Трансмиссии автотранспортных средств и их влияние на эксплуатационные свойства

Все, что связывает двигатель с ведущими колесами, составляет трансмиссию автомобиля. Трансмиссия в автомобиле выполняет, как правило, следующие функции:

передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам; изменяет величину и направление крутящего момента; перераспределяет крутящий момент между ведущими колесами.

В зависимости от вида преобразуемой энергии различают следующие виды трансмиссии: механическая трансмиссия (передает и преобразует механическую энергию); электрическая трансмиссия (преобразует механическую энергию в электрическую и после передачи к ведущим колесам – электрическую в механическую энергию); гидрообъемная трансмиссия (преобразует механическую энергию в энергию потока жидкости и после передачи к ведущим колесам – энергию потока жидкости в механическую энергию ); комбинированная трансмиссия (электромеханическая, гидромеханическая – т.н. «гибриды»).

Наибольшее применение на современных автомобилях нашла механическая трансмиссия. Механическая (гидромеханическая) трансмиссия, изменение крутящего момента в которой происходит автоматически, называется автоматической трансмиссией.

В конструкции трансмиссии в качестве ведущих колес могут использоваться передние, задние, а также и передние, и задние колеса. Если в качестве ведущих колес используются задние колеса, автомобиль имеет задний привод, а если передние – передний привод. Привод на передние и задние колеса имеют полноприводные автомобили.

У автомобилей с разными типами привода конструкция трансмиссии имеет существенные различия, как по составу элементов, так и по их устройству.

Трансмиссия заднеприводного автомобиля имеет следующее устройство: сцепление; коробка передач; карданная передача; главная передача; дифференциал; полуоси.

Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок.

Коробка передач служит для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля, а также длительного разъединения двигателя от трансмиссии.

Карданная передача обеспечивает передачу крутящего момента от вторичного вала коробки передач на вал главной передачи, расположенных под углом друг к другу.

Главная передача служит для увеличения крутящего момента и передаче его на полуоси ведущих колес. На заднеприводных автомобилях применяется гипоидная главная передача (оси шестерен не пересекаются).

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами. Он позволяет полуосям вращаться с разными угловыми скоростями, что необходимо при повороте автомобиля.

Три последних элемента на автомобилях классической компоновки объединяют в один агрегат, называемый ведущим мостом. Основными преимуществами механической трансмиссии являются простота конструкции и низкая стоимость, высокие КПД и надежность; недостатками – ступенчатое регулирование крутящего момента и сложность компоновки на многоприводных автомобилях. Применение на автомобилях гидромеханических трансмиссий, в которые вместо сцепления и коробки передач входит гидромеханическая передача (гидротрансформатор, объединенный с механической ступенчатой коробкой передач), позволяет осуществить бесступенчатое изменение крутящего момента, увеличить срок службы двигателя и трансмиссии, уменьшить число ступеней механической коробки передач, уменьшить частоту переключения передач, повысить проходимость автомобиля и улучшить его комфортабельность. Однако по сравнению с механическими трансмиссиями, гидромеханические обладают более сложной конструкцией, повышенной массой и стоимостью; ухудшается также динамика разгона автомобиля и увеличивается расход топлива. Схема электромеханической трансмиссии, применяемая на карьерных автосамосвалах семейства БелАЗ грузоподъемностью более 70 тонн, содержит: первичный ДВС; соединенный с ним через упругую муфту тяговый генератор; тяговые электродвигатели, расположенные в электромотор–колесах; вспомогательные электрические машины и аппаратуру управления, регулирования и контроля. Общими недостатками бесступенчатых трансмиссий по сравнению с механической, являются сложность конструкции, большие габаритные размеры и масса, низкий КПД. При расчете элементов трансмиссии используются три расчетных режима: 1) по максимальному крутящему моменту двигателя (метод дает условные величины напряжений, которые меньше пиковых, но больше эксплуатационных, поэтому такой метод используется для поверочных расчетов); 2) По максимальному сцеплению ведущих колес с дорогой (такой расчетный режим целесообразно применять для автомобилей с высокой удельной мощностью, когда расчетная сила тяги выше, чем сила тяги по сцеплению на низших передачах, например, при расчете раздаточных коробок). 3) по максимальным динамическим нагрузкам, наблюдающимся при переходных режимах движения автомобиля.

Шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) служат для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам. В конструкции трансмиссии используется, как правило, два шарнира для соединения с дифференциалом (внутренние шарниры) и два шарнира для соединения с колесами (внешние шарниры).

Между шарнирами располагаются приводные валы.

Трансмиссия полноприводных автомобилей может иметь различные конструкции. В совокупности они образуют системы полного привода.