Виды, назначения и отличия коробок передач на легковом автомобиле

Механические передачи

Механические передачи служит для того, чтобы передать вращение от ведущего вала к ведомому, от места генерации механической энергии (обычно — двигатель того или иного типа) к месту ее потребления или преобразования.

По методу передачи механической энергии среди передач различают следующие виды:

• зубчатые;
• винтовые;
• гибкие.
• фрикционные.

Виды механических передач

Зубчатые передающие механизмы, в свою очередь, подразделяются на такие виды, как:

• цилиндрические;
• конические;
• профиль Новикова.

По соотношению скорости вращения ведущего и ведомого валов различают редукторы (снижающие обороты) и мультипликаторы (увеличивающие обороты). Современная механическая коробка передач для автомобиля объединяет в себе оба вида, являясь одновременно и редуктором, и мультипликатором.

Механические

КОРОБКИ передач появились на заре автомобильной эры. Конструкция “механики” постоянно совершенствовалась и сейчас отработана до мелочей. Есть несколько видов МКПП. На машинах с продольным расположением двигателя обычно применяют трехвальные коробки. Главная их особенность – при включении прямой передачи (как правило, это четвертая ступень) входной и выходной валы жестко соединяются между собой. То есть потери мощности не происходит и экономичность автомобиля при равномерном движении улучшается. Но это преимущество сошло на нет с появлением в КПП повышающей передачи. Таким образом на сегодняшний день кроме удобства компоновки других достоинств у трехвальных коробок не осталось.

На моделях с поперечным расположением мотора используются так называемые двухвальные КПП. Такая конструкция проще и дешевле в производстве. Правда, при условии, что передач в коробке не более пяти. Однако инженеры стремятся как можно полнее использовать возможности двигателя. Поэтому на современных моделях можно встретить и шестиступенчатую “механику”. Построить ее по традиционной двухвальной схеме в силу компоновочных и технологических причин не всегда получается. Вот и приходится создателям дополнительно усложнять конструкцию. Но игра стоит свеч – такие коробки получаются компактными и позволяют поперечно разместить в подкапотном пространстве даже рядные шестицилиндровые моторы (как, например, у “Volvo S80”), но о простоте и дешевизне речи уже не идет.

Однако, в любом случае “механика” сохраняет свои главные преимущества – достаточно высокий коэффициент полезного действия и небольшую массу. Поэтому автомобили с МКПП более экономичны и обладают хорошей динамикой разгона.

“При обычной езде трансмиссия моего автомобиля работает достаточно тихо. Но если двигаться задним ходом, салон наполняется гулом. Причем чем выше скорость, тем громче шум

Кроме того, я обратил внимание, что иногда задняя передача включается с характерным хрустом. Так и должно быть или моя машина неисправна?

К. Сараев, Махачкала”.

– Скорее всего с вашей машиной все в порядке. Дело в том, что в механических КПП задняя передача обычно не синхронизирована. Поэтому автопроизводители разрешают включать ее только через 10-15 с после полной остановки автомобиля. Если же слышен хруст, значит, вы не выдержали требуемую паузу и при соприкосновении шестерен произошел удар.

Что касается нарастающего гула при езде задним ходом, то это тоже особенность “механики”. Как правило, ради упрощения и удешевления конструкции КПП шестерни задней скорости делают прямозубыми. Такая передача при работе издает сильный шум. Но поскольку задним ходом машина передвигается недалеко и достаточно редко, то инженеры обычно не обращают внимания на этот недостаток.

Основные виды зубчатых передач

В различных областях промышленности и приборостроения активно применяются все разновидности зубчатых передач. Ежегодно подобные механизмы производятся миллионными партиями. Сфера их использования настолько обширна, что найти прибор, в работе которого применяется вращательное движение без помощи зубчатых соединений, достаточно проблематично.

По конструктивному исполнению зубчатые передачи подразделяются на следующие категории:

• Цилиндирическая. Используется наиболее часто, так как имеет более простую относительно других типов технологию производства шестерен. Цилиндрическая зубчатая передача применяется для передачи крутящего момента между валами, которые находятся в параллельных плоскостях. Может иметь несколько форм зубьев: прямые, косые и шевронные. Данный вид передач нашел свое применение в двигателях внутреннего сгорания, коробках передач подвижных составов, станков, буров. Он широко распространен в металлургии, машиностроении и других сферах промышленности.
• Коническая. Получила свое название за счет необычной конструкции колесных пар. Имеет форму срезанного конуса, на котором нарезаны зубья. Величина профиля зубьев уменьшается от основания к вершине. Коническая зубчатая передача используется в сложных и комбинированных механизмах, для которых характерны частые изменения нагрузок и углов вращения. Примерами могут служить ведущие мосты автотранспорта, сельскохозяйственной техники или железнодорожных составов, приводы различных промышленных станков.
• Реечная. Используется для преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот. При этом одна из шестерен заменяется плоскостью с нарезанными зубьями. Реечная передача проста в производстве и установке, способна выдерживать значительные нагрузки. В основном она применяется в механизме станков, основанных на поступательном движении: прессы, транспортеры с попеременной подачей, рулевые механизмы управления в переднеприводных автомобилях.

Любой вид зубчатых передач отличается продолжительным эксплуатационным периодом и надежностью работы (при соблюдении определенного уровня нагрузки и своевременном обслуживании). Сравнительно небольшой механизм способен обеспечить высокий КПД, благодаря чему и применяется для широкого круга задач.

Требования к карданным передачам

Основные требования к карданным передачам следующие:

• передача крутящего момента при всех возможных в эксплуатации значениях угловых скоростей и углов у между осями валов;
• высокий КПД даже при значительных углах у;
• минимальные вибрации и шум;
• отсутствие значительных осевых усилий и износов в компенсирующем соединении.

Кроме того, к карданным передачам, как и к остальным механизмам автомобиля, предъявляют также общие требования:

• обеспечение минимальных размеров и массы
• высокая надежность
• минимальное обслуживание
• технологичность

Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к карданным передачам.

Высокий КПД карданных передач с шарнирами неравных угловых скоростей обеспечивается применением в шарнирах игольчатых подшипников с надежной смазкой и надежным уплотнением при углах излома в пределах у = 5… 10°. Для уменьшения угла излома до указанных значений иногда двигатель или задний мост располагают с углом наклона 2…4°. При углах излома, меньших 3…5°, иглы оказывают бринсллируюшее воздействие на шипы крестовины (под иглами образуются вмятины). Поэтому при очень малых углах излома вместо игольчатых подшипников необходимо применять бронзовые втулки. Бринсллиронанис может также возникать при большом межигловом зазоре, когда иглы перекашиваются и создают высокое давление на шип крестовины. Поэтому суммарный межигловой зазор должен быть меньше половины диаметра иглы.

Высокий КПД карданных передач с шарнирами равных угловых скоростей обеспечивается в основном применением в этих шарнирах сравнительно крупных шариков, перекатывающихся в канавках специального профиля. У иногда применяемого сдвоенного карданного шарнира с игольчатыми подшипниками обычно наблюдается значительный износ этих подшипников и шипов крестовин. Это происходит из-за того, что при прямолинейном движении иглы подшипников не перекатываются. У кулачковых карданных шарниров, применяемых на автомобилях большой грузоподъемности, по сравнению с другими шарнирами равных угловых скоростей КПД ниже, так как между их деталями при углах излома, не равных нулю, используется трение скольжения. Однако и у шариковых шарниров наиболее изнашиваются средние-части канавок, что соответствует прямолинейному движению.

Минимальные вибрации и шум при использовании шарниров неравных угловых скоростей обеспечиваются уменьшением длины карданного вала, например, применением трехшарнирной карданной передачи с промежуточной опорой, увеличением диаметра карданного вала, уменьшением угла излома, уменьшением зазоров в подшипниках, установкой упругого шарнира в карданной передаче. Тем не менее карданный вал, расположенный после первого карданного шарнира неравных угловых скоростей является источником крутильных колебаний.

При использовании шарниров равных угловых скоростей большое значение имеет точность совпадения центра шарнира с осью шкворня.

Отсутствие значительных осевых усилий и износов в компенсирующем соединении при использовании шарниров неравных угловых скоростей обычно обеспечивается применением шлицевого соединения с несколько увеличенным боковым зазором и длиной шлицов, равной около двух диаметров их вала, при надежных смазке и уплотнении. Были попытки заменить трение скольжения в шлицевом соединении трением качения, размещая на боковых поверхностях шлицов ролики. Однако такая конструкция не получила распространения.

При использовании некоторых шарниров равных угловых скоростей в приводе передних ведущих колес легковых автомобилей один из двух шарниров выполняют универсальным, выполняющим функции как шарнира, так и компенсирующего устройства. В этом случае шарики или ролики, перемещаясь в продольных пазах, позволяют чашке перемещаться в осевом направлении относительно внутренней звездочки.

Способ взаимодействия и количество валов

В современных коробках передач применяется два основных способа взаимодействия между собой валов – механический и гидравлический. Механический применяется для вариатора, МКПП и АМТ, гидравлический предназначен для АКПП, а также вариатора.

Механический, в свою очередь, реализуется путем использования:

• зубчатой передачи, в преобладающем количестве случаев на основе конических или цилиндрических шестерен;
• планетарной передачи, включает такие элементы как солнечная шестерня (она называется просто – солнце), эпицикл (большое такое колесо, получившее название корона), рычажный механизм (называется водило, он же пространственная вилка) и зубчатые колеса (они же сателлиты);
• фрикционной передачи, самостоятельно практически не устанавливается, только с планетарными рядами или шестернями.

Гидравлический тип взаимодействия валов в чистом виде встречается очень и очень редко. Речь в преобладающем числе случаев идет о гидромеханической схеме, базирующейся на установке гидромуфты или гидротрансформатора, а также планетарной механической передачи.

Следующий важный параметр классификации – количество валов. Самые распространенные схемы три:

• двухвальная;
• трехвальная;
• многовальная.

И для полноты картины четвертая – безвальная МКПП, очень редко используемое решение.

Двухвальная схема основана на установке двух валов, один первичный (ведущий), второй вторичный (ведомый). Классика жанра.

Трехвальная схема сложнее. Вала три, помимо двух вышеобозначенных есть еще и промежуточный. Помимо этого такая схема может быть соосной или несоосной (предполагает установку раздаточной коробки).

Многовальная схема соответствует двухвальной, только ведомых, а иногда и ведущих, валов бывает несколько.

Преимущества и недостатки ремённых передач

Как и у любого устройства, у ремённой передачи есть свои плюсы и минусы по сравнению с другими механизмами. Выделим важные из них.

Преимущества:

• простота конструкции;
• малая стоимость:
• малая шумность;
• плавность работы;
• сглаживание ударных перегрузок за счет упругости ремня;
• возможность менять направление вращения под разным углом;
• возможность передавать вращение на большое расстояние.

 Недостатки:

• большие габариты конструкции;
• плохая работа на больших скоростях (появление вибраций);
• большая нагрузка на оси (валы, подшипники);
• непостоянное передаточное отношение при разной нагрузке (из-за упругого скольжения);
• малый срок службы ремня по сравнению с зубчатыми колесами;
• биение приводного ремня при его слабом натяжении;
• необходимость в дополнительных элементах при большой длине ремня или малом угле обхвата;
• увеличение износа приводного ремня или осей при неправильном натяжении.

Функции механических передач

Главная функция механических передач — это предать кинетическую энергию от ее источника к потребителям, рабочим органам. Помимо главной, передаточные механизмы выполняют и дополнительные функции:

• Изменение числа оборотов и крутящего момента. При постоянном количестве движения изменения этих величин обратно пропорциональны. Для ступенчатого изменения применяют сменные зубчатые пары, для плавного подходят ременные или торсионные вариаторы.
• Изменение направления вращения. Включает как обычный реверс, так и изменение направления оси вращения с помощью конических, планетарных или карданных механизмов.
• Преобразование видов движения. Вращательного в прямолинейное, непрерывного в циклическое.
• Раздача крутящего момента между несколькими потребителями.

https://youtube.com/watch?v=Bb7leiitIo4

Механические передачи выполняют и другие вспомогательные функции.

1.1. Классификация машин по функциональному назначению

Машина

– это устройство, выполняющеемеханические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека.

Если указанные преобразования происходят без непосредственного участия человека, это машина-автомат

В зависимости от основного назначения

различают энергетические, технологические, транспортные и информационные машины.

Энергетические машины

предназначены для преобразования любого вида энергии в механическую и наоборот, например, электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, турбины, паровые машины.

Технологические машины

изменяют размеры, форму, свойства или состояния материалов, например, металлообрабатывающие станки, упаковочные машины.

В транспортных машинах

под материалом понимают перемещаемый предмет. Примеры транспортных машин: подъемники, краны, транспортеры, автомобили.

Информационные машины

предназначены для получения и преобразования информации (примером являются механические счетные устройства).

Большинство современных машин создают по схеме на рис.1.1: двигатель (М) — передаточный механизм (ПМ) — исполнительный механизм (ИМ).

Рис. 1.1. Схема машины

Двигатель

приводит машину в движение, например, электродвигатель.

Исполнительный механизм

производит движение, для осуществления которого предназначена машина. Например, схват манипулятора – это исполнительный механизм робота, который может удерживать инструмент (на рис. 1.2 показанрычажный захват ).

Передаточный механизм

служит для преобразования и передачи механического движения от двигателя к исполнительному механизму. Например, на рис. 1.3 показан манипулятор, в основе которогошарнирно-рычажный механизм .

Рис. 1.2. Схема рычажного захвата Рис. 1.3. Манипулятор

Какие бывают виды коробок передач?

На сегодня автопроизводители предлагают следующие виды коробок передач для легковых автомобилей:

• механическая коробка
• автоматическая кпп
• роботизированная кпп
• бесступенчатая коробка (вариатор)

Так что представляет из себя механическая коробка передач?

Самый популярный тип коробки передач в автомобиле — механический. Посмотрим, как же на деле устроена МКПП

Задача коробки передач — передать крутящий момент от двигателя колесной базе. 

Диск сцепления приобретает вращение от маховика двигателя. Также он соединен с поршнем трансмиссии. В момент нажатия на педаль сцепления диафрагменная пружина останавливает передачу крутящего момента. Это позволяет, не останавливая работу ДВС менять передачу.

Непосредственная передача механической энергии происходит с помощью входного, выходного и промежуточного валов. На каждом из них установлены зубчатые шестерни разных диаметров. Чем большее требуется усилие, тем больше диаметр шестерни. В момент переключения передачи муфта сцепления, которая имеет свободный ход, соединяет шестерню с синхронизатором. Таким образом, через рычаг переключения, установленный в салоне, мы выбираем подходящую шестерню. Вращение шестерни и вращение вала различно. Для приведения из скоростей в соответствие используется блокирующее кольцо. В момент выжима сцепления муфта включения прижимает блокирующее кольцо к валу, шестерня и вал начинают вращаться с одинаковой скоростью, сцепление можно отпускать.

Подробное видео о работе МКПП

Как правило, механические КПП имеют наибольший ресурс по надежности. Хотя во многом это зависит от условий эксплуатации транспортного средства. 

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.

Расчет наибольшего допустимого давления зубчатых передач

Ниже приведены расчетные формулы, кото­рые могут применяться вместо стандартного расчета DIN 3990 «Расчет несущей способ­ности зубчатых передач». Эти зависимости применимы для расчета нагрузки транс­миссионных зубчатых пар, работающих в стандартном режиме.

Величины и единицы измерения для расчета наибольшего допустимого давления

Необходимое сопротивление усталост­ному выкрашиванию и изнашиванию металла для шестерни (колесо 1) вследствие высо­кого контактного давления достигается, если величина оценки сопротивления выкрашива­нию S_w равна или больше 1. В случае зубча­того зацепления с z₁< 20 следует принимать S_w ⩾ 1,2…1,5 из-за более высоких контактных напряжений в точке однопарного зацепления. Поскольку контактные давления равны по ве­личине для обоих колес, значение k_perm для зубчатого колеса 2 следует принимать такими же, как и для колеса 1 при частоте вращения n₂, пользуясь помещаемой ниже таблицей.

Формулы для расчета наибольшего допустимого давления

Содержащиеся в таблице значения коэф­фициента &_Perm применимы, когда оба колеса изготовлены из стали. Для пар зубчатых ко­лес из чугуна и стали или бронзы и стали этот коэффициент следует увеличить в 1,5 раза. В случае зубчатых пар из чугуна по чугуну или бронзы по бронзе коэффициент k_perm следует увеличить примерно в 1,8 раза. Для зубча­того зацепления лишь с одним поверхностно упрочненным колесом, коэффициент k_perm для незакаленного колеса необходимо уве­личить на 20%. Все приведенные в таблице значения этого коэффициента рассчитаны на срок службы L_h = 5000 ч. При оценке сопро­тивления выкрашиванию металла зубчатых колес S_w расчетный срок их службы может изменяться за счет коэффициента срока службы ф.

Коэффициент допустимого контактного давления k_perm в H/mm2 для срока службы L_h = 5000 ч

Прочностные характеристики материалов для изготовления зубчатых передач приве­дены в табл. «Параметры материалов зубчатых передач«.

Пример HTML-страницы

1. При пульсирующей нагрузке для предела усталостной прочности (N_L ⩾ 3_*106). В случае знакопеременной      нагрузки следует применять коэффициент Y_L
2. В пределах усталостной прочности в течение срока службы напряжения изгиба увеличиваются на коэффици­ент Y_nt в зависимости от количества циклов нагрузки N_L.

Коэффициент срока службы ф

Коэффициент срока службы используется для корректирования приведенных в верх­ней таблице значений коэффициента допу­стимого контактного давления k_perm (рас­считанного на срок службы L_h = 5000 ч) для различной расчетной продолжительности работы зубчатой передачи.

Рекомендации по выбору расчетного срока службы зубчатых передач: при посто­янной работе с полной нагрузкой — от 40 000 до 150 000 ч; при прерывистой полной на­грузке — от 50 до 5000 ч.

Необходимая величина сопротивления разрушению зуба обеспечивается при S_F ⩾ 1 для шестерни (колесо 1). Если шестерня изготовлена из более проч­ного материала, чем зубчатое колесо 2, сле­дует также произвести проверочный расчет зубчатого колеса на изгибающие нагрузки.

Отрывок, характеризующий Главная передача

– Да, – тихо сказала Соня. Наташа восторженно улыбнулась. – Нет, Соня, я не могу больше! – сказала она. – Я не могу больше скрывать от тебя. Ты знаешь, мы любим друг друга!… Соня, голубчик, он пишет… Соня… Соня, как бы не веря своим ушам, смотрела во все глаза на Наташу. – А Болконский? – сказала она. – Ах, Соня, ах коли бы ты могла знать, как я счастлива! – сказала Наташа. – Ты не знаешь, что такое любовь… – Но, Наташа, неужели то всё кончено? Наташа большими, открытыми глазами смотрела на Соню, как будто не понимая ее вопроса. – Что ж, ты отказываешь князю Андрею? – сказала Соня. – Ах, ты ничего не понимаешь, ты не говори глупости, ты слушай, – с мгновенной досадой сказала Наташа. – Нет, я не могу этому верить, – повторила Соня. – Я не понимаю. Как же ты год целый любила одного человека и вдруг… Ведь ты только три раза видела его. Наташа, я тебе не верю, ты шалишь. В три дня забыть всё и так… – Три дня, – сказала Наташа. – Мне кажется, я сто лет люблю его. Мне кажется, что я никого никогда не любила прежде его. Ты этого не можешь понять. Соня, постой, садись тут. – Наташа обняла и поцеловала ее. – Мне говорили, что это бывает и ты верно слышала, но я теперь только испытала эту любовь. Это не то, что прежде. Как только я увидала его, я почувствовала, что он мой властелин, и я раба его, и что я не могу не любить его. Да, раба! Что он мне велит, то я и сделаю. Ты не понимаешь этого. Что ж мне делать? Что ж мне делать, Соня? – говорила Наташа с счастливым и испуганным лицом. – Но ты подумай, что ты делаешь, – говорила Соня, – я не могу этого так оставить. Эти тайные письма… Как ты могла его допустить до этого? – говорила она с ужасом и с отвращением, которое она с трудом скрывала. – Я тебе говорила, – отвечала Наташа, – что у меня нет воли, как ты не понимаешь этого: я его люблю! – Так я не допущу до этого, я расскажу, – с прорвавшимися слезами вскрикнула Соня. – Что ты, ради Бога… Ежели ты расскажешь, ты мой враг, – заговорила Наташа. – Ты хочешь моего несчастия, ты хочешь, чтоб нас разлучили… Увидав этот страх Наташи, Соня заплакала слезами стыда и жалости за свою подругу. – Но что было между вами? – спросила она. – Что он говорил тебе? Зачем он не ездит в дом? Наташа не отвечала на ее вопрос. – Ради Бога, Соня, никому не говори, не мучай меня, – упрашивала Наташа. – Ты помни, что нельзя вмешиваться в такие дела. Я тебе открыла…

Гипоидная шестерня

Ваз 2110 с хрустом включается задняя передача. Ваз 2112 при включении задней передачи происходит хруст так же и при

Такие гипоидные передачи применять не рекомендуется. Гипоидная шестерня с правым наклоном зуба увеличивается в размерах при смещении ее выше оси колеса и уменьшается при смещении ниже оси.  

На некоторых отечественных грузовых автомобилях ( ГАЗ-53А) и автобусах ( ПАЗ-672) одинарная главная передача имеет шестерни с гипоидным зацеплением. Гипоидная шестерня представляет собой усеченный гиперболоид вращения, на поверхности которого нарезаны зубья. Гипоидная передача отличается тем, что оси ведущей и ведомой шестерен не пересекаются между собой, а проходят на некотором расстоянии одна от другой, при этом угол наклона винтовой линии зубьев ведущей шестерни значительно больше, чем ведомой. Вследствие этого размер ведущей шестерни при том же размере ведомой шестерни ( по сравнению с другими передачами) значительно возрастает. Шестерни гипоидных передач имеют большую толщину и рабочую высоту зубьев, а при работе среднее число зубьев, одновременно находящихся в зацеплении, у них выше. Благодаря этому повышается срок службы гипоидных шестерен, а их работа протекает более плавно и бесшумно.  

Все штанги в точках вращения или снабжены сайлент-блоками, или коническими резиновыми втулками особой конструкции, которые находятся под действием осевого сжимающего усилия. Главная передача имеет гипоидные шестерни.  

Главная передача имеет гипоидные шестерни. Колеса с проволочными спицами закреплены на центральной втулке. Картеры ведущих мостов или полуразгруженные полуоси нужно рассчитывать на динамические нагрузки, возникающие при езде по неровной дороге. Опыты показали, что при наезде автомобиля, имеющего сплошные шины, на препятствие высотой 25 мм при скорости движения 25 км / час создается нагрузка на колесо, которая в 7 раз больше статического давления на грунт.  

Например, Таул упоминает, что в Англии гипоидные шестерни были впервые применены в 1929 г. для легковых автомобилей серийного производства и только с 1934 г. их стали применять и на других моделях. Великобритании, были снабжены гипоидными мостами и только в 41 модели были использованы конические косозубые шестерни.  

Поскольку в гипоидных передачах две металлические поверхности подвергаются действию скольжения и качения, то вопрос об их смазке приобрел еще более серьезное значение, чем в случае применения зубчатых колес с эвольвентным профилем зубьев. На практике скоро убедились в том, что смазывать гипоидные шестерни минеральным маслом без присадки, особенно в тяжелых эксплуатационных условиях, невозможно.  

Эти два вида трения могут иметь место одновременно, например в гипоидных шестернях.  

Положение контактного пятна.

Сборка цилиндрических пар шестерен не вызывает особых трудностей, поскольку эти сопряжения не регулируются. Значительно большей трудоемкости требует сборка главной передачи заднего моста со спирально-коническими или гипоидными шестернями и раскомплектованных конических шестерен.  

Масла специальные ( ГОСТ 4002 — 53 и 4003 — 53) содержат осернен-ные компоненты, вводимые с целью повышения прочности масляной пленки на рабочих поверхностях шестерен. Предназначаются эти масла для применения в автомобилях с сильно нагруженными механизмами трансмиссии. Для главных передач автомобилей с гипоидными шестернями применение каких-либо иных масел, кроме масла, специально выпускаемого для гипоидных передач ( ГОСТ 4003 — 53), не допускается, так как ведет к быстрому износу шестерен.  

Схемы и тяговые характеристики-трансмиссии с механической коробкой передач ( кривые / и 2 — соответственно тяговые усилия на 1 — й и 2 — й передачах.

Схема трансмиссии показана на рис. 36, а. От двигателя крутящий момент передается на сухое дисковое сцепление, которое через поводковый патрон вращает шестерню коробки передач. Передвижной блок шестерен коробки приводит в движение основной вал и позволяет двигаться погрузчику передним или задним ходом. При движении в обоих направлениях вращение передается валу, соединенному с гипоидной шестерней. Кривая тягового усилия в зависимости от скорости движения погрузчика показана на том же рисунке. Она подобна кривой крутящего момента в зависимости от режима работы двигателя. При режимах работы до точки / проскальзывание сцепления не позволяет увеличивать скорость движения.  

ДОМОСТРОЙСантехника и строительство

Большинство современных рабочих машин требует регулирования скорости рабочих органов в зависимости от условий осуществления технологического процесса. Для этого машины снабжают ступенчатыми коробками передач с большим числом зубчатых пар, например, в коробке передач автомобилей их 4 — 6 пар, станков 5 — 16 лишь в механизме главного движения. Применение в машинах вариаторов (бесступенчатых передач)значительно упрощает конструкцию, позволяет установить оптимальный скоростной режим и регулировать скорость на ходу. Все это существенно повышает производительность машины, качество продукции и, кроме того, вызывает уменьшение шума и вибрации.

Простейший вариатор, называемыйлобовым (рис.10), состоит из ролика 1 и диска 2. Изменение скорости ведомого вала происходит за счет осевого перемещения ролика. Лобовой вариатор допускает реверсивные вращения ведомого вала при одностороннем вращении ведущего. Ведущим звеном в лобовой передаче может быть либо ролик, либо работающий торцом диск. Ролик можно смещать вдоль оси. Это позволяет плавно регулировать величину и направление угловой скорости выходного звена. Рис.10. Лобовой вариатор

Передаточное число лобового вариатора

Основной кинематической характеристикой вариатора является диапазон регулированияугловой скорости (передаточного числа) ведомого вала при постоянной угловой скорости ведущего вала:

На рис. 11 показана схема вариатора с коническими катками 1и 3 и промежуточным цилиндрическим катком 2, зажатым между коническими катками с помощью пружины 4.

При вращении маховика 5 винт 6, перемещающийся в подшипниках 7, передвигает промежуточный каток 2, свободно вращающийся на оси винта. При постоянной угловой скорости ведущего катка 1 значение угловой скорости ведомого катка 3 изменяется. Если промежуточный каток 2 перемещается влево, то угловая скорость ведомого катка 1 увеличивается.

Рис.11. Вариатор с коническими катками

Контрольные вопросы

1.Мощность механической передачи определяется по формуле …

1).

; 2) ; 3). ; 4).

2.КПД механической передачи определяется по формуле …

1).

, 2). , 3). , 4).

3.Механическая передача является повышающей и называется мультипликатором при …

4.Механическая передача является понижающей и называется редуктором при …

5.Коэффициент полезного действия (КПД) механического привода определяется по формуле …

Основные показатели для выбора механических передач

Выбор типа передачи — сложная конструкторская задача. Нужно подобрать вид и спроектировать механизм, наиболее полно удовлетворяющий техническим требованиям, сформулированным для данного узла.

При выборе конструктор сопоставляет следующие основные факторы:

• опыт предшествующих аналогичных конструкций;
• мощность и момент на валу ;
• число оборотов на входе и на выходе;
• требуемый К.П.Д.;
• массогабаритные характеристики;
• доступность регулировок;
• плановый эксплуатационный ресурс;
• себестоимость производства;
• стоимость обслуживания.

При высоких передаваемых мощностях обычно выбирают многопоточный зубчатый вид. При необходимости регулировки числа оборотов в широком диапазоне разумно будет выбрать клиноременной вариатор. Конечное решение остается за конструктором.

Передаточное отношение цепной передачи

В подобной ременной передаче ремень может быть заменен на цепь, в этом случае шкивы также должны быть заменены на звездочки. Полученная передача называется цепной, она знакома каждому, ведь именно такая применяется на велосипедах. Для нее передаточное отношение определяется так же, как для ременной, но можно воспользоваться и соотношением количества зубьев на звездочках (ведущей и ведомой). Однако при таком расчёте передаточное отношение будет обратным, то есть передаточное число определяется делением числа зубьев ведомой звездочки на число зубьев ведущей (z2/z1).

Отличительной особенностью цепной передачи является повышенный уровень шума, а также износ при работе на высоких скоростях, поэтому ее при необходимости использования лучше всего ставить после уменьшения оборотов. В автомобиле возможно применение цепной передачи для привода ГРМ, правда, ограничением такого применения является повышенный уровень шума при ее работе.

ГП на заднеприводных автомобилях

Другие виды главной передачи устанавливаются на заднеприводные авто, так как мотор с КПП находятся параллельно ходу, и крутящий момент подаётся на ведущую ось вертикально.

На заднеприводных машинах чаще всего установлена гипоидная передача, которая обладает наименьшей нагрузкой на зуб и создает минимальную степень шума. При функционировании уменьшается коэффициент полезного действия, т. к. смещённые крепления зубчатых колёс повышают коэффициент трения при скольжении.

На машинах с гипоидной ГП передаточное число составляет 3,5 — 5,4, на грузовых авто 5 — 7. Данная передача разнится с цилиндрической: ось вала не перекрещивается с шестерёнкой, т.к. форма позволяет спускать кардан и уменьшать клиренс кузова, это приводит к максимальной устойчивости автомобиля.

Это интересно: Что означает белый дым из выхлопной трубы? 2 основные причины и способы диагностики неисправности

Если владельцу авто неинтересны размеры и степень шума, то используется ГП канонического вида. Червячная передача устанавливается очень редко, так как её производство трудозатратное и дорогое.

Для нормального функционирования трущихся элементов и зубьев требуется смазка. В картер или задний мост наливается специальное масло. Его уровень требуется контролировать для обеспечения стабильной работы элементов машины.