Главная передача и дифференциал: виды, устройство и принцип работы

Содержание

Дифференциал и главная передача — e-fee.ru

Дифференциал и главная передача
Главная передача
При движении автомобиля крутящий момент от коленвала двигателя передается коробке передач и затем, через главную передачу и дифференциал, на ведущие колеса. Главная передача позволяет увеличивать или уменьшать крутящий момент передаваемый колесам автомобиля и одновременно уменьшать и соответственно увеличивать скорость вращения колес.
Передаточное число в главной передаче подбирается таким образом, что максимальный крутящий момент и частота вращения ведущих колес находятся в наиболее оптимальных значениях для конкретного автомобиля. Кроме того, главная передача очень часто является объектом тюнинга автомобиля.
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
Дифференциал автомобиля
Дифференциал автомобиля чаще всего совмещен с главной передачей и располагается соответственно в картере коробки передач или в корпусе заднего моста. Однако дифференциал может быть установлен и между ведущими осями полноприводного автомобиля. Дифференциал представляет собой планетарный редуктор и делится на следующие разновидности:
• конический – в большинстве случаев устанавливается совместно с главной передачей между колесами одной приводной оси;
• цилиндрический – наиболее часто применяется для развязки ведущих осей полноприводных автомобилей;
• червячный – является универсальным и устанавливается как между колесами, так и между ведущими осями. Основное предназначение дифференциала заключается в распределении крутящего момента между колесами автомобиля и изменения их частоты вращении относительно друг друга. Так, например поворот автомобиля без дифференциала был бы попросту невозможен, так как при повороте внешнее колесо обязательно должно вращаться с большей частотой, нежели внутреннее.
Дифференциалы существуют симметричные и несимметричные. Симметричный дифференциал передает равный крутящий момент на оба колеса и устанавливается чаще всего совместно с главной передачей. Несимметричный дифференциал позволяет передать крутящий момент в различных пропорциях и устанавливается между приводными осями автомобиля.
Устройство дифференциала
Дифференциал состоит из корпуса, шестерен сателлитов и полуосевых шестерен. Корпус обычно совмещен с ведомой шестерней главной передачи. Шестерни сателлиты играют роль планетарного редуктора и соединяют полуосевые шестерни с корпусом дифференциала. Полуосевые (солнечные) шестерни соединены с ведущими колесами посредством полуосей на шлицевых соединениях. При всех плюсах у простейшего дифференциала существует и недостаток. Дело в том, что частота вращения может быть распределена на колеса не только в соотношении, например 50/50, 40/60 или 35/65, но и 0/100. То есть, на одно колесо автомобиля может быть передан абсолютно весь крутящий момент, в то время как второе колесо будет абсолютно статично. Такое случается в том случае если автомобиль застрял в грязи или на льду. Однако современные дифференциалы более совершенны и практически лишены данного недостатка. Многие дифференциалы имеют жесткую автоматическую или ручную блокировку. Кроме того современные легковые полноприводные автомобили снабжаются системой курсовой устойчивости, которая основана на оптимальном распределении крутящего момента между осями и отдельными колесами в зависимости от траектории движения.

Главная передача и дифференциал (Изучаем вместе) — e-fee.ru

Главная передача и дифференциал (Изучаем вместе)
Главная передача
Главная передача предназначена для увеличения крутящего момента, передаваемого к ведущим колесам. Устройство ее, на первый взгляд, весьма просто — две шестерни. Одна, размером поменьше, является ведущей, вторая, побольше — ведомой. Но от конструкции главной передачи во многом зависят тягово-скоростные характеристики автомобиля и расход топлива.

На заднеприводных автомобилях применяется гипоидная главная передача, так как крутящий момент нужно передать на ведущие колеса под углом 90 градусов. Почему применяется более сложная в изготовлении гипоидная передача, а не простая коническая? Да потому что у конической передачи ее простота является единственным преимуществом. А недостатков больше: шумность, низкая несущая способность, высокое расположение карданного вала (а, следовательно, и трансмиссионного туннеля в кузове автомобиля). В гипоидной передаче ось ведущей шестерни смещена относительно оси ведомой на величину гипоидного смещения. Поэтому карданный вал располагается ниже, что позволяет уменьшить высоту трансмиссионного туннеля. При этом снижается центр тяжести автомобиля, тем самым улучшая его устойчивость.
Зубья шестерен выполняются косыми или криволинейными.
Благодаря тому, что в гипоидной передаче одновременно находится в зацеплении больше зубьев, чем в конической, обеспечивается ее плавная и бесшумная работа, повышается нагрузочная способность. Однако, из-за более плотного прилегания зубьев увеличивается опасность заклинивания, особенно при изменении направления вращения. Поэтому гипоидные передачи требуют высокой точности регулировки и применения специального трансмиссионного масла. В масла для гипоидных передач добавляются противоизносные и противозадирные присадки.
В переднеприводных автомобилях, где нет необходимости изменять направление передаваемого момента, в главной передаче применяются простые цилиндрические шестерни. Конструктивно главная передача устанавливается в общем картере с коробкой передач. Цилиндрические передачи просты в изготовлении, недороги, опасность задиров низка. Поэтому для их смазки в большинстве случаев применяется не специальное трансмиссионное масло, а моторное.
Как влияет передаточное число главной пары на тягово-динамические характеристики? Чем оно выше, тем быстрее происходит разгон, но максимальная скорость ниже. И, наоборот, с уменьшением передаточного числа автомобиль разгоняется медленнее, но достигает большей максимальной скорости. Значение передаточного числа для конкретной модели автомобиля подбирается с учетом характеристик двигателя, размера колес, возможностей тормозной системы.
Дифференциал
Дифференциал — это механизм, позволяющий (при необходимости) ведущим колесам автомобиля вращаться с разными скоростями. Для чего это нужно? При движении по прямой колеса проходят одинаковый путь, в повороте же внешнее колесо проходит путь больший, чем внутреннее колесо. Поэтому, чтобы «успеть» за автомобилем, внешнее колесо должно вращаться быстрее.
Устройство дифференциала несложное — корпус, ось сателлитов и два сателлита (шестерни). Корпус крепится к ведомой шестерне главной пары и вращается вместе с ней. Сателлиты входят в зацепление с шестернями полуосей, которые непосредственно вращают колеса.
В такой конструкции сателлиты передают больший крутящий момент на ту полуось, которая оказывает меньшее сопротивление вращению. То есть, с большей скоростью будет вращаться колесо, которое дифференциалу легче раскрутить. При движение по прямой колеса нагружены одинаково, дифференциал делит крутящий момент поровну, сателлиты не вращаются вокруг своей оси. В повороте внутреннее колесо нагружено больше, внешнее — разгружается. Поэтому сателлиты начинают вращаться вокруг оси, подкручивая менее нагруженное колесо, увеличивая тем самым скорость его вращения.
Но такая особенность дифференциала иногда приводит к весьма неприятным последствиям. Если, например, одно из колес попадет на скользкую поверхность, дифференциал будет вращать только его, полностью игнорируя колесо, имеющее нормальный контакт с дорогой. То есть, автомобиль будет «буксовать».
Для борьбы с этим явлением применяются блокировки дифференциала. Способов блокировок придумано множество — от простых механических до изощренных электронных.
Перевод слов с фото 2-3
STRAIGHT — ПРЯМО
same speed — одинаковая скорость
pinion gears rotate with case — сателлиты вращаются вместе с корпусом
TURN — ПОВОРОТ
fast — быстро, slow — медленно
outer wheel faster — внешнее колесо быстрее

inner wheel slower — внутреннее колесо медленнее
pinion gears rotate on pinion shaft — сателлиты вращаются на своих осях
Блокировки дифференциалов
Блокировки дифференциалов могут быть полными или частичными.
Дифференциал с полной блокировкой применяется во внедорожниках. В такой конструкции валы полуосей жестко соединяются между собой, вращаясь, таким образом, с равными скоростями. Блокировка включается водителем вручную перед преодолением труднопроходимого участка, после чего ее необходимо выключать во избежание перегрузок трансмиссии, повышенного износа шин и снижения управляемости автомобиля. При движении в обычных дорожных условиях полную блокировку применять, естественно, нельзя.
В дифференциалах с частичной блокировкой блокировка включается автоматически, поэтому их еще называют самоблокирующимися. При этом усилие блокировки нарастает постепенно, пропорционально разнице в скорости вращения или величине крутящего момента. По конструкции самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на четыре вида: вязкостные, дисковые, винтовые, электронноуправляемые.
Вискомуфта (вязкостная муфта) представляет собой герметичный корпус, в котором размещены два пакета фрикционов. Пространство внутри корпуса заполнено силиконовой жидкостью, вязкость которой зависит от температуры. Один пакет фрикционов соединяется с корпусом дифференциала, второй — с одной из полуосей. В обычных условиях, когда полуоси вращаются с одинаковой скоростью, или с небольшой разницей, вискомуфта себя никак не проявляет. При пробуксовке одного из колес скорость вращения полуоси резко возрастает, жидкость при этом интенсивно нагревается, а ее вязкость повышается. В результате пакеты фрикционов «слипаются» — скорости валов выравниваются. При остывании вязкость снижается — валы снова вращаются независимо. Вискомуфта способна обеспечить лишь небольшой коэффициент блокировки, при длительной пробуксовке перегревается, срабатывает с запаздываниями (пока нагреется жидкость). Поэтому область ее применения — обычные городские автомобили, для преодоления бездорожья она не подходит.
Дисковые дифференциалы — это обычные дифференциалы, в которые дополнительно встраиваются один или два пакета фрикционов и распорная пружина, создающая преднатяг (сжатие пакетов). В пакете фрикционов часть дисков крепится к полуоси, вторая — к корпусу дифференциала. Когда колеса вращаются с одинаковыми скоростями, диски в пакете вращаются как одно целое. При разнице в скорости вращения между ними возникают силы трения, стремящиеся выровнять скорости. Таким образом осуществляется частичная блокировка дифференциала. Очевидны недостатки дисковой блокировки — постоянный, пусть даже и небольшой, момент трения, создаваемый преднатягом, ухудшает управляемость, быстрее изнашиваются шины, увеличивается расход топлива. Да и срок службы фрикционов сравнительно небольшой. По мере их износа снижается и степень блокировки, а после полного износа дифференциал работает уже как свободный. Отсюда вывод — чем чаще «буксуешь», тем быстрее «умирает» дифференциал. Дисковые дифференциалы требуют применения специального трансмиссионного масла.
Усилием преднатяга определяется степень блокировки и минимальный крутящий момент, передаваемый на колесо в любых дорожных условиях. Регулируя степень преднатяга подбирают нужный компромисс между проходимостью и управляемостью. Дисковые дифференциалы с малым преднатягом используются на обычных, дорожных автомобилях, с большим — на спортивных.
Более «продвинутой» версией дискового дифференциал является героторный дифференциал. В нем шестеренчатый масляный насос приводит в действие поршень, который сжимает пакет фрикционов. А производительность насоса зависит от разницы в скорости вращения полуосей. Чем больше эта разница — тем сильнее усилие сжатия, а, соответственно, и степень блокировки.
• Червячные дифференциалы — используют для блокировки свойства червячных передач. Самыми распространенными являются дифференциалы Торсен и Квайф. Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса. Червяк (сателлит) является ведущим звеном, колесо (шестерня полуоси) — ведомым. КПД передачи при прямом вращении намного больше, чем при обратном, и зависит от угла наклона витков червяка. Говоря проще, червяк легко вращает колесо, колесо же с трудом вращает червяк. При определенном угле витка червяка обратная передача становится вообще невозможной — то есть, колесо не сможет вращать червяк (происходит самоторможение). Таким образом, подбирая угол наклона витков червяка, регулируют степень блокировки дифференциала Торсен. Блокирующие свойства Торсена зависят также и от величины передаваемого крутящего момента. Существует три типа дифференциала Торсен. Типы Т1 и Т2 отличаются формой сателлитов и используются в качестве межколесных. Торсен Т3 используется в полноприводных автомобилях в качестве межосевого дифференциала.
В дифференциале «Квайф» сателлиты не посажены на оси, а свободно расположены в гнездах корпуса. При возникновении разницы в скорости вращения полуосей сателлиты, блокируясь, сдвигаются в гнездах и прижимаются к корпусу. Возникающая при этом сила трения пропорциональна разнице скоростей вращения. Степень блокировки регулируют, подбирая сателлиты с различным углом наклона витков.
Червячные дифференциалы по сравнению с дисковыми отличаются большей надежностью и коэффициентом блокировки, меньше боятся пробуксовки (но длительные и частые пробуксовки все равно не рекомендуются). Однако такие дифференциалы, в отличие от дисковых и вискомуфты, совершенно беспомощны против диагонального вывешивания.
• Электронноуправляемые дифференциалы. Электроника, активно внедряемая во все узлы и системы автомобиля, не обошла стороной и дифференциал. Типовая конструкция электронноуправляемого дифференциала напоминает устройство обычного дискового дифференциала, но сжатие фрикционов осуществляется гидро- либо электроприводом по команде блока управления. Таким образом можно регулировать степень блокировки в самых широких пределах — от 0 до 100%. Все зависит от заложенной в блок программы.
Казалось бы, идеал достигнут! Но, нет пытливые японцы пошли дальше и сконструировали активный дифференциал — самый совершенный на данный момент. Обычный электронноуправляемый дифференциал при пробуксовке только выравнивает скорости вращения полуосей. Активный же дифференциал может вращать полуоси с разными скоростями, в зависимости от дорожной ситуации. Например, в повороте добавить момент на внешнее разгруженное колесо, помогая автомобилю «довернуться».
• Что такой дифференциал представляет собой конструктивно? Обычный свободный дифференциал дополнен двумя передачами — повышающей и понижающей. Включает передачи при помощи мокрых сцеплений блок управления. Величина передаваемого крутящего момента регулируется степенью сжатия сцеплений. Таким образом автомобиль с активным дифференциалом может и мастерски проходить крутые виражи, и на бездорожье не спасует. Другой вопрос, стоит ли овчинка выделки: цена дифференциала немаленькая. Поэтому и ограничивается его применение только мощными спортивными автомобилями.
Имитация блокировок. В последнее время большое распространение получили электронные системы, которые при возникновении пробуксовки подтормаживают буксующее колесо с помощью штатной тормозной системы, имитируя блокировку дифференциала. Для обычного городского автомобиля, не выезжающего на бездорожье — самое практичное решение. И на скользкой дороге поможет, и даже диагонального вывешивания не боится.
• Преимущества и недостатки блокировок. Автомобиль с самоблокирующимся дифференциалом увеличивает тягу на колесах, тем самым повышая проходимость на бездорожье и на скользкой дороге (еще бы, а ради чего тогда было огород городить?). Также улучшается динамика разгона. Широко используются такие дифференциалы на мощных спортивных автомобилях и в тюнинге для более полной реализации мощности, прохождения поворотов в скольжении.
Но то, что хорошо для спортивного автомобиля, не всегда благо для обычного. Ведь самоблокирующийся дифференциал, повышая проходимость, ухудшает управляемость. Например, при разгоне на скользкой дороге автомобиль сложнее удержать на прямой. Если блокировки нет, автомобиль, проскальзывая, просто теряет ускорение. Если же срабатывает блокировка, небуксующее колесо (или колеса) продолжают толкать автомобиль вперед, тем самым уводя его с прямолинейной траектории.
Блокировки, установленные на передней оси, увеличивают недостаточную поворачиваемость (траектория в повороте стремится распрямиться), установленные в задней оси — повышают избыточную поворачиваемость (в повороте увеличивается склонность к заносу).
Самоблокирующиеся дифференциалы еще называют дифференциалами повышенного трения. А повышенное трение приводит к увеличенному расходу топлива, снижению срока службы шин и деталей трансмиссии.

устройство и принцип работы. Главная передача

Главная передача

При движении автомобиля крутящий момент от коленвала двигателя передается коробке передач и затем, через главную передачу и дифференциал, на ведущие колеса. Главная передача позволяет увеличивать или уменьшать крутящий момент передаваемый колесам автомобиля и одновременно уменьшать и соответственно увеличивать скорость вращения колес. Передаточное число в главной передаче подбирается таким образом, что максимальный крутящий момент и частота вращения ведущих колес находятся в наиболее оптимальных значениях для конкретного автомобиля. Кроме того, главная передача очень часто является объектом тюнинга автомобиля.

 

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.

 

Дифференциал автомобиля

Дифференциал автомобиля чаще всего совмещен с главной передачей и располагается соответственно в картере коробки передач или в корпусе заднего моста. Однако дифференциал может быть установлен и между ведущими осями полноприводного автомобиля. Дифференциал представляет собой планетарный редуктор и делится на следующие разновидности:

  • конический – в большинстве случаев устанавливается совместно с главной передачей между колесами одной приводной оси;
  • цилиндрический – наиболее часто применяется для развязки ведущих осей полноприводных автомобилей;
  • червячный – является универсальным и устанавливается как между колесами, так и между ведущими осями.

Основное предназначение дифференциала заключается в распределении крутящего момента между колесами автомобиля и изменения их частоты вращении относительно друг друга. Так, например поворот автомобиля без дифференциала был бы попросту невозможен, так как при повороте внешнее колесо обязательно должно вращаться с большей частотой, нежели внутреннее.

 

Дифференциалы существуют симметричные и несимметричные. Симметричный дифференциал передает равный крутящий момент на оба колеса и устанавливается чаще всего совместно с главной передачей. Несимметричный дифференциал позволяет передать крутящий момент в различных пропорциях и устанавливается между приводными осями автомобиля.

 

Устройство дифференциала

 

Дифференциал состоит из корпуса, шестерен сателлитов и полуосевых шестерен. Корпус обычно совмещен с ведомой шестерней главной передачи. Шестерни сателлиты играют роль планетарного редуктора и соединяют полуосевые шестерни с корпусом дифференциала. Полуосевые (солнечные) шестерни соединены с ведущими колесами посредством полуосей на шлицевых соединениях.

При всех плюсах у простейшего дифференциала существует и недостаток. Дело в том, что частота вращения может быть распределена на колеса не только в соотношении, например 50/50, 40/60 или 35/65, но и 0/100. То есть, на одно колесо автомобиля может быть передан абсолютно весь крутящий момент, в то время как второе колесо будет абсолютно статично. Такое случается в том случае если автомобиль застрял в грязи или на льду.

Однако современные дифференциалы более совершенны и практически лишены данного недостатка. Многие дифференциалы имеют жесткую автоматическую или ручную блокировку. Кроме того современные легковые полноприводные автомобили снабжаются системой курсовой устойчивости, которая основана на оптимальном распределении  крутящего момента между осями и отдельными колесами в зависимости от траектории движения.






 



РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

 




Главная передача и дифференциал автомобиля. Устройство

В данной статье расскажем про устройство главной передачи и для чего нужен дифференциал автомобиля, их основные неисправности.

Для чего нужен

Крутящий момент от коленвала двигателя через сцепление, коробку передач и карданную передачу передается на пару косозубых шестерен, которые находятся в постоянном зацеплении. Оба колеса будут вращаться с одинаковой угловой скоростью. Но ведь в этом случае поворот автомобиля невозможен, т.к. колеса должны пройти неодинаковое расстояние при этом маневре!

Давайте посмотрим на следы, оставленные на повороте мокрыми колесами автомобиля. Рассматривая эти следы заинтересованно, можно увидеть, что внешнее от центра поворота колесо проходит путь значительно больший, чем внутреннее.

Если бы каждому колесу передавалось одинаковое количество оборотов, то поворот автомобиля, без черных следов, был бы невозможен. Следовательно, любой автомобиль имеет некий механизм, позволяющий ему делать повороты без «черчения» резиной колес по асфальту. И этот механизм называется – дифференциалом.

Дифференциал автомобиля предназначен для распределения крутящего момента между полуосями ведущих колес при повороте автомобиля и при движении по неровностям дороги. Дифференциал позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью и проходить неодинаковый путь без проскальзывания относительно покрытия дороги.

Иными словами 100% крутящего момента, который приходит на дифференциал, могут распределяться между ведущими колесами как 50 х 50 или в другой пропорции (например, 60 х 40). К сожалению, пропорция может быть — 100 х 0. Это означает, что одно из колес стоит на месте, а другое в это время буксует. Зато данная конструкция позволяет автомобилю поворачивать без заноса, а водителю не менять каждый день изношенные шины.

Конструктивно дифференциал выполнен в одном узле вместе с главной передачей и состоит из:

  • двух шестерен полуосей
  • двух шестерен сателлитов

Главная передача с дифференциалом:
1 — полуоси; 2 — ведомая шестерня; 3 — ведущая шестерня; 4 — шестерни полуосей; 5 — шестерни-сателлиты.

У переднеприводных автомобилей главная передача и дифференциал расположены в корпусе коробки передач. Двигатель у таких автомобилей расположен не вдоль, а поперек оси движения, значит, изначально крутящий момент от двигателя передается в плоскости вращения колес. Поэтому нет необходимости изменять направление крутящего момента на 90О, как у заднеприводных автомобилей. Но, функция увеличения крутящего момента и распределения его по осям колес, остается неизменной и в этом случае.

Основные неисправности

Шум («вой» главной передачи) при движении на большой скорости возникает из-за износа шестерен, неправильной их регулировке или в случае отсутствия масла в картере главной передачи. Для устранения неисправности необходимо отрегулировать зацепление шестерен, заменить изношенные детали, восстановить уровень масла.

Подтекание масла может быть через сальники и неплотные соединения. Для устранения неисправности следует заменить сальники, подтянуть крепления.

Как происходит обслуживание

Как и любые шестеренки – шестерни главной передачи и дифференциала требуют «смазки и ласки». Хотя все детали главной передачи и дифференциала выглядят массивными «железяками», но они тоже имеют запас прочности. Поэтому рекомендации относительно резких стартов и торможений, грубых включений сцепления и прочей перегрузки машины остаются в силе.

Трущиеся детали и зубья шестерен, в том числе, должны постоянно смазываться. Поэтому в картер заднего моста (у заднеприводных авто) или в картер блока – коробка передач, главная передача, дифференциал (у переднеприводных авто), заливается масло, уровень которого необходимо периодически контролировать. Масло, в котором работают шестерни, имеет склонность к «утеканию» через неплотности в соединениях и через изношенные сальники.

При возникновении подозрения на какую-либо неприятность с трансмиссией, поднимите домкратом одно из ведущих колес автомобиля. Запустите двигатель и, включив передачу, заставьте вращаться это колесо. Просмотрите на все, что крутится, прослушайте все, что издает подозрительные звуки. Затем поднимите домкратом колесо с другой стороны. При повышенном шуме, вибрациях и подтеканиях масла – начинайте искать авто сервис.

Главная передача и дифференциал




Цель темы: изучить устройство и дать анализ конструкций главных передач, межколесных и межосевых дифференциалов, полуосей.

 

Содержание работы

 

1. Требования к конструкции главной передачи. Типы главных передач. Устройство главных передач.

1.1. Устройство одинарной простой передачи. Ведущая и ведомая шестерни.

1.2. Устройство одинарной гипоидной передачи автомобилей ГАЗ-3102 и ГАЗ-3307.Смещение оси ведущей шестерни относительно ведомой. Направление спирали зубьев шестерни. Преимущества и недостатки гипоидной передачи, обусловленные геометрией зацепления. Способы установки ведущей и ведомой шестерен. Посадки внутреннего и наружного колец подшипников.

1.3. Устройство двойной передачи (КрАЗ, КамАЗ). Ведущие и ведомые конические и цилиндрические шестерни. Способы установки шестерен. Посадка внутреннего и наружного колец подшипников.

1.4. Устройство разделенной главной передачи. Центральная передача. Способы установки ведущей и ведомой шестерен. Посадка внутреннего и наружного колец подшипников. Колесная передача. Назначение и устройство водила. Способ установки водила и центрирование солнечной шестерни. Фиксирование полуоси от осевого смещения. Уплотнение полости колесной передачи.

1.5. Преимущества и недостатки главных передач. Материал и термообработка деталей главной передачи.

2. Назначение дифференциалов, требования к конструкции и классифи-кация. Устройство дифференциалов различных конструкций.

2.1. Межколесные дифференциалы. Устройство и принцип работы дифференциала с коническими сателлитами. Устройство коробки дифференциала. Крестовина. Способ установки конических сателлитов и шестерен полуосей. Устройство и принцип работы дифференциала кулачкового типа автомобиля ГАЗ-66. Назначение и устройство сепораторов, наружной и внутренней звездочек. Способ установки коробки дифференциала в редукторе для рассмотренных типов главной передачи. Материал и термообработка деталей межколесных дифференциалов.

2.2. Межосевой дифференциал. Устройство и схема работы симметричного дифференциала автомобиля КамАЗ-5320. Картер дифференциала, чаши, сателлиты, крестовина, шестерни привода ведущих мостов. Назначение и устройство механизма блокировки. Устройство и схема работы крана включения механизма блокировки.



2.3. Приводы к ведущим неуправляемым колесам. Требования к конструкции. Конструкция полуосей. Материал и термообработка полуосей.

3. Редукторы ведущих мостов.

3.1. Регулировка натяга подшипников ведущей и ведомой конических шестерен и коробки дифференциала. Схемы регулировки зацепления конических шестерен. Назначение и устройство ограничителя ведомой конической шестерни в одинарных главных передачах.

Способы смазки подшипников ведущей конической шестерни механизма дифференциала. Марки масел, применяемых для смазки редукторов ведущих мостов.

3.2. Отличия в устройстве редуктора заднего, среднего и переднего мостов автомобиля ЗИЛ-131. Маркировка и схема установки упорных шайб роликоподшипников ведущих конических шестерен. Особенности регулировки подшипников ведущих конической и цилиндрической шестерен.

Способы смазки шестерен и подшипников.

 

Контрольные вопросы

 

1. Каково назначение главной передачи?

2. Какие требования предъявляются к конструкции главных передач?

3. Какие типы главных передач используются на автомобиле?

4. Какие преимущества и недостатки имеют главные передачи: одинарная

простая, одинарная гипоидная, двойная и разделенная?

5. Как регулировать преднатяг подшипников ведущей конической шестерни?

6. Как регулировать зацепление ведущей и ведомой конических шестерен

главной передачи автомобилей ГАЗ-3102 и МАЗ?

7. В чем отличие в регулировках зацепления конических шестерен главной передачи автомобилей ГАЗ-3102 и ЗИЛ?

8. Как работает дифференциал с коническими сателлитами?

9. Каково назначение сепараторов в кулачковом дифференциале повышен-

ного трения?

10. Как работает кулачковый дифференциал при обгоняющей и отстающей

внутренней звездочке?

11. Как крепится ведомая шестерня к коробке дифференциала?

12. Как регулируется преднатяг подшипников коробки дифференциала?

13. Каково назначение и как осуществляется регулировка ограничителя




положения ведомой конической шестерни?

14. В чем отличие способа установки ведущей конической шестерни в главных передачах автомобилей ЗИЛ и МАЗ?

15. Каково назначение симметричного и несимметричного дифференциалов

в трансмиссии автомобилей?

16. Как устроен механизм блокировки межосевого дифференциала автомо-

биля КамАЗ -5320?

17. Какова схема работы крана включения механизма блокировки межосе-

вого дифференциала автомобиля КамАЗ-5320?

18. Как нагружены полуоси ведущих мостов, полуразгруженные и пол-

ностью разгруженные полуоси?

19. При поломке каких полуосей возможна блокировка автомобиля без

использования дополнительных устройств?

20. В чем конструктивные отличия полуосей автомобилей МАЗ-5320 и ЗИЛ?

21. Каково назначение и устройство водила в колесной передаче автомобиля МАЗ?

22. Как можно изменить передаточное число колесной передачи автомобиля МАЗ?

23. Как фиксируются от осевого смещения полуоси заднего моста автомобиля

МАЗ

24. В редукторах каких автомобилей применен циркуляционный способ

смазки подшипников ведущей конической шестерни?

25. Какие марки масел применяют для смазки редукторов ведущих мостов?

 

Ходовая часть

 

Цель темы: изучить конструкцию передних осей и балок ведущих мостов автомобилей, подвесок — зависимой и разновидностей независимой, элементов ходовой части автомобилей.

 

Содержание работы

 

1. Устройство передних осей, способы крепления их к раме. Поворотные кулаки, цапфы, шкворни — их устройство. Регулировка зазоров в подшипниках шкворней, регулировка подшипников ступиц колес.

2. Устройство независимой подвески передних колес ГАЗ-3102. Кинематическая схема, направляющие устройства, упругие и гасящие элементы.

Крепление направляющих рычагов. Соединения верхних и нижних рычагов со стойкой шкворня. Крепление поворотных цапф, поворотных кулаков, поперечных рулевых тяг. Элементы крепления амортизаторов.

Шумопоглащающие прокладки. Ограничители вертикального перемещения колес.

3. Конструкция грузовых тележек трехосных автомобилей.

Кинематическая схема, принцип передачи усилий от колес на раму. Устройство балансирной подвески. Реактивные штанги, накладки, стремянки ступицы. Крепление направляющих элементов подвески к раме и мостам. Ограничители вертикального перемещения мостов.

4. Устройство листовой рессоры. Расположение листов. Крепление переднего и заднего концов рессоры к раме. Элементы крепления рессоры к мосту.

4.1. Дополнительные рессоры, их устройство. Детали крепления к основной рессоре; передача вертикальных усилий к раме. Смазка листов рессоры.

5. Резиновые упругие элементы, их устройство. Буфера сжатия и отдачи, их назначение в подвесках различных типов.

6. Гашение вертикальных колебаний кузова. Принцип работы и устройство телескопических амортизаторов. Клапаны амортизаторов, направляющий шток и его уплотнение, цилиндр. Работа амортизатора при резких и плавных ходах. Амортизационные жидкости.

7. Устройство автомобильных колес. Дисковые и бездисковые колеса, их преимущества и недостатки. Разновидности ступиц, их устройство.

7.1.Элементы конструкции автомобильных шин — протектор, подушечный слой (брекер), боковины, борта, камера, вентиль, ободная лента.

Бескамерные шины, шины с регулируемым давлением. Широкопрофильные, арочные шины, пневмокатки, шины типа Р и РС. Размеры и маркировка шин.

8. Углы установки управляемых колес. Регулировка угла развала, углов продольного и поперечного наклона шкворня, схождения колес.

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите типы направляющих устройств автомобильных подвесок.

2. Назовите типы упругих элементов автомобильных подвесок.

3. Какие устройства обеспечивают гашение вертикальных колебаний кузова автомобиля?

4. Почему в задних подвесках грузовых автомобилей отсутствуют амортизаторы?

5. Какие типы карданных шарниров применяются в конструкциях передних

ведущих мостов?

6. Можно ли применять карданные шарниры неравных угловых скоростей в конструкциях передних ведущих мостов.

7. Какие преимущества и недостатки имеют рессорные, пружинные и торсионные подвески?

8. В каких случаях основные рессоры снабжают подрессорниками?

9. Есть ли необходимость в направляющих устройствах в подвесках торсионного типа?

10. Почему один из концов рессоры выполняется свободным?

11. Каково назначение буферов сжатия и отдачи?

12. В каких случаях не срабатывают клапаны сжатия и отдачи гидро-

амортизатора?

13. Каким образом в балансирной подвеске передается усилие от коле-

са на раму?

14. Какие типы шин применяются на автомобилях?

15. Какие типы рисунка протектора имеют автомобильные шины?

16. Чем обуславливается сглаживающая способность шины?

17. Какие типы ступиц применяются в автомобильных колесах?

18. Как обозначается размер шин тороидных, арочных, широкопрофиль-

ных шин и пневмокатков?

19.Как регулируются углы развала и схождения колес?

20. Как регулируются углы наклона шкворня?

 

 











Главная передача автомобиля

 



содержание   .. 

50 

51 


52 

53 

54 

55 

56 

57 

58 

59  60 
..

 


43.


Назначение, типы и
конструкция главной передачи, дифференциала, полуоси ведущего моста


 


43.1.
Главная передача автомобиля


 


            Шестеренный
механизм, повышающий передаточное число трансмиссии автомобиля, называется
главной передачей. Главная передача служит для постоянного увеличения крутящего
момента двигателя, подводимого к ведущим колесам. Величина передаточного числа
главной передачи обычно составляет 6,5…9,0 у грузовых автомобилей и 3,5…5,5
— у легковых.


            Одинарная
главная передача
 состоит
из одной пары шестерен и применяется в переднеприводных легковых автомобилях при
поперечном расположении двигателя и размещается в общем картере с коробкой
передач и сцеплением (см. рис. 4.21). Цилиндрическая главная передача имеет
высокий КПД — не менее 0,98, но она уменьшает дорожный просвет у автомобиля и
более шумная.


Коническая главная передача
(рис. 4.43, а) применяется на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой
и средней грузоподъемности.


Передача имеет повышенную
прочность зубьев шестерен, небольшие размеры и позволяет снизить центр тяжести
автомобиля.  КПД конической главной передачи со спиральным зубом равен
0,97…0,98.


            Гипоидная
главная передача
 (рис. 4.43,
б) имеет широкое применение на легковых и грузовых автомобилях. Передача может
быть с верхним или нижним гипоидным смещением е. Гипоидная главная передача с
верхним смещением используется на многоосных автомобилях.  Главная передача с
нижним гипоидным смещением широко применяется на легковых автомобилях.


 




Рис.4.21.Коробка передач
переднеприводных легковых автомобилей ВАЗ: 1 — сапун; 2 — первичный вал; 3, 6 —
синхронизаторы; 4, 7, 9, 12, 13, 23, 24, 25, 26, 35— шестерни; 5— зубчатый
венец; 8— вторичный вал; 10— корпус



                                                      дифференциала.



Рис. 4.43. Главные передачи:
а—в — одинарные; 1 — ведущая шестерня; 2 —  ве-


                        домая
шестерня; 3 — червяк; 4 — червячная  шестерня.


            Червячная
главная передача
 (рис.
4.43, в) в настоящее время используется редко. Ее применяют на некоторых
многоосных многоприводных автомобилях. По сравнению с другими типами червячная
главная передача меньше по размерам, более бесшумна, обеспечивает плавное
зацепление. Однако передача имеет наименьший КПД (0,9… 0,92) и является самой
дорогостоящей.


 



Рис. 4.43. Главные
передачи:      а—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 — коронная шестерня.


Двойные главные передачи
применяются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности,
полноприводных трехосных автомобилях и автобусах. 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.


            В центральной
главной передаче (рис. 4.43, 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 (рис. 4.43, д) коническая пара шестерен находится в картере в
центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни — в колесных редукторах.


При этом цилиндрические
шестерни соединяются полуосями через дифференциал с конической парой шестерен.


            Планетарные
колесные редукторы.
 Широкое
применение в разнесенных главных передачах получили однорядные планетарные
колесные редукторы. Такой редуктор (рис. 4.43, е) 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 ведущих колес
передается через дифференциал, полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и
коронные шестерни 11.


            Дифференциал. Механизм
трансмиссии, распределяющий крутящий момент двигателя между ведущими колесами и
ведущими мостами автомобиля, называется дифференциалом. Дифференциал служит для
обеспечения ведущим колесам разной скорости вращения при движении автомобиля по
неровным дорогам и на поворотах. Разная скорость вращения ведущим колесам,
проходящим разный путь на поворотах и неровных дорогах, необходима для их
качения без скольжения и буксования. Дифференциал, распределяющий крутящий
момент двигателя между ведущими колесами автомобиля, называется межколесным.Дифференциал,
который распределяет крутящий момент двигателя между ведущими мостами
автомобиля, называется межосевым. На
большинстве автомобилей применяются конические симметричные дифференциалы малого
трения.


            Симметричный
дифференциал
 распределяет
поровну крутящий момент. Его передаточное число равно единице (и =
1), т.е. полуосевые шестерни 3 и 4 (рис. 4.45, а, б) имеют одинаковый диаметр и
равное число зубьев.          Симметричные дифференциалы применяются на
автомобилях обычно в качестве межколесных и реже — межосевых, когда необходимо
распределять крутящий момент поровну между ведущими мостами.



Рис. 4.45. Шестеренные
диффе­ренциалы: а, б — симметричные; в, г — несимметричные; 1 — корпус; 2 —
сателлит; 3, 4 — шестерни



Рис. 4.46. Схемы работы
дифференциала при движении    автомобиля: а — по прямой; б — на повороте; 1,4—
шестерни; 2 — корпус; 3 — сателлит; 5 —полуось


Несимметричный
дифференциал
 распределяет
не поровну крутящий момент. Его передаточное число не равно единице, но
постоянно (и # 1 = Сonst),
т. е. полуосевые шестерни 3 и 4 (рис. 4.45, в, г) имеют неодинаковые диаметры и
разное число зубьев. Несимметричные дифференциалы применяют, как правило, в
качестве межосевых, когда необходимо распределять крутящий момент
пропорционально нагрузкам, приходящимся на ведущие мосты.


            Схемы работы
дифференциала при движении автомобиля показаны на рис. 4.46. При прямолинейном
движении автомобиля по ровной дороге (рис. 4.46, а) ведущие колеса одного моста
проходят одинаковые пути, встречают одинаковое сопротивление движению и
вращаются с одной и той же скоростью. При этом корпус дифференциала, сателлиты и
полуосевые шестерни вращаются как одно целое. В этом случае сателлиты 3 не
вращаются вокруг своих осей, заклинивают полуосевые шестерни 4, и на оба ведущих
колеса передаются одинаковые крутящие моменты.


При повороте автомобиля (рис.
4.46, б) внутреннее по отношению к центру поворота колесо встречает большее
сопротивление движению, чем наружное колесо, вращается медленнее и вместе с ним
замедляет свое вращение полуосевая шестерня внутреннего колеса. При этом
сателлиты 3 начинают вращаться вокруг своих осей и ускоряют вращение полуосевой
шестерни наружного колеса. В результате ведущие колеса вращаются с разными
скоростями, что и необходимо при движении на повороте.


Одновременно с изменением
скоростей вращения происходит изменение крутящего момента на ведущих колесах.
При этом крутящий момент уменьшается на колесе, вращающемся с большей скоростью.
Так как симметричный дифференциал распределяет крутящий момент на ведущих
колесах поровну, то в этом случае на колесе с меньшей скоростью вращения момент
тоже уменьшается и становится равным моменту на колесе с большей скоростью
вращения. В результате суммарный крутящий момент и тяговая сила на ведущих
колесах падают, а тяговые свойства и проходимость автомобиля ухудшаются.
Особенно это проявляется, когда одно из ведущих колес попадает на скользкий
участок дороги, а другое находится на твердой сухой дороге. Если суммарного
крутящего момента будет недостаточно для движения автомобиля, то автомобиль
остановится. При этом колесо на сухой твердой дороге будет неподвижным, а колесо
на скользкой дороге будет буксовать.


            Для устранения
этого недостатка применяют принудительную блокировку (выключение) дифференциала,
жестко соединяя одну из полуосей с корпусом дифференциала.


При заблокированном
дифференциале крутящий момент, подводимый к колесу с лучшим сцеплением,
увеличивается. В результате создается большая суммарная тяговая сила на обоих
ведущих колесах автомобиля. При этом суммарная тяговая сила увеличивается на
20… 25 % во время движения в реальных дорожных условиях.


            Конический
симметричный дифференциал
 является
дифференциалом малого трения, так как имеет небольшое внутреннее трение. Трение
в дифференциале повышает проходимость автомобиля, так как оно позволяет
передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо и меньший — на
буксующее, что может предотвратить буксование. Однако в дифференциале малого
трения увеличение суммарной тяговой силы на ведущих колесах составляет всего
4…6%, что также не способствует повышению тяговых свойств и проходимости
автомобиля.


Конический симметричный
дифференциал малого трения прост по конструкции, имеет небольшие размеры и
массу, высокие КПД и надежность. Он обеспечивает хорошие управляемость и
устойчивость, уменьшает износ шин и расход топлива. Этот дифференциал также
называется простым дифференциалом.


            Межосевой
дифференциал
 распределяет
крутящий момент между главными передачами ведущих мостов многоприводных
автомобилей. Дифференциал устанавливается в раздаточной коробке или приводе
главных передач. Межосевой дифференциал исключает циркуляцию мощности в
трансмиссии автомобиля, которая очень сильно нагружает трансмиссию, особенно при
движении по ровной дороге. В качестве межосевых на автомобилях применяются и
конические, и цилиндрические дифференциалы.


Кулачковые (сухарные)
дифференциалы
 могут
быть с горизонтальным (рис. 4.47, а) или радиальным (рис. 4.47, б) расположением
сухарей. Сухари 3 размещаются в один или два ряда в отверстиях обоймы 2 корпуса
1 дифференциала между полуосевыми звездочками 4 и 5, которые установлены на
шлицах полуосей. Сухари в дифференциале выполняют роль сателлитов.



Рис. 4.47. Кулачковые (а, б) и
червячные (в, г) дифференциалы: 1— корпус; 2 — обойма; 3 — сухарь; 4, 5 —
звездочки; 6, 8 — червяки; 7 — сателлиты; 9, 10 — шестерни


            При прямолинейном
движении автомобиля по ровной дороге сухари неподвижны относительно обоймы и
полуосевых звездочек. Своими концами они упираются в профилированные кулачки
полуосевых звездочек и расклинивают их. Все детали дифференциала вращаются как
одно целое, и оба ведущих колеса автомобиля вращаются с одинаковыми угловыми
скоростями. При движении автомобиля на повороте или по неровной дороге сухари
перемещаются в отверстиях обоймы и обеспечивают ведущим колесам автомобиля
разную скорость вращения без проскальзывания и буксования.


Кулачковые дифференциалы
являются дифференциалами повышенного трения, так как имеют значительное
внутреннее трение, которое позволяет передавать больший крутящий момент на
небуксующее колесо и меньший — на буксующее.


Кулачковые дифференциалы
относительно просты по конструкции и имеют небольшую массу. Они широ­ко
применяются на автомобилях повышенной и высокой прохо­димости.


            Червячные
дифференциалы
 могут быть с
сателлитами или без са­теллитов. В червячном дифференциале с сателлитами (рис.
4.47, в) крутящий момент от корпуса 1 дифференциала через червячные сателлиты 7
и червяки 6 и 8 передается полуосевым червячным шестерням 9 и 10, которые
установлены на шлицах полуосей, связанных с ведущими колесами автомобиля.


При прямолинейном движении
автомобиля по ровной дороге корпус, сателлиты, червяки и полуосевые шестерни
вращаются как одно целое. При движении автомобиля на повороте и по неровностям
дороги разная скорость вращения ведущих колес обеспечивается за счет
относительного вращения сателлитов, червя­ков и полуосевых шестерен.


В червячном дифференциале без
сателлитов (рис. 4.47, г) полуосевые червячные шестерни 9 и 10 находятся в
зацеплении с червяками 6 и 8, которые находятся также в зацеплении между собой.
Крутящий момент от корпуса 1 дифференциала передается полуосевым шестерням 9 и
10 через червяки 6 и 8.


Червячные дифференциалы
обладают повышенным внутренним трением, которое увеличивает суммарную тяговую
силу на ведущих колесах автомобиля на 10… 15 %. Это способствует повышению
тяговых свойств и проходимости автомобиля. Однако червячные дифференциалы
наиболее сложны по конструкции. Они самые дорогостоящие из всех дифференциалов,
так как их сателлиты и полуосевые шестерни изготавливают из оловянистой бронзы.
В связи с этим в настоящее время червячные дифференциалы на автомобилях
применяются очень редко.

 

 

 

 

 

 

 



содержание   .. 

50 

51 


52 

53 

54 

55 

56 

57 

58 

59  60 
..

 

 

Главная передача, дифференциал, полуоси

Главная передача автомобиля предназначена для:
1) увеличения крутящего момента;
2) изменения направления крутящего момента под прямым углом к продольной оси автомобиля;
3) передачи крутящего момента от карданной передачи к ведущим колесам автомобиля.

Различают следующие виды карданных передач:
1) одинарные конические главные передачи, состоящие из одной пары шестерен;
2) двойные главные передачи, состоящие из пары конических и пары цилиндрических шестерен.

Одинарные конические главные передачи применяют, как правило, на легковых и грузовых автомобилях малой или средней грузоподъемности. Чаще всего применяют одинарные конические передачи с гипоидным зацеплением. В конструктивной схеме одинарной конической передачи ведущая ось располагается ниже ведомой, это позволяет опустить карданную передачу ниже и убрать из салона легкового автомобиля канал расположения карданной передачи. Кроме этого шестерни гипоидной передачи имеют утолщенную форму основания зубьев, благодаря чему существенно повышается их нагрузочная способность и износостойкость.

Ведущая малая коническая шестерня выполнена с ведущим валом и установлена на одном цилиндрическом и двух конических подшипниках. Ведомая большая коническая шестерня закрепляется на коробке дифференциала. Вместе с коробкой дифференциала большая коническая шестерня установлена в картере заднего моста на двух конических подшипниках. Для обеспечения плавной и бесшумной работы главной передачи применяют шестерни со спиральными зубьями.

Двойные главные передачи служат для повышения передаваемого крутящего момента. Их устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности.
Дифференциал предназначен для передачи крутящего момента от главных передач к полуосям автомобиля. Он позволяет ведущим колесам автомобиля вращаться с разной частотой при прохождении поворота, либо на участке дороги с неровным покрытием, либо при различной степени сцепления колес с поверхностью дорожного покрытия (например, при пробуксовке, когда одно колесо автомобиля находится на твердом покрытии, а другое продолжает оставаться на рыхлом грунте).

На автомобилях применяют шестеренчатые конические дифференциалы, которые состоят из:
1) коробки дифференциалов;
2) полуосевых шестерен;
3) ведомой шестерни главной передачи;
4) сателлитов с крестовиной.

При движении автомобиля по ровной поверхности, сателлиты не вращаются относительно своих осей, они вращаются вместе с крестовиной. Зубья сателлитов удерживают обе полуосевые шестерни и вращают их с одинаковой скоростью. Когда одно из колес начинает испытывать большее сопротивление движению, сателлиты, вращаясь вместе с крестовиной, начинают вращаться вокруг своей оси по замедлившей движение полуосевой шестерне.
Для повышения проходимости автомобиля по бездорожью применяют самоблокирующиеся дифференциалы либо дифференциалы с принудительной блокировкой. В момент включения блокировки ведущий элемент дифференциала (корпус) жестко соединяется с полуосевой шестерней зубчатой муфтой, такое соединение обеспечивает вращение колес с одинаковой угловой скоростью независимо от величины сцепления с дорожным покрытием.

Полуоси предназначены для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам автомобиля. Полуоси в зависимости от приходящейся на них изгибающей нагрузки могут быть полностью нагруженные и полуразгруженные. Полностью разгруженные полуоси устанавливаются свободно внутри моста, при этом ступица колеса жестко соединена с фланцем полуоси. Такие полуоси применяют в автобусах и на автомобилях большой и средней грузоподъемности. Полуразгруженные полуоси опираются на подшипник, который установлен внутри балки моста, при этом ступица колеса жестко соединена с фланцем полуоси. Такие полуоси применяют на легковых автомобилях, а также в задних ведущих мостах грузовых автомобилей малой грузоподъемности.

Колесные передачи применяют для снижения нагрузок, приходящихся на механизмы ведущего моста. Колесные передачи устанавливают на некоторых моделях большегрузных автомобилей. В качестве таких передач применяют планетарные передачи. В планетарных передачах крутящий момент передается через сателлиты от центральной шестерни полуоси к коронной шестерне ступицы. Нагрузочная способность таких передач очень велика, поскольку крутящий момент распределяется на три потока через сателлиты и концентрируется на ступице колеса.

Конечные передачи и дифференциалы — узнайте, как работают конечные передачи и дифференциалы

Основные приводы и дифференциалы

Назначение узла шестерни главной передачи — обеспечить заключительную ступень редуктора для снижения частоты вращения и увеличения крутящего момента. Типичное передаточное число главной передачи может составлять от 3: 1 до 4,5: 1. Именно из-за этого колеса никогда не вращаются так же быстро, как двигатель (почти во всех случаях применения), даже когда трансмиссия находится на повышающей передаче. Конечная передача в сборе соединена с дифференциалом.В приложениях FWD (передний привод) главная передача и дифференциал в сборе расположены внутри коробки передач / трансмиссии. В типичном случае использования RWD (задний привод) с двигателем и трансмиссией, установленными спереди, главная передача и дифференциал в сборе находятся в задней части автомобиля и получают крутящий момент от трансмиссии через приводной вал. В системах с задним приводом конечная передача в сборе получает входной сигнал под углом 90 ° к ведущим колесам. Узел главной передачи должен учитывать это, чтобы приводить в движение задние колеса.Назначение дифференциала — позволить одному входу вести 2 колеса, а также позволить этим ведущим колесам вращаться с разной скоростью при повороте транспортного средства.

Задние конечные передачи

Задняя главная передача находится в задней части автомобиля, между двумя задними колесами. Он расположен внутри корпуса, который также может охватывать два полуоси. Крутящий момент передается на главную передачу через приводной вал, который проходит между трансмиссией и главной передачей.Шестерни главной передачи будут состоять из ведущей шестерни и зубчатого венца. Ведущая шестерня получает крутящий момент от приводного вала и использует его для вращения коронной шестерни. Ведущая шестерня намного меньше и имеет гораздо меньшее количество зубьев, чем большая коронная шестерня. Это придает трансмиссии конечное передаточное число. Карданный вал передает крутящий момент под углом 90 ° к направлению, в котором должны вращаться колеса. Главная передача компенсирует это тем, как ведущая шестерня приводит в движение коронную шестерню внутри корпуса.При установке или настройке главной передачи необходимо учитывать то, как ведущая шестерня контактирует с коронной шестерней. В идеале контакт зубьев должен происходить точно по центру зубьев коронной шестерни при средней или полной нагрузке. (Шестерни отталкиваются друг от друга при приложении нагрузки.) Многие бортовые передачи имеют гипоидную конструкцию, что означает, что ведущая шестерня расположена ниже центральной линии коронной шестерни. Это позволяет производителям опускать кузов автомобиля (потому что приводной вал расположен ниже), чтобы улучшить аэродинамику и снизить центр тяжести автомобиля.Зубья гипоидной ведущей шестерни изогнуты, что приводит к скольжению, когда ведущая шестерня приводит в движение коронную шестерню. Это также приводит к контакту нескольких зубцов ведущей шестерни с зубьями коронной шестерни, что делает соединение более прочным и бесшумным. Кольцевая шестерня приводит в движение дифференциал, который приводит в движение оси или полуоси, соединенные с задними колесами. (Работа дифференциала будет объяснена в разделе о дифференциале этой статьи). Многие конечные передачи содержат полуоси, в других используются валы CV, такие как трансмиссия FWD.Поскольку задняя главная передача является внешней по отношению к трансмиссии, для смазки ей требуется собственное масло. Обычно это обычное трансмиссионное масло, но для многих главных передач гипоидных или LSD требуется жидкость особого типа. См. Руководство по обслуживанию для определения вязкости и других особых требований.

Примечание. Если вы собираетесь менять жидкость заднего дифференциала самостоятельно (или планируете открывать дифференциал для обслуживания) перед тем, как слить жидкость, убедитесь, что заливное отверстие можно открыть. Нет ничего хуже, чем выпустить жидкость, а затем не получить новую жидкость обратно.

Передние конечные передачи

Конечные передачи

FWD очень просты по сравнению с RWD. Почти все двигатели FWD устанавливаются поперечно, что означает, что крутящий момент создается параллельно направлению, в котором должны вращаться колеса. Нет необходимости изменять / поворачивать направление вращения главной передачи. Ведущая шестерня главной передачи будет сидеть на конце выходного вала. (возможно использование нескольких выходных валов и ведущих шестерен) Ведущая шестерня (и) входит в зацепление с коронной шестерней главной передачи.Почти во всех случаях шестерня и коронная шестерня будут иметь косозубые зубья, как и остальная часть трансмиссии / трансмиссии. Ведущая шестерня будет меньше и иметь гораздо меньшее количество зубьев, чем коронная шестерня. Это дает передаточное число главной передачи. Кольцевая шестерня приводит в движение дифференциал. (Работа дифференциала будет объяснена в разделе о дифференциале этой статьи) Вращающий момент передается на передние колеса через валы CV. (Валы CV обычно называют осями)

Открытые дифференциалы

Открытый дифференциал — это наиболее распространенный тип дифференциала, применяемый сегодня в легковых и грузовых автомобилях.Это очень простая (дешевая) конструкция, в которой используются 4 шестерни (иногда 6), которые называются крестовинными шестернями, для привода полуосей, но также позволяют им при необходимости вращаться с разной скоростью. «Звездчатые шестерни» — это жаргонный термин, который обычно используется для описания всех дифференциалов. Существует два разных типа крестовин: ведущие шестерни дифференциала и боковые шестерни моста. Корпус дифференциала (не корпус) получает крутящий момент через коронную шестерню и использует его для приведения в движение пальца дифференциала.Ведущие шестерни дифференциала насаживаются на этот штифт и приводятся в движение им. Затем вращательная сила передается на шестерни оси и выходит через валы CV / полуоси на колеса. Если автомобиль движется по прямой, дифференциальное действие отсутствует, и ведущие шестерни дифференциала просто приводят в движение боковые шестерни оси. Если автомобиль входит в поворот, внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем внутреннее колесо. Ведущие шестерни дифференциала начнут вращаться по мере того, как они приводят в движение шестерни со стороны оси, позволяя внешнему колесу ускоряться, а внутреннему — замедляться.Эта конструкция хорошо работает, пока оба ведущих колеса имеют тягу. Если у одного колеса недостаточно тяги, крутящий момент будет следовать по пути наименьшего сопротивления, и колесо с малой тягой будет вращаться, а колесо с тяговым усилием не будет вращаться вообще. Поскольку колесо с тягой не вращается, автомобиль не может двигаться.

Задняя главная передача и открытый дифференциал

Дифференциалы повышенного трения (LSD)

Дифференциалы повышенного трения ограничивают допустимое действие дифференциала.Если одно колесо начинает вращаться чрезмерно быстрее, чем другое (больше, чем во время обычного поворота), LSD ограничит разницу в скорости. Это преимущество перед обычной конструкцией с открытым дифференциалом. Если одно ведущее колесо теряет сцепление, действие LSD позволит колесу с тягой получить крутящий момент и позволит транспортному средству двигаться. В настоящее время используются несколько различных дизайнов. Некоторые работают лучше, чем другие, в зависимости от приложения.

Тип сцепления LSD

LSD

со сцеплением основаны на конструкции с открытым дифференциалом.У них есть отдельный блок сцепления на каждой из шестерен со стороны моста или на полуосях внутри картера главной передачи. Диски сцепления находятся между шлицами полуосей и картером дифференциала. Половина дисков имеет шлицы на полуось, а остальные — на картер дифференциала. Для разделения дисков сцепления используется фрикционный материал. Пружины оказывают давление на шестерни оси, которые оказывают давление на сцепление. Если ведущий вал хочет вращаться быстрее или медленнее, чем корпус дифференциала, он должен преодолеть сцепление, чтобы сделать это.Если одна ось пытается вращаться быстрее, чем корпус дифференциала, другая будет пытаться вращаться медленнее. Обе муфты будут сопротивляться этому действию. По мере увеличения разницы скоростей преодолевать сцепления становится труднее. Когда автомобиль делает крутой поворот на низкой скорости (стоянка), сцепления оказывают небольшое сопротивление. Когда одно ведущее колесо теряет сцепление, и весь крутящий момент идет на это колесо, сопротивление сцепления становится намного более очевидным, и колесо с тяговым усилием будет вращаться со скоростью (близкой) к скорости корпуса дифференциала.Этот тип дифференциала, скорее всего, потребует особого типа жидкости или какой-либо добавки. Если жидкость не менять через надлежащие промежутки времени, сцепления могут стать менее эффективными. В результате практически отсутствует действие ЛСД. Интервалы замены жидкости варьируются в зависимости от области применения. В этом дизайне нет ничего плохого, но имейте в виду, что они настолько же сильны, насколько и простой открытый дифференциал.

Блокировка LSD

Существует несколько типов блокировки дифференциалов.Блокируемый дифференциал может «заблокироваться», если этого требует водитель или условия. Когда дифференциал заблокирован, действие дифференциала отсутствует, и оба ведущих колеса должны вращаться с той же скоростью, что и корпус. Некоторые системы позволяют водителю вручную блокировать или разблокировать дифференциал. Другие системы механически контролируют разницу в скорости оси и блокируют дифференциал, когда одна ось / колесо начинает вращаться на заданный процент быстрее, чем другая.

Смещение крутящего момента LSD

LSD смещения крутящего момента все время передают крутящий момент на медленно вращающееся ведущее колесо.Максимальная величина передачи крутящего момента определяется соотношением смещения крутящего момента дифференциалов. Если дифференциал имеет коэффициент смещения крутящего момента 3: 1, это означает, что на более медленно вращающееся колесо можно передать в 3 раза больший крутящий момент. Они будут использовать червячные передачи для передачи крутящего момента на две солнечные шестерни, соединенные с ведущими колесами. Червячные передачи установлены на валах, соединенных с корпусом дифференциала. Червячные шестерни имеют конические шестерни на каждом конце для зацепления с червячной шестерней противоположных солнечных шестерен. Зубья обоих солнечных шестерен нарезаются в одном направлении, а зубья червячных шестерен нарезаются для зацепления с ними.Когда корпус начинает вращаться, червячные передачи приводятся в движение валом, на котором они движутся. Червячные шестерни скорее будут вращаться вокруг солнечных шестерен, чем приводить их в движение. Поскольку зубья обеих солнечных шестерен нарезаются в одном направлении, чтобы червячные шестерни могли просто вращаться вокруг солнечных шестерен, они должны были бы вращаться в одном направлении. Этого не может произойти, потому что червячные передачи зацеплены друг с другом. У червячных шестерен нет другого выбора, кроме как приводить в движение солнечные шестерни, не вращаясь сами по себе. Это продолжается до тех пор, пока автомобиль продолжает двигаться по прямой.Когда автомобиль входит в поворот, внутреннее колесо должно вращаться медленнее, чем корпус дифференциала, а внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем корпус. Поскольку косозубой шестерне сложно управлять червячной передачей, дифференциал оказывает сопротивление ведущим колесам, вращающимся с разными скоростями. Пока оба ведущих колеса имеют одинаковое тяговое усилие, они могут вращаться с немного разной скоростью. Червячные шестерни начнут вращаться, чтобы слегка перегрузить солнечную шестерню внешних колес и вращаться вокруг солнечной шестерни внутренних колес.Эта разница в скорости допускается дифференциалом, пока оба ведущих колеса имеют относительно одинаковое тяговое усилие. На колесо, которое вращается медленнее, всегда передается больший крутящий момент. Это означает, что при повороте внутреннее колесо получит немного больший крутящий момент, чем внешнее колесо. Разница в скорости вращения колес минимальна при обычном повороте по сравнению с тем, когда колесо начинает буксовать. В тяжелом повороте большая часть веса автомобиля переносится на внешние колеса. Если внутреннее колесо из-за этого теряет сцепление, оно начинает проскальзывать и на мгновение становится более быстрым вращающимся колесом.В тот момент, когда это начинает происходить, дифференциал передает крутящий момент на внешнее колесо. Это происходит почти мгновенно и без внутреннего проскальзывания дифференциала, что делает этот тип дифференциала таким полезным. То же самое произойдет, если одно колесо будет по асфальту, а другое по льду. Большая часть крутящего момента будет передана на более медленное вращающееся колесо с тягой, и автомобиль начнет движение. Единственный недостаток этого типа дифференциала заключается в том, что если одно ведущее колесо отрывается от земли (нулевое тяговое усилие), крутящий момент не может передаваться на другое колесо.Некоторые новые конструкции используют этот тип дифференциала с блоками сцепления или электронными дифференциалами, чтобы обойти эту проблему. Эти дифференциалы намного сильнее, чем открытый дифференциал, не допускают проскальзывания внутреннего дифференциала (как LSD со сцеплением) и мгновенно реагируют на изменения тяги, что делает дифференциалы смещения крутящего момента весьма желательными. Есть несколько вариантов этой конструкции, но все LSD смещения крутящего момента работают по схожим принципам. Также стоит отметить, что для этого типа LSD не нужны муфты или устройства управления, которые могут со временем изнашиваться или выходить из строя.(Хотя некоторые действительно используют муфты в случае, если одно ведущее колесо подвергается нулевому сцеплению.) Эти дифференциалы также могут использоваться вместе с электронной системой дифференциала.

Вискомуфта

Вязкостные муфты обычно используются в приводах с полным приводом и центральным дифференциалом, но иногда они также используются в качестве дифференциала главной передачи в системах с приводом на два колеса. Вязкостная муфта состоит из двух наборов пластин, погруженных в жидкость на основе силикона.Половина пластин будет зацеплена с внутренним валом, остальная часть будет зацеплена с внешним барабаном. Когда два набора пластин вращаются с одинаковой скоростью, жидкость остается прохладной. Если есть значительная разница в скорости, пластины будут сдвигать жидкость, вызывая ее нагрев. Когда специальная жидкость достигает заданной температуры, она затвердевает и скрепляет пластины вместе. И внутренний вал, и внешний барабан начинают вращаться с одинаковой скоростью. (или, по крайней мере, очень близко). Как только жидкость остынет на несколько градусов, она вернется в жидкое состояние и допускает небольшие различия в скорости пластины.

Дифференциалы с электронным управлением

Дифференциалы с электронным управлением используют датчики скорости вращения колес АБС для контроля скорости всех 4 колес. Если система определяет, что одно или оба ведущих колеса (2WD) проскальзывают, система захватывает тормоз скользящего колеса (колес), чтобы замедлить его и передать крутящий момент другому ведущему колесу через (обычно) обычный открытый дифференциал. Эта система работает хорошо и относительно дешевая, учитывая, что система ABS в любом случае постоянно контролирует все 4 колеса, и в дорогом LSD нет необходимости.Эти системы устанавливаются на заводе и не могут быть куплены на вторичном рынке. Недостатком этой системы является то, что проскальзывание должно произойти до того, как система сможет компенсировать, тогда как некоторые механические LSD могут предотвратить проскальзывание в первую очередь. Кроме того, в системе по-прежнему используется слабая конструкция открытого дифференциала по сравнению с некоторыми LDS. Некоторые более сложные системы обнаруживают, когда транспортное средство движется, и задействуют соответствующий индивидуальный тормоз или тормоза, чтобы вернуть транспортное средство под контроль.

Цельный дифференциал / Золотниковый дифференциал / Сварной дифференциал

Дифференциалы со сплошной шпулей и шпулей в основном используются в дрэг-рейсингах.Твердые дифференциалы, как следует из названия, полностью прочны и не допускают никакой разницы в скорости ведущих колес. Ведущие колеса всегда вращаются с одинаковой скоростью, даже при повороте. Это не проблема для дрэг-рейсинга, так как дрэг-автомобили 99% времени едут по прямой. Это также может быть преимуществом для автомобилей, которые готовятся к дрифту. Сварной дифференциал — это обычный открытый дифференциал, к которому приварены звездочки крестовины, чтобы создать прочный дифференциал. Сплошные дифференциалы — прекрасная модификация для автомобилей, предназначенных для использования на гусеницах.Что касается уличного использования, рекомендуется использовать LSD вместо твердого дифференциала. Каждый поворот транспортного средства вызывает завихрение осей и буксование шин. Это наиболее заметно при движении на медленном повороте (парковке). Результат — ускоренный износ шин, а также преждевременный выход из строя оси. Одним из больших преимуществ прочного дифференциала перед другими типами является его прочность. Поскольку крутящий момент прилагается непосредственно к каждой оси, крестовина отсутствует, что является слабым местом открытых дифференциалов.

,

Привод — Energy Education

Привод транспортного средства относится к группе компонентов, которые обеспечивают передачу мощности на ведущие колеса транспортного средства. Мощность для запуска транспортного средства начинается с коленчатого вала. Затем он подается на сцепление через маховик (в механической коробке передач) или в преобразователь крутящего момента (в автоматической коробке передач). Затем мощность поступает в трансмиссию, где она перенаправляется на приводной вал (также называемый карданным валом, карданной передачей или карданным валом).Приводной вал передает мощность на ведущую ось, которая содержит как главную шестерню, так и дифференциал. Шестерня главной передачи соединяет ведущий вал с дифференциалом, который затем передает мощность на каждое колесо. Ниже приводится более подробное объяснение отдельных механизмов, обсуждаемых в предыдущем абзаце.

Коленчатый вал

основная статья

Рис. 1. Схема движения четырехцилиндрового двигателя. Поршни серые, коленвал зеленого цвета, блок прозрачный. [1]

Коленчатый вал (см. Рисунок 1) — это устройство, работа которого заключается в преобразовании поступательного движения поршней во вращательное движение (вращение). Отсюда мощность передачи трансмиссии. По сути, коленчатый вал является связующим звеном между двигателем и трансмиссией. Конец одного и начало другого. [2]

Маховик

Маховик присутствует только в механических коробках передач.

Маховик — это часть двигателя, о которой меньше всего упоминают.Его задача — поддерживать постоянную подачу мощности на трансмиссию. Поскольку поршневые двигатели (с поршневым приводом) выдают мощность только за один ход, их выработка мощности не является непрерывной. Представьте, что вы едете на велосипеде по крутому холму. Даже на низкой передаче езда неровная — байк значительно замедляется между нажатиями на педаль (теряет импульс). Это неэффективно, поскольку гонщик должен проделать дополнительную работу, чтобы восстановить потерянный импульс. Маховик может помочь предотвратить эту потерю импульса, он накапливает кинетическую энергию вращения, которая в конечном итоге преобразуется в поступательную кинетическую энергию (т.е.е движущийся автомобиль). Двигатель совершает работу на маховике, заставляя его вращаться быстрее, пока трансмиссия не использует эту энергию, которая по закону сохранения энергии заставляет маховик замедляться. Маховик обеспечивает плавное и эффективное движение автомобиля.

Сцепление / гидротрансформатор

Рис. 2. Схема гидротрансформатора. [3]

Автомобили с МКПП имеют сцепление. Его цель — подключить подачу мощности к коробке передач. Когда педаль сцепления не нажата, мощность передается, когда педаль сцепления нажата, колеса автомобиля вращаются свободно.

Автомобили с автоматической коробкой передач не имеют педали сцепления. Эти автомобили имеют преобразователь крутящего момента (см. Рисунок 2). Гидротрансформатор — это устройство, заполненное жидкостью, которое передает крутящий момент (и мощность) на колеса автомобиля. Гидротрансформатор позволяет двигателю работать на холостом ходу, когда автомобиль остановлен. Гидротрансформатор также содержит нечто, называемое фрикционной муфтой , которая блокирует коленчатый вал с коробкой передач при движении по шоссе (колебания уровня мощности не являются большой проблемой на постоянной скорости).Таким образом, даже автомобили с автоматической коробкой передач имеют форму сцепления, но оно не связано напрямую с педалью водителя.

Трансмиссия

Основная статья

Коробка передач, также известная как коробка передач, преобразует мощность двигателя в движение. [4] Прямо как шестерни на велосипеде. Количество мощности, которое двигатель выдает при определенных оборотах, одинаково, независимо от того, движется ли автомобиль со скоростью 10 км / ч или 110. Из-за этого у автомобиля есть коробка передач, которая позволяет двигателю работать с эффективными оборотами независимо от его скорости. скорость.

Приводной вал

Основная статья

Приводной вал, также известный как карданный вал или карданный вал , соединяет коробку передач с ведущими колесами. Автомобиль с задним приводом имеет длинный тонкий цилиндр, идущий по длине автомобиля до задней главной передачи и дифференциала (часто виден, если смотреть под автомобилем). Карданный вал вращается со скоростью, пропорциональной скорости автомобиля. [5]

Ведущий мост

Ведущая ось — это ось, которая соединяет ведущие колеса с карданным валом.Обычно он имеет дифференциал посередине, который распределяет мощность между колесами.

Главная передача

Главная передача похожа на шестерню на кривошипе велосипеда (большая — находится на передней части велосипеда). Для сравнения, коробка передач похожа на шестерни на кассете (немного — на задней части мотоцикла). Маленькие шестерни меняются все время, в зависимости от мощности, но большая передняя остается неизменной. Желаемая производительность определяет, как установлены шестерни главной передачи. При подъеме на холм на велосипеде лучше всего использовать небольшую переднюю передачу, потому что она обеспечивает низкое передаточное число.При максимально быстрой скорости лучше всего использовать большую переднюю передачу, обеспечивающую высокое передаточное число. Это то, что делает главная передача. Разница в том, что автомобиль имеет только одну главную передачу — установленную при производстве, а не две или три, как на байке.

Дифференциал

Дифференциал — это устройство, которое позволяет колесам вращаться с разной скоростью, оставаясь при этом включенным. [4] Например, при повороте внешнее колесо вращается быстрее, чем внутреннее колесо, потому что оно проходит большее расстояние.Для автомобилей с задним приводом требуется так называемый дифференциал повышенного трения, чтобы обеспечить равномерную мощность при повороте. Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как работают дифференциалы (видео начинается в 1:50).

Список литературы

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о