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.

Карданная передача

Карданные передачи предназначены для передачи крутящего момента механизмам валы, которых не соосны или расположены под углом. Кроме того, взаимное расположение таких валов может меняться в процессе движения автомобиля из-за неровности дорожного покрытия. Кроме этого карданные передачи применяются для привода дополнительных и вспомогательных механизмов, например, лебедки. В некоторых случаях при помощи карданной передачи осуществляется связь рулевого колеса с рулевым механизмом. Кроме этого существуют автомобили, в которых связь коробки передач и главной передачи осуществляется при помощи торсионного вала, а карданные шарниры полностью отсутствуют.

Карданная передача включает в себя:
1) карданные шарниры;
2) промежуточный карданный вал;
3) промежуточные опоры с подшипником;
4) основной карданный вал.

На отечественных автомобилях применяют жесткие вильчатые шарниры неравных угловых скоростей (их называют асинхронные) на игольчатых подшипниках. В приводе к передним ведущим колесам, которые являются управляемыми, применяют шарниры равноугольных скоростей (синхронные). В таких шарнирах вращение от ведущей вилки передается через шарики, которые перемещаются по круговым желобам вилок. Центральный шарик необходим для центрирования вилок.

В карданных передачах легковых автомобилей чаще всего устанавливают упругие полукарданные шарниры. Жесткие полукарданные шарниры компенсируют небольшие неточности монтажа соединяемых механизмов в случае их установки на недостаточно жесткое основание.
На автомобилях повышенной проходимости карданная передача осуществляет передачу крутящего момента от коробки передач к ведущим мостам через раздаточную коробку.

Общая схема трансмиссии

Трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля, при этом изменяя его по величине, направлению, а также распределяя его в определенном соотношении между ведущими колесами.

По способу передачи крутящего момента трансмиссия может быть:
1) механической;
2) гидравлической;
3) электрической;
4) комбинированной.

В настоящее время на отечественных автомобилях чаще всего применяется механическая трансмиссия. Однако на автобусах и большегрузных автомобилях применяют гидромеханические трансмиссии с автоматизированным переключением передач. На некоторых большегрузных автомобилях поставлена электромеханическая трансмиссия с электромотор-колесами.
Общая схема трансмиссии зависит от компоновки автомобиля, вида самой трансмиссии, числа и расположения ведущих мостов.
В общем случае трансмиссия автомобиля состоит из следующих узлов и агрегатов:
1) сцепление;
2) коробка передач;
3) главная передача;
4) дифференциал;
5) приводные валы (полуоси).

Для легковых автомобилей в зависимости от расположения силового агрегата и ведущего моста характерны три компоновочные схемы:
1) Классическая схема. В этой схеме силовой агрегат расположен впереди, ведущим мостом является задний привод ведущего моста осуществляется через карданные валы и главную передачу с дифференциалом.
2) Переднеприводная схема. В этой схеме двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача, а также дифференциал расположены спереди, продольно или поперечно осевой линии автомобиля. Ведущим мостом является передний.
3) Схема с задним расположением двигателя. В этой схеме двигатель, сцепление, коробка передач и дифференциал расположены сзади, продольно или поперечно осевой линии автомобиля. Ведущим мостом является задний.

Компоновочные схемы грузовых автомобилей зависят от расположения кабины водителя и двигателя:
1) Капотная компоновка. При данной компоновочной схеме двигатель расположен над передним мостом, а кабина находится за двигателем.
2) Короткокапотная компоновка. В этом случае двигатель располагается над передним мостом, а кабина частично надвинута на двигатель.
3) Кабина над двигателем. При данной компоновочной схеме двигатель располагается над передним мостом, а кабина находится над двигателем.
4) Передняя кабина. Двигатель располагается позади переднего моста, кабина максимально сдвинута вперед.

Автомобили с механической трансмиссией, как правило, имеют классическую схему компоновки. Двигатель, сцепление, коробка передач располагаются спереди. Крутящий момент передается посредством карданной передачи на задний ведущий мост.

Трансмиссия переднеприводного автомобиля имеет переднеприводную схему компоновки. Особенностью данной схемы является то, что ведущий передний мост выполнен с управляемыми колесами. Это потребовало создания единого силового агрегата, который включает в себя:
1) двигатель;
2) сцепление;
3) коробку передач;
4) главную передачу и дифференциал;
5) карданные шарниры равных угловых скоростей, соединенные с передними управляемыми колесами.

Трансмиссия автомобиля с передним и задним ведущими мостами отличается применением

раздаточной коробки, в которой крутящий момент передается к обоим ведущим мостам через промежуточные карданные валы.

Раздаточная коробка имеет устройство для включения и выключения переднего моста, а также дополнительной понижающей передачи, которая позволяет значительно увеличить крутящий момент на колесах. Включение пониженной передачи повышает проходимость автомобиля.

В грузовых трехосных автомобилях с механической трансмиссией ведущими мостами являются средний и задний мосты. Крутящий момент от коробки передач на ведущие мосты передается при помощи карданного вала. Кроме этого на трехосных автомобилях передача крутящего момента может осуществляться и от раздаточной коробки. В главной передаче среднего моста предусмотрен межосевой дифференциал и проходной вал. Проходной вал осуществляет передачу крутящего момента на карданный вал ведущего заднего моста. Схема гидромеханической трансмиссии. В данной схеме гидромеханическая коробка передач выполнена в едином блоке с двигателем. Крутящим момент от коробки передач передается через карданный вал ведущим мостам по обычной схеме.

Сцепление автомобиля

Сцепление автомобиля предназначено для выполнения двух задач: разрывать связь между двигателем и коробкой передач при включении передачи, а также обеспечивать плавное начало движения с места.

Сцепление включает в себя механизм и привод его включения. Наиболее распространено однодисковое сцепление фрикционного типа. К основным деталям механизма сцепления относятся: ведомый диск, закрепленный на ведущем колере; нажимной или ведущий диск с пружинами, жестко прикрепленный к маховику коленчатого вала двигателя. Принцип работы механизма сцепления заключается в использовании сил трения соединяющихся поверхностей. Диски сжимаются пружинами, и в результате возникновения между ними силы трения крутящий момент передается от коленчатого вала двигателя к ведущему валу коробки передач. Ведущий и ведомый диски сцепления постоянно прижаты пружинами друг к другу, они могут разжиматься лишь на короткий промежуток времени. Диски разжимаются под воздействием привода выключения сцепления при переключении передач или торможении автомобиля. Плавность включения сцепления обеспечивается проскальзыванием дисков до момента их полного прижатия друг к другу. При невыжатой педали сцепления нажимной диск прижимает через мембранную пружину диск сцепления к маховику, при этом обеспечивается передача усилия от двигателя к коробке передач.

Кожух сцепления сделан из стали и прикреплен к маховику болтами. Внутри кожуха располагаются, рычаги выключения. Наружные концы рычагов включения шарнирно соединены с нажимным диском. Между ведущим диском и кожухом по. окружности располагаются нажимные цилиндрические пружины, которые зажимают ведомый диск между ведущим диском и маховиком. Ведомый диск соединяется со ступицей при помощи гасителя крутильных колебаний. Гаситель крутильных колебаний способствует плавному включению сцепления.
При включенном сцеплении крутильные колебания передаются ведомому диску и заставляют его поворачиваться относительно ступицы. При этом возникают силы трения между диском и фланцем ступицы, эта энергия гасится и превращается в теплоту. В целом благодаря гасителю крутильных колебаний повышается долговечность деталей коробки передач и карданного вала.

Механизм, сцепления с двумя ведомыми дисками отличается от однодискового сцепления наличием среднего нажимного диска. Средний нажимной диск располагается между двумя ведомыми дисками. Элементы двухдискового механизма сцепления не имеют конструктивных отличий от элементов механизма однодискового сцепления.

Однодисковый механизм сцепления с центральной диафрагменной нажимной пружиной имеет нажимную пружину, которая выполнена в виде чаши. Чаша нажимной пружины оборудована 18 лепестками, которые являются упругими элементами и отжимными рычагами. При выключении сцепления упорный нажимной подшипник воздействует на лепестки пружины и перемещает ее в сторону маховика. При этом наружный край пружины отгибается в обратную сторону и при помощи специальных фиксаторов отводит нажимной диск от ведомого.
Наиболее удобен и прост в эксплуатации механический привод выключения сцепления. Он применяется на большинстве отечественных грузовых автомобилей.

Механический привод сцепления включает в себя:
1) педали;
2) возвратную пружину;
3) валик с рычагом;
4) рычаг вилки выключения сцепления;
5) вилку выключения сцепления;
5) муфту с упорным шариковым подшипником;
6) оттяжную пружину.

Все детали привода приводятся во взаимодействие нажатием на педаль сцепления. В результате этого упорный подшипник муфты нажимает на внутренние концы рычагов выключения, при этом нажимной диск отводится, а ведомый диск освобождается от усилий зажимающих пружин, в результате этого сцепление выключается. При включении сцепления педаль отпускают, при этом муфта с упорным подшипником занимает исходное положение, при этом освобождаются рычаги выключения. После этого ведущий диск под действием пружин прижимает ведомый диск к маховику, сцепление включается.
Гидравлический привод выключения сцепления обеспечивает более полное включение сцепления по сравнению с механическим приводом. Гидравлический привод сцепления позволяет располагать педаль сцепления в любом месте независимо от места расположения самого механизма.

Гидропривод сцепления состоит из:
1) педали сцепления;
2) оттяжной пружины;
3) рабочего цилиндра;
4) главного цилиндра;
5) толкателя;
6) трубопроводов;
7) вилки выключения сцепления.

При нажатии на педаль выключения сцепления происходит перетекание жидкости по трубопроводу и, повышение давления в рабочем цилиндре. В результате этого поршень рабочего цилиндра перемещается и через толкатель воздействует на вилку выключения сцепления. Вилка выключения сцепления в свою очередь перемещает выжимной подшипник и выключает сцепление. Возврат педали в исходное положение происходит под действием оттяжной пружины, при этом толкатель рабочего цилиндра освобождается, сцепление выключается.

Пневматический усилитель применяют на грузовых автомобилях. Пневматический усилитель состоит из:
1) переднего корпуса с пневматическим поршнем и клапанами управления;
2) заднего корпуса с гидропоршнем выключения сцепления и поршнем следящего устройства;
3) диафрагмы следящего устройства, которая зажата между передним и задним корпусами;
4) штока выключения сцепления;
5) трубопроводов и шлангов.

При нажатии на педаль выключения сцепления давление жидкости из главного цилиндра передается по трубопроводам на гидравлический и следящий поршни пневматического усилителя. Следящее устройство выполняет автоматическое изменение давления воздуха в пневмоцилиндре пропорционально усилию на педаль сцепления. Следящий поршень перемещается вместе с поршнем, в результате этого открывается впускной клапан и закрывается выпускной. Сжатый воздух из системы попадает в полость пневмопоршня и оказывает дополнительное усилие на толкатель выключения сцепления. Суммарное усилие от гидравлического и пневматического поршней передаются на вилку выключения сцепления. При отпускании педали сцепления в гидроприводе исчезает давление, и поршни под действием пружин возвращаются в свое исходное положение, при этом сжатый воздух из пневмоусилителя выходит в атмосферу, включается сцепление.

Коробка передач

Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента, который передается от коленчатого вала на ведущие колеса автомобиля. Кроме этого коробка передач предназначена для длительного разъединения двигателя и трансмиссии во время стоянки автомобиля, а также при движении автомобиля по инерции.
На многих автомобилях устанавливают механические ступенчатые коробки передач зубчатыми шестернями.
Двухвальные коробки передач применяют в переднеприводных автомобилях малого класса, а также в заднеприводных автомобилях с задним расположением привода. Двухвальные коробки передач имеют 4 или 5 ступеней.
Трехвальные коробки передач применяют в легковых автомобилях, трансмиссия которых выполнена по классической схеме. Кроме этого трехвальные коробки передач применяют в грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности, а также в автобусах.
Количество ступеней (передач) переднего хода на отечественных автомобилях обычно равно пяти или четырем, не считая передачу заднего хода.
В грузовых автомобилях малой грузоподъемности применяются четырехступенчатые коробки передач. В грузовых автомобилях средней грузоподъемности чаще всего применяют пяти- и шестиступенчатые коробки передач, но в некоторых случаях на такие автомобили ставят и четырехступенчатые коробки передач.

Многовальные коробки передач используют на автомобилях большой грузоподъемности. Такие коробки передач улучшают тяговые и экономические свойства двигателя. В основе конструкции многозальной коробки передач заложена четырех-, пяти- и шестиступенчатая трехвальная коробка передач, в общем картере с которой расположен повышающий или понижающий редуктор, а иногда и оба одновременно. В многовальных коробках передач число ступеней может быть от 8 до 24. Такие коробки очень часто применяют на автомобилях-тягачах, работающих с прицепным составом.
На обычных коробках передач переключение ступеней осуществляется водителем. Но в последнее время наряду с обычными коробками передач все чаще применяются автоматические коробки передач. В автоматических коробках передач переключение ступеней осуществляется автоматически на базе микропроцессорной техники. Многие автомобили теперь выпускаются в двух комплектациях с обычной или с автоматической коробкой передач.

Автоматическая коробка передач обеспечивает более экономный расход топлива, более высокое качество переключения передач, а также большой выбор режимов езды.
Наиболее широкое распространение получили гидродинамические бесступенчатые коробки передач, которые применяются в сочетании с автоматической управляемой ступенчатой коробкой гидромеханической передачи. Кроме гидродинамических коробок передач на автомобилях большой грузоподъемности часто применяют электромеханические коробки передач. Электромеханические коробки передач применяют на всех автомобилях БелАЗ грузоподъемностью 75 тонн и выше.

Переключение передач в ступенчатой коробке передач осуществляется передвижением шестерен, которые поочередно зацепляются с другими шестернями или блокировкой шестерен на валу. Блокировка шестерен на валу осуществляется при помощи синхронизаторов. Основной принцип работы коробки передач сводится к тому, что между ведущей и ведомой шестернями помещается промежуточная шестерня, через которую передается крутящий момент. В результате этого ведомая шестерня может изменить направление своего движения на обратное. Синхронизаторы коробки передач предназначены для выравнивания частоты вращения включаемых шестерен, а также для блокировки одной из них с ведомым валом. Управление перемещением шестеренок или работой синхронизаторов осуществляется водителем при выключенном сцеплении.

В общем виде коробка передач включает в себя:
1) картер;
2) ведущий вал с шестерней;
3) ведомый вал;
4) промежуточный вал;
5) оси шестерни заднего хода;
6) механизм переключения передач;
7) блок передвижных шестерен.

Картер коробки передач изготовляют из чугуна, валы и шестерни штампуют из стали. Валы в коробке передач установлены на роликовых подшипниках. В нижней стене картера коробки передач имеется отверстие для слива отработанного моторного масла. В боковых стенках картера также имеются отверстия, предназначенные для заполнения коробки передач свежим маслом.
Перемещение шестерен в коробке при включении или выключении передачи осуществляется при помощи механизма переключения.

Механизм переключения включает в себя:
1) рычаг;
2) ползун;
3) вилки переключения;
4) замки;
5) фиксаторы;
6) предохранитель включения заднего хода.

В многовальных коробках передач для повышения тяговой мощности автомобиля применяют повышающий редуктор (делитель). В таких коробках передач управление механизмом переключения осуществляется пневматической системой, которая состоит из:
1) переключателя;
2) крана управления;
3)редукционного клапана;
4) клапана включения передачи;
5) силового цилиндра;
6) воздухораспределителя.

Раздаточная коробка

Раздаточная коробка служит для передачи крутящего момента к ведущим мостам и для включения и выключения переднего ведущего моста. Раздаточная коробка применяется на автомобилях повышенной проходимости с передним и задним ведущими мостами. Она может быть выполнена с дополнительной понижающей передачей или без нее.

В раздаточной коробке без дополнительной понижающей передачи вал заднего моста постоянно соединен с механизмами привода, а включение переднего привода осуществляется при помощи зубчатой муфты. Такая конструкция распределяет крутящий момент между колесами переднего и заднего ведущего моста в соответствии с силами сцепления дорожного покрытия с колесами автомобиля. Например, для того чтобы исключить проскальзывание передних управляемых колес при повороте на дорогах с усовершенствованным покрытием, передний мост отключается и включается только в трудных дорожных условиях, где требуется повышенная проходимость.

В раздаточных коробках более сложной конструкций применяют межосевой дифференциал. Он позволяет вращаться валам переднего и заднего привода с различными угловыми скоростями, тем самым устраняя проскальзывание передних колес относительно дороги при повороте. Межосевой дифференциал позволяет избежать потерь мощности двигателя и сэкономить топливо.

Дополнительная понижающая передача предназначена для того, чтобы еще больше увеличить силу тяги на ведущих колесах. Конструктивная схема такой раздаточной коробки отличается от простейшей наличием пары шестерен, повышающих передаточное число.
Передний мост включается перемещением передвижной шестерни промежуточного вала назад. При прямой передаче шестерня ведущего вала перемещается назад, и ее зубья зацепляются с внутренними зубьями шестерни ведомого вала. Включение пониженной передачи осуществляется перемещением шестерни ведущего вала вперед до зацепления с шестерней промежуточного вала. Механизм переключения передач размещается сбоку раздаточной коробки и включает в себя два ползуна и две вилки. Механизм переключения передач приводится в действие рычагами, размещенными в кабине водителя. Перед включением понижающей передачи необходимо выключить передний мост иначе понижающая передача не включится. Принцип действия раздаточной коробки аналогичен принципу переключения коробки передач.

В коробке передач, а также в раздаточной коробке применяют трансмиссионное масло, которое может быть летним или зимним. Трансмиссионное масло получают из мазута путем отстаивания. Такое масло обладает большей вязкостью, чем обычное моторное масло. Трансмиссионное масло отличается высокой способностью хорошо прилипать к смазываемым деталям.