Передача крутящего момента от двигателя на колеса: трансмиссия автомобиля

Зачем нужна трансмиссия в машине

Если говорить простым и доступным языком, то трансмиссия в своем составе имеет детали и агрегаты, передающие усилие от двигателя на ведущие колеса.

• Передача усилия от мотора на ведущие колеса;
• Изменение частоты и направления вращения колес;
• Регулирование распределения усилия между колесами.

В зависимости от марки авто, трансмиссия может быть:

• Механическая, в этом случае механическая энергия мотора сразу передается на ведущие колеса;
• Электрическая – сначала механическая энергия преобразуется в электрическую, а после того как она передается на ведущие колеса, наоборот;
• Гидрообъемная – механическая преобразуется в гидравлическую, а потом наоборот;
• Комбинированная.

Назначение

Все агрегаты, которые входят в состав данной системы, обеспечивают передачу вращения от силового агрегата на колеса, а также с их помощью изменяется скорость передвижения и направление, распределяется усилие между колесами.

Для того чтобы уменьшить нагрузку на оси, большегрузные автомобили оснащаются дополнительной осью, что позволяет снизить давление на дорожное полотно и уменьшить его износ.

Колесная формула авто включает в себя две цифры, при этом первая указывает общее количество всех колес, а вторая — количеством тех, которые являются ведущими.

В полноприводных автомобилях дополнительным элементом трансмиссии является раздаточная коробка.

Полноприводные авто предназначенные для езды по бездорожью и в городских условиях будут иметь отличия в устройстве.

Полный привод может включаться вручную, в этом случае должна обязательно быть раздаточная коробка.

При автоматическом подключении, используется фрикционная муфта, имеющая электроуправление.

Полный привод может быть и постоянным, такое решение позволяет не только увеличить проходимость авто, но и характеристики его разгона, так как тяга распределяется более равномерно, что снижает вероятность пробуксовки, а также улучшается управляемость автомобилем.

Обратите внимание, что в КПП никогда не делают целые передаточные числа. Это связано с тем, что при целом передаточном числе, во время вращения шестерен, одна пара зубьев будет постоянно совпадать, что приводит к ее преждевременному износу, именно поэтому, при разработке КПП не делают целые передаточные числа

Устройство автоматической трансмиссии

Автоматическая трансмиссия обеспечивает переключение передач в автоматическом режиме. Это означает, что человеку, управляющему автомобилем, не нужно выжимать сцепление и переключать рычаг КПП. Коробка-автомат была разработана еще в начале XX века, основные принципы ее работы сохранились с того времени.

Классическим вариантом автоматической трансмиссии является гидротрансформаторная КПП, состоящая из следующих узлов:

• гидротрансформатора;
• планетарного механизма.

Последний включает в себя следующие детали

• гидравлический или электронный блок управления АКПП;
• фрикционную муфту;
• обгонную муфту;
• ленточный тормоз;
• масляный насос.

Гидротрансформатор обеспечивает передачу крутящего момента от силового агрегата и по своей сути заменяет сцепление. Передача крутящего момента осуществляется за счет накопления и использования кинетической энергии жидкости, находящейся внутри корпуса гидротрансформатора. Также он обеспечивает гашение толчков, возникающих при переключении передач, из-за отсутствия жесткой кинематической связи между своими элементами.

Планетарный механизм обеспечивает выбор скорости и передачу крутящего момента от гидротрансформатора к приводам колес. В планетарном механизме осуществляется блокировка одних шестерней и разблокировка других, что определяет выбор передаточного числа. Управление коробкой осуществляет гидравлический или электронный блок управления, собирающий сведения от различных датчиков и определяющий необходимый режим работы.

Классическая автоматизированная трансмиссия имеет множество достоинств: она обеспечивает комфортность управления автомобилем, имеет большой ресурс, зачастую превосходящий механическую трансмиссию, предотвращает банальные ошибки водителя при переключении передач. Разумеется, имеются и минусы: автомат достаточно дорог, поэтому им редко оснащаются автомобили эконом-класса. Также трансмиссия подобного типа увеличивает вес авто, снижает динамику и максимальную скорость, повышает расход топлива и требует тщательного ухода. В случае поломки ремонт автоматической трансмиссии обойдется владельцу авто в немаленькую сумму.

Требования к трансмиссии

Главные требования, которыми должна соответствовать трансмиссия:

• безопасность и надежность;
• высокий коэффициент полезного действия;
• легкое рулевое управление;
• низкий уровень шума;
• минимальный вес элементов;
• максимальный показатель мощности.

Механизм с высоким КПД и уровнем надежности напрямую влияет на безопасность автовладельца и пассажиров во время движения. Управление трансмиссией должно осуществляться легко, чтобы не отвлекать автомобилиста от дороги. Габариты и вес системы отражаются на стоимости автомобиля, поэтому инженеры стараются делать ее меньше и легче. Также трансмиссия должна издавать минимальное количество шума, что особенно актуально для личного авто.

Устройство механической трансмиссии

Механическая трансмиссия — автомобильная трансмиссия, предназначенная для передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к колесам, в которой выбор передачи осуществляется водителем в ручном режиме. Функции механической трансмиссии осуществляются за счет механических устройств, поэтому она и получила такое название.

Принцип работы механической трансмиссии следующий: крутящий момент от силового агрегата через сцепление передается на первичный вал КПП. Сцепление обеспечивает разъединение мотора и трансмиссии для переключения передач без выключения оборотов двигателя. В механической трансмиссии сцепление выжимается водителем путем нажатия на педаль в салоне автомобиля. В момент, когда сцепление выжато, водителем осуществляется выбор передачи и вручную переключается рычаг КПП.

В механической трансмиссии оси валов расположены параллельно, на них расположены шестерни. Пары взаимодействующих шестерен образуют ступени, каждая из них имеет определенное передаточное число, определяемое отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. Количество зубьев зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Первая передача имеет самое большое передаточное число и, соответственно, входная шестерня имеет минимальный размер, а выходная — максимальный.

Передаточное число определяет скорость вращения и крутящий момент, передаваемый от коленчатого вала двигателя. Если передача увеличивает крутящий момент, то она является понижающей, если уменьшает — повышающей. У понижающей передачи скорость вращения шестерен снижается, у повышающей — повышается.

Существуют две основных разновидности механической трансмиссии: двухвальные и трехвальные КПП. У двухвальных крутящий момент передается непосредственно от ведущего вала к ведомому, у трехвальных между ними расположен промежуточный вал, повышающий общий КПД механической трансмиссии и позволяющий реализовать прямую передачу. Также механическая трансмиссия классифицируется по количеству ступеней: 4, 5, 6 и даже 7 на самых продвинутых автомобилях. Наибольшее распространение сейчас имеют 5- и 6-скоростные МКПП.

Механическая трансмиссия довольна проста, надежна и недорога в реализации. Однако ее основной недостаток — усложнение процесса управления автомобилем. Водитель должен полностью контролировать процесс переключения передач, что является достаточно утомительным занятием, особенно в режиме городской езды. Ошибки в переключении грозят перегрузкой двигателя или повреждением сцепления. Поэтому автопроизводители предлагают альтернативный варианты, в которых переключение передач осуществляется без участия водителя.

4.2. Ступенчатые трансмиссии

На большинстве сельскохозяйственных и значительной части промышленных тракторов применяют ступенчатые шестеренные трансмиссии, как наиболее отработанные конструктивно, относительно простые, удобные и надежные в работе, имеющие довольно высокий КПД, более низкую стоимость. Основным их недостатком является ступенчатое регулирование крутящих моментов, что довольно часто приводит к неэффективному использованию мощности двигателя.

Кинематические схемы ступенчатых трансмиссий могут быть двух типов. По первой традиционной схеме (рис. 4.1,а,б) мощность двигателя на ведущие колеса трактора разделяется после КП, что обусловливает наличие одной центральной передачи (ЦП), размещаемой, как правило, в корпусе заднего моста трактора (гусеничного или колесного с задними ведущими колесами). Такая схема относительно проста, хорошо компонуется, обладает достаточно высоким механическим КПД и приемлимыми показателями материалоемкости.

По второй кинематической схеме (рис. 4.1,в) трансмиссии мощность от двигателя разделяется перед КП или в ней, что обусловливает наличие двух ЦП. Положительным качеством этой схемы является меньшая силовая нагруженность деталей КП и ЦП и возможность

• ustroistvo-avtomobilya.ru
• studfiles.net
• megapredmet.ru
• studfiles.net

Что входит в трансмиссию автомобиля и какие бывают её виды

В зависимости от того, какой вид энергии преобразуется, такого вида трансмиссия и может быть:

• механическая (преобразует и передает механическую энергию);
• электрическая (преобразует мех. энергию в электроэнергию, а после подачи ее на ведущие колеса, обратно – электрическую в механическую);
• гидрообъемная (преобразует мех. энергию в энергию движения жидкости, а после подачи на ведущие колеса, обратно – энергию движения жидкости в механическую);
• комбинированной или гибридной (сочетание электромеханической и гидромеханической).

Наиболее часто в современных автомобилях применяют первый вариант. Если изменение кр.момента идет в автоматическом режиме, тогда ее называют автоматической.

Принцип работы механической коробки передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Техническое обслуживание трансмиссии

Основные признаки неисправности:

• пробуксовывание;
• неполное выключение;
• рывки во время движения с места;
• шум в сцеплении во время движения;
• заедание педали;
• подтекание жидкости в соединениях привода сцепления.

Пробуксовывание сцепления может происходить из-за:

• ограничения свободного хода педали вследствие неправильного регулирования или износа фрикционных накладок;
• износ фрикционных накладок ведомого диска.

При этом крутящий момент от двигателя передаётся не полностью, ухудшается разгон автомобиля, замедляется трогание с места, а в случае большого пробуксовывания автомобиль остаётся неподвижным, даже если передача включена и педаль сцепления отпущена.

Чтобы устранить неисправность, надо проверить свободный ход по центру площадки педали: он должен составлять 35-45 мм на автомобилях «Москвич», 26-38 мм на автомобилях ЗАЗ, 26-35 мм на автомобилях ВАЗ и 12-28 мм на автомобиле ГАЗ-24. Свободный ход создаётся прежде всего благодаря зазору между вилкой выключения сцепления и нажимной муфтой выжимного подшипника, то есть идентично перемещению педали вплоть до начала прогиба пружины диафрагмы (на автомобилях ВАЗ и «Москвич») или до начала сжимания витых пружин (ЗАЗ, ГАЗ-24,ВАЗ).

Виды привода

По количеству задействованных ведущих колёс возможны разные системы передачи момента. Трансмиссия автомобиля состоит из механизмов, реализующих эти схемы.

Задний привод. Двигатель располагается впереди автомобиля или по центру кузова в пределах колёсной базы, или сзади над осью, или в заднем свесе. Коробка передач для организации лучшей развесовки может быть в блоке с двигателем или с главной передачей на задние колёса.

Передний привод. Используется в массовых автомобилях, хотя иногда его применяют и в более дорогих классах, а также в лёгких грузовиках. Разница может быть лишь в поперечном расположении силового агрегата или продольном. Первая схема более компактна и проще реализуется.

Подключаемый полный привод. Возможно много вариантов, но чаще всего используются два. На утилитарных внедорожниках водитель вручную подключает передний мост на тяжёлых участках при постоянном заднем. У кроссоверов используется электронная или вязкостная муфта, подключающая задний мост, постоянно в этом случае используется передний.

Постоянный полный привод. В машине всегда задействованы для создания тяги все колёса. Различные механические и электронные устройства могут изменять соотношение момента по осям или даже по колёсам.

КОРОТКО И ЯСНО

Большинство производителей используют незамысловатые и интуитивно понятные обозначения. Например, классическое 4×4 у «Шкоды» и «Опеля» (флагман «Инсигния»), в недрах которых трудится муфта «Халдекс».

Лишь одну цифру 4 к индексу приписывает «Кадиллак» на моделях CTS и SRX. У первой постоянный полный привод (распределение тяги 25:75), а в арсенале кроссовера муфта «Халдекс» и задний умный дифференциал eLSD. Такую же четверку ставит и «Порше» на 911-х и «панамерах» со всеми ведущими. Однако этой цифры нет на легковых «Турбо» и вседорожниках «Кайен»: они полноприводные по умолчанию. Фирменное название системы — Porsche Traction Management (PTM).

Изначально аббревиатура 4WD обозначала подключаемый полный привод, а AWD — постоянный. Со временем все смешалось: например, схемы внутри модельных рядов «Тойоты», «Мицубиси» и «Ниссана» разные, а обозначение одно — 4WD. У «Вольво» с обозначением AWD заднюю ось подключает муфта «Халдекс», а у «Крайслера-300С» постоянный полный привод, распределяющий тягу в соотношении 38:62.

Схема полного привода «Опеля-Инсигния 4×4» со спортивным шасси:

Когда имеет смысл замена?

Стоимость ремонта родной или новой АКПП иногда значительно превышает стоимость МКПП. Когда старые коробки-автомат восстанавливать нецелесообразно, проще воткнуть механику. На автомобилях до 97 года поменять коробку проще простого – они с двигателем не связаны между собой. А вот после 97 года они начали комплектоваться одним электронным блоком управления или двумя, работающими в паре. Правда, это зависит от модели АКПП. Старые разработки без электронных блоков управления до сих пор спокойно ставятся на совершенно новые автомобили. При переходе на МКПП, на автомобилях со сложными электронными блоками управления возникает куча проблем. Компьютер начинает выдавать ошибки, двигатель глохнет и ведет себя странно. Некоторые такие сложности можно решить, а некоторые нет. Переход на МКПП в таком случае может сильно разочаровать владельца. Автомобиль будет вести себя странно, постоянно требуя внимания и каких-либо действий. Например, выхода из ошибок каждые 15 километров, поскольку «мозги» автомобиля «прошиты» под АКПП.

Если на автомобиль владельца запчасти не производятся уже лет 20 и найти их можно только с помощью сложного поиска в интернете, то тогда замена на МКПП вполне имеет смысл.

Ремонт коробки старого Порше может в десять и более раз превысить стоимость установки механики

Ремонт коробки старого Порше может в десять и более раз превысить стоимость установки механики. Некоторые профессионалы могут срастить двигатели и коробки совершенно разных производителей и поколений.

На автомобилях после 97 года, на которые поставить механику слишком уж сложно, можно поставить двигатель в сборе с МКПП. Продажа старого двигателя и запчастей от АКПП частично покроет расходы. Например, роторный двигатель от Мазда РХ-8 в хорошем состоянии обойдется в 400000 рублей, коробка в 60000. Вместо роторного двигателя можно без особых проблем поставить вышеуказанный турбированный двигатель от Тойота в сборе с МКПП и за 200000 получить надежный автомобиль со спортивным характером, который долго не будет знать проблем.

Что потребуется?

Замена коробки – процедура достаточно сложная. Для этого понадобится как минимум теплый бокс с ямой или подъемником. Сама АКПП весит немало и для её снятия понадобится кран или помощь нескольких человек. Сами процедуры по замене потребуют большого спектра инструментов: различных ключей, шестигранников, дрели, шуруповерта, отверток и так далее. Проведение процедуры требует опыта работы руками и четкого понимания, что и как должно работать.

Процесс замены АКПП на МКПП

Инструкций по смене вида коробки официальные производители не выпускают, информацию можно найти только в интернете, и далеко не всегда полную. Тем не менее опытные в работах с автомобилем автовладельцы, периодически выполняют данные операции самостоятельно, и, в большинстве случаев, им удается решить все сопутствующие проблемы.

Детали необходимые для свапа:

1. Сама механическая коробка передач. И крепления к ней. На АКПП и МКПП они могут отличаться.
2. Маховик и корзина сцепления. Эти детали подлежат балансировке, поэтому их лучше брать с одной машины. Диск сцепления лучше поменять на новый.
3. Полуоси – отличаются у АКПП и МКПП.
4. Кулиса. При ее установке обычно требуется расширить некоторые отверстия, лучше обработать их антикором.
5. Педальный узел. Педаль сцепления потребует установки шланга, цилиндра и отверстий под него.
6. Стартер переделывается или заменяется на новый из-за включенной блокировки. АКПП нельзя завести при включенной передаче. Обычно просто ставится перемычка.

7. Фонари заднего хода понадобится переделать, чтобы они работали с задней передачей МКПП.

Если АКПП идет уже со сложными электронными блоками управления, то в этот список может добавиться: перепрошивка, установка хитрушек и обманок, замена приборной панели и так далее. Иногда для того чтобы заставить машину работать правильно, необходимо будет ее серьезно переделать. В зависимости от случая, это может быть совсем просто или же не решаемо.

Из чего состоит трансмиссия в авто

Современные производители, чаще всего используют механическую и автоматическую трансмиссии.

Авто могут быть задне- , передне- и полноприводными, все зависит от того, на какие колеса передается усилие от двигателя.

В зависимости от типа используемого привода, будет отличаться и состав элементов трансмиссии.

Рассмотрим, из чего состоит трансмиссия заднеприводных авто, она включает такие элементы:

• Сцепление, оно служит для временного отключения двигателя от остальных составляющих, позволяет плавно переключаться и не допускает перезарузок других элементов указанной системы;
• Коробка передач позволяет менять направление и скорость и с ее помощью можно надолго отключать двигатель от трансмиссии;
• Кардан передает вращение от КПП на вал главной передачи;
• Главная передача помогает увеличить крутящий момент и распределить его на полуоси;
• Дифференциал служит для распределения усилия между колесами, благодаря чему, они могут вращаться с разной частотой, это надо во время выполнения поворота авто;

В переднеприводных автомобилях такие составляющие данной системы как дифференциал и главная передача, размещены в коробке передач.

У них есть ШРУСы, которые передают вращение на колеса. Обычно есть четыре шарнира, два из них внешние и два внутренние, между собой они соединены приводными валами.

У авто имеющих полный привод, может постоянно работать передняя или задняя ось, а другая подключается по мере необходимости.

Основные плюсы автоматической коробки передач:

• не надо проводить переключение передач вручную;
• передача мощности от двигателя на колеса происходит равномерно и без рывков, за счет чего обеспечивается плавность движения;
• увеличивается комфортность передвижения.

Главным ее недостатком является сложность конструкции, большой вес и более высокая стоимость, а также сложность ремонта.

Работа механизма

Всем автомобилистам известно, что коробка передач обладает несколькими скоростями: низкой, высокой, а также дополнительными промежуточными. Если водитель выберет наименьшее значение, трансмиссия автомобиля будет оказывать незначительное действие на двигатель. Машина станет двигаться медленно, и это позволит увеличить ее ускорение в моменты, когда нужно тронуться с места и продолжить движение.

При включении на коробке передач высоких значений сила вращения будет снижена, а скорость увеличится. Одновременно с этим трансмиссия позволяет определить оптимальный режим работы силового агрегата для максимальной оптимизации расхода топлива. При повышении скорости машины, его мощность упадет. Для преодоления препятствий на пути рекомендовано снижать скорость автомобиля. Также следует помнить о том, что при быстрой езде не желательно транспортировать грузы с большим весом, так как в таких случаях у транспортного средства будет недостаточно мощности.

Современные автомобили с ручной коробкой передач чаще всего имеют несколько промежуточных скоростей. Это позволяет водителям с легкостью справляться с различными препятствиями в процессе движения.

КРАСИВО, НО НЕПОНЯТНО

Аналог умного баварского дифференциала работает в системе полного привода «Хонды-Ледженд» Super Handling All Wheel Drive (SH-AWD). На «Шевроле-Тахо» и «Трейлблейзере» стоит классическая внедорожная трансмиссия Autotrac 4×4 — при хорошем сцеплении машина заднеприводная, вне асфальта можно подключить переднюю ось (распределение 50:50) и еще дополнительно пониженную передачу.

«Ниссан-Теана» с шильдиком Four и «Х-Трейл» скрывают фирменный All Mode 4×4. Задние колеса подключает электромагнитная муфта, а полному приводу в сложных условиях помогают системы стабилизации и управления тягой. Вседорожники «Мицубиси» оснащены трансмиссиями Easy Select или Super Select. У первой жестко подключается передняя ось, у другой — три дифференциала с принудительной блокировкой центрального и понижающей передачей.

Подключаемый полный привод с активным распределением момента на «Мазде СХ-7»:

Что такое трансмиссия автомобиля

Автомобильная трансмиссия — разновидность трансмиссии, обеспечивающая движение автомобилем и его управление водителем. В общих случаях в состав автомобильной трансмиссии входят:

• сцепление либо гидротрансформатор;
• коробка передач;
• главная передача;
• шарнир равных угловых скоростей.

Опционально в состав трансмиссии также могут входить раздаточная коробка и карданная передача.

Классификация автомобильных трансмиссий основана на различных принципах переключения передач и передачи крутящего момента к рабочему органу автомобиля, то есть колесам. Выделяют следующие виды автомобильных трансмиссий:

• механическая;
• автоматическая;
• роботизированная;
• трансмиссия типа вариатор.

Какие могут быть виды трансмиссий?

Трансмиссии разделяются на несколько видов в зависимости от типа преобразуемой энергии:

• механическая (работает от механической энергии);
• электрическая (преобразует механическую энергию в электрическую и наоборот – в результате передачи к ведущим колесам);
• гидрообъемная (механическая энергия преобразуется в энергию потока жидкости и обратно);
• комбинированная (сочетает в себе несколько методов работы).

Механическая трансмиссия автомобиля получила наиболее широкое применение. Если изменение крутящего момента в ней происходит без усилий со стороны водителя, она будет называться автоматической.

В зависимости от того, какие колеса являются ведущими в конструкции трансмиссии, определяется тип привода. Это означает, что он может быть передним или задним. Полнеприводные автомобили обладают приводом на колеса обеих осей. Различные в управлении транспортные средства имеют конструкции трансмиссии со значительными отличиями по составу и устройству компонентов.