Când mașina este în mișcare, cuplul este transmis de la și apoi, prin treapta principală și diferențial, către roțile motoare. vă permite să măriți sau să micșorați cuplul transmis și în același timp să reduceți și să creșteți în consecință viteza de rotație a roților. Raportul de transmisie în treapta principală este selectat astfel încât cuplul maxim și viteza de rotație a roților motoare să fie la cele mai optime valori pentru un anumit vehicul. În plus, acționarea finală este foarte des subiectul tuning-ului mașinii.
Dispozitiv de transmisie finală
De fapt, treapta principală nu este altceva decât o treaptă de viteză reductoră, în care angrenajul de antrenare este conectat la arborele secundar al cutiei de viteze, iar angrenajul condus este conectat la roțile mașinii. În funcție de tipul de conexiune, angrenajele principale diferă în următoarele tipuri:
- cilindric - în majoritatea cazurilor este utilizat pe vehicule cu aranjament transversal și cutii de viteze și tracțiune față;
- conic - este folosit foarte rar, deoarece are dimensiuni mari și un nivel ridicat de zgomot;
- hipoid - cel mai popular tip de transmisie finală, care este utilizat pe majoritatea mașinilor cu tracțiune spate clasică. Transmisia hipoidă este de dimensiuni reduse și zgomot redus;
- vierme - practic nu este utilizat pe mașini din cauza laboriozității producției și a costului ridicat.
De asemenea, este de remarcat faptul că vehiculele cu tracțiune față și tracțiunea spate au aranjamente diferite de tracțiune finală. La vehiculele cu tracțiune față cu un aranjament transversal al cutiei de viteze și al unității de putere, transmisia finală cilindrice este amplasată direct în carcasa cutiei de viteze.
La mașinile cu tracțiune spate clasică, tracțiunea finală instalat în carcasa axei motoare si este conectat la cutia de viteze prin intermediul. Funcționalitatea transmisiei hipoide a unei mașini cu tracțiune spate include, de asemenea, o rotire de rotație cu 90 de grade datorită angrenajelor conice. În ciuda diferitelor tipuri și locații, scopul unității finale rămâne același.
Mașină diferențială
Mașină diferențială cel mai adesea combinat cu angrenajul principal și situat, respectiv, în carcasa cutiei de viteze sau în carcasa punții din spate. Cu toate acestea, un diferențial poate fi instalat și între osiile motoare ale unui vehicul cu tracțiune integrală. Diferența este și este împărțită în următoarele tipuri:
- conic - în cele mai multe cazuri este instalat împreună cu angrenajul principal între roțile unei axe motoare;
- cilindric - cel mai adesea folosit pentru a decupla osiile de conducere ale vehiculelor cu tracțiune integrală;
- melcat - este universal si se instaleaza atat intre roti cat si intre osii motoare.
Scopul principal al diferențialului este de a distribui cuplul între roțile mașinii și de a schimba frecvența de rotație a acestora unul față de celălalt. De exemplu întoarcerea mașinii fără diferențial ar fi pur și simplu imposibil, deoarece la întoarcere, roata exterioară trebuie neapărat să se rotească la o frecvență mai mare decât cea interioară.
Diferențialele sunt simetrice și asimetrice. Diferenţialul simetric transmite un cuplu egal ambelor roţi şi este cel mai adesea instalat împreună cu transmisia finală. Un diferențial asimetric permite transmiterea cuplului în diferite proporții și este setat între.
Diferenţialul este format dintr-o carcasă, angrenaje cu pinion şi angrenaje laterale. Corpul este de obicei aliniat cu angrenajul condus al transmisiei finale. Roțile dințate cu pinion joacă rolul unui reducător planetar și conectează angrenajele laterale la carcasa diferențialului. Roțile de viteză cu semi-osie (soare) sunt conectate la roțile motoare prin intermediul semi-arborilor pe îmbinări canelare.
Cu toate avantajele celui mai simplu diferential exista si un dezavantaj... Faptul este că viteza poate fi distribuită roților nu numai într-un raport, de exemplu, 50/50, 40/60 sau 35/65, ci și 0/100. Adică, absolut tot cuplul poate fi transmis unei singure roți a mașinii, în timp ce a doua roată va fi absolut statică. Acest lucru se întâmplă dacă mașina este blocată în noroi sau gheață.
Cu toate acestea, diferențele moderne sunt mai perfecte și sunt practic lipsite de acest dezavantaj. Multe diferențiale au blocaje automate sau manuale dure. În plus, autoturismele moderne cu vehicule cu tracțiune integrală sunt echipate cu un sistem de control al stabilității, care se bazează pe distribuția optimă a cuplului între osii și roțile individuale, în funcție de traiectorie.
Modelele moderne de mașini, de regulă, au mai multe motoare în arsenalul lor - atât pe benzină, cât și pe motorină. Motoarele diferă în ceea ce privește puterea, cuplul, viteza arborelui cotit. Cu diferite motoare sunt folosite și diferite cutii de viteze: mecanice, robot, variator și, bineînțeles, automate.
Adaptarea cutiei de viteze la un anumit motor și vehicul se realizează folosind treapta principală, care are un anumit raport de transmisie. Acesta este scopul principal al angrenajului principal al mașinii.
Din punct de vedere structural, treapta principală este un reductor, care asigură o creștere a cuplului motor și o scădere a vitezei roților motrice ale vehiculului.
La vehiculele cu tracțiune față, tracțiunea finală este amplasată împreună cu diferențialul din cutia de viteze. Într-o mașină cu tracțiune spate, treapta principală este plasată în carcasa axei motoare, unde, pe lângă aceasta, există un diferențial. Poziția treptei principale la vehiculele cu tracțiune integrală depinde de tipul de tracțiune, prin urmare poate fi atât în cutia de viteze, cât și în axa motoare.
În funcție de numărul de trepte, treapta principală poate fi simplă sau dublă. O singură transmisie finală constă dintr-o transmisie și un angrenaj condus. Transmisia finală dublă constă din două perechi de viteze și este utilizată în principal la camioanele unde este necesară o creștere a raportului de transmisie. Din punct de vedere structural, transmisia finală dublă poate fi centrală sau divizată. Transmisia finală centrală este dispusă într-o carcasă comună a axei motoare. Într-o treaptă de viteză divizată, treptele treptelor sunt distanțate: una este situată în axa motoare, cealaltă se află în butucul roților motoare.
Tipul conexiunii angrenajului determină următoarele tipuri de transmisie principală: cilindrică, conică, hipoidă, angrenaj melcat.
Transmisia finala cilindrica utilizat la vehiculele cu tracțiune față, unde motorul și cutia de viteze sunt amplasate transversal. Transmisia folosește roți dințate cu dinți conici și chevron. Raportul de transmisie al transmisiei principale cilindrice este în intervalul 3,5-4,2. O creștere suplimentară a raportului de transmisie duce la o creștere a dimensiunii și a nivelului de zgomot.
În modelele moderne ale unei transmisii mecanice, sunt utilizați mai mulți arbori secundari (doi sau chiar trei), fiecare dintre acestea având propriul său angrenaj principal de antrenare. Toate treptele de transmisie se îmbină cu o singură treaptă de viteză. În astfel de cutii, treapta principală are mai multe rapoarte de transmisie. Treapta principală de viteză a cutiei de viteze robotizate DSG este aranjată în același mod.
La vehiculele cu tracțiune pre-roată, treapta principală poate fi înlocuită, care este o parte integrantă a reglajului transmisiei. Acest lucru duce la o dinamică de accelerație îmbunătățită a vehiculului și la reducerea stresului asupra ambreiajului și cutiei de viteze.
Transmisiile finale conice, hipoide și melcate sunt utilizate pe vehiculele cu tracțiune spate, unde motorul și cutia de viteze sunt paralele cu mișcarea, iar cuplul trebuie transmis la axa motoare în unghi drept.
Dintre toate tipurile de viteză principală a mașinilor cu tracțiune spate, cea mai solicitată este antrenament final hipoid, care se distinge printr-o sarcină mai mică asupra dintelui și un nivel scăzut de zgomot. În același timp, prezența deplasării în angrenajele angrenajelor duce la o creștere a frecării de alunecare și, în consecință, la o scădere a eficienței. Raportul de transmisie al angrenajului principal hipoid este: pentru mașini 3,5-4,5, pentru camioane 5-7.
Transmisia finală teșită este utilizată acolo unde dimensiunile totale nu sunt importante și nivelul de zgomot nu este limitat. Datorită laboriozității producției și costului ridicat al materialelor, angrenajul principal cu melc practic nu este utilizat în proiectarea transmisiei mașinii.
Scopul principal al angrenajului principal este de a crește cuplul motorului și de a reduce cuplul roților motoare. Dacă mașina este cu tracțiune față, atunci GP se află în cutia de viteze chiar lângă autoblocare (diferențial).
Dacă roțile motoare ale mașinii sunt în spate, atunci TP-ul este instalat în carcasa axei motoare. Un autobloc este de asemenea instalat chiar acolo. La modelul cu tracțiune integrală, transmisia depinde de tipul de tracțiune. GP este situat fie în cutia de viteze, fie în carcasa axei motoare.
Varietăți ale dispozitivului
Medicii de familie diferă în ceea ce privește numărul de trepte de viteză. Există următoarele tipuri de angrenaj principal.
- Singur... Este format dintr-un angrenaj condus și unul de antrenare.
- Dubla... Are patru viteze. Acest tip este instalat în camioane, deoarece au nevoie de un raport de transmisie mai mare.
Dubla este centrală și separată. Cel central este situat în carcasa axei motoare, iar cel separat este situat în butucul și axa roții motoare. GP diferă în ceea ce privește tipul de conexiune a dinților:
- cilindric;
- hipoid;
- vierme;
- canonic.
Esența funcționării GP este simplă: dacă mașina se mișcă, atunci cuplul de la motor este transmis la cutia de viteze și apoi, prin intermediul unei transmisii și a unui autoblocare, la arborii de antrenare ai mașinii. . Ca urmare, GP modifică direct cuplul transmis roților mașinii, prin urmare, cu ajutorul acestuia, se modifică și dinamica rotației roților.
Caracteristica principală este raportul de viteză. Parametrul arată raportul dintre numărul de dinți ai angrenajului condus și a angrenajului condus. Dacă este mai mare, atunci mașina preia viteza maximă foarte repede. Cu toate acestea, indicele celei mai mari viteze scade.
Reducerea raportului de viteză crește cea mai mare dinamică, mașina ia viteză mai lent. Pentru un anumit model, raportul de transmisie este selectat luând în considerare caracteristicile tehnice ale motorului, cutiei de viteze, dimensiunile roților, sistemul de frânare etc.
Cum funcționează medicul de familie?
Din ce constă angrenajul principal:
- angrenaj conic;
- roată conică.
Angrenajul este partea de antrenare (împingerea de la cutia de viteze și motorul este atașat de aceasta), iar roata este elementul antrenat (primește împingerea de la roata dințată și o transmite la un unghi de 90 °).
Roțile dințate sunt realizate cu dinți sub formă de spirală, din această cauză duritatea și numărul lor cresc. În același timp, sunt interblocate, iar angrenajele funcționează fără probleme și fără zgomot.
Pe lângă o transmisie cu roți conice cu axe care se intersectează reciproc, mașina folosește o transmisie hipoidă. Aici dinții au un anumit design și axa unui mic angrenaj conic. Este deplasat în jos în raport cu centrul celei mai mari viteze cu o anumită distanță.
Acest lucru vă permite să plasați cardanul mai jos și să coborâți înălțimea părții superioare convexe a tunelului pentru amplasarea arborelui pe partea inferioară a caroseriei, crescând astfel suprafața interiorului vehiculului.
Devine posibilă reducerea ușor a centrului de greutate al mașinii și creșterea stabilității acesteia. Angrenajul hipoid are o netezime semnificativă, rezistență ridicată a dinților și rezistență la uzură.
Cerințe primare
GP este format din 2 trepte. Cel de conducere are o dimensiune mai mică, în timp ce este conectat la arborele de ieșire al cutiei de viteze. Treapta condusă este mai mare decât treapta de conducere și interacționează cu diferențialul și roțile mașinii. Principalele cerințe pentru transfer:
- cel mai scăzut nivel de zgomot și vibrații în timpul funcționării;
- cel mai mic consum de gaz;
- eficiență crescută;
- asigurarea unor parametri sporiți de tracțiune și viteză;
- fabricabilitatea;
- cele mai mici dimensiuni (pentru a crește garda la sol și a coborî nivelul fundului într-o mașină);
- greutate mai mică;
- putere crescută;
- întreținere minimă.
Este posibilă creșterea eficienței transmisiei prin creșterea calității dinților celor două angrenaje și creșterea rezistenței pieselor, precum și prin utilizarea rulmenților cu rulare în proiectare.
Este necesar să se reducă cât mai mult posibil vibrațiile și zgomotul în timpul funcționării pentru reductoarele de viteze ale mașinii. Pentru aceasta, merită să asigurați o bună lubrifiere a dinților. Acest lucru va crește precizia de fixare a roților dințate și va crește diametrul arborilor. De asemenea, merită efectuate și alte măsuri care cresc fiabilitatea pieselor mecanismului.
Angrenaj cilindric
Este instalat în vehiculele cu tracțiune față cu motor și cutie de viteze orizontale. Aici se folosesc roți dințate, care au chevron și dinți neuniformi. Raportul de transmisie este 3,5 - 4,2.
GP pe vehicule cu tracțiune spate
Alte tipuri de angrenaje principale sunt instalate pe mașinile cu tracțiune spate, deoarece motorul cu cutia de viteze este paralel cu cursa, iar cuplul este furnizat axei motoare pe verticală.
La mașinile cu tracțiune spate, cel mai adesea este instalată un angrenaj hipoid, care are cea mai mică sarcină pe dinte și creează un grad minim de zgomot. În timpul funcționării, eficiența scade, deoarece suporturile angrenajului decalat cresc coeficientul de frecare de alunecare.
La mașinile cu cutie de viteze hipoidă raportul de transmisie este 3,5 - 5,4, la camioane 5 - 7. Această viteză diferă de cea cilindrică: axa arborelui nu se intersectează cu angrenajul, deoarece forma permite coborarea cardanului si reducerea jocului de caroserie, acest lucru duce la stabilitatea maxima a vehiculului.
Dacă proprietarul mașinii nu este interesat de dimensiunea și gradul de zgomot, atunci se folosește un GPU canonic. Angrenajul melcat este instalat foarte rar, deoarece producția sa necesită forță de muncă și este costisitoare.
Pentru funcționarea normală a elementelor de frecare și a dinților este necesară lubrifierea. Uleiul special este turnat în carter sau puntea spate. Nivelul acestuia trebuie controlat pentru a asigura funcționarea stabilă a elementelor mașinii.
Avantaje și dezavantaje
Orice tip de conexiune dentară are avantaje și dezavantaje.
Puncte pozitive și negative:
- Cilindric... Cel mai mare raport de transmisie este limitat la 4,2. O creștere suplimentară a raportului dintre numărul de dinți va duce la o creștere a dimensiunii transmisiei și la o creștere a zgomotului.
- Hipoid. Se remarcă prin încărcarea redusă a dinților și nivelul redus de zgomot. Totuși, datorită deplasării în fixarea angrenajelor, frecarea de alunecare crește și eficiența scade, dar în același timp devine posibilă coborârea cardanului la cea mai mică înălțime.
- GP conic... Este rar folosit din cauza dimensiunilor mari și a nivelului ridicat de zgomot.
- Vierme... De fapt, nu este folosit din cauza costului ridicat.
Îngrijire necesară
Orice angrenaje ale transmisiei principale și ale autoblocului necesită lubrifiere și îngrijire. În ciuda faptului că toate elementele GPU-ului și unitatea de autoblocare arată ca niște piese puternice de fier, ele au în continuare propria lor resursă de durabilitate. Din acest motiv, sfaturile privind pornirile și frânarea bruște, cuplarea bruscă a ambreiajului și alte încărcări ale vehiculului rămân relevante astăzi.
Toate elementele de frecare și dinții angrenajului trebuie lubrifiate în mod regulat. Din această cauză, în carter se toarnă un ulei special, al cărui nivel trebuie uneori verificat.
Uleiul în care funcționează angrenajele se poate scurge prin îmbinări slabe și garnituri de ulei uzate.
Transmisia finală cu două distanțe este utilizată la camioanele grele când raportul de transmisie este io ≥ 11 și la vehiculele multifuncționale pentru a obține garda la sol necesară.
Avantaje transmitere:
Raportul de transmisie al transferului poate ajunge la 20 ... 30;
Dimensiuni și greutate mai mici ale diferenţialului transversal și diametrul arborilor de osie;
Parte centrală compactă a osiei motoare, care este importantă pentru a obține un nivel scăzut al podelei și centrul de masă al vehiculului, precum și pentru a asigura garda la sol necesară;
Posibilitate de reglare a raportului de transmisie final fara schimbarea piesei centrale a osiei motoare;
Transmisiile finale și reductoarele de roți suportă doar o parte din sarcină pe puntea motoare.
Defecte transmitere:
Intensitate mare a muncii de serviciu;
Complicație și creșterea costului structurii în comparație cu motorul final central dublu din cauza numărului mare de piese;
O creștere a maselor nesuspendate (în special cu suspensie de roți independente).
Cel mai adesea, o treaptă principală distanțată constă dintr-o cutie de viteze centrală (cutie conică sau hipoidă) și o cutie de viteze pe roată (sau finală). Această schemă este utilizată atât cu o carcasă de osie rigidă (cu suspensie de roată dependentă), cât și în cazul unei axe motoare articulate, când cutia de viteze centrală este situată pe caroseria (sau pe cadru) mașinii și este conectată la roată. viteze prin roți dințate cardanice (cu suspensie independentă a roților).
Reductoarele de roți utilizate în construcția de automobile pot fi cu axe cu arbore fix sau planetare. Schemele lor principale sunt prezentate în Fig. 6.12. Cele mai răspândite sunt cutiile de viteze realizate după schemele din Fig. 6.12, a, c, d. Cutii de viteze prezentate schematic în fig. 6.12, a, b, c, g au axe fixe, iar restul sunt mecanisme planetare. În cutiile de viteze (Fig. 6.12, aib), angrenajul de antrenare poate fi situat sub axa angrenajului condus, ceea ce face posibilă scăderea nivelului podelei în caroserie.
Lubrifierea pieselor angrenajelor roților se realizează prin stropirea uleiului turnat în carterurile lor.
Determinarea parametrilor angrenajelor reductoarelor de roți, alegerea rulmenților și calculul arborilor se efectuează folosind aceleași metode ca pentru cutiile de viteze. Materialele folosite pentru fabricarea angrenajelor și arborilor sunt, de asemenea, similare.
La dezvoltarea axelor motoare cu roți dințate, se aplică un principiu de proiectare modulară. Deci, prin schimbarea perechilor de viteze în cutia de viteze planetară, este posibil să se schimbe raportul total de transmisie al angrenajului principal cu un raport de transmisie constant în cutia de viteze centrală, adică. primiți o familie de osii motoare de diferite dimensiuni standard.
Diferențiale
Informatii generale
Un diferențial este un mecanism de transmisie care îndeplinește funcția de distribuire a cuplului care îi este furnizat între roți sau osii și permite arborilor antrenați să se rotească la aceeași viteză unghiulară sau la diferite viteze unghiulare, interconectate cinematic.
Pe lângă cerințele tehnice generale pentru toate mecanismele de transmisie, diferențialelor se impune o cerință - acestea trebuie să distribuie cuplul între roți sau osii într-o proporție care să ofere cele mai bune performanțe pentru mașină (forță de tracțiune maximă, stabilitate și controlabilitate).
Pentru a crește forța de tracțiune a mașinii, este necesar să distribuiți cuplul roților proporțional cu sarcina pe roată și cu coeficientul de aderență. Cu valori diferite ale coeficientului de aderență sub roțile din partea dreaptă și stângă, forțele de tracțiune pe părțile laterale vor fi diferite, drept urmare un moment al acestor forțe apare în raport cu axa verticală care trece prin centru de masă a vehiculului, afectând stabilitatea și controlabilitatea acestuia. Pentru a asigura o bună stabilitate a mișcării, este necesară egalitatea forțelor de tracțiune pe roțile din partea dreaptă și stângă. Cu valori diferite ale coeficientului de aderență sub roți, acest lucru va duce la o limitare a forțelor de tracțiune pe toate roțile de forța de tracțiune pe roată cu capacități de aderență minime și, în consecință, la o deteriorare a proprietățile de tracțiune ale vehiculului. Contradicția remarcată este aproape întotdeauna rezolvată în favoarea creșterii proprietăților de tracțiune ale vehiculului.
Trebuie remarcat faptul că diferența nu afectează raportul general de transmisie al vehiculului. Asigură că roțile motoare rulează fără alunecare la viraje și la deplasarea pe drumuri denivelate.
Treapta principală este concepută pentru a crește cuplul furnizat acestuia și a-l transmite prin diferențial și a conduce roților motrice ale mașinii la un unghi de 90 de grade, precum și pentru a-i asigura viteza maximă de deplasare.
Pentru vehiculele cu tracțiune față, transmisia finală și diferenţialul sunt amplasate în carcasa cutiei de viteze. Motorul unor astfel de mașini este situat nu de-a lungul, ci peste axa de mișcare, ceea ce înseamnă că inițial cuplul de la motor este transmis în planul de rotație al roților. Însă, funcția de creștere a cuplului și de distribuire a acestuia de-a lungul axelor roților rămâne neschimbată în acest caz.
Principiul de funcționare al angrenajului principal
Cuplul de la arborele cotit al motorului este transmis prin intermediul ambreiajului, cutiei de viteze și a elicei către o pereche de angrenaje elicoidale care se află într-o ochitură constantă.
roata de transmisie a cuplului
Orez. 2
Ambele roți se vor roti cu aceeași viteză unghiulară. Dar în acest caz, întoarcerea mașinii este imposibilă, deoarece roțile trebuie să parcurgă o distanță inegală în timpul acestei manevre! Dacă luați o mașină de jucărie, în care roțile din spate sunt legate printr-o axă rigidă și
ruleaza-l putin pe jos, parchetul din casa ta poate avea de suferit considerabil. La fiecare întoarcere a mașinii, una dintre roțile acesteia va aluneca cu siguranță și va lăsa un semn negru în spate. Să aruncăm o privire la amprentele lăsate de roțile ude ale oricărei mașini adevărate la viraj. Privind aceste piste cu interes, puteți vedea că roata exterioară din centrul de rotație parcurge o cale mult mai lungă decât cea interioară. Dacă la fiecare roată s-ar transmite același număr de rotații, atunci întoarcerea mașinii, fără semne negre pe „parchet”, ar fi imposibilă. În consecință, o mașină adevărată, spre deosebire de o mașină de jucărie, are un anumit mecanism care îi permite să facă viraje fără a „trage” roți de cauciuc pe asfalt. Și acest mecanism se numește diferențial.