Как работает автомобильная трансмиссия?

С точки зрения непрофессионала, ваша трансмиссия — это система, которая преобразует силу двигателя в управляемый источник энергии. Она действует как посредник между двигателем и колесами и преобразует мощность, создаваемую двигателем, в крутящий момент (вращающую силу), который затем передается на оси, которые, в свою очередь, вращают колеса. Поэтому без трансмиссии ваша машина буквально превратилась бы в бесполезный хлам.

Двигатель автомобиля вырабатывает мощность и передает ее на коленчатый вал, но вырабатываемая мощность слишком велика и слишком переменна, чтобы обеспечить пригодную для использования скорость для водителя. Двигатель работает со скоростью вращения (от 600 до 7000 об/мин), а колеса вращаются с меньшей скоростью (от 0 до 1800 об/мин). При этом трансмиссия способна поддерживать как частоту вращения вашего двигателя, так и частоту вращения колёс на оптимальных скоростях, и передает мощность на дифференциалы, которые вращают колеса. Это происходит благодаря передаточным числам, но как они работают?

В трансмиссии используются зубчатые колеса, которые взаимодействуют друг с другом для создания крутящего момента. Скажем, у вас есть входное зубчатое колесо с 20 зубьями, которое взаимодействует с выходным зубчатым колесом с 10 зубьями. Чтобы один раз провернуть шестерню с 20 зубьями, шестерня с 10 зубьями должна сделать два полных оборота. Передаточное число рассчитывается путем взятия числа зубьев на выходной передаче и деления его на входную передачу. Таким образом, передаточное число в этом примере составляет 1:2, но обычно оно упрощается до 0,5: 1, чтобы указать, сколько раз должна вращаться выходная шестерня, чтобы входная шестерня делала только один полный оборот.

Как работает трансмиссия?

В коробке передач много передач разных размеров, что позволяет использовать различные комбинации передаточных чисел. Передаточные числа должны быть изменены в зависимости от скорости автомобиля, и поэтому существует несколько передач, которые могут переключаться, и совместная работа этих передач позволяет автомобилю ездить на разных скоростях.

В качестве примера, перечислены передаточные числа для механической коробки передач Chevrolet Corvette C5 Z06:

• 1-я передача: 2,97: 1
• 2-я передача: 2,07: 1
• 3-я передача: 1,43: 1
• 4-я передача: 1.00: 1
• 5-я передача: 0,84: 1
• 6-я передача: 0,56: 1
• Задний ход: 3,38: 1

Как работает автоматическая коробка передач?

Автоматические коробки передач появились после ручных коробок передач, и если вы понимаете, как работает механическая коробка передач, вы уже имеете базовое представление о том, как работает автоматическая коробка передач. В то время как механическая коробка передач требует, чтобы водитель вручную менял передаточные числа, автоматическая система делает это самостоятельно, используя давление жидкости. Жидкость для автоматической трансмиссии обеспечивает необходимое давление для активации сцеплений и лент, что, в свою очередь, определяет, в какой передаче должен быть автомобиль.

Трансмиссионная жидкость поступает в гидротрансформатор, который активирует сцепления и ленты. В свою очередь, он определяет, какое передаточное число должно быть включено, и тогда планетарная передача может быть настроена на правильную комбинацию.

Из чего состоит трансмиссия?

Корпус трансмиссии

Кожух коробки передач содержит все детали коробки передач. Он похоже на колокол, поэтому его часто называют «колоколом». Корпус коробки передач обычно изготавливается из алюминия. Помимо защиты всех движущихся передач, колокол на современных автомобилях имеет разные датчики, которые отслеживают входную частоту вращения от двигателя и выходную частоту вращения для остальной части автомобиля.

Преобразователь крутящего момента

Никогда не задумывались, почему вы включаете двигатель, но машина при этом остается на месте? Это происходит потому, что поток энергии от двигателя к коробке передач отключен. Такое отключение позволяет двигателю продолжать работу, даже если остальная часть трансмиссии автомобиля не получает никакой мощности. На механической коробке передач вы отключаете питание двигателя от трансмиссии, нажимая на сцепление.

Но как отключить питание двигателя от трансмиссии на автоматической коробке передач без сцепления?

Для этого используется гидротрансформатор.

Именно здесь начинается черная магия автоматических трансмиссий (мы еще даже не дошли до планетарных передач). Гидротрансформатор находится между двигателем и коробкой передач. Это элемент, похожий на пончик, который находится внутри большого отверстия колокольчика коробки передач. Он имеет две основные функции с точки зрения передачи крутящего момента:

1. Передает мощность от двигателя на входной вал трансмиссии.
2. Умножает выходной крутящий момент двигателя.

Он выполняет эти две функции благодаря гидравлической мощности, обеспечиваемой трансмиссионной жидкостью внутри трансмиссии.

Чтобы понять, как это работает, нам нужно знать, как работают разные части гидротрансформатора.

Элементы преобразователя крутящего момента

В большинстве современных автомобилей имеются четыре части гидротрансформатора:

1. Насос,
2. Турбина,
3. Статор,
4. Муфта гидротрансформатора.

Насос (он же рабочее колесо). Насос выглядит как вентилятор. Он имеет пучок лезвий, исходящих из его центра. Насос крепится непосредственно к корпусу гидротрансформатора, который, в свою очередь, крепится болтами непосредственно к маховику двигателя. Следовательно, насос вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал двигателя. Насос «перекачивает» трансмиссионную жидкость наружу из центра в направлении.

Турбина. Она находится внутри корпуса преобразователя. Турбина соединяется непосредственно с входным валом трансмиссии. Она не подключена к насосу, поэтому может двигаться с другой скоростью, чем насос. Это очень важно, поскольку позволяет двигателю работать с другой скоростью, чем остальная часть трансмиссии.

Турбина вращается благодаря трансмиссионной жидкости, которая поступает из насоса. Лопатки турбины сконструированы таким образом, чтобы полученная жидкость перемещалась к центру турбины и обратно к насосу.

Статор. Он находится между насосом и турбиной. По виду напоминает лопасти вентилятора или пропеллер самолета.

Статор делает две вещи:

1. более эффективно отправляет трансмиссионную жидкость из турбины обратно в насос, и
2. увеличивает крутящий момент, поступающий от двигателя, чтобы помочь двигать автомобиль, но затем посылает меньший крутящий момент, если автомобиль движется с высокой скоростью.

Это достигается благодаря современной инженерии. Во-первых, лопасти на реакторе сконструированы таким образом, что когда трансмиссионная жидкость, выходящая из турбины, попадает на лопасти статора, жидкость отводится в том же направлении, что и вращение насоса.

Во-вторых, статор соединен с неподвижным валом на коробке передач через одностороннюю муфту. Это означает, что статор может двигаться только в одном направлении. Это гарантирует, что жидкость из турбины направляется в одном направлении. Статор начинает вращаться только тогда, когда скорость жидкости из турбины достигнет определенного уровня.

(Эти два конструктивных элемента статора облегчают работу насоса и создают большее давление жидкости. Это, в свою очередь, создает усиленный крутящий момент на турбине, и поскольку турбина соединена с трансмиссией, больший крутящий момент может быть отправлен на трансмиссию и остальную часть автомобиля).

Муфта гидротрансформатора. Благодаря гидродинамике, часть мощности двигателя теряется по мере того, как трансмиссионная жидкость поступает от насоса к турбине. Это приводит к тому, что турбина вращается с несколько меньшей скоростью, чем насос. Это не проблема, если автомобиль только начинает движение (фактически, разница в скорости позволяет турбине передавать больший крутящий момент на трансмиссию), но как только он развивает значительную скорость, эта разница приводит к неэффективности использования энергии.

Чтобы свести на нет потерю энергии, большинство современных гидротрансформаторов имеют муфту гидротрансформатора, соединенную с турбиной. Когда автомобиль достигает определенной скорости (обычно 45-50 км в час), муфта гидротрансформатора включается и заставляет турбину вращаться с той же скоростью, что и насос. Компьютер управляет включением муфты преобразователя.

Как работает гидротрансформатор?

• Вы заводите машину, и в начале она работает на холостом ходу. Насос действует с той же скоростью, что и двигатель, передавая трансмиссионную жидкость в направлении турбины, но поскольку двигатель не вращается очень быстро в мертвой точке, турбина также не вращается с высокой скоростью, поэтому она не может подать крутящий момент на передачу.
• Вы давите на газ. Это заставляет двигатель вращаться быстрее, что заставляет насос гидротрансформатора работать быстрее. Поскольку насос начинает разгоняться, трансмиссионная жидкость движется достаточно быстро из насоса, чтобы начать вращение турбины в ускоренном режиме. Лопасти турбины направляют жидкость в статор. Статор еще не вращается, потому что скорость трансмиссионной жидкости недостаточно высока. Но из-за конструкции лопаток статора, когда жидкость проходит через них, она отводит жидкость обратно в насос в том же направлении, в котором вращается насос.

Это позволяет насосу перемещать жидкость обратно в турбину с более высокой скоростью и создает большее давление. Когда жидкость возвращается в турбину, она делает это с большим крутящим моментом, в результате чего турбина передает больший крутящий момент в трансмиссию. Машина начинает двигаться вперед.

• Снова и снова этот цикл продолжается по мере ускорения автомобиля. Когда вы разгоняетесь до высокой скорости, трансмиссионная жидкость достигает давления, которое заставляет лопасти реактора наконец вращаться. При вращении реактора крутящий момент уменьшается.

Важно: На этом этапе вам не нужно большой крутящий момент, чтобы машина ехала, потому что она уже движется с достаточной скоростью. Далее муфта гидротрансформатора входит в зацепление и заставляет турбину вращаться с той же скоростью, что и насос с двигателем.

Планетарные передачи

Когда ваш автомобиль развивает более высокую скорость, ему требуется меньший крутящий момент, чтобы поддерживать движение. При этом трансмиссия может увеличивать или уменьшать уровень крутящего момента, передаваемого на колеса, благодаря передаточным отношениям(чем ниже передаточное число, тем больше крутящий момент. Чем выше передаточное число, тем меньше крутящий момент).

Из каких компонентов состоит планетарная передача?

1. Солнечная шестерня. Находится в центре планетарной передачи.
2. Планетарные шестерни и их носитель. Три или четыре меньших зубчатых колеса, которые окружают солнечное зубчатое колесо и находятся в постоянном зацеплении с солнечным зубчатым колесом. Планетарные шестерни (или шестерни) установлены и поддерживаются несущей. Каждое из планетарных зубчатых колес вращается на своих отдельных валах, которые связаны с носителем. Кольцевая передача.
3. Кольцевая передача является внешней и имеет внутренние зубья. Кольцевое зубчатое колесо окружает остальную часть зубчатого колеса, а его зубья находятся в постоянной сетке с планетарными зубчатыми колесами.

Примечание: один планетарный редуктор может обеспечить реверсивный привод и пять уровней прямого хода. Все зависит от того, какой из трех компонентов зубчатой передачи движется или удерживается в неподвижном состоянии.

Трансмиссия автомобиля: что такое, типы, назначение, устройство, принцип работы

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, а также для изменения величины крутящего момента и его направления.

Трансмиссия автомобиля это комплекс механизмов, назначение которых — передача крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам. Это заставляет колёса вращаться, благодаря чему авто начинает своё движение.

Кроме этого, этот важный механизм может распределять крутящий момент между всеми колёсами, а также менять направление вращения и величину. В этом помогают различные детали и механизмы, без которых бы никак не получилось нормально эксплуатировать автомобиль. Например, это такие агрегаты трансмиссии, как главная передача, автоматическая и механическая коробка передач (КПП), сцепление, дифференциал.

Устройство трансмиссии эволюционировало постепенно. Поначалу упор делался на комфорт и управляемость транспортного средства, а потом стали увеличивать срок работы самой машины за счёт улучшения эффективности трансмиссии.

В статье простым языком расскажу, что такое трансмиссия, за что отвечает, какие основные составные части, как работает, классификация по типу привода и принципу действия, какие бывают поломки и как их выявить. Обещаю, будет интересно!

Что это такое в машине?

Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами? Скажу кратко — это определённые сборочные механизмы, которые соединены в единое целое для того, чтобы осуществить передачу «потока» энергии от его источника к колёсам автомобиля. Если бы не было этой конструкции, то было бы невозможна мгновенное срабатывание тормозной системы, езда задним ходом и управление в потоке машин.

Этот термин в переводе с латинского звучит так: «transmissio». Это слово дословно переводится как передача или пересылка. Проектированием деталей в трансмиссии занимаются только лучшие автоинженеры.

Где находится эта конструкция? Под днищем автомобиля, он берёт начало от коробки передач, а заканчивается в области задних колёс.

Фото трансмиссии

Каким требованиям должна соответствовать трансмиссия?

• Надёжность и безопасность.
• Лёгкость рулевого управления, особенно при прохождении поворотов.
• Максимально возможный показатель передачи мощности.
• Минимальный вес всех составных деталей.
• Низкий уровень шума во время работы.
• Высокий КПД.

Чем правильней и эффективней будут работать составные части трансмиссии, тем выше безопасность водителя, меньше расход топлива и износ трущихся деталей. Разумеется, это непосредственно влияет на те характеристики, которые указаны в техническом паспорте и гарантированы производителем.

Ещё существует такое понятие, как коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД). Он рассчитывается как произведение КПД механизмов, включённых в её состав. Это эффективная характеристика, обозначающая отношение полезной энергии к затраченной. Проще говоря, если КПД будет низким, то это значит, что сил затрачено много, а результата нет. КПД трансмиссии современных автомобилей варьируется от 0,82 до 0,94.

Этот параметр трансмиссии непостоянен в течение всего срока работы машины. При эксплуатации нового автомобиля механизмы притираются друг к другу и КПД повышается. Затем это значение держится на протяжении долгого периода времени, а когда движущиеся детали изнашиваются, то показатель падает. После капитального ремонта КПД возрастает, но уже никогда не достигает максимального значения.

Также многие задают следующий вопрос: «КПП и трансмиссия это одно и тоже, в чём разница?» Отвечаю. Коробка передач – это одна из многочисленных деталей трансмиссии.

Назначение

Все детали, которые влияют на передачу крутящего момента от маховика мотора к ведущим колёсам, входят в состав трансмиссии. Автомобиль без особых усилий трогается с места и движется с нужной скоростью.

Для чего необходима эта система механизмов?

Главной функцией трансмиссии является передача, распределение и изменение крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам автомобиля. Для чего служит трансмиссия? Это посредник между двигателем и ведущими колёсами, без которого было бы невозможно начать движение автомобиля.

На что ещё влияет трансмиссия?

• Обеспечение нужного показателя тяги и скорости автомобиля при движении и поворотах.
• Простота управления автомобилем. Благодаря этому снижается усталость и напряжение шофёра при длительных поездках.
• Увеличение безопасности и надёжности транспортного средства.
• Продление «жизни» двигателя, снятие с него лишней нагрузки.

Без трансмиссии бы не получилось бы входить в повороты

Также некоторых интересует вопрос, какую функцию не выполняет трансмиссия? Вот верный ответ: она не обеспечивает движение транспортного средства в заданном направлении.

Устройство

Как правило, автопроизводители применяют в своих автомобилях автоматическую и механическую трансмиссию. Дополнительно машины могут быть передне- , задне- , а также полноприводными. Это зависит от того, на какие колёса подаётся крутящий момент. Поэтому тип привода непосредственно влияет на то, какие элементы входят в трансмиссию.

Что относится к трансмиссии? В стандартный набор трансмиссии входят следующие составные части:

1. Сцепление.
2. КПП – коробка передач.
3. Дифференциал.
4. Полуоси – валы привода колёс.
5. Главная передача.
6. Шарниры равных угловых скоростей.

Как выглядит трансмиссия

В зависимости от типа привода в сборку трансмиссии могут входить такие механизмы, как раздаточная коробка, карданная передача и муфты. Именно эти основные части автомобиля соединяет трансмиссия для обеспечения эффективности транспортного средства. Иные узлы и механизмы не относятся к трансмиссии автомобиля.

А что входит в трансмиссию гусеничных транспортных средств?

• Бортовой редуктор.
• Входной редуктор.
• Механизм поворота.
• Сцепление или главный фрикцион.
• КПП.

Также некоторые задаются вопросом: «Что входит в трансмиссию грузового автомобиля?» Кроме основных механизмов здесь дополнительно включают промежуточный средний ведущий мост, раздаточная коробка, коробка отбора мощности. В больших автопоездах по езде на твёрдом дорожном полотне трансмиссия есть только в тягаче. А при езде по бездорожью трансмиссия ставится ещё в ведущих мостах прицепов.

Общая схема трансмиссии грузового автотранспорта

Такой сложный механизм необходим для того, чтобы увеличить срок действия мотора. Вместо постоянной смены режима работы ДВС коробка передач изменяет передаточное число крутящего момента. А сцепление служит защитой мотора и КПП от рывковой нагрузки.

А что в трансмиссии вращается быстрее всего? При движении авто коленчатый вал ДВС вращается со скоростью до 7000 оборотов в минуту, а колёса при этом в 4 раза меньше, а при плохих условиях ещё медленнее.

Ещё одна хорошая статья: Раздаточная коробка: что это такое, виды, назначение, устройство, принцип работы, как работает

Перейдём к подробному описанию всех деталей, включённых в трансмиссию.

Сцепление

Это комплекс деталей (диски, маховик, вилки выключения, первичный вал коробки), назначение которых – кратковременное разъединение мотора с коробкой передач. Сцепление расположено между ДВС и коробкой передач. Это нужно для того, чтобы автомобиль пришёл движение, а также для плавного переключения скорости передач. Сцепление находится в авто с механической либо роботизированной коробкой передач. Поэтому им управлять может как водитель, так и электроника, автоматически переключающая скорости.

Дополнительное предназначение сцепления в том, что оно помогает защитить детали двигателя и трансмиссии от поломок при резкой нагрузке.

Когда левая педаль нажата – ведомый и ведущий диски разъединяются, можно переключать нужную передачу. А если педаль не нажата, то эти самые диски плотно соединены друг с другом. Важно понимать, что этот достаточно хрупкий механизм чувствителен к неверным действиям водителя. Если резко включать сцепление, то оно сломается по причине «сгорания» трущихся деталей.

Как правило, чаще применяется фрикционное сцепление, действие которого основано на силе сухого трения. В автомобилях с механической КПП применяется сухой тип трения без смазывающей жидкости. В обычном состоянии диски прижаты друг к другу при помощи пружин. Это помогает передавать энергию от сгорания топлива в трансмиссию. Если водитель нажмёт на левую педаль, то диски разъединятся, и передача потока энергии останавливается без остановки работы двигателя. Когда снова потребуется начать движение, то надо плавно отпустить педаль, чтобы диски вновь соединились. Сухое сцепление часто применяют на автомобилях с полным приводом.

А в автомобилях с автоматической КПП сцепление выглядит в форме двух турбин, которые напрямую связаны с трансмиссией и мотором. Детали вращаются в моторной жидкости. Ведущий гидротрансформатор передают энергию в моторное масло, от движения которого начинает двигаться ведомая турбина. Мокрое сцепление более надёжное, но и цена его выше. Также существуют гидравлическое и электромагнитное сцепление, но они получили не такое большое распространение.

Коробка передач (КПП)

Это самый сложный механизм в трансмиссии. Коробка передач помогает изменить передаточное число для эффективного режима мотора в любых дорожных условиях. Благодаря этому двигатель работает в стабильном режиме, без резких скачков оборотов, а машина двигается с той скоростью, которая необходима в данный момент времени. Дополнительно КПП переключает движение на задний ход.

Таким образом, коробка передач изменяет крутящий момент, подаваемый на колёса, направление движения транспортного средства, а также его скорость. Кроме этого, КПП может на долгое время разъединять мотор от трансмиссии.

КПП могут быть следующих типов:

• Автоматическая («автомат»). Здесь переключение скоростей происходит автоматически. Из минусов – медленный разгон и повышенное потребление топлива.
• Механическая («механика»). Здесь переключение позиций передач происходит в ручном режиме при помощи рычага. Этот тип КПП надёжен и прост в управлении.
• Вариатор. Здесь происходит плавное изменение крутящего момента. Это так называемые бесступенчатая коробка передач.
• Робот. Это механическая КПП, где сцепление и переключение передач происходят автоматически.

Коробка передач помогает двигателю «приспосабливаться» к нужным условиям. Например, при езде по бездорожью на низкой передаче мотор работает сильнее, а колёса вращаются медленно, что помогает преодолеть даже сложные участки пути. А при езде на трассе при включении высокой передаче двигатель работает в экономичном режиме, а колёса вращаются быстрее.

Ведущий мост

Мосты в трансмиссии — это опоры, к которым крепится рама автомобиля. Ведущий мост получает крутящий момент от трансмиссии, что приводит колёса в движение. Ведомый мост – это просто опора. Мосты могут быть задними, передними, а также средними (их ставят в грузовые автомобили).

Дифференциал

Дифференциал – это комплекс шестерён, которые вращаются с 2-мя степенями свободы. Для чего это нужно? Для того, чтобы делить крутящий момент на 2 потока, который заставляет крутиться колёса. Простыми словами, он распределяет скорость вращения по полуосям ведущего моста в зависимости от внешних условий. А работает он вместе с главной передачей.

Например, при повороте налево левые колёса движутся по меньшей траектории, чем правые. Таким образом, левые колёса движутся несколько медленнее. Наличие в автомобилях блокировки дифференциала позволяет двигаться двум колёсам на одной оси с равной скоростью. Устройство держит вращение колёс под своим контролем, меняя их скорость, чтобы не допустить их проскальзывание на неровном дорожном покрытии (особенно это важно при езде на скользкой дороге).

Самая важная характеристика дифференциала – это коэффициент блокировки, который обозначает соотношение крутящего момента одного колеса к такому же показателю другого. Грубо говоря, от коэффициента блокировки зависит проходимость. Чем выше этот показатель, тем лучше проходимость. У стандартных дифференциалов он равен 1, а у более усложнённых механизмов он может быть со значением 5.

Расположение дифференциала напрямую зависит от типа привода:

• Полный – в раздаточной коробке;
• Передний – в коробке передач;
• Задний – в картере.

Раздаточная коробка

В простонародье эту деталь называют «раздатка». Эта деталь устанавливается только в полноприводных автомобилях для распределения вращения между всеми колёсами. В раздаточной коробке может содержаться демультипликатор, который во много раз увеличивает крутящий момент при прохождении тяжёлых участках пути.

Карданный вал (передача)

Карданный вал – это механизм, который обеспечивает передачу крутящего момента от КПП к задним колёсам. Как правило, эту деталь устанавливают в полноприводных или заднеприводных транспортных средствах, чтобы передавать вращение между разными мостами. Например, в переднеприводных автомобилях вращение двигателя передаётся к ведущей оси валами из кардана КПП.

Вал содержит 2 части, который соединены друг с другом под углом. В состав кардана входят муфты, валы, шарниры, шлицы, промежуточная опора. Выглядит карданная передача в виде трубы, а благодаря дополнительным деталям она может менять свою длину, а также изгибаться. А это очень важно при езде по ухабам, когда колёса движутся вверх и вниз, а расстояние от КПП до главной передаче постоянно изменяется.

Ещё одна хорошая статья: Датчик детонации: что это такое, где находится, назначение, принцип работы, признаки неисправности

Кардан считается важным механизмом, который помогает плавно передать крутящий момент от КПП к главной передаче при движении по неровной дороге, даже под определённым углом. Дополнительно кардан снижает колебания кузова при движении автомобиля.

Карданный вал помогает передать крутящий момент от вторичного вала КПП на вал главной передачи, который находятся под углом друг к другу.

Главная передача

Это узел, который передаёт крутящий момент напрямую к ведущему мосту. В состав устройства входит полуось, шестерни, сателлиты. Одна из важных функций главной передачи – это повышение крутящего момента и уменьшение вращения ведущих колёс.

Существует одинарная передача, а также двойная, которая имеется у грузового автотранспорта с большим передаточным значением. А на заднеприводных авто используется так называемая гипоидная главная передача, которая располагается в картере моста. В переднеприводных автомобилях главная передача находится в КПП недалеко от дифференциала.

ШРУС

ШРУС – это шарнир равных угловых скоростей, который располагается на ведущих полуосях. Он является самым последним узлом трансмиссии, который непосредственно связан с крутящим моментом. Этот механизм необходим, чтобы точно «передать» вращение от дифференциала на колёса, причём неважно под каким углом они находятся. Внутренние и внешние ШРУСы обеспечивает постоянную связь дифференциала с колёсами при движении в любых дорожных условиях.

Принцип работы

Давайте подробнее рассмотрим, как устроена трансмиссия и какой у неё принцип действия. Каким образом энергия, появившаяся в двигателе, передаётся на колёса и благодаря этому автомобиль может двигаться?

Строение трансмиссии

Пошаговый принцип работы:

1. В результате срабатывания системы зажигания создаётся высокое напряжения для формирования искры, которая воспламеняет топливовоздушную смесь. После сгорания топлива коленвал двигателя начинает своё вращение. Эта деталь соединена с маховиком, а он – со сцеплением. При обычном режиме работы сцепление всегда соединено с маховиком, и в результате этого коробка передач тоже всегда находится во «включённом» состоянии. Перед тем как переключить передачу, сцепление разъединяет постоянную связь между валом КПП и маховиком. А когда переключение выполнено – сцепление восстанавливает эту связь обратно.
2. Коробка передач может выбирать оптимальное передаточное число при помощи разного набора шестерён. Каждая пара шестерён имеет разное передаточное число, что позволяет менять значение крутящего момента и скорости вала. Отмечу, что одновременно может происходить сцепка только одной пары шестерён при выборе определённой передачи. Другие шестерни будут просто работать вхолостую. Двигатель, сцепление и коробка передач находятся в одном корпусе и называется это трио — силовой агрегат.
3. Затем крутящий момент передаётся на главную передачу (напрямую или через карданный вал). Главная передача уменьшает высокую скорость вращения (она слишком большая для колёс) и передаёт вращение на дифференциал.
4. Дифференциал распределяет крутящий момент на полуоси ведущих колёс. Полуоси получают ту долгожданную энергию, которая будет передана ведущим колёсам. ШРУСы помогают сохранять нужную скорость при езде по неровной дороге. Автомобиль начинает своё движение.
5. В заднеприводную трансмиссию добавлен карданный вал, который передаёт вращение от заднего моста к переднему. А в полноприводный автомобиль добавлена раздаточная коробка, которая обеспечивает «превращение» всех колёс в ведущие.

Видео: Трансмиссия автомобиля. Общее устройство, принцип работы и строение трансмиссии в 3D

Рассмотрим подробнее, как классифицируют трансмиссии по методам передачи энергии.

1. Механическая. Передаёт механическую энергию от двигателя.
2. Электрическая. Она преобразует механическое движение в электрическую энергию. Затем она «превращает» её обратно в механическую и передаёт на ведущие колёса. Чаще всего такую трансмиссию применяют на мощных грузовых машинах.
3. Гидравлическая. Преобразует механическую энергию в давление потока жидкости, а затем обратно превращает в механическую и подаёт её на колёса. Нечасто применяется в машиностроении. Этот тип применяют на подвижных транспортных средствах (экскаваторах и т.п.).
4. Комбинированные (гибридные) трансмиссии. Например, это гидромеханическая и электромеханическая. Это комбинации 2 разных типов трансмиссий.

Рассмотрим каждый вид в этой классификации трансмиссий более подробно.

Механическая

Это самый популярный вид трансмиссии, который применяется на большинстве легковых автомобилей. Устройство работает только при помощи механических деталей (фрикционы и шестерни).

Механическая трансмиссия — надёжная и долговечная, которая легко поддаётся ремонту. Также этот тип механизмов имеет высокий КПД, обладает небольшим размером и весом.

Минусы – это не совсем плавное переключение передач, что в свою очередь приводит к нерациональному использованию мощности мотора. А также начинающим водителям будет сложновато привыкнуть к управлению автомобилей с механической коробкой передач при помощи рычага (это не касается спортивных авто, где переключение происходит автоматически).

Интересно! Механическая трансмиссия применялась во времена СССР при проектировании танков Т-55, Т-62, Т-64, Т-72, Т-80.

Какая трансмиссия называется бортовой и где она применяется? На тракторах, комбайнах, дорожной технике и некотором скоростном гусеничном автотранспорте устанавливается бортовая трансмиссия (с бортовой или колёсной передачей). Эти агрегаты ставятся перед ведущими колёсами или в них самих. Это сделано для того, чтобы передавать максимальный крутящий момент на ведущие колёса.

Гидромеханическая

Это набирающая популярность трансмиссию, которая применяется в автомобилях с автоматической коробкой передач. Здесь применяется как гидравлические, так и механические детали. Механическая энергия «превращается» в движение масла в гидротрансформаторе (аналог сцепления). Крутящий момент передаётся без рывков и искажений, ступенчато, без участия в этом процессе водителя.

Автомобиль движется плавно, увеличивается срок службы мотора и других элементов трансмиссии. Применение гидромеханической трансмиссии помогает эффективнее проходить тяжёлые участки пути (снег, песок) благодаря постоянной тяге и малой скорости вращения ведущих колёс.

Из минусов можно отметить – повышенный вес конструкции, сложный ремонт, высокая цена автомобиля. Также снижается коэффициент полезного действия двигателя.

Также такой вид трансмиссии применяется в ж/д технике, тракторах, танках (Леопард-2, М1 «Абрамс»).

Ещё одна хорошая статья: Карбюратор: что это такое, виды, устройство, принцип работы, для чего нужен, схема и фото

Гидравлическая

Синонимы этого типа трансмиссии – гидростатическая, гидрообъёмная, а также маслогидравлическая силовая. В этом типе трансмиссии энергия двигателя передаётся при помощи аксиально-плунжерных механизмов – гидравлических машин. При передаче крутящего момента происходит сжатие жидкости. При этом есть возможность располагать детали трансмиссии на большом расстоянии друг от друга с высоким количеством степеней свободы и крутящим моментом. Здесь необходим строгий контроль за качеством используемой жидкости и установка гидромуфты для каждой передачи.

Как правило, «гибкая» трансмиссия применяется в теплоходах, строительных катках, станках, железнодорожной и авиационной технике.

Электромеханическая

Это самый современный тип трансмиссии, который стал популярен после массового производства электрокаров. Самый главный элемент здесь это тяговый электромотор (один или несколько), а также дополнительные детали — генератор электрического тока, электрическая система контроля, а также провода, которые соединяют части трансмиссии. Питает эту систему тяговый аккумулятор.

Преимущество электромеханической трансмиссии в мгновенной реакции на изменение параметра крутящего момента, расположение элементов на большом расстоянии друг от друга, что позволяет создавать удобные конструкции. Минусы – высокая цена, невысокий КПД двигателя, большой вес и размер.

Некоторые спрашивают, «Какие виды трансмиссий применяются в карьерном автотранспорте»? Чаще всего в карьерных самосвалах применяют именно электромеханическую трансмиссию.

Электромеханическую трансмиссию дополнительно применяют в тракторах, военной технике, тепловозах, автобусах и морских судах. Некоторые виды транспорта «включают» двигатель только после достижения определённой скорости, а до этого времени колёса движутся при помощи электрического тока.

Теперь перейдём к описанию типов приводов и особенностей используемых в них трансмиссий.

Зависимость трансмиссии от привода

Для разных типов трансмиссий конструктивные особенности различаются. Всего существуют следующие типы привода:

• Переднеприводный.
• Заднеприводный.
• Полноприводный.

Существует такое понятие, как колёсная формула автомобилей, которая включает 2 цифры. Расшифровка: первая – это общее количество колёс, а вторая – количество ведущих. Так передне- и заднеприводные обозначаются 4×2, а полноприводные – 4×4.

Рассмотрим их более подробно.

Переднеприводный

В них применяется классическая трансмиссия, принцип работы который был указан выше. Вращение от мотора передаётся только на передний мост через КПП, главную передачу и полуоси.

Дифференциал и главная передача размещаются в коробке передач в едином корпусе.

Заднеприводный

Здесь присутствуют все элементы переднеприводной трансмиссии. Здесь ведущая ось – задняя, а крутящий момент передаются при помощи дополнительного элемента — карданного вала. Он расположен между КПП и главной передачей и является посредником в передаче энергии.

Полноприводный

Крутящий момент передаётся одновременно на передний и задний мост. В трансмиссию дополнительно включают раздаточную коробку, которая передаёт вращение на все полуоси. А за распределение крутящего момента между колёсами отвечает межосевой дифференциал.

В трансмиссию грузового автомобиля входит дополнительная ось, чтобы уменьшить давление на асфальт и его износ.

Виды полных приводов:

1. Постоянный полный привод. Все колёса являются ведущими постоянно. Благодаря этому улучшается разгон и управляемость, уменьшается пробуксовка колёс за счёт равномерного распределения тяги.
2. Подключаемый. Ведомая ось становится ведущей, когда водитель принудительно включит полный привод.
3. Автоматически подключаемый. Активируется при пробуксовке ведущих колёс.

Наиболее частые признаки поломки трансмиссии

Многие детали трансмиссии со временем изнашиваются или ломаются. Какие частые поломки могут произойти?

1. Сцепление является так называемым расходным материалом. Здесь ведомый диск ломается чаще всего. При этом появляется скрежет, проскальзывание и нестабильная работа сцепления. В этом случае ведомый диск заменяют, а другие детали осматривают на предмет износа. Обратите внимание: пробуксовывание сцепления может спровоцировать износ фрикционов ведомого диска. Это ведёт к ограничению свободного хода педали, ухудшению разгона, снижение передачи крутящего момента, или авто может вообще не двинуться с места. Срок работы сцепления напрямую зависит от манеры вождения автомобиля.
2. КПП – коробка передач является самым сложным механизмом в трансмиссии. Распространённая причина поломок – это редкая замена трансмиссионного масла. Ведь именно оно защищает все узлы коробки передач от износа. Если жидкость вовремя не заменить, то оно будет усиливать износ КПП. При поломке коробки передач появляются сторонние стуки, шум, шелест, даже при переводе рычага в нейтральное положение, происходит плохое срабатывание при переключении передач, а также подтекает масла из КПП, запах которого появляется в салоне. В этих случаях надо незамедлительно обратиться в автосервис. Рекомендуется строго следить за состоянием КПП (вовремя менять жидкость в системе охлаждения, проводить диагностику электронного блока управления и т.п.)
3. В карданном вале может выйти из строя шарнир по причине естественного износа. Если появляются неисправности в работе карданной передачи, то во время движения слышен скрип и ощущается вибрация.
4. Дифференциал и главная передача часто выходят из строя при экстремальных нагрузках и утечке масла через сальники. Если не хватает смазки, то шестерни быстро изнашиваются. При движении присутствует шум, вибрация или постукивания во время трогания автомобиля с места.
5. ШРУСы ломаются редко, несмотря что на них приходится высокая нагрузка. Если вода попадёт через изношенные пыльники в шарниры угловых скоростей, во время движения будет слышен хруст. Поэтому надо вовремя менять расходники ходовой части и проверять состояние подвески.

Видео: Общее устройство трансмиссии

Трансмиссия – это ключевой механизм в современном автомобиле, который передаёт крутящий момент от двигателя к ведущим колёсам. Именно в этом её прямое назначение. Тип устройства зависит от вида привода в авто и способа передачи энергии.

Самая надёжная трансмиссия – механическая, работа которой зависит только от регулярного прохождения техобслуживания. Чаще всего выходит из строя диск сцепления, а самая дорогостоящая деталь – это коробка передач (КПП), особенно если идёт речь об автоматической (АКПП).

В автомобили всё больше внедряют новые разработки, где электронные компоненты, шестерни заменяются электрокабелями и электромоторами, которыми управляет бортовой компьютер. А вершиной технического прогресса является экологический чистый авто (например, на водородном топливе), где такой механизм как трансмиссия вообще отсутствует.

Что такое трансмиссия и как она работает

В автомобиле механизм трансмиссии выполняет передачу крутящего мoмента с двигателя на ведущие кoлеса, при этом направление, соотношение между ведущими колесами и величина крутящего момента могут изменяться. Что такое трансмиссия и как она работает — Трансмиссия бывает механическим, электрическим, гидравлическим, комбинированным вариантом. На легковом автомобиле применяют механическую, на грузовике и автобусе механическую и гидромеханическую трансмиссию, на большегрузном автомобиле часто применяют электромеханическую трансмиссию.

Что такое трансмиссия и как она работает :

Что такое трансмиссия и как она работает

К узлам и агрегатам трансмиссии относят коробку передач, сцепление, главную передачу, приводные валы, дифференциал. Сцепление осуществляет передачу крутящего мoмента с двигателя на коробку передач, кратковременно отсоединяет мотор от коробки передач, а также плавно их соединяет. Сцепление защищает детали трансмиссии и двигателя от перегрузок и повреждений во время быстрого включения передач и резкого торможения. Механизм сцепления приводится в действие через тросовую тягу при нажатии на педаль сцепления. В механизме сцепления основными деталями являются ведущий диск на пружинах, жестко прикрепленный на маховике коленвала двигателя, и ведомый диск, который закреплен к ведущему колесу коробки передач.

Работа сцепления. Когда педаль сцепления не выжата, нажимной диск (называется крышкой сцепления) через мембранную пружину прижимает к маховику ведомый диск, таким образом усилие от мотора передается на коробку передач. Когда педаль сцепления выжата, педаль через приводной трос воздействует на подшипник отключения сцепления. Этот подшипник в коробке передач передвигается по валу и нажимает на рычаги отключения сцепления. Рычагами ведущий диск отводится назад, сжимаются пружины, ведомый диск прекращает прижиматься к маховику, и в результате этого крутящий момент с мотора не передается на ведущий вал коробки. Сцепление включается плавно благодаря проскальзыванию дисков до момента, в котором они еще не прижались друг к другу полностью. Однодисковый фрикционный механизм сцепления от сцепления с 2-мя ведомыми дисками отличается наличием нажимного среднего диска, который размещен между 2-мя ведомыми дисками.

Большинство грузовых автомобилей, сделанных в России, используют механический привод отключения сцепления, состоящий из возвратной пружины, педали, валика с рычагом, рычага вилки отключения сцепления, тяги, оттяжной пружины, вилки, муфты и упорного шарикового подшипника. Сцепление выключают нажатием на педаль. Так приходят во взаимодействие все приводные детали, в результате чего у муфты подшипник нажимает на рычаги выключения (на их внутренние концы), диск нажимной отводится, а диск ведомый высвобождается от усилия сжимающих пружин. При отпускании педали сцепление включается, при этом муфта и упорный подшипник занимают исходное положение, высвобождая рычаги выключения, под действием пружин ведущий диск прижимает к маховику ведомый диск.

Коробка передач , меняя крутящий момент (он передается от коленвала мотора к ведущим колесам), изменяет силу тяги у ведущих колес при движении на подъем, трогании с места, разгоне и движении машины задним ходом. Все это происходит через зацепления шестерен с разным числом зубьев. Также коробка передач, переключаясь в нейтральное положение, разобщает двигатель и сцепление от остальных механизмов трансмиссии, например, во время долгой стоянки или во время движения на холостом ходе. Коробки передач в зависимости от модели машины бывают четырех- и пятиступенчатыми. Коробка передач включаeт в себя картер, вeдущий вал с шестерней, ведомый вал, промежуточный вал, у заднего хода ось шестерни, блок передвижных шестерен и механизм, переключающий передачи. Промежуточный, ведущий и ведомый валы производят из стали. Они устанавливаются на роликовых подшипниках. У картера имеются две крышки – боковая и верхняя. В картере (в нижней стенке) есть отверстие, чтобы сливать отработанное масло. В боковой крышке картера находится отверстие, чтобы заполнять коробку свежим маслом. Отливают картер из чугуна.

В наше время некоторые модели автомобилей оборудованы ступенчатыми коробками передач, в которых автоматизировано переключение, созданы на базе микропроцессов. Также есть модели машин с установленными бесступенчатыми передачами фрикционного типа. На автомашинах с большой грузоподъемностью (75 т и выше) используют электромеханические передачи.

Коробка раздаточная. На автомобилях с повышенной проходимостью и ведущими (передним и задним) мостами применяются раздаточные коробки. С помощью раздаточной коробки крутящий момент передается к ведущим мостам, а также включается и выключается передний ведущий мост. Ее обычно устанавливают за коробкой передач. Коробка раздаточная с коробкой передач соединяется при помощи карданного вала. В зависимости от назначения раздаточные коробки могут выполняться с дополнительными понижающими передачами либо без них. В раздаточную коробку входят ведущий мост, промежуточный вал, ведомый вал и у переднего моста приводной вал.

В простой раздаточной коробке, где отсутствует понижающая передача, у заднего моста вал постоянно соединен с приводными механизмами. Передний мост включается с помощью зубчатой муфты. При таком включении сила сцепления покрытия дороги с автомобильными колесами соответственно определяет крутящий момент на ведущих колесах заднего и переднего мостов. Межосевой дифференциал, устанавливаемый в более сложной раздаточной коробке, предоставляет возможность вращаться приводным валам заднего и переднего мостов с различными угловыми скоростями. При таком вращении во время поворота передние колеса не проскальзывают, так мощность не теряется и топливо экономится. В раздаточной коробке сбоку находится механизм, переключающий передачи. В него входят два ползуна и вилки, в действие они приводятся рычагами, расположенными в автомобильной кабине.

С помощью карданной передачи крутящий момент передается механизмам, у которых валы не соосны либо размещены под углом, причем их взаимоположение может изменяться в процессе движения из-за дорожных неровностей. Связь между рулевым колесом и рулевым механизмом, привод кое-каких вспомогательных механизмов тоже требуют применения карданной передачи.

В карданную передачу входят карданный шарнир, основной карданный вал, промежуточный карданный вал, промежуточная опора.

Главная передача у некоторых автомобиле, например «Вольво-600», установлена в кузове, в них связь главной передачи и коробки передач осуществляется с помощью торсионного вала без карданных шарниров. Ремонт трансмиссии Вольво сложен из-за конструктивной особенности, обращайтесь на сервис вольво http://autoservicevolvo.ru к профессионалам. Сложные узлы трансмиссии требуют регулярного обслуживания, чтобы не допустить серьезных поломок. Сервис Вольво дает консультации по работе агрегатов, выполняет ремонт и обслуживание как трансмиссии, так и всех механизмов автомобиля.

На российских автомобилях применяют вильчатые жесткие карданные шарниры с неравными угловыми скоростями, они на игольчатых подшипниках и асинхронные. В приводе на управляемых передних ведущих колесах используют шарниры с равными угловыми скоростями – синхронные. В них передача вращения от ведущей вилки на ведомую осуществляется через шарики, перекатывающиеся по круговым вилочным желобам. Для центрирования вилок имеется центральный шарик.

На легковых автомобилях в карданных передачах обычно устанавливают полукарданные упругие шарниры. Если соединяемые механизмы собраны с неточностью, и если они устанавливаются на недостаточно жесткое основание, то для компенсации неточности применяют полукарданные жесткие шарниры. На автомобилях с повышенной проходимостью крутящий момент при помощи карданной передачи передается от коробки передач на раздаточную коробку и уже от нее на ведущие мосты. При применении автоматической коробки передач уменьшается расход топлива, передачи переключаются с высоким качеством.

Главная передача. Она дозволяет увеличить крутящий момент и изменить под прямым углом его направление к продольной оси машины, также главная передача передает вращательное движение с карданной передачи на ведущие колеса. Главные передачи бывают двойными и одинарными коническими. В одинарную главную передачу входит одна пара шестерен, а в двойную – пара конических и пара цилиндрических шестерен. Установку двойных главных передач осуществляют на автомобилях с большей грузоподъемностью, чтобы повысить передаваемый крутящий момент.

Легковые автомобили и грузовые автомобили с малой и средней грузоподъемностью оборудованы простыми одинарными коническими главными передачами. При применении одинарных передач гипоидного зацепления у ведущей шестерни ось размещена ниже ведомой, что дозволяет спустить карданную передачу ниже, убрав из автосалона у карданной передачи канал расположения. В гипоидной передаче основания зубьев шестерен утолщенной формы, что способствует повышению их износостойкости и нагрузочной способности. Кроме того, с помощью гипоидного зацепления шестерен снижается центр тяжести автомобиля. На цилиндрическом (1 штука) и на конических (2 штуки) подшипниках устанавливается ведущая коническая малая шестерня. Ее выполняют вместе с валом. Ведомую коническую большую шестерню закрепляют на коробке дифференциала, оба установлены на 2-ух конических подшипниках в заднем мосту картера. Чтобы обеспечить плавную и бесшумную работу, применяют шестерни с зубьями в виде спирали.

Дифференциал. С помощью дифференциала крутящий момент передается от главной передачи на полуоси автомобиля. Благодаря дифференциалу ведущие колеса на неровностях дороги, при поворотах или при разной степени сцепления с покрытием дороги (например, во время пробуксовки, когда одно колесо расположено на твердом грунте, а другое – на рыхлом, мягком) могут вращаться с различной частотой. Шестеренчатый конический дифференциал, используемый на автомобилях, включает в себя полуосевые шестерни, у главной передачи ведомую шестерню, коробку дифференциала, сателлиты с крестовиной. Если автомобиль с повышенной проходимостью движется по бездорожью, используют самоблокирующиеся дифференциалы или дифференциалы на принудительной блокировке. Когда включается блокировка, происходит жесткое соединение дифференциала и полуосевой шестерни зубчатой муфты, так колеса независимо от сцепления с дорожным покрытием начинают вращаться с одной угловой скоростью. С помощью полуосей крутящий момент от дифференциала передается на ведущие колеса. По изгибающей нагрузке полуоси делятся на полуразгруженные и полунагруженные. Полуоси, разгруженные полностью, устанавливаются внутри моста свободно, а колесная ступица жестко соединяется с полуосевым фланцем. Такие полуоси используют в автобусах, а также на автомобилях со средней и большей грузоподъемностью. Опираются полуразгруженные оси на подшипник, который расположен изнутри балки моста, а колесная ступица тоже жестко соединяется с полуосевым фланцем. Они применяются в грузовых автомобилях (в задних мостах) с малой и средней грузоподъемностью и в легковых автомобилях.

Ведущие мосты. В автомобилях мосты функционируют как оси, на которых оборудованы колеса. Автомобильные мосты могут быть ведомыми на управляемых колесах, ведущими, поддерживающими, ведущими на управляемых колесах. Один агрегат ведущего моста объединяет дифференциал, главную передачу и полуоси, расположенные на ведущем мосту в одном картере. Когда механизмы ведущего моста осуществляют передачу крутящего момента, его картер в этот момент испытывают усилия, стремящиеся провернуть мост в противоположном направлении вращению колес. Удержание ведущего моста от такого проворачивания выполняет подвеска и ее направляющие элементы. Подвеска передает осевые усилия (возникает при движении автомобиля) на картер моста. У двухосных автомобилей с повышенной проходимостью ведущие – оба моста, у автомобилей с тремя осями ведущие – два задних либо три моста.

Привод ведущих колес. С помощью него выходные валы дифференциала передают крутящий момент на передние ведущие колеса. Благодаря приводу ведущих колес движение автомобиля становится управляем. Привод на легковых автомобилях включает в себя два вала: для левого и правого колес. В каждом из валов есть внутренний и наружный шарниры с равными угловыми скоростями. Перемещение колес во время поворота относительно вертикальной оси, чтобы изменить направление движения автомобиля, обеспечивают наружные шарниры. Перемещение колес во время вертикальных ходов подвески в зависимости от покрытия дороги обеспечивают внутренние шарниры.

Теперь смотрим 2 видео ролика:

1 — грамотное и серьезное объяснение, что такое трансмиссия и как она работает

Источник https://auto.vercity.ru/magazine/14131_kak_rabotaet_avtomobilnaya_transmissiya/

Источник https://motorist.guru/ustrojstvo/transmissiya.html

Источник https://sochi-avto-remont.ru/chto-takoe-transmissiya-i-kak-ona-rabotaet/