Устройство автомобилей




Трансмиссия автомобиля




Трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля.

Слово «трансмиссия» происходит от английского «Transmission» - «передача», «сообщение», «пересылка», «перевод», «перенос».

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.

назначение и устройство трансмиссии автомобиля

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).

классификация трансмиссий

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.

типы трансмиссий

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.


***

Бесступенчатые трансмиссии