1 ≫
-
Все, что связывает двигатель с ведущими колесами, составляет трансмиссию автомобиля. Трансмиссия в автомобиле выполняет следующие функции:
- передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам;
- изменяет величину и направление крутящего момента;
- перераспределяет крутящий момент между ведущими колесами.
В зависимости от вида преобразуемой энергии различают следующие виды трансмиссии:
- механическая (передает и преобразует механическую энергию);
- электрическая (преобразует механическую энергию в электрическую и после передачи к ведущим колесам – электрическую в механическую энергию);
- гидрообъемная (преобразует механическую энергию в энергию потока жидкости и после передачи к ведущим колесам – энергию потока жидкости в механическую энергию);
- комбинированная (электромеханическая, гидромеханическая – т.н. «гибриды»).
Наибольшее применение на современных автомобилях нашла механическая трансмиссия. Механическая (гидромеханическая) трансмиссия, изменение крутящего момента в которой происходит автоматически, называется автоматической трансмиссией.
В конструкции трансмиссии в качестве ведущих колес могут использоваться передние, задние, а также и передние, и задние колеса. Если в качестве ведущих колес используются задние колеса, автомобиль имеет задний привод, а если передние – передний привод. Привод на передние и задние колеса имеют полноприводные автомобили.
У автомобилей с разными типами привода конструкция трансмиссии имеет существенные различия, как по составу элементов, так и по их устройству.
Трансмиссия заднеприводного автомобиля включает последовательно располложенные сцепление, коробку передач, карданную передачу, главную передачу, дифференциал и полуоси.
Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок.
Коробка передач 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. На заднеприводных автомобилях применяется гипоидная главная передача (оси шестерен не пересекаются).
Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами. Он позволяет полуосям вращаться с разными угловыми скоростями, что необходимо при повороте автомобиля.
Трансмиссия переднеприводного автомобиля в отличие от заднеприводного имеет шарниры равных угловых скоростей и приводные валы (полуоси). На переднеприводных автомобилях главная передача и дифференциал размещаются в картере коробки передач.
Шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) служат для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам. 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.
Трансмиссия полноприводных автомобилей может иметь различные конструкции. В совокупности они образуют системы полного привода.
Источники: http://systemsauto.ru/transmission/transmission.html
2 ≫
-
Трансмиссия автомобиля предназначена для передачи крутящего момента от коленвала силового агрегата на ведущие колеса, а также для изменения направления крутящего момента и его величины.
Во время передвижения автомобиля коленвал мотора развивает до 4500-6500 об/мин., при этом ведущая колесная пара вращается со скоростью не выше 1300 об/мин. Это говорит о том, что даже на качественном дорожном полотне колеса машины вращаются в четыре раза медленнее коленвала. На неблагоприятном дорожном покрытии, когда сопротивление движению автомобиля возрастает, и водитель вынужден двигаться с небольшой скоростью, данное отношение увеличивается.
В процессе эксплуатации машины, кроме изменения величины, подводимого к колесам момента и скорости движения, возникает необходимость двигаться задним ходом, останавливаться, маневрировать. Выполнение этих всех операций становится возможным за счет того, что развиваемый силовым агрегатом крутящий момент через механизмы, составляющие трансмиссию автомобиля, подводится к ведущим колесам машины.
Все, что связывает мотор с ведущими автомобильными колесами, является составляющей трансмиссии автомобиля. Трансмиссия автомобиля осуществляет следующие функции:
- изменяет направление и величину крутящего момента;
- передает крутящий момент от силового агрегата к колесам;
- выполняет перераспределение момента между ведущими колесами.
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").
Рассмотрим классификацию трансмиссий.
По методам передачи и преобразованию момента трансмиссии подразделяются на электромеханические, механические и гидромеханические.
Трансмиссии механического типа (обычные и планетарные) в КПП содержат только фрикционные и шестеренчатые устройства. Преимущества их заключаются в коэффициенте полезного действия, небольшой массе и компактности, простоте в эксплуатации и надежности в работе. Недостаток трансмиссии такого типа – ступенчатость изменения передаточных чисел, понижающая использование мощности силового агрегата. Длительное время на переключение рычагом передач усложняет управление автомобилем. Именно поэтому спортивные автомобили, оснащенные механической трансмиссией, снабжают электронными переключателями передач (кнопками на рулевом колесе, подрулевыми лепестками) и КПП со сверхбыстрыми синхронизирующими сервомеханизмами.
Использование трансмиссий механического типа свойственно советскому тракторостроению.
Трансмиссии гидромеханического типа оснащены гидромеханической КПП, которая состоит из механического редуктора и гидродинамического преобразователя момента. Преимущества таких трансмиссий заключаются в возможности автоматизации смены передачи и облегчении управления, автоматическом изменении крутящего момента на основе внешних сопротивлений, фильтрации крутильных колебаний и уменьшении пиковых нагрузок, действующих на агрегаты трансмиссии, и увеличении за счет этого долговечности и надежности трансмиссии поршневого мотора.
Главный недостаток таких трансмиссий – достаточно низкий коэффициент полезного действия из-за недостаточно большого КПД гидротрансформатора. Если КПД гидропередачи не меньше 0.8, диапазон изменения крутящего момента не выше трех, что заставляет иметь механический редуктор на 3-5 передач, включая передачу заднего хода. Необходимо располагать специальной системой охлаждения, а также подпитки гидроагрегата, что увеличивает габаритные размеры моторно-трансмиссионного отдела. Без фрикционов или специальных автологов пуск двигателя с буксира и торможением двигателем не обеспечивается.
Трансмиссии гидромеханического типа активно применяются в западном тракторостроении – «Леопард-2» (ФРГ), М1 «Абрамс» (США). В трансмиссиях перечисленных танков в основном приводе, кроме гидромеханических передач, также применяются в дополнительном приводе гидростатические передачи для выполнения поворота. Гидромеханической передачей оснащен дизель-поезд под названием Д1 венгерского производства, работающий на постсоветском пространстве ЖД-техники.
Трансмиссией гидравлического типа в транспортной технике является такая трансмиссия, в которой переключения осуществляются не механическим методом, а гидравлическими аппаратами, т.к. чисто гидравлические трансмиссии встречаются довольно редко. Трансмиссия такого типа оборудована КПП с вторичным и первичным валами, а также, как и в обычной КПП, несколькими парами зубчатых колес, но включение необходимой пары в рабочий процесс выполняет не фрикционная или кулачковая муфта, а гидромуфта или же гидротрансформатор, который заполняется для включения передачи. Главное достоинство трансмиссии такого типа – включение передач совершенно безударное и полное отсутствие механических муфт, стабильно работающих в процессе передачи больших крутящих моментов (к примеру, на тепловозах), главный минус – необходимость монтажа отдельной гидромуфты для каждой передачи. Из-за своих особенностей гидропередача применяется в основном на железнодорожной технике. Из отечественных разновидностей техники гидропередачей оснащены, к примеру, дизель-поезд ДР1, маневровые тепловозы ТГМ6 и ТГМ4.
В трансмиссии гидростатического типа для передачи мощности применяется аксиально-плунжерные гидромашины. Преимущества данной трансмиссии – небольшая масса и габариты машин, отсутствие механической связи между ведущим и ведомым звеньями трансмиссии, благодаря чему удается разносить их на достаточно значительные расстояния и придавать гораздо большее число степеней свободы. Главный минус гидрообъемной передачи – высокие требования к чистоте жидкости, участвующей в рабочем процессе, а также повышенное давление в гидролинии.
Гидростатическая передача применяется на дорожно-строительных машинах (в основном в катках, так как там необходимо обеспечивать достаточно большое передаточное число, а также очень часто приводить вальцы с торца, затруднено построение механической передачи), как вспомогательная – в авиационной технике, металлорежущих станках, тепловозах.
Трансмиссии электромеханического типа состоят из тягового электромотора (или нескольких), электрического генератора, электрической системы контроля, а также соединительных кабелей. Главным достоинством трансмиссий электромеханического типа является обеспечение более широкого диапазона автоматического изменения силы тяги и крутящего момента, а также отсутствие кинематической жесткой связи между механизмами электротрансмиссии, что дает возможность создать разные компоновочные схемы.
Главными минусами, которые препятствуют распространению трансмиссий электрического типа, являются большая масса, габариты и цена (особенно если применяются электромашины постоянного тока), меньший КПД (по сравнению с механической). Но с развитием электротехнической промышленности, широким распространением индукторного, вентильного, синхронного, асинхронного и других разновидностей электропривода открывается все больше новых возможностей для электромеханических трансмиссий.
Данные трансмиссии широко используются в тепловозах, тракторах, карьерных самосвалах, морских судах, военной технике, самоходных механизмах, немецких военных машинах «Мышонок» и «Фердинанд», а также автобусах, которые с трансмиссией этой разновидности более правильно называются теплоэлектробусы, к примеру, ЗИС-154.
На современных автомобилях, по большей части, используется трансмиссия механического типа. Трансмиссия механического типа, в которой изменение крутящего момента происходит в автоматическом режиме, называется автоматической трансмиссией ( см. автоматическая коробка передач автомобиля ).
На этом классификацию трансмиссий можно считать рассмотренной.
Следующее, что необходимо рассмотреть, это устройство трансмиссии автомобиля.
Разобрав, как получается и преобразовывается энергия при сгорании топливно-воздушной смеси в двигателе автомобиля ( см. устройство двигателя автомобиля ), рассмотрим каким образом эта энергия применяется для движения автомобиля. Из изучения ДВС мы выяснили, что сгорание в замкнутом пространстве топлива с воздухом заставляет совершать движение поршня ( см. работа поршня ) , который через шатун приводит во вращательное движение коленчатый вал с маховиком на конце. На следующем этапе в дело вступает трансмиссия.
Общее устройство трансмиссии автомобиля представлено на рисунке ниже.
Казалось бы, что сложного передать крутящий момент от маховика к колесам автомобиля, используя несколько шестеренчатых колес? Давайте вспомним, что двигатель — это «сердце» автомобиля, которое постоянно работает независимо от того, двигается автомобиль или стоит. Вот за одновременное совершение этих процессов и отвечает трансмиссия автомобиля, которая распределяет крутящий момент, в зависимости от требуемой ситуации. Чтобы понять принцип работы трансмиссии, стоит запомнить, что в самом простом ее варианте существуют три обязательных механизма: сцепление автомобиля, коробка передач автомобиля и ведущий мост автомобиля. В зависимости от конструктивных решений эту цепочку может дополнить карданная передача автомобиля, которая передает крутящий момент на задние колеса, а также раздаточная коробка, делящая энергию на несколько мостов.
Сцепление позволяет на непродолжительный временной промежуток отсоединить трансмиссию автомобиля от мотора авто и при переключении передач или при трогании транспортного средства с места обеспечивает постепенное, медленное включение трансмиссии.
Коробка передач создана для получения разных тяговых усилий на ведущую колесную пару за счет изменения крутящего момента, который от силового агрегата поступает к карданному валу, для изменения направления вращения ведущей колесной пары при движении задним ходом, а также для отключения трансмиссии от мотора на длительный промежуток времени.
Главная передача существует для передачи крутящего момента от карданного вала к полуосям под углом в 90°, а также для уменьшения количества оборотов ведущей колесной пары по отношению к количеству вращений карданного вала. Сокращение частоты вращения составляющих трансмиссии автомобиля после главной передачи увеличивает крутящий момент и, таким образом, увеличивает силу тяги на колеса.
Карданная передача выполняет передачу крутящего момента от выходного вала КПП к заднему мосту при колеблющемся (при движении машины) угле между ведущим валом главной передачи и осями вала КПП.
Дифференциал способствует вращению левого и правого ведущих колес с различными скоростями на неровном дорожном полотне и поворотах. Две полуоси, которые через полуосевые шестерни связаны с дифференциалом, передают крутящий момент от дифференциала к одному и другому ведущему колесу. Дифференциалы, монтируемые между приводами ведущих колес, называют межколесными, а те, которые ставят между разными осями, называются межосевыми (в трансмиссиях с полным приводом).
В качестве ведущих колес в устройстве трансмиссии автомобиля могут применяться задние, передние, а также задние и передние колеса. Если задние колеса выступают как ведущие, автомобиль является заднеприводным, если передние – переднеприводным. Приводом на задние и передние колеса оснащены полноприводные автомобили.
У машин с разными типами привода в устройстве трансмиссии автомобиля имеются значительные различия как по составу механизмов, так и по их устройству.
Различают три основных вида трансмиссии: полноприводная, заднеприводная, переднеприводная.
В устройство трансмиссии автомобиля с заднеприводной системой входит:
- Коробка передач;
- Сцепление;
- Главная передача;
- Карданная передача;
- Полуоси;
- Дифференциал.
Более подробно заднеприводная трансмиссия была рассмотрена ранее, когда разбирался вопрос об общем устройстве трансмиссии автомобиля.
В машинах с приводом на переднюю колесную пару все механизмы трансмиссии находятся в подкапотном пространстве автомобиля и объединены в один узел агрегатов. В конструкцию коробки передач также включена главная передача с дифференциалом. Поэтому валы привода передней колесной пары выходят из картера к КПП.
Трансмиссия автомобиля, оснащенного передним приводом, включает в себя:
- Коробку передач;
- Сцепление;
- Дифференциал;
- Главную передачу;
- Валы привода передней колесной пары.
Автомобили, оснащенные полным приводом, отличаются различными видами трансмиссий. Условно, их можно поделить на три категории.
Полноприводная система, подключаемая водителем. В системе данной трансмиссии автомобиля обязательно присутствует раздаточная коробка, при этом большинство моделей не оснащены межосевым дифференциалом, а присутствуют только межколесные. Крутящий момент распределяется между задней и передней осью с помощью раздаточной коробки.
Полноприводная система с автоматическим подключением. Зачастую, в подобных трансмиссиях автомобиля постоянно ведущими выступает передняя колесная пара, между осями установлена вискомуфта или фрикционная муфта с электроуправлением вместо дифференциала. Вязкостная муфта (вискомуфта) осуществляет передачу крутящего момента при разных скоростях вращения частей ее корпуса с помощью трения между дисками кремнийорганической жидкостью. Вискомуфта может устанавливаться в корпусе дифференциала для его автоблокировки или монтироваться между осями. Фрикционные муфты выполняют передачу крутящего момента благодаря трению в процессе сжатия пакета дисков.
Постоянная система полного привода. Автомобили с таким видом трансмиссии обязательно оснащены межосевым дифференциалом. Передача мощности ко всем колесам применяется не только для увеличения проходимости, но также для лучшей реализации разгонных характеристик автомобиля. Эти свойства достигаются благодаря перераспределению силы тяги. Она получается значительно меньше, соответственно меньше вероятность их пробуксовки.
Классические виды трансмиссий можно посмотреть на рисунке ниже.
Мосты — это оси автомобиля с колесами, на которых и держится рама автомобиля. Мосты бывают ведущими и ведомыми. Ведущий мост получает крутящий момент и заставляет вращаться колеса, и тем самым, автомобиль начинает двигаться. Ведомый мост выполняет функцию опоры. А по расположению относительно автомобиля по длине мосты бывают передними, средними или задними. Средние мосты встречаются у большегрузных автомобилей и предназначены для увеличения проходимости и снижения нагрузки на переднюю и заднюю ось.
В современных грузовых автомобилях можно увидеть, что средний мост при движении машины будто висит под рамой, не касаясь проезжей части. Такая конструкция позволяет экономить на износе механизмов трансмиссии, резины и расходе топлива при движении машины без груза.
В совокупности всех этих параметров, автомобили делятся на переднеприводные, заднеприводные и полноприводные. То есть, какой мост приводит в движение автомобиль – такая и характеристика машины. Простой пример — понятие «колесная формула», классический вариант которой – 4х2. Бывает и 4х4, 6х4 и даже 12х12. Первое число – количество колес в автомобиле, второе – сколько из них приводятся в действие энергией от двигателя, заставляя вращаться остальные и двигаться сам автомобиль. Как следствие, в этой формуле никогда второе число не может быть больше первого. Для автомобилей оба числа всегда четные. Но, в свое время на заре автомобилестроения были прототипы с формулой 4х1, где приводным было только одно колесо.
Источники: http://avto-ustroistvo.ru/transmissiya.php
3 ≫
-
Трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля.
Иначе говоря, трансмиссия - это цепочка механизмов, узлов и агрегатов, которая обеспечивает кинематическую связь коленчатого вала двигателя с ведущими колесами, и передающая вращающий момент, изменяя, при необходимости, его величину и направление.
Подведенный к колесам крутящий момент создает силу тяги, обеспечивающую движение автомобиля в результате взаимодействия колес с дорогой.
Сила тяги затрачивается на преодоление сил сопротивления движению: сил сопротивления качению колес (силы трения качения), сил сопротивления воздуха (аэродинамические силы), силы сопротивления подъему (силы тяжести, обусловленные рельефом дорожного полотна и местности), силы сопротивления разгону (инерционные силы) и т. п.
Силы сопротивления движению могут меняться в широких пределах в зависимости от условий движения.
Так, например, силы аэродинамического сопротивления пропорциональны квадрату скорости автомобиля, поэтому для гоночных автомобилей могут достигать существенного значения; силы сопротивления подъему зависят от крутизны подъема; силы трения качения зависят от состояния дорожного покрытия и рисунка протектора покрышек колес и т. д.
Соответственно изменению сил сопротивления должна изменяться сила тяги на ведущих колесах автомобиля. Эту функцию также выполняет трансмиссия автомобиля путем увеличения или уменьшения крутящего момента, передаваемого от двигателя.
Кроме того, трансмиссия позволяет изменить направление крутящего момента на противоположное для обеспечения движения автомобиля задним ходом.
Изменение крутящего момента в трансмиссии можно оценивать ее передаточным числом, которое определяется, как отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения ведущих колес автомобиля, без учета потерь энергии в трансмиссии автомобиля (без учета КПД).
К автомобильным трансмиссиям предъявляются следующие требования:
- обеспечение высоких тяговых качеств и скорости машины при любых дорожных условиях;
- минимальные потери мощности при передаче от двигателя к ведущим колесам (высокий коэффициент полезного действия);
- простота, удобство и лёгкость управления;
- минимальный уровень шума при работе;
- высокая надёжность и безотказность в эксплуатации;
- малые масса и габаритные размеры составляющих трансмиссию механизмов и агрегатов;
- технологичность производства и технического обслуживания.
В состав трансмиссии автомобиля (в зависимости от конструкции) могут входить следующие агрегаты и механизмы: сцепление, механическая или автоматическая коробка перемены передач (КПП), раздаточная коробка, коробка отбора мощности, главная передача, карданная передача или шарниры равных угловых скоростей, колесные редукторы и некоторые другие механизмы.
Виды трансмиссий
В зависимости от предназначения автомобиля и условий его использования крутящий момент может подводиться к колесам только одного моста или к нескольким мостам, так как наибольшая сила тяги может быть реализована при наличии на автомобиле привода ко всем колесам.
Для движения по дорогам с твердым покрытием и сухим грунтовым дорогам достаточно двух ведущих колес. В этом случае крутящий момент посредством трансмиссии подводится к передним или задним колесам.
Такая схема трансмиссии называется мостовой , а автомобиль – переднеприводным или заднеприводным.
Тип трансмиссии автомобиля определяется колесной формулой, состоящей из двух цифр, где первая цифра обозначает общее количество колес, а вторая – количество ведущих колес. Наиболее распространенными являются автомобили с колесной формулой 4×2, 4×4, 6×4, 6×6 (рис. 1).
Если привод осуществляется на все колеса автомобиля (колесная формула 4×4, 6×6, 8×8), то такие автомобили называют полноприводными . Они обладают повышенной или высокой проходимостью и способны передвигаться в условиях бездорожья и преодолевать различные препятствия.
На некоторых полноприводных автомобилях крутящий момент может подводиться не к мостам, а к колесам одного борта (рис. 2). Такая схема трансмиссии называется бортовой .
Бортовая схема распределения крутящего момента применяется, когда необходимо обеспечить внутри рамы какого-нибудь транспортируемого механизма или когда по конструктивным соображениям (например, при схеме ходовой части с равномерным расположением осей по базе) затруднено применение обычной трансмиссии с центральной раздачей крутящего момента.
Указанная трансмиссия требует применения разрезных мостов.
В такой схеме трансмиссии крутящий момент от двигателя 1 через сцепление 2, коробку передач 3 передается к раздаточной коробке 5, в которой изменяется направление потока мощности и момент делится симметричным коническим дифференциалом поровну между левым и правым бортом.
От раздаточной коробки крутящий момент подводится к бортовым редукторам 7, а от них к колесным редукторам 6.
Трансмиссии с раздачей крутящего момента по колесам одного борта значительно сложнее, чем мостовые, и, кроме того, их нельзя унифицировать по узлам с трансмиссиями массовых неполноприводных автомобилей. Поэтому их применение на автомобилях весьма ограничено.
По характеру связи между двигателем и ведущими колесами трансмиссии разделяют на механические, электрические, гидрообъемные и комбинированные (гидромеханические, электромеханические и т. п.). Передаваемый трансмиссией на ведущие колеса крутящий момент может изменяться через определенные промежутки (ступенчато) или плавно. В связи с этим различают ступенчатые и бесступенчатые трансмиссии.
Получившие наибольшее применение в качестве преобразователей крутящего момента обычные вальные коробки передач и раздаточные коробки обеспечивают ступенчатое регулирование силы тяги на колесах. При этом характер получаемой тяговой характеристики далек до идеальной, однако ступенчатые механические трансмиссии существенно проще и дешевле бесступенчатых.
Гидродинамические, гидрообъемные и электрические трансмиссии обеспечивают преобразование крутящего момента без разрыва потока мощности. Поэтому использование бесступенчатых передач позволяет уменьшить динамические нагрузки на двигатель и механизмы трансмиссии, обеспечить плавное трогание автомобиля с места, упростить управление автомобилем, повысить проходимость автомобиля вследствие непрерывного и плавного изменения силы тяги на ведущих колесах.
Однако сложность технической реализации и ряд недостатков, связанных с габаритными размерами и высокой стоимостью, сдерживают широкое применение таких трансмиссий на автомобилях массового производства.
Кроме того, недостатком «чистых» бесступенчатых трансмиссий является малый диапазон регулирования крутящего момента, что не удовлетворяет требованиям современных автомобилей по интервалу изменения тяговой характеристики.
По этой причине бесступенчатые передачи обычно применяются в сочетании с дополнительными механическими редукторами (коробками передач), имеющими 2…4 ступени. Такие трансмиссии, называемые комбинированными, позволяют приблизить тяговую характеристику автомобиля к идеальной.
Небольшой видеоролик наглядно показывает, как работает автомобильная трансмиссия и как взаимодействуют ее элементы.
Главная страница
Устройство автомобилей
- Экзаменационные билеты
для группы Т-21 (IV семестр)
для группы Т-31 (V семестр)
для группы Т-31 (VI семестр)
КГБПОУ «Каменский агротехнический техникум»
Источники: http://k-a-t.ru/mdk.01.01_transmjssia/transmjssia_1/