Требования к главной передаче

Главная передача Назначение. Классификация.Требования.

Назначение.

Конструктивно главная передача представляет собой зубчатый редуктор, который обеспечивает увеличение крутящего момента и уменьшение частоты вращения ведущих колес автомобиля.

Основное предназначение главной передачи автомобиляадаптация коробки передач к конкретному двигателю и автомобилю.

Передаточное число главной передачи зависит от типа и назначения автомобиля, а также мощности и быстроходности двигателя. Величина передаточного числа главной передачи обычно составляет 6,5…9,0 у грузовых автомобилей и 3,5...5,5 у легковых автомобилей.

Классификация.

По способу передачи крутящего момента главные передачи подразделяются назубчатыеи цепные. Цепные главные передачи в настоящее время используются только на мотоциклах и велосипедах.

На автомобилях применяются различные типы главных передач (рис. 1).

Рис. 1— Типы главных передач

Одинарные главные передачи

Одинарные главные передачи состоят из одной пары зубчатых колес.

Цилиндрическая главная передачаприменяется в переднеприводных легковых автомобилях при поперечном расположении двигателя и размещается в общем картере с коробкой передач и сцеплением. Ее передаточное число равно 3,5...4,2, а шестерни могут быть прямозубыми, косозубыми и шевронными. Цилиндрическая главная передача имеет высокийКПД— не менее0,98, но она уменьшает дорожный просвет у автомобиля и более шумная.

Коническая главная передача(рис 2, а) применяется на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Шестерня 1 и колесо 2 в конической главной передаче выполнены с круговыми зубьями. Передача имеет повышенную прочность зубьев, небольшие размеры и позволяет снизить центр тяжести автомобиля.КПДконической главной передачи с круговым зубом0,97...0,98.Передаточные числа конических главных передач3,5...4,5 у легковых автомобилей и 5...7 у грузовых автомобилей и автобусов.

Гипоидная главная передача(рис. 2, б) имеет широкое применение на легковых и грузовых автомобилях. Оси шестерни 1 и колеса 2 гипоидной главной передачи в отличие от конической не лежат в одной плоскости и не пересекаются, а перекрещиваются. Передача может быть с верхним или нижним гипоидным смещением l. Гипоидная главная передача с верхним смещением используется на многоосных автомобилях, так как вал ведущей шестерни должен быть проходным, и на переднеприводных автомобилях — исходя из условий компоновки. Главная передача с нижним гипоидным смещением широко применяется на легковых автомобилях.

Передаточные числа гипоидных главных передачлегковых автомобилей 3,5...4,5, а грузовых автомобилей и автобусов 5...7. Гипоидная главная передача по сравнению с другими более прочная и бесшумная, имеет высокую плавность зацепления, малогабаритная и ее можно применять на грузовых автомобилях вместо двойной главной передачи. Она имеетКПД, равный0,96...0,97. При нижнем гипоидном смещении имеется возможность ниже расположитькарданную передачуи снизить центр тяжести автомобиля, повысив его устойчивость. Однако гипоидная главная передача требует высокой точности изготовления, сборки и регулировки. Она также требует из-за повышенного скольжения зубьев колес применения специального гипоидного масла с сернистыми, свинцовыми, фосфорными и другими присадками, образующих на зубьях шестерен прочную масляную пленку.

Рисунок 2— Главные передачи: а, б, в — одинарные; г, д — двойные; е — редуктор; 1 — ведущая шестерня; 2 — ведомая шестерня; 3 — червяк; 4 — червячная передача; 5 — коническая шестерни; 6 — цилиндрические шестерни; 7 — полуось; 8 — солнечная шестерня; 9 — сателлит; 10 — ось; 11 — коронная шестерня; l - гипоидное смещение

Червячная главная передача(рис. 2, в) может быть с верхним или нижним расположением червяка 3 относительно червячногоколеса 4, имеет передаточное число 4...5 и 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 более плавное зацепление и минимальные динамические нагрузки. Однако передача имеет наименьшийКПД(0,9...0,92) и по трудоемкости изготовления и применяемым материалам (оловянистая бронза) является самой дорогостоящей.

Двойные главные передачи

Эти передачиприменяютсяна грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, на полноприводных трехосных автомобилях и автобусах для увеличения передаточного числа трансмиссии, чтобы обеспечить передачу большого крутящего момента. КПД двойных главных передач находится в пределах0,93...0,96.

Двойные главные передачиимеют две зубчатые парыи обычно состоят из пары конических колес с круговыми зубьями и пары цилиндрических колес с прямыми или косыми зубьями. Наличие цилиндрической пары колес позволяет не только увеличить передаточное число главной передачи, но и повысить прочность и долговечность конической пары колес.

Вцентральной главной передаче(рис. 2, г) коническая и цилиндрическая пары колес размещены в одном картере в центреведущего моста. Крутящий момент через дифференциал подводится к ведущим колесам автомобиля.

Вразнесенной главной передаче(рис. 2, д) коническая пара колес 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические колеса 6 — в колесных редукторах. При этом цилиндрические колеса соединяются полуосями 7 через дифференциал с конической парой. Крутящий момент от конической пары через дифференциал и полуоси 7 подводится к колесным редукторам.

Широкое применение вразнесенных главных передачахполучилиоднорядные (планетарные) колесные редукторы. Такой редуктор (рис. 2, е) состоит из прямозубых колес —солнечной8,коронной11 и трехсателлитов9. Солнечная шестерня приводится во вращение через полуось 7 и находится в зацеплении с тремя сателлитами, свободно установленными на осях 10, жестко связанных с балкоймоста. Сателлиты входят в зацепление с эпициклическим колесом 11, прикрепленным к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары 5 к ступицам ведущим колес передается через дифференциал полуоси 7, солнечные шестерни 8, сателлиты 9 и эпициклические колеса11.

При разделенииглавной передачина две части уменьшаются нагрузки на полуоси и детали дифференциала, а также уменьшаются размеры картера и средней частиведущего моста. В результате увеличивается дорожный просвет и тем самым повышается проходимость автомобиля. Однако разнесенная главная передача более сложна, имеет большую металлоемкость, дорогостояща и трудоемка в обслуживании.

Требования к главной передаче

Дополнительно к общим требованиям к конструкции автомобиля к главной передаче предъявляются и специальные требования:

• минимальные габаритные размеры, обеспечивающие требуемый дорожный просвет;

• обеспечение наиболее низкого уровня шума.

Габаритные размеры. Размеры главной передачи оказывают серьезное влияние на проходимость автомобиля, так как от них зависит дорожный просвет, который обычно измеряется от картера главной передачи заднего ведущего моста. Кроме того, размеры главной передачи переднего ведущего моста определяют высоту расположения двигателя и, следовательно, общую компоновку автомобиля.

Дорожный просвет — это расстояние между низшей точкой автомобиля и дорогой. Он определяет возможность движения автомобиля без задевания сосредоточенных препятствий.

Значение дорожного просвета зависит от типа автомобиля, типа главной передачи и условий эксплуатации. Так, например, для грузовых автомобилей ограниченной проходимости (колесная формула 4x2) дорожный просвет составляет 245...290 мм, а для автомобилей повышенной и высокой проходимости (4*4, 6*4, 6x6) - 315...400 мм.

Увеличение дорожного просвета может быть достигнуто увеличением диаметра колес автомобиля, а также уменьшением размеров главной передачи. Однако увеличение диаметра колес приводит к повышению центра тяжести автомобиля, в результате может ухудшиться его устойчивость. Тип главной передачи существенно влияет на дорожный просвет. Среди одинарных главных передач наименьшие размеры имеет червячная главная передача. Причем при верхнем расположении червяка значительно увеличивается дорожный просвет под ведущим мостом автомобиля.

Коническая и гипоидная главные передачи имеют небольшие габаритные размеры. Однако при одинаковом передаточном их числе гипоидная передача может быть выполнена с меньшим числом зубьев и, следовательно, меньших размеров. При этом при верхнем гипоидном смещении значительно увеличивается дорожный просвет автомобиля.

У конической и гипоидной главных передач уменьшение габаритных размеров может быть достигнуто путем сокращения числа зубьев ведущей и ведомой шестерен. Так, чем меньшечисло зубьев ведомой шестерни, тем меньше ее диаметр (при заданном модуле, определяемом прочностью и сроком службы) и, следовательно, высота картера главной передачи. Однако минимальное число зубьев ведущей шестерни спиральной конической и гипоидной передач не может быть менее пяти.

Из всех одинарных главных передач наименьший дорожный просвет обеспечивает цилиндрическая главная передача, которая размещается в общем картере с коробкой передач и сцеплением.

Среди двойных главных передач наибольший дорожный просвет автомобилю обеспечивает разнесенная главная передача с одинарными планетарными колесными редукторами, в которой конические шестерни находятся в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни — в колесных редукторах.

Уровень шума. Одним из основных параметров главной передачи, характеризующих совершенство ее конструкции и состояние при эксплуатации, является уровень шума, создаваемый при работе главной передачи.

Среди всех типов главных передач наибольшей бесшумностью обладает червячная главная передача. После червячной передачи наименьший уровень шума создает при работе гипоидная главная передача.

Снижение уровняшума главной передачи достигается точностью изготовления зацепления и чистотой поверхности зубьев ее шестерен, а также соответствующим смазыванием.

Точность зацепления зависит от регулировочных параметров и конструктивных свойств — жесткости установки шестерен, определяемой жесткостью всех деталей главной передачи (картера, подшипников, валов, самих шестерен), а также от способа установки шестерен.

Уровень шума главной передачи во многом определяет ее надежность и износостойкость в эксплуатации. Оценочным параметром уровня шума, создаваемого главной передачей при работе, может служить ее КПД, так как шум всегда связан с потерей энергии. Чем меньше значение КПД главной передачи, тем она более шумная при работе.

Конструктивные мероприятия. Рассмотрим конструктивные мероприятия, снижающие уровень шума главной передачи.

Жесткость картера главной передачи, выполняемого обычно литым, обеспечивается его конфигурацией и оребрением. Крепление картера к балке ведущего моста при помощи предназначенного для этого фланца облегчает монтаж и регулировку зацепления главной передачи.