Главные передачи

Главная передача подробно

Главная передача – механизм, часть трансмиссии автомобиля, передающий крутящий момент от коробки передач к ведущим колесам автомобиля. Главная передача может быть выполненной в виде отдельного агрегата – ведущего моста (заднеприводные автомобили классической компоновки), либо объединенной с двигателем, сцеплением и коробкой передач в единый силовой блок (заднемоторные и переднеприводные автомобили).
По способу передачи крутящего момента главные передачи подразделяются на зубчатые (шестеренчатые) и цепные. Цепные главные передачи в настоящее время используются только на мотоциклах и велосипедах.
Цепная главная передача состоит из двух звездочек – ведущей, насаженной на выходной вал коробки передач, и ведомой, объединенной со ступицей ведущего (заднего) колеса мотоцикла. Несколько сложней по устройству главная передача велосипеда с планетарной коробкой передач. Ведомая звездочка, приводимая в движение цепью, приводит во вращение шестерни планетарной коробки, встроенной в ступицу колеса и через нее – ведущее заднее колесо.
Иногда в мотоциклах классической компоновки в главной передаче вместо цепи используется зубчатый армированный ремень (например, в главной передаче мотоциклов «Харлей-Дэвидсон»). В этом случае обычно говорят о ременной передаче, как об отдельном типе главной передачи.
Ременная главная передача широко используется в легких мотоциклах и в скутерах (мотороллерах) с бесступенчатым вариатором. В этом случае вариатор служит в качестве главной передачи, поскольку ведомый шкив ременного вариатора объединен со ступицей ведущего колеса мотоцикла.

Классификация зубчатых главных передач

По количеству пар зацепления главные передачи подразделяются на одинарные и двойные. Одинарные главные передачи устанавливаются на легковые автомобили и грузовики, содержат одну пару конических шестерен постоянного зацепления. Двойные главные передачи устанавливают на грузовики, автобусы и тяжелые транспортные машины специального назначения. В двойной главной передачи в постоянно зацеплении находятся две пары шестерен – конических и цилиндрических. Двойная передача способна передать больший крутящий момент, чем одинарная.
На трехосных грузовых автомобилях и многоосной транспортной технике применяются проходные главные передачи, в которых крутящий момент передается не только на среднюю ведущую ось, но и на последующую, также ведущую. В абсолютном большинстве легковых автомобилей и двухосных грузовых автомобилей, автобусов, в другой транспортной технике с одной ведущей осью применяются непроходные главные передачи.
Получившие наибольшее распространение одинарные главные передачи по типу зацепления подразделяются на:

  • 1. Червячные, в которых крутящий момент передается червяком на червячное колесо. Червячные передачи, в свою очередь, подразделяются на передачи с нижним и верхним расположением червяка. Червячные главные передачи иногда применяются в многоосных транспортных средствах с проходной главной передачей (или с несколькими проходными главными передачами) и в автомобильных вспомогательных лебедках.

В червячных передачах ведомое шестеренчатое колесо имеет однотипное устройство (всегда большого диаметра, который зависит от заложенного в конструкцию редуктора передаточного отношения, всегда выполняется с косыми зубьями). А червяк может иметь различную конструкцию.
По форме червяки разделяются на цилиндрические и глобоидные. По направлении линии витка – на левые и правые. По числу канавок резьбы – на однозаходные и многозаходные. По форме резьбовой канавки – на червяки с архимедовым профилем, с конволютным профилем и эвольвентным профилем.

  • 2. Цилиндрические главные передачи, в которых крутящий момент передается парой цилиндрических шестерен – косозубых, прямозубых или шевронных. Цилиндрические главные передачи устанавливаются в переднеприводные автомобили с поперечно расположенным двигателем.
  • 3. Гипоидные (или спироидные) главные передачи, в которых крутящий момент передается парой шестерен с косыми или криволинейными зубьями. Пара шестерен гипоидной передачи либо соосна (встречается реже), либо оси шестерен смещены относительно друг друга – с нижним или верхним смещением. За счет сложной формы зубьев площадь зацепления увеличена, и шестеренчатая пара способна передавать больший крутящий момент, чем шестерни главной передачи других типов. Гипоидные передачи устанавливаются в легковые и грузовые автомобили классической (заднеприводной с передним расположением двигателя) и заднемоторной компоновок.

Двойные главные передачи по типу зацепления подразделяются на:

  • 1. Центральные одно и двухступенчатые. В двухступенчатых главных передачах предусмотрено переключение пар шестерен для изменения крутящего момента, передаваемого на ведущие колеса. Такие главные передачи используются на гусеничной и тяжелой транспортной технике специального назначения.
  • 2. Разнесенные главные передачи с колесными или бортовыми редукторами. Такие главные передачи устанавливают на легковые машины (джипы) и грузовые автомобили для увеличения дорожного просвета, на колесные транспортеры военного назначения.

Помимо этого двойные главные передачи подразделяются по типу зацепления пар шестерен на:

В автомобилях зубчатые главные передачи выполнены в виде единого агрегата с дифференциалом – механизмом разделения крутящего момента между двумя колесами ведущей оси. В тяжелых мотоциклах с карданной передачей и приводом на заднее колесо дифференциал не применяется. В мотоциклах с боковой коляской и полным приводом (на заднее колесо мотоцикла и на колесо коляски) дифференциал выполнен в виде отдельного механизма. На подобные мотоциклы устанавливают две независимые главные передачи, связанные между собой дифференциалом.

Принцип работы гипоидной главной передачи

Крутящий момент передается от двигателя через сцепление, коробку передач и карданный вал на ось ведущей шестерни гипоидной главной передачи. Ось ведущей шестерни установлена соосно ведущему валу двигателя и ведомому валу КП. При вращении ведущая шестерня, имеющая меньший диаметр, чем ведомая шестерня, передает крутящий момент зубьям ведомой шестерни, приводя ее во вращение. Поскольку контакт поверхности зубьев увеличен за счет их особой формы – косой или криволинейной – передаваемый крутящий момент может достигать очень высоких значений. Однако, сложная форма зубьев приводит к тому, что на их поверхность воздействуют не только ударные нагрузки, но и силы трения (из-за проскальзывания зубьев относительно друг друга). Поэтому в гипоидных главных передачах используют специальное масло, обладающее высокими смазочными свойствами и обеспечивающее длительный срок службы шестеренчатой пары.

Принцип действия червячной главной передачи
В силу конструктивных особенностей, большого передаточного отношения (от 8 в рулевых механизмах, до 1000 в особо мощных лебедках) и низкого КПД червячная пара в автомобильных главных передачах (за редким исключением) не применяется. Наибольшее распространение она получила в лебедках.
Крутящий момент передается на червячное колесо через коробку отбора мощности, подключаемую к раздаточной коробке, установленной (как правило, встречаются и другие кинематические схемы) за коробкой передач автомобиля. Оси червяка и ведомой шестерни (ведомого колеса) располагаются под прямым углом (но встречается и иное расположение осей червячной пары). Червячное колесо входит в зацепление с ведомым косозубым (для обеспечения плотного контакта и увеличения поверхности зацепления) шестеренчатым колесом. Крутящий момент передается от винтовой канавки червяка на зубья ведомой шестерни. Частота вращения червяка намного выше, чем частота вращения ведомого колеса. За счет этого пропорционально увеличивается крутящий момент – чем больше передаточное отношение, тем большее усилие способна развить лебедка.
Червячная передача обладает рядом преимуществ перед главными передачами других типов. Она отличается высокой износостойкостью и не требует применения высококачественных смазочных материалов. Она способна передавать сверхвысокий крутящий момент. Отличается малошумностью и плавностью хода (из-за отсутствия ударных нагрузок на канавку червяка и поверхность зубьев ведомой шестерни). Наконец, червячная передача обладает свойством самоторможения – при прекращении передачи крутящего момента на червяк, вращение ведомого колеса автоматически прекращается.
К недостаткам червячной передачи относят склонность к нагреву из-за сил трения, к заеданию механизма при незначительном износе, повышенные требования к точности сборки червячной пары.
Червячная главная передача относится к редукторам необратимого действия. Если усилие передается от ведомого шестеренчатого колеса к ведущему червяку, то есть в обратном порядке, червяк вращаться не будет. Следовательно, червячная главная передача исключает движение автомобиля по инерции, накатом. Отсюда ее применение на тихоходной транспортной технике и машинах специального назначения. На лебедках для обеспечения свободного вращения барабана червячную пару снабжают муфтой свободного (обратного) хода, которая разобщает барабан и ведомое зубчатое колесо при его вращении в обратном направлении – разматывании троса лебедки.

Устройство главной передачи автомобиля

Трансмиссия в конструкции авто обеспечивает изменение и передачу вращения от силовой установки на ведущие колеса. Эта составная часть включает в себя ряд узлов, среди которых и главная передача автомобиля.

Назначение, конструктивные особенности

Основная задача этого элемента сводится к изменению крутящего момента перед подачей его на привод колес. То же делает и коробка передач, но у неё существует возможность изменения передаточных чисел за счет ввода в зацепление тех или иных шестерен. Несмотря на наличие в конструкции автомобиля КПП, на выходе из нее крутящий момент небольшой, а скорость вращения выходного вала – высокая. Если передать вращение напрямую на ведущие колеса, то возникшая нагрузка «задавит» двигатель. В общем, авто просто не сможет сдвинуться с места.

Главная передача автомобиля обеспечивает повышение крутящего момента и снижение скорости вращения. Но в отличие от КПП передаточное число у нее фиксированное.

Расположение главной передачи на примере обычной МКПП

Представляет собой эта передача на легковом авто обычный шестеренчатый одноступенчатый редуктор постоянного зацепления, состоящий из двух шестерен разного диаметра. Ведущая шестерня небольшая по размерам и связана она с выходным валом КПП, то есть вращение подается на нее. Ведомая же шестерня значительно больше по размерам и получаемое вращение она подает на приводные валы колес.

Передаточное число является соотношением количества зубьев шестерен редуктора. Для легковых авто этот параметр находится в диапазоне 3,5-4,5, а для грузовиков он достигает 5-7.

Чем больше передаточное число (больше количество зубьев ведомой шестерни относительно ведущей), тем выше крутящий момент, подаваемый на колеса. При этом тяговое усилие будет больше, но максимальная скорость ниже.

Передаточное число главное передачи подбирается исходя из эксплуатационных показателей силовой установки, а также других узлов трансмиссии.

Устройство главной передачи напрямую зависит от конструктивных особенностей самого автомобиля. Этот редуктор может быть, как отдельным узлом, установленным в своем картере (заднеприводные модели), так и входить в конструкцию КПП (авто с передним приводом).

Главная передача в заднеприводном автомобиле

Что касается некоторых полноприводных авто, то у них может использоваться разная компоновка. Если в таком автомобиле расположение силовой установки – поперечное, то главная передача передней оси входит в конструкцию КПП, а задней располагается в отдельном картере. У автомобиля с продольной компоновкой главные передачи на обоих осях отделены от КПП и раздаточной коробки.

В моделях с отделенной главной передачей, этот редуктор выполняет еще одну задачу – изменяет угол направления вращения на 90 град. То есть выходной вал КПП и приводные валы колес имеют перпендикулярное расположение.

Расположение главной передачи передней оси Audi

В переднеприводных моделях, где главная передача входит в конструкцию КПП, указанные валы имеют параллельное расположение, поскольку менять угол направления не нужно.

В ряде грузовых авто применяются двухступенчатые редукторы. Примечательно, что их конструкция может быть разной, но наибольшее распространение получила так называемая разнесенная компоновка, в которой используется один центральный редуктор и два колесных (бортовых). Такая конструкция позволяет существенно повысить крутящий момент, а соответственно и тяговое усилие на колесах.

Особенность работы редуктора сводится к тому, что он равномерно разделяет вращение на оба приводных вала. При прямолинейном движении такое условие является нормальным. Но при прохождении поворотов колеса одной оси проходят разное расстояние, поэтому необходимо изменение скорости вращения каждого из них. Это входит в задачу дифференциала, используемого в конструкции трансмиссии (он устанавливается на ведомой шестерне). В результате главная передача подает вращение на приводные валы не напрямую, а через дифференциал.

Виды и их применяемость

Основной характеристикой главных передач является тип шестерен и вид зацепления зубьев между ними. На авто используются такие типы редукторов:

  1. Цилиндрический
  2. Конический
  3. Гипоидный
  4. Червячный

Випы главных передач

Цилиндрические шестерни применяются в главных передачах переднеприводных авто. Отсутствие надобности в изменении направления вращения и позволяет использовать такой редуктор. Зубья на шестернях – косые или шевронные.

Передаточное число для таких редукторов находится в диапазоне 3,5-4,2. Большее передаточное число не используется, поскольку для этого необходимо повышать размеры шестеренок, что сопровождается увеличением шумности работы передачи.

Коническая, гипоидная и червячная передачи используются там, где необходимо не только изменение передаточного числа, а и изменение направления вращения.

Конические редукторы применяются обычно на грузовых авто. Их особенность сводится к тому, что оси шестеренок перекрещиваются, то есть находятся на одном уровне. В таких передачах используются зубья косой или криволинейной формы. На легковых авто этот тип редуктора не используется из-за значительных габаритных размеров и повышенной шумности.

На заднеприводных легковушках чаще всего применяется иной тип – гипоидный. Его особенность сводится к тому, что оси шестерен смещены. За счет расположения ведущей шестерни ниже относительно оси ведомой, удается уменьшить габариты редуктора. При этом этот тип передачи характеризуется повышенной устойчивостью к нагрузкам, а также плавностью и бесшумностью работы.

Червячные передачи – наименее распространенные и на авто практически не используются. Основная причина этого – сложность и дороговизна изготовления составных элементов.

Основные требования. Современные тенденции

Главным передачам выдвигается немало требований, основными из которых являются:

  • Надежность;
  • Минимальная потребность в обслуживании;
  • Высокие показатели КПД;
  • Плавность и бесшумность;
  • Минимально возможные габаритные размеры.

Естественно, идеального варианта не существует, поэтому конструкторам при выборе типа главной передачи приходится искать компромиссы.

Отказаться от использования главной передачи в конструкции трансмиссии пока не получается, поэтому все наработки направлены на повышение эксплуатационных показателей.

Примечательно, что изменение рабочих параметров редуктора является одним из основных видов тюнинга трансмиссии. За счет установки шестерен с измененным передаточным числом можно существенно повлиять на динамику авто, максимальную скорость, расход топлива, нагрузку на КПП и силовой агрегат.

Напоследок стоит упомянуть особенности конструкции роботизированных КПП с двойным сцеплением, что сказывается и на устройстве главной передачи. В таких КПП парные и непарные передачи разделены, поэтому на выходе имеется два вторичных вала. И каждый из них передает вращение на свою ведущую шестерню главной передачи. То есть, в таких редукторах ведущих шестерен – две, а ведомая только одна.

Схема коробки передач DSG

Эта конструктивная особенность позволяет сделать передаточное число на редукторе изменяемым. Для этого всего лишь используются ведущие шестеренки с разным количеством зубьев. К примеру, при задействовании ряда непарных передач для повышения тягового усилия используется шестерня, обеспечивающая большее передаточное число, а шестерня парного ряда имеет меньшее значение этого параметра.

Главная передача и все,что нужно о ней знать.

Главная передача автомобиля – элемент трансмиссии, в наиболее распространенном варианте состоящий из двух шестерен (ведомой и ведущей), призванный преобразовывать крутящий момент, поступающий от коробки передач, и передавать его на ведущую ось. От конструкции главной передачи напрямую зависят тягово-скоростные характеристики автомобиля и расход топлива. Рассмотрим устройство, принцип действия, виды и требования к механизму трансмиссии.

Устройство главной передачи

По сути, главная передача — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:

  • цилиндрическая – в большинстве случаев применяется на автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач и передним приводом;
  • коническая – применяется очень редко, так как имеет большие габариты и высокий уровень шума;
  • гипоидная – наиболее востребованная разновидность главной передачи, которая применяется на большинстве автомобилей с классическим задним приводом. Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума;
  • червячная – практически не применяется на автомобилях по причине трудоемкости изготовления и высокой стоимости.

Также стоит отметить, что автомобили с передним и задним приводом имеют различное расположение главной передачи. В переднеприводных автомобилях с поперечным расположением КПП и силового агрегата, цилиндрическая главная передача располагается непосредственно в картере КПП .

В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.

Принцип работы

Основная характеристика этого редуктора — передаточное число. Данный параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни (связана с колесами) к ведущей (связана с вторичным валом коробки передач). Чем больше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (крутящий момент увеличивается), но при этом уменьшается значение максимальной скорости. Уменьшение передаточного числа увеличивает максимальную скорость, при этом машина начинает ускоряться медленнее. Для каждой модели автомобиля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, КПП, размера колес, тормозной системы и т.д. Принцип действия главной передачи достаточно прост: во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя передается коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной передачи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.

Основные требования. Современные тенденции

Главным передачам выдвигается немало требований, основными из которых являются:

  • Надежность;
  • Минимальная потребность в обслуживании;
  • Высокие показатели КПД;
  • Плавность и бесшумность;
  • Минимально возможные габаритные размеры.

Естественно, идеального варианта не существует, поэтому конструкторам при выборе типа главной передачи приходится искать компромиссы.

Отказаться от использования главной передачи в конструкции трансмиссии пока не получается, поэтому все наработки направлены на повышение эксплуатационных показателей.

Примечательно, что изменение рабочих параметров редуктора является одним из основных видов тюнинга трансмиссии. За счет установки шестерен с измененным передаточным числом можно существенно повлиять на динамику авто, максимальную скорость, расход топлива, нагрузку на КПП и силовой агрегат.

Напоследок стоит упомянуть особенности конструкции роботизированных КПП с двойным сцеплением, что сказывается и на устройстве главной передачи. В таких КПП парные и непарные передачи разделены, поэтому на выходе имеется два вторичных вала. И каждый из них передает вращение на свою ведущую шестерню главной передачи. То есть, в таких редукторах ведущих шестерен – две, а ведомая только одна.

Схема коробки передач DSG

Эта конструктивная особенность позволяет сделать передаточное число на редукторе изменяемым. Для этого всего лишь используются ведущие шестеренки с разным количеством зубьев. К примеру, при задействовании ряда непарных передач для повышения тягового усилия используется шестерня, обеспечивающая большее передаточное число, а шестерня парного ряда имеет меньшее значение этого параметра.

Двойные главные передачи

Эти передачи применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на полноприводных трехосных автомобилях и автобусах для увеличения передаточного числа трансмиссии, чтобы обеспечить передачу большого крутящего момента. КПД двойных главных передач находится в пределах 0,93…0,96.

Двойные главные передачи имеют две зубчатые пары и обычно состоят из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с прямыми или косыми зубьями. Наличие цилиндрической пары шестерен позволяет не только увеличить передаточное число главной передачи, но и повысить прочность и долговечность конической пары шестерен.

В центральной главной передаче (рисунок 2, г) коническая и цилиндрическая пары шестерен размещены в одном картере в центре ведущего моста. Крутящий момент от конической пары через дифференциал подводится к ведущим колесам автомобиля.

В разнесенной главной передаче (рисунок 2, д) коническая пара шестерен 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни 6 — в колесных редукторах. При этом цилиндрические шестерни соединяются полуосями 7 через дифференциал с конической парой шестерен. Крутящий момент от конической пары через дифференциал и полуоси 7 подводится к колесным редукторам.

Широкое применение в разнесенных главных передачах получили однорядные планетарные колесные редукторы. Такой редуктор состоит из прямозубых шестерен — солнечной 8, коронной 11 и трех сателлитов 9. Солнечная шестерня приводится во вращение через полуось 7 и находится в зацеплении с тремя сателлитами, свободно установленными на осях 10, жестко связанных с балкой моста. Сателлиты входят в зацепление с коронной шестерней 11, прикрепленной к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары шестерен 5 к ступицам ведущим колес передается через дифференциал полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и коронные шестерни 11.

При разделении главной передачи на две части уменьшаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а также уменьшаются размеры картера и средней части ведущего моста. В результате увеличивается дорожный просвет и тем самым повышается проходимость автомобиля. Однако разнесенная главная передача более сложна, имеет большую металлоемкость, дорогостояща и трудоемка в обслуживании.

Классификация главных передач

По числу пар зацеплений

По виду зубчатого соединения

  • По компоновке Цилиндрическая. Применяется на машинах с передним приводом, в которых двигатель и коробка переключения передач имеют поперечное расположение. В этом типе соединения применяются шестерни с шевронными и косыми зубьями.
  • Коническая. Используется на тех заднеприводных машинах, в которых не важны размеры механизмов и нет ограничений на уровень шума.
  • Гипоидная — самый популярный вид зубчатого соединения для автомобилей с задним приводом.
  • Червячная -в конструкции трансмиссии автомобилей практически не применяется.
  • Размещенные в коробке передач либо в силовом агрегате. На переднеприводных автомобилях главная передача расположена непосредственно в корпусе КПП.
  • Размещенные отдельно от КПП. В машинах с задним приводом главная пара шестерен располагается в картере ведущего моста вместе с дифференциалом.

Отметим, что в полноприводных автомобилях расположение главной пары зубчатых колес зависит от разновидности привода.

Преимущества и недостатки

Цилиндрическая главная передача. Максимальное передаточное число ограничено значением 4,2. Дальнейшее увеличение отношения числа зубьев ведет к существенному увеличению размера механизма, а также повышению уровня шума. Каждый из типов зубчатых соединений имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их:

  • Гипоидная главная передача. Этот тип отличается низкой нагрузкой на зубья и пониженным уровнем шума. При этом из-за смещения в зацеплении шестерен повышается трение скольжения и понижается КПД, но в то же время появляется возможность опустить карданный вал максимально низко. Передаточное число для легковых автомашин – 3,5-4,5; для грузовых – 5-7;.
  • Коническая главная передача. Используется редко из-за большого размера и шумности.
  • Червячная главная передача. Данная разновидность зубчатого соединения из-за трудоемкости изготовления и высокой стоимости производства практически не используется.

Типы главных передач

Главная передача

У заднеприводных автомобилей главная передача конструктивно объединена с ведущим мостом. Конструкция главной передачи заднеприводного автомобиля представлена на рис. 4.23.

Рис 4 23 Главная передача:
1 – картер редуктора заднего моста; 2 – фланец для соединения с карданным валом; 3 – ведущая вал шестерня; 4 – ведомая шестерня; 5 – сателлиты; 6 – коробка дифференциала; 7 – ось сателлитов;
8 – шестерни полуосей

Главная передача выполнена в виде конической пары: зубчатых шестерни и колеса. При этом у шестерни меньший размер и меньшее число зубьев. Она является ведущей, а зубчатое колесо – ведомым. Коническая передача позволила передать крутящий момент от двигателя к задним колесам под прямым углом, а сочетание
размеров и числа зубьев шестерен – снизить обороты, увеличив крутящий момент.
На автомобилях с передним приводом корпус главной передачи конструктивно объединен с корпусом коробки передач. В этом случае передача крутящего момента к колесам происходит через специальные валы. Автомобили с любой схемой привода оборудуют дифференциалом главной передачи, схема работы которого показана на рис. 4.24.

Необходимость использования дифференциала обусловлена тем, что при прохождении поворотов колесо, находящееся с наружной стороны поворота, проходитбольшее расстояние, чем колесо, движущееся с его внутренней стороны.
Дифференциал дает возможность ведущим колесам вращаться с разной угловой скоростью. Корпус дифференциала жестко связан с ведомым коническим колесом (большего размера). В корпусе дифференциала установлены две шестерни, которые с помощью полуосей (заднеприводная компоновка) или специальных валов (переднеприводная компоновка) связаны с ведущими колесами автомобиля. Между этими шестернями в постоянном зацеплении с ними расположены две или четыре шестерни-сателлита, оси которых жестко связаны с корпусом дифференциала.
При движении автомобиля по прямой корпус дифференциала вращается как единое целое с коническим колесом (ведомым, большего размера), шестерни-сателлиты не вращаются, ведущие колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью. При движении автомобиля в повороте шестерни-сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, из-за чего левая и правая шестерни, связанные с ведущими колесами, могут вращаться с разными скоростями. Помимо положительного эффекта, в применении дифференциала в главной передаче есть и отрицательный. При попадании автомобиля левыми колесами на участок дороги с одним коэффициентом сцепления, а правыми – с другим, сильно отличающимся, дифференциал может сослужить недобрую службу. Вы, наверное, обращали внимание, как зимой автомобиль, попавший одним ведущим колесом на лед, никак не может сдвинуться с места, хотя второе ведущее колесо находится на чистом асфальте. И все это из-за дифференциала. Он автоматически перераспределяет весь крутящий момент к тому колесу, под которым меньше сопротивление. Автомобили, предназначенные для работы в таких тяжелых условиях, оборудуют специальными системами, позволяющими блокировать работу дифференциала. В этом случае на оба ведущих колеса подается одинаковый по величине крутящий момент.

Главная передача – механизм, часть трансмиссии автомобиля, передающий крутящий момент от коробки передач к ведущим колесам автомобиля.

Главной передачей называется шестеренный механизм, повышающий передаточное число трансмиссии автомобиля. Она служит для постоянного увеличения крутящего момента двигателя, подводимого к ведущим колесам, и уменьшения угловой скорости их вращения до необходимых значений.

Главная передача может быть выполненной в виде отдельного агрегата – ведущего моста (заднеприводные автомобили классической компоновки), либо объединенной с двигателем, сцеплением и коробкой передач в единый силовой блок (заднемоторные и переднеприводные автомобили).

По количеству пар зацепления главные передачи подразделяются на одинарные и двойные. Одинарные главные передачи устанавливаются на легковые автомобили и грузовики, содержат одну пару конических шестерен постоянного зацепления. Двойные главные передачи устанавливают на грузовики, автобусы и тяжелые транспортные машины специального назначения. В двойной главной передачи в постоянно зацеплении находятся две пары шестерен – конических и цилиндрических. Двойная передача способна передать больший крутящий момент, чем одинарная.
На трехосных грузовых автомобилях и многоосной транспортной технике применяются проходные главные передачи, в которых крутящий момент передается не только на среднюю ведущую ось, но и на последующую, также ведущую. В абсолютном большинстве легковых автомобилей и двухосных грузовых автомобилей, автобусов, в другой транспортной технике с одной ведущей осью применяются непроходные главные передачи.

Одинарные главные передачи по типу зацепления подразделяются на:

Главная передача
1) Одинарные:2) Двойные:
· Цилиндрические· Центральные
· Конические· Разнесенные
· Гипоидные
· Червячные
Главные передачи: а, б, в — одинарные; г, д — двойные; е — редуктор; 1 — ведущая шестерня; 2 — ведомая шестерня; 3 — червяк; 4 — червячная шестерня; 5 — конические шестерни, 6 — цилиндрические шестерни; 7 — полуось; 8 — солнечная шестерня; 9— сателлит; 10 —ось; 11 эпициклическая шестерня; l — гипоидное смещение

Червячные, в которых крутящий момент передается червяком на червячное колесо. Червячные передачи, в свою очередь, подразделяются на передачи с нижним и верхним расположением червяка. Червячные главные передачи иногда применяются в многоосных транспортных средствах с проходной главной передачей (или с несколькими проходными главными передачами) и в автомобильных вспомогательных лебедках.

В червячных передачах ведомое шестеренчатое колесо имеет однотипное устройство (всегда большого диаметра, который зависит от заложенного в конструкцию редуктора передаточного отношения, всегда выполняется с косыми зубьями). А червяк может иметь различную конструкцию.

По форме червяки разделяются на цилиндрические и глобоидные. По направлении линии витка – на левые и правые. По числу канавок резьбы – на однозаходные и многозаходные. По форме резьбовой канавки – на червяки с архимедовым профилем, с конволютным профилем и эвольвентным профилем.

Цилиндрические главные передачи, в которых крутящий момент передается парой цилиндрических шестерен – косозубых, прямозубых или шевронных. Цилиндрические главные передачи устанавливаются в переднеприводные автомобили с поперечно расположенным двигателем.

Гипоидные (или спироидные) главные передачи, в которых крутящий момент передается парой шестерен с косыми или криволинейными зубьями. Пара шестерен гипоидной передачи либо соосна (встречается реже), либо оси шестерен смещены относительно друг друга – с нижним или верхним смещением. За счет сложной формы зубьев площадь зацепления увеличена, и шестеренчатая пара способна передавать больший крутящий момент, чем шестерни главной передачи других типов. Гипоидные передачи устанавливаются в легковые и грузовые автомобили классической (заднеприводной с передним расположением двигателя) и заднемоторной компоновок.

Тип передачиПреимуществаНедостатки
Зубчатые передачиЦилиндрические1.Компактность. 2.Возможность передавать большие мощности (до 1000 квт). 3.Наибольшие скорости вращения (до 30 м/с). 4.Постоянство передаточного отношения. 5.Наибольший ККД (0,98..0,99 в одной ступени).1. сложность передачи движения на значительные расстояния; 2. жесткость передачи; 3. шум во время работы; 4. необходимость в смазке.
Конические
ВинтовыеЧервячные1.большие передаточные отношения; 2.плавность и бесшумность работы; 3.высокая кинематическая точность; 4.самоторможение.1. низкий ККД; 2. износ, заедание; 3. использование дорогих материалов; 4. требования к высокой точности сборки.

Двойные главные передачи по типу зацепления подразделяются на:

1. Центральные одно и двухступенчатые. В двухступенчатых главных передачах предусмотрено переключение пар шестерен для изменения крутящего момента, передаваемого на ведущие колеса. Такие главные передачи используются на гусеничной и тяжелой транспортной технике специального назначения.

2. Разнесенные главные передачи с колесными или бортовыми редукторами. Такие главные передачи устанавливают на легковые машины (джипы) и грузовые автомобили для увеличения дорожного просвета, на колесные транспортеры военного назначения.

Помимо этого двойные главные передачи подразделяются по типу зацепления пар шестерен на:

1. Коническо-цилиндрические.

2. Цилиндрическо-конические.

3. Коническо-планетарные.

В автомобилях зубчатые главные передачи выполнены в виде единого агрегата с дифференциалом – механизмом разделения крутящего момента между двумя колесами ведущей оси.

Принцип работы гипоидной главной передачи

Крутящий момент передается от двигателя через сцепление, коробку передач и карданный вал на ось ведущей шестерни гипоидной главной передачи. Ось ведущей шестерни установлена соосно ведущему валу двигателя и ведомому валу КП. При вращении ведущая шестерня, имеющая меньший диаметр, чем ведомая шестерня, передает крутящий момент зубьям ведомой шестерни, приводя ее во вращение. Поскольку контакт поверхности зубьев увеличен за счет их особой формы – косой или криволинейной – передаваемый крутящий момент может достигать очень высоких значений.

Однако сложная форма зубьев приводит к тому, что на их поверхность воздействуют не только ударные нагрузки, но и силы трения (из-за проскальзывания зубьев относительно друг друга). Поэтому в гипоидных главных передачах используют специальное масло, обладающее высокими смазочными свойствами и обеспечивающее длительный срок службы шестеренчатой пары.

Одинарная главная передачи.

Одинарная главная передача состоит из пары находящихся в постонном зацеплении конических зубчатых колес, применяется преимущественно на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъем­ности. Шестерня в ней соединена с карданной передачей, а колесо — с коробкой дифференциала и через дифференциал с полуосями. Одинарная главная передача может быть с обычными коничес­кими и гипоидными зубчатыми колесами.

Червячные главные передачи отличаются небольшими размерами при больших передаточных числах и отсутствием шума при работе. Однако из-за меньшего кпд по сравнению с коническими или гипоидными передачами, необходимости применения дорогостоящих материалов и высокой стоимости производства червячные редукторы получили ограниченное распространение. А вот гипоидные передачи, отличающиеся от конических плавностью зацепления, напротив, стали более востребованы в автомобилестроении. Кстати, произошло это еще и потому, что на рынке значительно расширился ассортимент смазочных материалов, обеспечивающих повышенную прочность масляной пленки (это требуется для нейтрализации значительного скольжения в контакте зубьев).

Преимуществом гипоидной передачи является то, что ось ее шестерни располо­жена ниже оси ведомого колеса (оси заднего моста). Вследствие этого центр тяжести автомобиля ниже и лучше его устойчивость. Гипоидная передача имеет большие надежность, плавность и бес­шумность, чем передача с обычными копи чески ми зубчатыми колесами со спиральными зубьями.

Одинарные передачи с коническими зубчатыми колесами со спиральными зубьями применяют на автомобилях семейств ЗАЗ и УАЗ, а гипоидные оди­нарные передачи — на автомобилях ГАЗ-3307, ГАЗ-3102 «Волга», семейства ВАЗ.

Рис. 15.3. Главные передачи:

а – коническая; б—гипоидная; в—двойная; 1 и 2 — соответственно шестерня и колесо конические; 3 и 4 -соответственно шестерня и колесо ци­линдрические

ГЛАВНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Главная передача предназначена для увеличения вращающего момента и передачи его к ведущим колесам. Основными классификационными признаками главных передач являются передаточное число, тип и взаимное расположение применяемых в них зубчатых передач.

Главные передачи подразделяются на одинарные, двойные, двойные разнесенные и двухскоростные.

Одинарные главные передачи (рис. 19.2) получили наибольшее распространение. В таких передачах применяют конические или гипоидные зубчатые колеса. Передаточные числа одинарных главных передач находятся в пределах 3,0—6,5. Дальнейшее увеличение передаточного числа вызывает необходимость увеличения диаметра ведомого зубчатого колеса, что уменьшает дорожный просвет и усложняет термообработку.

В конических передачах зубья колес криволинейные, выполненные по дуге окружности (типа «глисон»), по дуге элоиды (типа «эр- ликон») или по дуге эвольвенты (типа «клингельнберг»). Преимуществом таких передач является меньшая чувствительность к неточностям взаимного расположения, а также возможность обработки зубьев с использованием высокопроизводительного оборудования.

Гипоидные передачи занимают промежуточное положение между коническими передачами с криволинейными зубьями и червячными. Они отличаются от конических передач наличием гипоидного смещения Е ведущего зубчатого колеса относительно оси ведомого зубчатого колеса (рис. 19.3).

В гипоидных передачах легковых автомобилей ось ведущего зубчатого колеса смещают вниз относительно оси ведомого зубчатого

Рис. 19.2. Одинарная главная передача (ГАЗ-53-12):

7 — упор; 2 — маслоприемная трубка; 3 — регулировочные прокладки; 4 — муфта подшипников; 5 — фланец; б — ведущая шестерня; 7,15 — крышки; 8 — регулировочное кольцо; 9— пробка заливного отверстия; 10— сателлит; 11 — картер; 12 — гайка; 13 — полуось; 14 — правая чашка коробки дифференциала; 16 — полуосевая шестерня; 17 — крестовина; 18 — ведомая шестерня; 19 — левая чашка коробки дифференциала; 20 — маслоулавливатель

колеса (это позволяет опустить пол кузова). В гипоидных передачах грузовых автомобилей ось ведущего зубчатого колеса чаще смещают вверх для увеличения дорожного просвета. Это смещение обычно составляет не более 0,12 диаметра делительной окружности ведомого колеса для грузовых автомобилей и 0,2 — для легковых автомобилей. Гипоидные зубчатые колеса, как и конические, имеют форму зуба в виде дуги окружности, элоиды или эвольвенты.

Рис. 19.3. Гипоидная главная передача:

1 — шестерня; 2 — колесо; 3 —дифференциал; 4 — полуось; 5 — регулировочная втулка; б — прокладки; Е — гипоидное смещение

Гипоидные передачи по сравнению с коническими передачами при одинаковой прочности обладают меньшими размером, уровнем шума, позволяют уменьшить вертикальный размер туннеля в салоне легкового автомобиля, служащего для размещения карданного вала.

Недостатком гипоидных передач являются большие потери мощности вследствие продольного скольжения профилей зубьев, а также необходимость применения специальных смазочных материалов с антизадирными присадками.

Двойные главные передачи применяют на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности и автобусах. Такая передача состоит из двух пар зубчатых колес: конической и цилиндрической. При разделении общего передаточного числа между зубчатыми парами большее число имеет цилиндрическая.

По сравнению с одинарными двойные передачи имеют большие размеры, массу и стоимость, однако дают возможность получить большие значения передаточных чисел (/ = 7—12).

На рис. 19.4 представлена двойная главная передача автомобиля ЗИЛ-431410. Малая коническая шестерня 6, выполненная заодно с валом, установлена в стакан 2 на двух конических роликоподшипниках 1 и 4. Между внутренними кольцами подшипников установлены распорная втулка 20 и две регулировочные шайбы 3. Тол-

Рис. 19.4. Двойная главная передача автомобиля ЗИЛ-431410:

  • 1 — передний конический подшипник вала конической шестерни;2— стакан подшипника вала конической шестерни; 3 — регулировочные шайбы; 4 — задний конический роликоподшипник; 5 — прокладка для регулирования зацепления конических зубчатых колес; б — коническая шестерня; 7 — коническое зубчатое колесо; 8 — регулировочные прокладки; 9— конические роликоподшипники цилиндрической шестерни; 10 и 19— крышки правого и левого подшипников; 11 — цилиндрическая шестерня; 12 — картер главной передачи; 13 — цилиндрическое зубчатое колесо; 14 — полуосевая шестерня; 15 — роликоподшипник дифференциала; 16— регулировочная гайка подшипника дифференциала;
  • 17— полуось; 18— картер моста; 20— распорная втулка щину набора шайб подбирают таким образом, чтобы обеспечить требуемый предварительный натяг. Коническое колесо 7 напрессовано на вал, прикреплено к его фланцу заклепками и установлено на двух роликоподшипниках 9. Под крышками 10 и 19 помещены стальные регулировочные прокладки 8.

Для регулирования зацепления служат стальные прокладки 5, устанавливаемые между торцом картера редуктора и торцом стакана 2 подшипника вала шестерни.

Ведомое цилиндрическое зубчатое колесо 13 жестко соединено с коробкой дифференциала и вращается вместе с ней на двух конических роликовых подшипниках 15. От осевого смещения подшипники удерживаются гайками 16.

Двойные разнесенные главные передачи (рис. 19.5) устанавливают на автомобилях УАЗ-469, МАЗ-500, MA3-5336, БелАЗ-540, автобусах ЛиАЗ и др. Такая передача состоит из центрального редуктора в виде конической или гипоидной передачи с небольшим передаточным числом и двух цилиндрических или планетарных редукторов, размещенных в колесах.

Рис. 19.5. Двойная разнесенная главная передача:

7 — коронное колесо; 2 — солнечное зубчатое колесо; 3 — сателлит; 4 — ось сателлита; 5 — ступица колеса; б — дополнительная опора; 7 — корпус главной передачи; 8 — ведущая шестерня главной передачи; 9 — регулировочная гайка; 10— полуось; 11 — ведомая шестерня главной передачи

Преимущества двойных разнесенных главных передач: меньшие нагрузки на дифференциал, полуоси и карданные шарниры равных угловых скоростей, устанавливаемые в ведущих управляемых мостах; увеличение дорожного просвета за счет уменьшения размеров центрального редуктора.

Недостатками таких главных передач являются относительная сложность конструкции за счет увеличения числа цилиндрических зубчатых колес и необходимость иметь дополнительно два раздельных картера.

Двухскоростные главные передачи позволяют увеличить число ступеней трансмиссии без применения сложных многоступенчатых коробок передач. Эти передачи выпускают, например, фирмы «Итон» и «Роквел стандарт» (США) для установки на автомобилях, работающих в горных условиях, на тягачах и специальных автомобилях. Такая передача дает возможность увеличить как максимальное передаточное число, так и число передач, что необходимо для преодоления меняющихся сопротивлений, вызванных параметрами дороги и нагруженностью автомобиля.

Передаточное отношение двухскоростной передачи подбирают таким образом, чтобы передаточные числа трансмиссии образовали ряд, близкий к геометрической прогрессии. При этом высшее передаточное отношение / в главной передачи выбирается, как для одинарной главной передачи, а низшие — по формуле /о н = iO By[q, где q — знаменатель геометрической прогрессии.

Двухскоростные главные передачи могут быть выполнены в виде цилиндрического или планетарного понижающего редуктора. На рис. 19.6 показана двухскоростная главная передача с цилиндрическим редуктором. Цилиндрические шестерни 4 и 9 установлены на промежуточном валу 1 на подшипниках скольжения. Между ними на шлицах размещена зубчатая муфта 2. В положении, изображенном на рисунке, передача крутящего момента происходит через шестерни 9 и 7. При перемещении муфты вправо в работу включаются шестерни 4 и 6, т.е. происходит переход с одного передаточного числа на другое.

Применение таких передач вызывает увеличение габаритных размеров и массы ведущего моста.

В табл. 19.1 приведены передаточные числа и типы главных передач некоторых легковых и грузовых автомобилей, а также автобусов.

Надежная и бесшумная работа главной передачи определяется жесткостью валов и их опор, схемой расположения подшипников, жесткостью картера главной передачи.

Рис. 19.6. Двухскоростная главная передача:

7 — промежуточный вал; 2 — зубчатая муфта переключения; 3 — ведущая коническая шестерня; 4,6,7 и 9 — цилиндрические шестерни; 5 — ведомая коническая шестерня; 8 — полуось

Во многих конструкциях главных передач имеется упор (рис. 19.7), ограничивающий смещение ведомой шестерни под действием осевой нагрузки. В большинстве случаев применяют регулируемый или нерегулируемый упор, состоящий из штифта 1 с бронзовым наконечником 2. Встречаются упоры в виде ролика 3, установленного на игольчатом подшипнике 4. Упоры ставят с таким расчетом, чтобы они вступали в действие, когда отклонение ведомой шестерни под нагрузкой превысит допускаемую величину.

При установке ведущей шестерни на конических роликоподшипниках (рис. 19.8) для уменьшения длины консоли а и увеличения расстояния b между опорами подшипники располагают так, чтобы вершины их конусов были обращены внутрь вала, навстречу один другому.

Типы и передаточные числа главных передач ряда легковых, грузовых автомобилей и автобусов

Виды, устройство и принцип работы главной передачи

Главная передача автомобиля – элемент трансмиссии, в наиболее распространенном варианте состоящий из двух шестерен (ведомой и ведущей), призванный преобразовывать крутящий момент, поступающий от коробки передач, и передавать его на ведущую ось. От конструкции главной передачи напрямую зависят тягово-скоростные характеристики автомобиля и расход топлива. Рассмотрим устройство, принцип действия, виды и требования к механизму трансмиссии.

Принцип работы

Принцип действия главной передачи достаточно прост: во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя передается коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной передачи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.

Основная характеристика этого редуктора — передаточное число. Данный параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни (связана с колесами) к ведущей (связана с вторичным валом коробки передач). Чем больше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (крутящий момент увеличивается), но при этом уменьшается значение максимальной скорости. Уменьшение передаточного числа увеличивает максимальную скорость, при этом машина начинает ускоряться медленнее. Для каждой модели автомобиля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, КПП, размера колес, тормозной системы и т.д.

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.

Классификация главных передач

По числу пар зацеплений

  • Одинарная — имеет в составе только одну пару шестерен: ведомую и ведущую.
  • Двойная — имеет в составе две пары зубчатых колес. Делится на двойную центральную или двойную разнесенную. Двойная центральная располагается только в ведущем мосту, а двойная разнесенная еще и в ступице ведущих колес. Применяется на грузовом транспорте, так как на нем требуется повышенное передаточное число.

Одинарная и двойная главная передача

По виду зубчатого соединения

  • Цилиндрическая. Применяется на машинах с передним приводом, в которых двигатель и коробка переключения передач имеют поперечное расположение. В этом типе соединения применяются шестерни с шевронными и косыми зубьями.
  • Коническая. Используется на тех заднеприводных машинах, в которых не важны размеры механизмов и нет ограничений на уровень шума.
  • Гипоидная — самый популярный вид зубчатого соединения для автомобилей с задним приводом.
  • Червячная -в конструкции трансмиссии автомобилей практически не применяется.

Цилиндрическая главная передача

По компоновке

  • Размещенные в коробке передач либо в силовом агрегате. На переднеприводных автомобилях главная передача расположена непосредственно в корпусе КПП.
  • Размещенные отдельно от КПП. В машинах с задним приводом главная пара шестерен располагается в картере ведущего моста вместе с дифференциалом.

Отметим, что в полноприводных автомобилях расположение главной пары зубчатых колес зависит от разновидности привода.

Коническая главная передача

Преимущества и недостатки

Каждый из типов зубчатых соединений имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их:

  • Цилиндрическая главная передача. Максимальное передаточное число ограничено значением 4,2. Дальнейшее увеличение отношения числа зубьев ведет к существенному увеличению размера механизма, а также повышению уровня шума.
  • Гипоидная главная передача. Этот тип отличается низкой нагрузкой на зубья и пониженным уровнем шума. При этом из-за смещения в зацеплении шестерен повышается трение скольжения и понижается КПД, но в то же время появляется возможность опустить карданный вал максимально низко. Передаточное число для легковых автомашин – 3,5-4,5; для грузовых – 5-7;.
  • Коническая главная передача. Используется редко из-за большого размера и шумности.
  • Червячная главная передача. Данная разновидность зубчатого соединения из-за трудоемкости изготовления и высокой стоимости производства практически не используется.

Главная передача — это неотъемлемая часть трансмиссии, от которой зависит расход топлива, максимальная скорость и время разгона машины. Именно поэтому при тюнинге трансмиссии пару зубчатых колес часто меняют на улучшенный вариант. Это помогает снизить нагрузку на КПП и сцепление, а также улучшить разгонную динамику.

Читайте также:  Ежегодный технический осмотр автомобиля
Ссылка на основную публикацию