Устройство автомобилей

Одинарная главная передача

Как и следует из названия, одинарные (или одноступенчатые) главные передачи состоят из одной пары зубчатых колес (шестерен), которые могут быть цилиндрическими, коническими с прямыми или спиральными зубьями, а также гипоидными. Применение того или иного типа конических зубчатых колес диктуется особенностями компоновки автомобиля, возможностью упрощения конструкции агрегатов, снижения стоимости их изготовления и эксплуатации.

Цилиндрические главные передачи

Цилиндрические главные передачи широко используются в переднеприводных легковых автомобилях с поперечным расположением двигателя, например семейства ВАЗ-2108, -09, -10 и других. При этом обычно главная передача объединяется в одном корпусе (картере) с коробкой перемены передач, что позволяет существенно упростить и удешевить конструкцию трансмиссии.
Пример конструктивного выполнения главной передачи автомобиля ВАЗ-2109 приведен на рис. 3, где показана четырехступенчатая коробка передач, выполненная заодно с главной передачей.

Ведущее зубчатое колесо главной передачи, имеющее небольшой размер, обычно выполняется заодно с вторичным валом КПП, ведомое зубчатое колесо крепится на чашке дифференциала. Зубья цилиндрических зубчатых передач могут выполняться прямыми, косыми или шевронными. Передаточные числа в таких главных передачах могут варьировать в пределах от 3,5 до 4,5 с целью снижения шума и габаритных размеров.

Конические главные передачи

Такой тип главных передач применяется, когда необходимо изменить не только величину, но и направление передаваемого ведущим колесам крутящего момента. Конические главные передачи с прямыми или (чаще) спиральными зубьями наиболее просты по конструкции и технологичны в производстве, поэтому широко применяются на легковых автомобилях с приводом на задние колеса и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Поскольку оси ведущего и ведомого зубчатых колес в таких передачах лежат в одной плоскости и пересекаются, такие передачи называют соосными коническими передачами.

К преимуществам соосных конических передач относится высокий КПД, технологичность производства, относительно невысокие требования к качеству смазочного материала и простота технического обслуживания. Тем не менее, у таких передач есть один существенный недостаток – их применение в конструкции автомобиля не позволяет снизить расположение центра масс и общую компоновку кузова автомобиля, что для многих легковых автомобилей и небольших грузовиков является актуальным вопросом.

По этой причине в качестве одинарной главной передачи некоторых легковых и грузовых автомобилей применяются конические передачи с перекрещивающимися осями зубчатых колес, т. е. оси колес в таких передачах лежат не в одной плоскости и не пересекаются. Такие передачи называются гипоидными.

Гипоидная главная передача

Гипоидная главная передача применяется на отечественных автомобилях ГАЗ-66-11, ЗИЛ-431410, ЗИЛ-133, марки «Волга» и многих других.
Ось ведущего вала и ведущей шестерни в гипоидной передаче расположена ниже оси ведомой шестерни на величину «Е» (рис. 1, б), называемую гипоидным смещением.
Такая конструкция главной передачи позволяет ниже расположить карданную передачу заднеприводного автомобиля и, тем самым, сделать ниже компоновку всего автомобиля. При этом улучшается такой важный эксплуатационный показатель автомобиля, как устойчивость к опрокидыванию, а также появляется возможность сделать ниже пол автомобиля, особенно в районе «карданного тоннеля», что повышает комфорт пассажиров заднего сиденья заднеприводного легкового автомобиля.
Иногда в многоосных автомобилях смещение «Е» в гипоидных передачах делают вверх, что позволяет сделать ведущий вал проходным, а на переднеприводных автомобилях такая конструкция позволяет проще выполнить условия компоновки. Смещение «Е» обычно выполняется в пределах 30…45 мм в зависимости от размера передачи.

В гипоидных передачах зубья зубчатых колес имеют спиральную форму, благодаря чему достигается увеличение площади контакта зубьев, бесшумность их работы и прочностные показатели передачи. Однако при такой конструкции конической передачи существенно повышаются силы трения между поверхностями зубьев колес, в зоне контакта появляется эффект поперечного и продольного скольжения зубьев, из-за чего в гипоидных передачах приходится применять дополнительное упрочнение поверхностей зубьев зубчатых колес и специальные смазочные материалы для увеличения срока их службы.

Скольжение зубьев приводит к снижению КПД передачи и даже возможности ее заедания (при превышении допустимой нагрузки), а применение относительно дорогостоящих смазок – к удорожанию технического обслуживания, что относится к недостаткам гипоидных передач.

Достоинством гипоидных передач является плавность хода и низкий уровень шума во время работы, а такой недостаток, как продольное скольжение имеет и положительную сторону, поскольку благодаря ему улучшается приработка зубьев колес передачи. Увеличение зоны контакта зубьев позволяет уменьшить размеры ведущего зубчатого колеса, поскольку при работе передачи нагрузка на каждый зуб уменьшается.
Кроме того, как указывалось выше, применение гипоидных передач позволяет корректировать компоновку трансмиссии и общую компоновку автомобиля.

Главная передача автомобиля ГАЗ-66-11

На автомобиле ГАЗ-66-11 (рис. 2) главная передача – гипоидная, смонтирована в отдельном картере редуктора, который свободно вставляется в отверстие картера моста и закрепляется болтами. Он может быть снят с автомобиля без отсоединения моста. Гипоидное смещение «Е» в передаче равно 32 мм, передаточное число – 6,83.

Основные элементы конструкции главной передачи: картер 2, ведущее зубчатое колесо 9, ведомое зубчатое колесо 17. Картер является базовой деталью. Он отлит из ковкого чугуна. В картере имеется контрольное отверстие, закрытое резьбовой пробкой 10 для заправки смазкой и контроля ее уровня.

Ведущее зубчатое колесо 9 главной передачи изготовлено как одно целое с валом. Его опорами являются два конических подшипника 8, смонтированных в стакане 6, и один цилиндрический подшипник 11, установленный в гнезде картера.

Регулировку зацепления зубчатых колес осуществляют прокладками 5. Регулировка в процессе эксплуатации не нарушается благодаря наличию предварительного натяга в подшипниках 8.
В заднем мосте большое внимание уделено смазыванию конических подшипников ведущего зубчатого колеса. Смазочный материал к этим подшипникам подводится принудительно, для чего в картере установлена маслосъемная втулка, которая, соприкасаясь с ведомым зубчатым колесом, собирает масло и направляет его к подшипникам по специальному каналу.
Ведомое зубчатое колесо 17 прикреплено к корпусу дифференциала 3 корончатыми гайками.
Предварительный натяг подшипников 12 зубчатого колеса 17 регулируют гайками 15 и 20. Этими гайками регулируют величину бокового зазора, а также величину и расположение пятна контакта в зацеплении гипоидных зубчатых колес.

Для предотвращения чрезмерных деформаций зубчатого колеса при передаче максимальных усилий в картере редуктора установлен упор 4 регулируемого типа. Он состоит из винта, напрессованной на него бронзовой втулки и гайки. В случае ослабления затяжки гайки необходимо регулировочный винт завернуть до отказа, затем отвернуть его на 1/6 оборота и законтрить гайку. Благодаря этому зазор между торцами ведомого зубчатого колеса 17 и втулкой упора будет восстановлен.

Для предотвращения повышения давления внутри картера моста при нагревании деталей и смазочного материала во время работы в картере устанавливают сапун – специальный клапан, соединяющий внутреннюю полость моста с атмосферой.

Применение конических и гипоидных зубчатых передач ограничено значением передаточного числа и несущей способностью зубчатого зацепления, поскольку при передаче значительного крутящего момента необходимо увеличивать модуль зуба, размеры зубчатых колес и общие габариты главной передачи. Это негативно сказывается на компоновке автомобиля и дорожном просвете, который существенно уменьшается при увеличении габаритных размеров средней части ведущего моста, в которой обычно располагается редуктор главной передачи.
Чтобы снизить нагрузку на зубья зубчатых колес и уменьшить габариты агрегатов на автомобилях большой грузоподъемности применяют двойные (двухступенчатые) главные передачи.

Устройство главной передачи автомобиля ГАЗ – 24.

Главная передача ГАЗ-24 (рис. 6) — гипоидная, ее ведущая шестерня смещена вниз от оси ведомой шестерни (на 42 мм). Это увеличивает прочность зубьев и вызывает повышенное скольжение по всей поверхности зубьев. Гипоидное зацепление снижает шумность передачи, особенно на высоких скоростях движения, но требует применения специального гипоидного масла.

Ведущая шестерня 23 закреплена в подшипниках консольно, т. е. оба ее подшипника расположены по одну сторону от зубчатого венца. Для уменьшения прогибов хвостовика шестерни ее зубчатый венец максимально придвинут к заднему подшипнику 13. Снятие этого подшипника с хвостовика шестерни легко осуществимо при помощи стяжного съемника.

Передний подшипник 14 для облегчения сборки надевается на хвостовик ведущей шестерни свободно.

Передаточное число главной передачи 4,1. Число зубьев 41 и 10.

Обе шестерни главной передачи изготовлены из стали 20ХН2М и цементированы на глубину 1,2 — 1,5 мм. После закалки шестерни главной передачи спаривают и притирают в гипоидном масле, содержащем абразив. Зубья ведущей шестерни должны быть немного тверже, так как она вращается быстрее и скорее притирается.

Подшипники шестерен главной передачи собирают с предварительным натягом, чтобы обеспечить длительную их работу без зазора. Появление зазора в подшипниках ведет к чрезмерному прогибу шестерен, задирам на зубьях и к «вою» шестерен, который можно устранить только заменой шестерен. Предварительный натяг подшипников ведущей шестерни значительно меньше, чем ведомой, в связи с более высокой частотой вращения ведущей шестерни. Излишний натяг ведет к перегреву моста при продолжительной езде на высоких скоростях, затвердению кромок сальников и их растрескиванию при резком трогании; перегрев вызывает и появление задиров на зубьях. Предварительный натяг подшипников зависит от размеров деталей данного моста, упругих деформаций колец подшипников и деталей, возникающих при сборке моста, а также от точности и правильности регулировки.

Рисунок 6 — Редуктор заднего моста ГАЗ-24.

1,2 — пробки; 3 — штифт оси сателлитов, 4 — ось сателлитов, 5 — сателлит, 6 — упорная шайба сателлита, 7 — клапан, 8 — полуосевая шестерня, 9 — упорная шайба полуосевой шестерни, 10 и 11 — болты, 12 — прокладки (2 шт ), 13 — задний подшипник, 14 — передний подшипник, 15 — грязеотражатель, 16 — фланец ведущей шестерни, 17 — гайка, 18 и 19 — сальники, 20 — регулировочные прокладки, 21 — регулировочная шайба, 22 — регулировочное кольцо, 23 — ведущая шестерня главной передачи, 24 — коробка дифференциала, 25 — полуоси, 26 — правый кожух полуоси, 27 — картер заднего моста, 28 и 35 — подшипники дифференциала, 29 и 33 — регулировочные прокладки, 30 — ведомая шестерня главной передачи, 31 — болт, 32 — гайка, 34 — фланец, 36 — левый кожух полуоси.

Вопросы для самопроверки:

1. Объясните назначение главной передачи;

2. Перечислите типы главных передач;

3. Объясните устройство одинарной главной передачи;

4. Объясните устройство двойной центральной главной передачи;

5. Объясните устройство двойной разнесенной главной передачи;

6. Приведите типы балок ведущих мостов.

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.

Общее устройство трансмиссии

Устройство главной одинарной передачи

Цилиндрическая одинарная главная передача — самая простая конструкция главной передачи обычно бывает у легковых автомобилей с поперечным расположением силового агрегата. Одинарная цилиндрическая передача с косозубыми зубчатыми колесами (для уменьшения уровня шума), ведущее зубчатое колесо выполнено как одно целое с ведомым валом коробки передач и ведомое зубчатое колесо (зубчатый венец крепится к корпусу коробки дифференциала).
Коническая и гипоидная главные передачи. На автомобилях с продольным расположением силового агрегата конструкция главной передачи более сложная. Используют конические и гипоидные главные передачи (рис. 98), которые состоят из вала-шестерни ведущего и ведомого зубчатых колес, последнее крепится к корпусу коробки дифференциала. Вал-шестерня получает крутящий момент от карданной передачи.

Ведущий мост автомобиля ГАЗ-53-12 и устройство главной одинарной передачи:

1 — картер заднего моста; 2 — полуось; 3 — маслоуловитель; 4 — регулировочный винт; 5 и 11 — регулировочные прокладки; 6 — стакан; 7 — крышка; 8 — зубчатое колесо; 9 — фланец; 10, 12 и 26 — конические роликоподшипники; 13 — пробка заливного отверстия; 14 — цилиндрический роликоподшипник; 15 — стопорное кольцо; 16 и 24 — опорные шайбы; 17— сателлит; 18 — картер главной передачи; 19 и 27 — регулировочные гайки; 20 — правая коробка сателлитов; 21 — крестовина; 22 — зубчатое колесо; 23 — левая коробка сателлитов; 25 — полуосевое зубчатое колесо; 28 — маслоприемная трубка; а — канал.

Зубчатые колеса конических и гипоидных передач с точки зрения технологии производства примерно равнозначны. Однако эксплуатационные свойства этих передач различаются. Преимуществом гипоидной передачи является то, что ось ее ведущего зубчатого колеса расположена ниже оси ведущих колес, вследствие чего центр тяжести автомобиля ниже, что повышает его устойчивость. Гиповдная передача более надежна, обеспечивает более низкий уровень шума при работе, чем передача с обычными коническими зубчатыми колесами со спиральными зубьями.