ЕЛЕКТРОННИЙ ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

ГОЛОВНА

ЗМІСТ ЛЕКЦІЙ

ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА

УКЛАДАЧІ

4. Трансмісія

4.1. Загальна будова трансмісії 4.2. Зчеплення 4.3. Коробка передач 4.4. Карданна передача 4.5. Механізми ведучого моста

Загальна будова

Рекомендована література: [Л2] – стор. 188-190, [Л5] – стор. 229-231. Підручник з будови автомобілів

Трансмісія — це сукупність агрегатів, призначених для передавання крутного моменту від двигуна до ведучих коліс автомобіля. При цьому передаваний крутний момент змінюється за величиною і напрямом та розподіляється в певному співвідношенні між ведучими колесами. Крутний момент на ведучих колесах автомобіля залежить від передатного числа трансмісії, яке дорівнює відношенню кутової швидкості колінчастого вала двигуна до кутової швидкості ведучих коліс.

Трансмісія автомобіля Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=Q-L5Dm73OHw

Мал. 4.1. Види приводів автомобіля:

а – задньопривідний; б – передньопривідний; в – повнопривідний (4х4);

г - повнопривідний (6х6); 1 - двигун; 2 - зчеплення; 3 - коробка передач;

4 – карданна передача; 5 – ведучий міст; 6 – роздавальна коробка

Агрегати трансмісії автомобіля
Зчеплення служить для короткочасного відключення механічного зв'язку між двигуном і КПП. Воно дозволяє плавно роз'єднувати і поєднувати їх, забезпечуючи безперешкодне перемикання передач і оберігаючи двигун і КПП від перевантажень під час старту з місця або зміни передачі
Коробка передач змінює обертальний момент, що приходить на колеса, швидкість обертання приводних валів і напрямок руху машини. Вона забезпечує довготривале відключення валу двигуна від трансмісії при буксируванні або рух «накатом» (актуально для роботизованих і ручних КПП).
Головна передача, розташована в КПП або провідному мосту, збільшує крутний момент двигуна, який передається на півосі коліс. На задньопривідних авто використовується гіпоїдна передача, об'єднана з диференціалом. У передньопривідних авто головна передача поєднана з КПП.
Диференціал перерозподіляє обертаючий момент між ведучими колесами або осями (останнє актуально на повноприводному авто). Він дозволяє колесам обертатися з різними швидкостями. Це запобігає знос осі при повороті, зменшує витрату палива і знос шин під час руху по нерівній дорозі. Вузол встановлюється в задньому мосту або КПП (задньо- і передньопривідних авто відповідно). Повнопривідні авто оснащуються міжосьовими диференціалами і пристроями блокування диференціала, підвищують зчеплення на снігу, бруду, піску або льоду.
Карданна передача (кардан) передає обертання з валу КПП на шестерню ведучого моста задньопривідного авто (вірніше, на його головну передачу). Він забезпечує рухливість з'єднання і не перешкоджає вільному ходу мосту при русі по нерівній дорозі.
Шарніри рівних кутових швидкостей передають обертання від диференціала на ведучі колеса передньопривідних і повнопривідних автомобілів. Розрізняють зовнішні та внутрішні «шруси». Перші встановлюються з боку коліс, другі — з боку КПП. Деталі з'єднуються приводними валами.
Роздавальна коробка розподіляє обертаючий момент від двигуна до декількох приводних механізмів

Зчеплення

Зчеплення

Рекомендована література: [Л2] – стор. 190-197, [Л5] – стор. 231-240. Підручник з будови автомобілів

Зчеплення (муфта зчеплення) — механізм, що з'єднує двигун із трансмісією та дає змогу тимчасово роз'єднувати їх під час перемикання передач, гальмування і зупинки. Основа роботи зчеплення — це фрикційна взаємодія дисків, що знаходяться на обох валах і може розглядатися як один з видів фрикційних муфт.

Ще одна важлива функція, яку виконує зчеплення — це можливість плавно рушати автомобілем з місця. У зв'язку з тим, що вал двигуна обертається, а вал трансмісії перебуває у нерухомому положенні, початок руху без зчеплення є неможливим, оскільки воно дає можливість валам плавно притертись один до одного, забезпечуючи плавне збільшення крутного моменту, та почати рух.

Класифікація зчеплення

Якщо диски зчеплення виконують свою роботу при сухих поверхнях тертя, таке зчеплення називається сухим. І навпаки, якщо робочий процес зчеплення відбувається в рідинній ванні, то зчеплення називається мокрим. Зчеплення може бути однодисковим, дводисковим і багатодисковим. У цьому разі визначення залежить від кількості ведених дисків у зчепленні.

На схемі (мал. 4.2) видно, що один диск зчеплення з’єднаний через кожух і маховик із колінчастим валом, а другий — встановлений на первинному валу коробки передач. Диск має можливість переміщатися, оскільки кріпиться до діафрагмової пружини. Ця пружина, якщо подивитися збоку, має вигляд усіченого конуса з прорізами по всьому колу. Прорізи утворюють пелюстки, при натисканні на які увесь цей «усічений конус» буде вигинатися у зворотну сторону. Ось і виходить, що на кінці пелюсток тисне витискний підшипник, пружина вигинається, а оскільки до її зовнішнього кола приєднаний натискний диск зчеплення, то він переміщується і вивільняє ведений диск. У цей момент обидва диски обертаються окремо один від одного, колінчастий вал — незалежно від вала коробки передач, а значить, тяга на колеса не передається — зчеплення вимкнено.

Мал. 4.2.  Схема роботи зчеплення

На сучасних легкових автомобілях в основному встановлюється однодискове зчеплення із однією центральною діафрагмовою пружиною у вигляді зрізаного конуса. Радіально розміщені пелюстки пружини є пружними елементами та водночас витискними важелями.

Мал. 4.3.  Будова однодискового сухого зчеплення

Як працює зчеплення Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=PmQnV1oxfe8

Мал. 4.4.  Схема гідравлічного приводу вимкнення зчеплення:

1 - колінчастий вал; 2 – маховик; 3 – ведений диск; 4 – натискний диск; 5 – кожух; 6 – натискні пружини; 7 – віджимні важелі; 8 - натискний підшипник; 9 - вилка вимикання; 10 – робочий циліндр; 11 - трубопровід; 12 - головний циліндр; 13 – педаль; 14 – картер; 15 – шестерня первинного валу; 16 – картер коробки передач; 17 – первинний вал коробки передач

Коробка передач

Рекомендована література: [Л2] – стор. 197-210, [Л5] – стор. 240-252. Підручник з будови автомобілів

Коробка передач – це основний багатоступінчастий редуктор трансмісії автомобіля, призначений для зміни крутного моменту як за величиною, так і за напрямком, а також для тривалого від’єднання від трансмісії, коли автомобіль стоїть. Іншими словами – це вузол автомобіля, за допомогою якого водій керує рухом транспортного засобу, встановлюючи потрібну передачу в залежності від швидкості та напрямку руху автомобіля.

Класифікація механічних коробок передач

Мал. 4.5. Двовалова коробки передач (потік потужності при увімкненні різних передач)

Мал. 4.6. Тривалова коробки передач (потік потужності при увімкненні різних передач)

Як працює МКПП та зчеплення Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=aa6lUHvs350

Мал. 4.7. Будова тривалової коробки передач:

1 – проміжний вал; 2 – первинний вал; 3 – блокуюче кільце синхронізатора; 4 – маточина ІІІ-ІV передач; 5 – муфта ІІІ-ІV передач; 6 – шестерня ІІІ передачі; 7 – шестерня V передачі; 8 – шестерня II передачі; 9 – шестерня І передачі; 10 – шестерня приводу спідометра; 11 – сальник вторинного валу; 12 – вторинний вал; 13 – проміжна шестерня заднього ходу

Роздаткова коробка — це вузол повнопривідного автомобіля, що збільшує крутний момент двигуна і розподіляє його між ведучими осями. Це дозволяє повністю реалізувати можливості повного приводу на асфальті, слизькому покритті і бездоріжжі. Агрегат монтується між коробкою перемикання передач і приводними валами передньої і задньої осей. Він являє собою корпус, з якого виходять три вала: ведучий і два приводних. Роздатка заповнена трансмісійною оливою, забезпечує змащування шестерень і підшипників диференціала, понижувальної передачі і механізму блокування.

Роздаткові коробки відрізняються різноманітністю конструкцій. Проте всі вони мають наступні деталі: ведучий вал, який передає механізму крутний момент від КПП; міжосьовий диференціал з механізмом блокування; знижувальна передача (зубчаста або ланцюгова); актуатор, керуючий вмиканням/вимиканням блокування; вали приводів осей; синхронізатор для включення зниженої передачі без зупинки автомобіля. Водій управляє включенням зниженої передачі і блокуванням диференціала з допомогою важеля, який знаходиться в салоні біля важеля КПП.

Мал. 4.8.  Роздаткова коробка

Роздаткова коробка Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=TmZ3k99d5yY

Автоматична коробка – це пристрій, який самостійно перемикає передачі в залежності від швидкості руху та поточного режиму їзди. Вузол складається з безлічі компонентів, кожен із яких виконує своє завдання.

Розглянемо детальніше, як працює коробка автомат:

ü Одним із ключових елементів вузла є гідротрансформатор. Він бере на себе основне навантаження, пов'язане з передачею крутного моменту, від двигуна на колеса автомобіля.

ü Гідротрансформатор складається із двох частин. Перша кріпиться до маховика силового агрегату, а друга – до АКПП.

ü Усередині знаходиться гідравлічна рідина, через яку і передається крутний момент. Це відбувається у той момент, коли автомобіль починає рухатися.

ü Згодом електронна частина АКПП постійно аналізує крутний момент (на колесах і двигуні). Ці дані потрібні, щоб вузол включав ту чи іншу передачу, залежно від поточного режиму їзди.

Гідротрансформатор автоматичної коробки передач Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=C5odzvRBKoA

Автоматична коробка передач, як це працює? Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=u_y1S8C0Hmc

Щодо автоматичної коробки, описаної вище, передачі хоч і вмикаються автоматично, але вони усе-таки перемикаються в заданому діапазоні. А що як діапазон цей зберегти, а від передач позбутися, тобто зробити плавну зміну передавальних відношень від найнижчої до найвищої передачі. На допомогу прийшов варіатор. Найбільше поширення отримав фрикційний клинопасовий, а на сьогодні — ланцюговий варіатор.

Мал. 4.9.  Приклад будови варіаторної автоматичної коробки

Всі сучасні механічні, автоматичні а також роботизовані коробки передач є синхронізованими. Синхронізатор коробки передач – це механізм, який вирівнює частоту обертання валів і шестерень, для того щоб переключити передачу. Крім плавного перемикання передач синхронізатор знижує зношення механічного з’єднання, шум при перемиканні і, тим самим, збільшує термін служби коробки передач.

Мал. 4.10.  Схема синхронізатора:

1 – блокуюче кільце; 2 – маточина; 3 – сухар; 4 – кільцева пружина;

5 – фрикційний конус шестерні; 6 – шестерня; 7 – блокуюче кільце;

8 – муфта синхронізатора; 9 – сухар; 10 – шестерня

Карданна передача

Рекомендована література: [Л2] – стор. 210-213, [Л5] – стор. 252-255. Підручник з будови автомобілів

Карданна передача – механізм, що складається з одного або декількох карданних валів, карданних шарнірів і призначений для передачі крутного моменту між агрегатами, осі яких не збігаються і можуть змінювати своє положення. Для компенсації зміни відстані між агрегатами трансмісії в карданній передачі використовують рухливі в осьовому напрямку шліцьові муфти.

Класифікації карданних передач

Мал. 4.11.  Карданні передачі:

а – одновальні; б – двохвальні; в, г, д – багатовальні; 1 – коробка передач;

2, 4, 7, 9, 11 – карданний вал; 3, 10 – задній ведучий міст; 5 – проміжна

опора; 6 – роздавальна коробка; 8 – передній ведучий міст

Карданна передача Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=ppSnGftpgAw

Карданний вал – незамінна деталь задньопривідних і повнопривідних автомобілів. Карданний вал передає крутний момент від коробки передач або роздавальної коробки до редукторів ведучих мостів, вали яких не співвісні, розташовані під кутом і, крім того, змінюють взаємне розташування при роботі підвіски. Карданні передачі можуть бути одинарними або не одинарними складатися з двох і більше валів. В якості шарнірів використовуються як хрестовини, так і шарніри рівних кутових швидкостей. Карданний вал в автомобілях встановлюється між коробкою передач і редуктором моста. Для задньопривідних моделей монтується один вал, у повнопривідних – два. Таку саму конструкцію використовують у системі рульового управління. Конструкція карданної передачі залежить від умов експлуатації та навантаження. У легкових автомобілів вал має менше частин, що підвищує надійність роботи.

Мал. 4.12.  Будова карданні передачі:

1 – вилка карданної передачі; 2 – хрестовина; 3 – вилка ведучого вала карданної передачі;

4 – ведучий вал карданної передачі; 5 – підшипник проміжної опори; 6 – ведений вал

карданної передачі; 7 – шліцева втулка; 8 – фланець вилки карданної передачі

Класифікація карданних шарнірів

Карданна передача із шарнірами нерівних кутових швидкостей Якщо передача здійснюється через один карданний шарнір і ведучий вал обертається рівномірно, то ведений вал обертатиметься нерівномірно — буде випереджати ведучий вал і відставати від нього двічі за оберт. Внаслідок цього виходить нерівномірне обертання механізмів приводу ведучих коліс, що сприяє більшому зносу механізмів і шин. Нерівномірність обертання зростає при збільшенні кута між валами. Для усунення цієї вади застосовують два такі шарніри. При установці вилок обох карданних шарнірів на валу в одній площині нерівномірність обертання, створювана першим карданним шарніром, вирівнюється другим карданним шарніром, і механізми привода ведучих коліс обертатимуться рівномірно.
Мал. 4.13.  Карданна передача із шарнірами нерівних кутових швидкостей

Шарніри рівних кутових швидкостей (ШРКШ) – це механічне з'єднання, за якого швидкість обертання вихідного валу дорівнює швидкості обертання вхідного вала, незалежно від кута вигину шарніра. Внутрішній шарнір (плунжерний чи кульковий) компенсує довжину, ведений вал може повторювати рухи підвіски колеса. На привідних осях з керованими колесами зовнішній шарнір має ефективно передавати зусилля за великих кутів вигину (до 52°). На задньопривідних автомобілях робочий кут шарніра істотно менше.
Мал. 4.14.  Шарніри рівних кутових швидкостей

Шарніри рівних кутових швидкостей застосовують для передачі крутного моменту, що передається, від диференціала на ведучі керовані колеса. У разі з'єднання валів шарнірами рівних кутових швидкостей ведений вал обертається рівномірно з постійною кутовою швидкістю, яка відповідає кутовій швидкості ведучого вала.

Мал. 4.15.  Приводні вали із шарнірами рівних кутових швидкостей:

а) – вал приводу правого ведучого колеса; б) вал приводу лівого ведучого колеса;

1, 6 – корпус внутрішнього шарніра; 2, 4 – хомут шарніра;

3 – гумовий чохол внутрішнього шарніра; 5 – шарнірний вал

Несправності карданних передач та способи їх усунення

Ведучий міст

Рекомендована література: [Л2] – стор. 213-218, [Л5] – стор. 255-270. Підручник з будови автомобілів

Головна передача — механізм трансмісії, призначений збільшувати крутний момент, що передається від коробки передач до ведучих коліс. Конструктивно пов'язаний з диференціалом. У випадку автомобілів являє собою зубчасту передачу.

Класифікація головних передач

Конічну головну передачу почали широко застосовувати з 1913 р., коли фірма Gleason розробила зачеплення з коловим зубцем. Конічна передача характеризується високим ККД (0,97—0,98), зумовленим незначним тертям ковзання між зубцями. Недолік — значні габарити й більша у порівнянні з іншими передачами шумність.

У гіпоїдній головній передачі вісь ведучої шестерні зміщена відносно осі веденої (на величину ексцентриситету), що дає змогу знизити центр маси автомобіля (та зробити нижчим утворений карданним чи приводним валом тунель у кузові). Передатне число гіпоїдної головної передачі легкових автомобілів 3,5-4,5, вантажних 5-7.

Мал. 4.16.  Елементи головної передачі. Конічна і гіпоїдна передачі

На вантажівках та автобусах для отримання великих передатних чисел (та відповідно передачі значних обертових моментів) застосовуються подвійні головні передачі, що ділять на центральні та рознесені (портальні мости). Центральні складаються, як правило, з пари конічних та пари циліндричних шестерень. У порівнянні з конічною чи гіпоїдною з тим самим передатним відношенням така передача має меншу висоту.

Рознесена складається з одинарного конічного та бортових (колісних) планетарних чи циліндричних редукторів. Така передача забезпечує більший кліренс або нижчий рівень підлоги (важливий для низькопідлогових автобусів) і дає змогу розвантажити півосі та деталі диференціалу від значного крутного моменту.

Диференціал – це механізм, який дозволяє передавати потужність і обертання від коробки передач до коліс, розділяючи потік цієї потужності на два, для кожного з коліс однієї осі, з можливістю змінювати співвідношення переданої до них потужності, і, отже, дозволяючи колесам обертатися з різною швидкістю. Простіше кажучи, диференціал розділяє 100% потужності, що передається коробкою передач, на два потоки для кожного з коліс на одній осі, і ці потоки можуть перерозподілятися в залежності від умов руху від 50:50 до 100: 0.

Класифікація диференціалів

Мал. 4.17.  Будова головної передачі з диференціалом

Принцип роботи диференціала

Диференціал складається з (мал. 4.18) півосьових шестерень 1, сателітів 2, осі сателітів 3 (яка може бути хрестоподібною, якщо сателітів чотири) і корпусу диференціала 4. Півосьові конічні шестерні закріплені на внутрішніх кінцях півосей 5, на зовнішніх кінцях яких кріпляться ведучі колеса. Сателіти, що представляють собою малі конічні шестерні, посаджені на осі вільно. При русі автомобіля на повороті внутрішнє колесо проходить менший шлях і внаслідок зчеплення з дорогою починає обертатися повільніше. При цьому сателіти, обертаючись, починають перекочуватися по півосьовій шестерні внутрішнього колеса, що уповільнила своє обертання. Внаслідок цього сателіти починають обертатися біля своїх осей, збільшуючи число обертів другої шестерні півосі та зовнішнього колеса відповідно.

Мал. 4.18.  Схема роботи диференціала

Диференціал. Як це працює Джерело: https://www.youtube.com/watch?v=uhuxpWKRL7w

Ознаки несправності ведучих мостів та способи їх усунення

Питання для самоконтролю 1. Для чого призначена трансмісія автомобіля? 2. Які існують типи трансмісій? 3. Які агрегати трансмісії має автомобіль? 4. Вкажіть призначення та класифікацію зчеплень автомобіля. 5. Назвіть загальну будові муфти зчеплення. 6. Вкажіть призначення та класифікацію коробок передач автомобіля. 7. Поясніть будову та принцип роботи двовалової і тривалової коробок передач. 8. Для чого призначена роздавальна коробка? Поясніть принцип її роботи. 9. Вкажіть призначення та принцип роботи синхронізатора коробки передач. 10. Поясніть призначення і загальну будові карданної передачі. 11. Які типи карданних шарнірів використовуються у карданних передачах? 12. Вкажіть призначення та класифікацію головних передач автомобіля. 13. Поясніть призначення, будову та принцип роботи автомобільних диференціалів. 14. Яке призначення механізму блокування диференціалу?

попередня тема

на початок

наступна тема