Назначение и типы главных передач. Требования к главной передаче

       Главная передача предназначена для постоянного увеличения крутящего момента, передаваемого через дифференциал и привод к ведущим колесам, и соответственно для уменьшения угловой скорости их вращения. Главная передача обеспечивает движение автомобиля с максимальной скоростью и оптимальный расход топлива. Передаточное отношение главной передачи зависит от типа автомобиля, мощности и оборотистости двигателя. На легковых автомобилях передаточное число главной передачи составляет 3,5…5,5, на грузовых автомобилях составляет 6,5…9,0.

     На автомобилях применяются главные передачи различных типов (рис. 5.1). Тип главной передачи определяется типом и назначением автомобиля, его компоновкой и в первую очередь расположением двигателя и ведущего моста.

Рис. 5.1. Типы главных передач

  Одинарные передачи применяются на легковых автомобилях и на грузовых малой и средней грузоподъемности. Такая передача состоит из одной пары шестерен: червячной, цилиндрической или конической.

   Червячные главные передачи (рис. 5.2, в) могут быть с верхним или с нижним расположением червяка 3 относительно колеса 4, имеют передаточное отношение 4…5 и в настоящее время применяются редко. Обеспечивают по сравнению с другими передачами меньшие габариты, более бесшумна, плавное зацепление и минимальные динамические нагрузки. Однако КПД такой передачи наименьший (0,9…0,92) и является дорогостоящей конструкцией по трудоемкости изготовления и стоимости материалов.

Рис. 5.2. Главные передачи автомобилей: а-коническая; б-гипоидная; в-червячная; г-двойная центральная; д-двойная разнесенная с бортовым редуктором; е-двойная разнесенная с колесным редуктором

  Цилиндрические передачи применяются на легковых автомобилях с поперечным расположением двигателя (рис. 5.3) и на грузовых автомобилях в двойных главных передачах (рис. 5.2,г,д,е). При этом в центральных главных передачах цилиндрические шестерни косозубые, в колесных редукторах они прямозубые. Передаточное число таких передач 3,5…4.2, КПД такой передачи не менее 0,98.

Рис. 5.3. Цилиндрическая главная передача легкового автомобиля

   Конические передачи (рис. 5.2,а), или передачи с пересекающимися осями шестерен, применяются на грузовых автомобилях в двойных главных передачах. Оси ведущей шестерни 1 и ведомой шестерни 2 лежат в одной плоскости и пересекаются. Такие шестерни изготавливаются со спиральным (круговым) зубом. Они менее шумны в работе, имеют высокий КПД 0,97…0,98. Передаточные отношения на легковых автомобилях составляют 3,5…4,5; у грузовых автомобилей – 5…7. 

    Гипоидная главная передача (рис. 5.2,б), или передача со скрещивающимися осями, широко применяется на легковых и грузовых автомобилях. Оси ведущей шестерни 1 и ведомой шестерни 2 не лежат в одной плоскости и не пересекаются, а перекрещиваются.                   Смещение оси ведущей щестерни может быть как вниз (у легковых автомобилей), так и верх (у грузовых автомобилей). Гипоидная передача с верхним расположением ведущей шестерни используется на многоосных автомобилях, что позволяет сделать мост проходным. Гипоидная передача по сравнению с другими конструкциями более прочна и бесшумна, имеет плавное зацепление, меньшие габариты при одинаковом передаточном отношении и передаваемом моменте. При нижнем расположении ведущей шестерни снижается центр массы автомобиля, уменьшается тоннель в днище кузова, ниже располагается карданная передача. Передаточные числа гипоидной главной передачи составляют у легковых автомобилей 3,5…4,5 и у грузовых автомобилей 5…7. Она имеет относительно высокий КПД – 0,96…0,97.

    Для гипоидной передачи характерным является наличие, наряду со скольжением в поперечном направлении (V₁), продольного скольжения (V_s) со скоростью

V_s = V₁ ,                                                                                                     (5.1)

где β_ω1 и β_ω2 – углы наклона спирали зуба ведущей и ведомой шестерен в среднем сечении;

V₁ – окружная скорость зубчатой передачи.

  Наличие продольного скольжения улучшает процесс приработки поверхностей зубчатых колес, что способствует бесшумной работе передачи. Однако наличие продольного скольжения ведет к увеличению потерь в передаче и снижению КПД. Гипоидная передача требует более точного изготовления, сборки и регулировки. Из-за повышенного и продольного скольжения в контакте гипоидной передачи требуется применение специального гипоидного масла с сернистыми и другими присадками, образующими на зубьях шестерен прочную масляную пленку.

  Двойные главные передачи применяют на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности. Применение двойных главных передач позволяет получить большое передаточное число при относительно небольших габаритах ведущего моста. Такие передачи имеют две зубчатые пары и обычно состоят из пары конических шестерен со спиральными зубьями и пары цилиндрических шестерен с прямыми или косыми зубьями.

КПД двойных главных передач составляет 0,93…0,96.

Рис. 5.4. Схемы двойных центральных главных передач: а - оси шестерен лежат в одной плоскости; б, в, г – оси шестерен не лежат в одной плоскости

Рис. 5.5. Двойная центральная главная передача со смещением ведомой цилиндрической шестерни вниз: 1 – коническая зубчатая пара; 2 – цилиндрическая зубчатая пара

   В центральной двойной главной передаче (рис. 5.2, г) коническая зубчатая пара 5 и цилиндрическая пара 6 размещены в картере ведущего моста и от нее крутящий момент через дифференциал и полуоси передается к ведущим колесам. При колесной формуле 4×2 оси зубчатых пар лежат в одной горизонтальной плоскости  (рис. 5.4, а). На автомобилях с колесной формулой 6×4 ось ведомой цилиндрической шестерни может быть смещена вниз по отношению к осям остальных шестерен с тем, чтобы можно было сделать ведущий мост проходным (Рис. 5.4 в, г).

    В разнесенной главной передаче (рис. 5.2, г, д) коническая пара шестерен 5 находится в картере в центре ведущего моста, а цилиндрические шестерни 6 –в колесных редукторах. При этом соединение дифференциала с колесными редукторами производится через полуоси 7. В разнесенных главных передачах широкое применение получили однорядные планетарные колесные редукторы (рис. 5.2, д), состоящие из цилиндрических прямозубых зубчатых шестерен: солнечной 8, коронной 11 и сателлитов 9. Солнечная шестерня соединена с полуосью и находится в зацеплении с тремя сателлитами, сателлиты свободно вращаются на осях водила 10, жестко связанным с балкой моста. Сателлиты входят в зацепление с коронной шестерней, прикрепленной к ступице колеса. Крутящий момент от центральной конической пары шестерен 5 передается к дифференциалу, полуосям 7, солнечной шестерне 8, сателлитам 9, коронной шестерне 11 и к ступицам колес.

     При разделении главной передачи через дифференциал и полуоси передается крутящий момент меньшего значения, уменьшаются нагрузки на них и соответственно их размеры, уменьшаются размеры картера ведущего моста, увеличивается дорожный просвет автомобиля и тем самым улучшается проходимость. Однако, разнесенная главная передача более сложная по конструкции, имеет большую металлоемкость, дороже и трудоемкая в изготовлении.