Трансмиссия: классификация, устройство и все существующие виды
Содержание:
Состав трансмиссии автомобиля
В зависимости от типа трансмиссии и привода автомобиля в состав автомобильной трансмиссии входят следующие составляющие:
— коробка передач;
— сцепление;
— коробка отбора мощности;
— раздаточная коробка;
— главная передача или ведущий мост;
— дифференциал;
— карданные валы;
Классификация трансмиссий автомобилей
В механике выделяют следующие типы трансмиссий для автомобилей:
— механическая трансмиссия;
— электромеханическая трансмиссия;
— гидромеханическая трансмиссия;
— гидравлическая трансмиссия;
— гидростатическая трансмиссия.
В таблице ниже приведено описание каждого типа трансмиссий для автомобилей.
| Тип трансмиссии | Описание |
| Механическая трансмиссия | Механическая трансмиссия – это простая и планетарная трансмиссия. Коробка передач такой трансмиссии содержит только фрикционные и шестеренчатые устройства. У механической трансмиссии высокий коэффициент полезного действия и небольшие размеры. Данный тип трансмиссии автомобиля отличается надежностью, простотой в изготовлении и эксплуатации. К недостатку данного типа трансмиссии можно отнести потерю использования мощности мотора из-за ступенчатости изменения передаточных чисел. Кроме того, на переключение передач уходит много времени, из-за чего усложняется управление автомобилем. |
| Электромеханическая трансмиссия | Электромеханическая трансмиссия служит для преобразования механической энергии в электрическую и передачи к ведущим колесам преобразует электрическую энергию в механическую. К достоинствам данного типа трансмиссии можно отнести обеспечение наиболее широкого диапазона автоматического изменения крутящего момента и силы тяги. Еще достоинством является отсутствие жёсткой кинематической связи между агрегатами электротрансмиссии, что позволяет создать различные компоновочные схемы. К недостаткам данного типа трансмиссии можно отнести большие габариты, массу и стоимость (при использовании электрических машин постоянного тока), низкий КПД (по сравнению с чисто механической). |
| Гидромеханическая трансмиссия | Гидромеханическая трансмиссия обладает гидромеханической коробкой передач, которая в свою очередь состоит из гидродинамического преобразователя момента (им может быть гидротрансформатор или комплексная гидропередача) и механического редуктора. Данный тип трансмиссии имеет автоматическое изменение крутящего момента, а также автоматическое переключение передач и легкое управление коробкой передач. Это все является преимуществами гидромеханической трансмиссии. К недостаткам данного типа трансмиссии можно отнести сравнительно низкий КПД из-за низкого КПД гидротрансформатора. При КПД гидропередачи не ниже 0,8 диапазон изменения момента не более трёх, что вынуждает иметь механический редуктор на три-пять передач, считая передачу заднего хода. Такой тип трансмиссии нуждается в специальной системе охлаждения, что увеличивает габариты трансмиссионного отделения автомобиля. |
| Гидравлическая трансмиссия | Гидравлическая трансмиссия – это тип трансмиссии, в которой переключения передач выполняет не механический аппарат, а гидравлический аппарат. Коробка передач такого типа трансмиссии имеет первичный и вторичный вал, несколько пар зубчатых колес, подобно обычной коробке передач. Однако включение нужной пары в работу выполняет не фрикционная или кулачковая муфта, а гидромуфта или гидротрансформатор, заполняемый для включения передачи. К преимуществам данного типа трансмиссии можно отнести отсутствие механических муфт и безударное включение передач. А вот недостатком гидравлической трансмиссии является необходимость присутствия отдельной гидромуфты, которая весьма велика в своих размерах. |
| Гидростатическая трансмиссия | Гидростатическая трансмиссия основывается на аксиально-плунжерных гидромашинах, которые передают мощность от двигателя. К преимуществам данного типа трансмиссии можно отнести малые габариты гидромашин, малую массу и отсутствие механической связи между ведомым и ведущим звеньями трансмиссии. Это позволяет разносить их на значительные расстояния и придавать большое число степеней свободы. А вот недостатками гидростатической трансмиссии являются высокие требования к чистоте рабочей жидкости и значительное давление в гидролинии. |
Какая информация заложена в vin
Функции основных механизмов трансмиссии для автомобиля
Самой популярной трансмиссией для автомобилей является та, что имеет задний привод колес. Ее основные механизмы несут следующие функции.
- Сцепление. Данный механизм отсоединяет на короткое время двигатель от трансмиссии, а также плавно соединяет их между собой при переключении передач в коробке.
- Коробка передач. Данный механизм изменяет крутящий момент, передаваемый от двигателя, скорость и направление движения машины. Также коробка передач может на длительное время отсоединить мотор от трансмиссии.
- Карданная передача. Данный механизм передает крутящий момент от вторичного вала на вал главной передачи, которые располагаются под углом друг к другу.
- Главная передача. Данный механизм увеличивает крутящий момент и передает его на полуоси к ведущим колесам.
- Дифференциал. Данный механизм распределяет крутящий момент между ведущими колесами. Благодаря дифференциалу полуоси могут вращаться с разными угловыми скоростями.
Основные функции трансмиссии, нюансы использования
Часто бывает трудно ответить, что же такое трансмиссия автомобиля, изъясняясь при этом не специфическими терминами, а простыми словами.
Чтобы дать ответ на выше указанный вопрос необходимо знать, что трансмиссия автомобильного транспортного средства передает усилие от ДВС к ведущим колесам и в ее состав входит коробка переключения передач.
Последняя может быть, как механической, так и автоматической.
Особенности эксплуатации
Конструктивно современные трансмиссии состоят из нескольких основных деталей и механизмов, которые все вкупе отвечают за передачу крутящего момента от ДВС к ведущей колесной паре автомобильного транспортного средства.
При этом главными функциями такой системы выступают:
- смена направления, а также частоты вращение колес;
- передача усилия от ДВС к ведущим колесам;
- регулировка и распределения усилия.
На современные автомобильные транспортные средства устанавливают разные типы подобных систем:
- Механическая. В такой ситуации механическая энергия сразу же от двигателя передается к колесам;
- Электрическая. Здесь изначально электрическая энергия переходит в механическую и только после этого передается к ведущим колесам;
- Гидрообъемная. Здесь гидравлическая энергия преобразовывается в механическую и наоборот;
- Комбинированная. Весьма сложная система при которой задействовано несколько принципов работы.
Трансмиссия автомобиля — Из чего это сделано .Discovery channel
Предназначение и технические характеристики
Трансмиссия ТС – сложная конструктивная система, состоящая из узлов и механизмов, отвечающих за передачу механической энергии на ведущую пару колес. Также именно данная система отвечает за направление и скорость вращения колес.
Формула колес обозначается двумя цифрами. Первая из них указывает на их общее количество на автомобиле, а вторая на количество ведущих колес.
Но полный привод может включатся и вручную, но это не отменяет обязательного наличия раздаточной коробки.
Конструктивные составляющие трансмиссии
Сегодня существуют машины как с задним приводом, так и переднеприводные. Трансмиссия первых состоит из следующих элементов:
- Сцепление. Главной его функцией выступает отключение мотора от остальных элементов, дает возможность плавно без рывков переключать скорости и предупреждение перегрева других частей системы;
- Коробка переключения передач. КПП дает возможность менять направление колес, а также скорость передвижения;
- Кардан –это еще одна важная деталь системы, которая отвечает за передачу вращения от коробки передач на вал;
- Основная передача отвечает за смену крутящего момента и его распределения на полуоси;
- Дифференциал отвечает за распределение усилия между колесами. Из-за этого они могут вращаться с разной скоростью. Это позволяет совершать различные маневры, в частности повороты.
Переднеприводные транспортные средства обладают теми же составляющими трансмиссии что и машины с задним приводом. Но при этом у них основная передача и дифференциал вмонтированы в коробку передач. Также они оснащены ШРУСами, которые передают вращающий момент на колеса.
Трансмиссии легковых автомобилей
Гидромеханическая трансмиссия: основные элементы
Гидромеханическая трансмиссия- сложная система, устанавливаемая на современные машины иностранного производства. Такая система состоит всего из двух конструктивных элементов:
- Коробки переключения передач;
- Гидравлического трансформатора.
В автоматической коробке переключения передач гидротрансформатор отвечает за плавность переключения скоростей и передвижения. Именно по этой причине на автомобилях с такой системой, так комфортно ездить, даже если дорожное покрытие желает быть лучшим.
Автоматические коробки передач пользуются все большим спросом, особенно среди новичков. При этом такие АКПП обладают рядом преимуществ:
- легкость переключение передач, так все происходит в автоматическом режиме;
- передача крутящего момента от силового агрегата к колесам происходит в автоматическом режиме плавно и без рывков;
- комфортность эксплуатации автомобиля.
В целом же трансмиссия автомобиля — это целая система, которая состоит из нескольких деталей и узлов, отвечающих за крутящий момент, передачу усилия от мотора к колесам и его распределение между ними.
По сути можно сказать, что это одна из самых главных узлов в автомобиле. Сегодня можно приобрести трансмиссию, как с автоматической, так и с механической коробкой передач.
Преимущества и недостатки
К очевидным преимуществам такой коробки можно отнести комфорт в использовании, сравнимый с автоматом (если эксплуатировать коробку в автоматическом режиме, езда мало чем отличается от классического «автомата»), относительную дешевизну по сравнению с автоматической КПП и при этом надежность — ведь по сути, мы имеем ту же самую механическую коробку, которая лишь управляется роботом.
Это позволяет сэкономить значительные средства на ремонте КПП. При этом АМТ довольно мало весит, что выгодно отличает ее от автоматов — к примеру, АМТ, устанавливаемая на Лада Веста (АМТ-2182) тяжелее своего механического собрата лишь на 5 кг.
Стоит отдельно отметить также то, что механизм управления такой коробкой исключает «человеческий фактор», от которого страдают автоматы. К примеру, блок управления не даст человеку переключиться в режим заднего хода при движении вперед (что очень часто приводит к необходимости дорогостоящего ремонта АКПП) — осуществить подобное можно лишь после остановки автомобиля.
Дополнительным плюсом, который по достоинству оценят любители механики, является наличие полуавтоматического режима управления коробкой, при нем водитель сам подает трансмиссии сигналы, когда необходимо переключиться на высшую или низшую передачу.
Именно отсутствие подобной возможности на автоматах является основной причиной, почему многие предпочитают механику — ведь нередки случаи, когда именно наличие такой возможности может помочь избежать аварии. К тому же, на чистокровном «автомате» невозможно реализовать быстрый обгон за счет переключения передачи вниз.
Основной проблемой, которая кроется в конструкции АМТ, является сравнительно низкая скорость переключения передач. Эта проблема, разумеется, касается трансмиссий с электрическим приводом — разрывается поток мощности при переключении, появляются «провалы» крутящего момента, значительно страдает динамика автомобиля. Однако использование гидравлического привода, решая проблему скорости переключения, рождает другую — чрезмерно высокие энергозатраты, чрезмерно быстро расходуется топливо и масло.
К тому же роботизированная система управления коробкой может контролировать температурный режим работы трансмиссии. Такая возможность отсутствует на механических коробках и относительно старых автоматах.
Однако инженеры смогли решить и эту задачу. Они используют механизм двойного сцепления. Этот механизм работает следующим образом — когда автомобиль движется на одной передаче, следующая уже выбрана, и автоматизированная коробка находится в полной готовности на нее переключиться. При этом скорость переключения передач ограничивает лишь скорость переключения самих муфт.
Однако роботизированная коробка передач переняла и некоторые недостатки от автомата. К примеру, на нее так же плохо влияет буксирование автомобиля или попытка завести его «с толкача».
НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ! Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.
Классификация трансмиссий
За период развития автомобиля инженеры разработали несколько вариантов трансмиссии. Сегодня по способу передачи и изменения крутящего момента используется пять основных видов: механическая, гидромеханическая, гидравлическая, электромеханическая и автоматическая. А по типу привода бывают: переднеприводные, заднеприводные и полноприводные трансмиссии.
Механические
Самая распространенная на легковых автомобилях – механическая трансмиссия. В ней вся работа осуществляется только механическими элементами: различными видами зубчатых, планетарных, фрикционных передач и т.д. Причем это относится не только к МКПП, но и ко всем остальным узлам. По своему КПД, долговечности и простоте ремонта механическая трансмиссия пока что опережает остальные типы.
Автоматические
Под автоматической трансмиссией чаще всего понимают коробку передач, которая сама регулирует изменение передаточного числа. Яркие примеры – вариатор для бесступенчатой механической регулировки, а также АКПП для гидромеханических систем.
Гидравлические
Это особый вид трансмиссии, в которой все элементы передают крутильный момент за счет гидравлических устройств. В автомобилях такие системы не используются, их можно встретить разве что в строительной и авиационной технике.
Как ни странно, гидравлические устройства более компактны, чем механические. Кроме того, элементы гидравлической трансмиссии могут находиться на значительном расстоянии друг от друга – сжатие жидкости при передаче энергии дает много возможных вариантов для компоновки отдельных элементов. Однако сама рабочая жидкость должна быть в технически идеальном состоянии.
Гидромеханические
В гидромеханической трансмиссии отдельные элементы будут работать на принципе гидравлической передачи энергии движения. Самый распространенный пример – трансмиссия с автоматической коробкой передач, где функции сцепления выполняет гидротрансформатор. Жидкостная передача движения в гидротрансформаторе используется для снижения ударных нагрузок и уменьшения крутильных колебаний (в механическом сцеплении для этого используется двухмассовый маховик и демпферы на ведомом диске).
Еще одно устройство, применяемое в гидромеханической трансмиссии – вискомуфта, которая до недавнего времени устанавливалась на полноприводные автомобили. В ней жидкость служит не для передачи момента вращения, а для блокировки, но это всё равно гидромеханическое устройство.
Электромеханические
Это новый вид трансмиссии, который вышел «в массы» благодаря распространению электрокаров, поскольку для ее работы нужен тяговый (не стартерный) аккумулятор, а в электромобилях он уже есть на месте. Плюсом электромеханической трансмиссии является довольно быстрая реакция на изменения крутящего момента за счет использования электромоторов. А также удобство размещения отдельных частей и узлов: поскольку принцип действия позволяет разнести элементы на большие расстояния, а значит, скомпоновать их более удобно, чем это можно было бы сделать с другими видами трансмиссий.
Переднеприводные
Здесь все просто, крутящий момент от двигателя полностью передается на передний привод автомобиля. Передается момент через коробку передач, главную передачу и полуоси на передние колеса автомобиля.
Заднеприводные
Здесь же ведучим приводом автомобиля будет задняя ось. Крутящий момент передается также, только с добавлением еще одного елемента — карданного вала между коробкой передач и главной передачей.
Полноприводные
Тут с названия все ясно. Момент передается на обе оси вто или инной пропорции одновременно. Здесь еще добавляются такие элементы как раздаточная коробка и межосевой дифференциал. «Раздатка» как раз служит для передачи мощности на оси автомобиля. А межосевой дифференциал — для распределения мощности между осями. Также, за типом подключения полный привод бывает 3 типов.
- Постоянный полный привод.
Постоянный полный привод
- Подключаемый.
Подключаемый полный привод
- Автоматически-подключаемый.
Автоматический полный привод
Устройство механической коробки передач
Устройство механической КПП
Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:
- ведущий или первичный вал;
- ведомый или вторичный вал;
- промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
- шестерни первичного и вторичного валов;
- механизм выбора передач;
- муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
- картер;
- главная передача;
- дифференциал.
При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.
Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы
Схема двухвальной МКПП
Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.
Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.
Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.
Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:
- В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
- При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
- Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
- Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
- Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.
Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.
Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:
Нейтральное положение
1-я передача
2-я передача
3-я передача
4-я передача
5-я передача
Задний ход
Трехвальная КПП: устройство и принцип работы
Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.
Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.
Устройство трехвальной МКПП
Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.
На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.
Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.
Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.
В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.
Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.
Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.
Трансмиссия: устройство
Прежде всего, многие ошибочно полагают, что трансмиссией является коробка передач. На самом деле это не совсем так. На деле, каждый элемент, который отвечает за связь мотора с ведущими колесами, входит в состав трансмиссии автомобиля. Сама трансмиссия в автомобиле отвечает за выполнение следующих задач:
- передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса;
- изменение (преобразование) величины крутящего момента;
- изменение направление крутящего момента;
- перераспределение крутящего момента между колесами.
Существует несколько видов трансмиссии. При этом по состоянию на сегодня на автомобилях наиболее активно используется механическая трансмиссия, которая преобразует механическую энергию, полученную в результате работы двигателя. Также широко распространена гидромеханическая трансмиссия, где крутящий момент изменяется автоматически (автоматическая трансмиссия).
Если просто, сегодня наиболее распространенными являются механическая трансмиссия с ручной коробкой передач МКПП и автоматическая (гидромеханическая АКПП). Каждый из указанных типов трансмиссий отличается по своему устройству, имеет как преимущества, так и недостатки, однако основной их задачей неизменно остается получение, преобразование и передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса машины.
Идем далее. Все трансмиссии (как автоматические, так и механические), отличаются по типу привода. Если точнее, ведущими колесами могу быть передние, задние или сразу все колеса автомобиля.
Если ведущие колеса только передние, тогда такой автомобильная с передним приводом, если ведущей является задняя ось, машина заднеприводная, а если ведущими являются все колеса, тогда это полноприводный автомобиль. В зависимости от типа привода, также существенно различается и устройство трансмиссии (по количеству элементов, по схеме устройства и т.д.).
Трансмиссия заднего привода автомобиля имеет сцепление, КПП (коробку передач), карданную передачу, главную передачу, дифференциал, а также полуоси.
- Сцепление позволяет плавно отсоединять и присоединять двигатель к трансмиссии, что необходимо для переключения передач, а также в целях исключения высоких нагрузок на детали трансмиссии.
- КПП (коробка переключения передач) является основой трансмиссии и служит для преобразования крутящего момента, изменения скорости движения (для движения вперед), направления движения (задняя передача), а также для разъединения мотора и трансмиссии (нейтральная передача).
- Карданная передача отвечает за передачу крутящего момента от вторичного вала КПП на вал главной передачи, которые расположены под углом относительно друг друга. Главная передача позволяет увеличить крутящий момент на колесах и передать его на полуоси ведущих колес. Машины с задним приводом имеют гипоидную главную передачу, где оси шестерен не пресекаются между собой.
- Дифференциал распределяет крутящий момент между левым и правым ведущим колесом, позволяя реализовать вращение полуосей с разной угловой скоростью. Это необходимо для повышения устойчивости машины при прохождении поворотов, сложных участков дороги и т.д.
На автомобилях с передним приводом часть элементов, которые есть на заднеприводных авто, попросту отсутствует. Фактически, нет карданной передачи. На машинах с передним приводом имеются ШРУСы (шарнир равных угловых скоростей), а также приводные валы, более известные как полуоси. Главная передача, а также дифференциал, устанавливаются в картере КПП.
ШРУС является элементом, который необходим для того, чтобы передать крутящий момент от дифференциала на ведущие колеса. В устройстве трансмиссии переднеприводных авто зачастую используются два внутренних ШРУСа (отвечают за соединение с дифференциалом), а также два наружных (для соединения с колесами). Между указанных пар ШРУСов (наружных и внутренних), стоят полуоси.
Что касается полноприводных авто, в этом случае трансмиссия может отличаться по конструкции, однако в основе лежит комбинация систем переднего и заднего привода. Добавим, что полный привод бывает постоянным или подключаемым. Данная трансмиссия самая сложная по устройству, отличается большим количеством составных элементов, образуя различные схемы полного привода автомобиля.
