкости и после процесса ее передачи на ведущие колеса преобразует в обратной последовательности);
- комбинированная (гидромеханическая, электромеханическая — т.н. «гибриды»)
Устройство.
Как мы уже отметили, трансмиссия – это механизм, который может иметь конструкционные различия в зависимости от того, передний привод на автомобиле используется или задний. Однако главные устройства у всех современных трансмиссий являются неизменными:
Сцепление служит для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения вновь, во время переключения передач, а также предохранения элементов трансмиссии от нагрузок. Работа сцепления основана на действии силы трения. Существует много различных типов сцеплений, но популярность получили сцепления с одним или несколькими фрикционными дисками плотно сжатыми друг с другом и с маховиком.
Коробка передач служит для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля, а также длительного разъединения двигателя от трансмиссии при включении нейтральной передачи. Коробки передач бывают механические и автоматические.
Карданная передача служит для передачи крутящего момента от вторичного вала коробки передач на солнечную шестерню вала главной передачи. Карданная передача представляет собой механизм, который передает крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и имеющими способность взаимного углового перемещения.
Главная передача увеличивает крутящий момент и передает его через полуоси к ведущим колесам. Главная передача это зубчатый механизм автомобиля, который служит для увеличения крутящего момента и передачи его к ведущим колёсам под углом 90 градусов.
Дифференциал распределяет крутящий момент между ведущими колесами и обеспечивает вращение колес с разными угловыми скоростями (при повороте автомобиля). Дифференциал это механическое устройство, которое делает момент входного вала между выходными валами. Дифференциал используется в конструкции привода автомобиля.
Раздаточная коробка предназначена для распределения крутящего момента между несколькими ведущими мостами полноприводных автомобилей.
