Свойства и области применения различных конструкций главных передач

Самая простая конструкция главной передачи обычно бывает у легковых автомобилей с поперечным расположением силового агрегата. Это одинарная цилиндрическая передача, обычно (для уменьшения шума) с косозубыми шестернями.

На автомобилях с продольным расположением силового агрегата конструкция главной передачи получается более сложной. Везде, где это возможно, используются одинарные передачи, которые про­ще, легче, меньше по размерам и дешевле двойных главных передач. Но из-за недопустимого возрастания вертикальных габаритов часто они не могут обеспечить большого передаточного числа, что ог­раничивает их применение на тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.

Используемые в конических и гипоидных передачах шестерни имеют криволинейные (круговые) зубья и с точки зрения технологии производства такие конструкции примерно равнозначны. Однако эксплуатационные свойства этих передач различаются. При работе гипоидной передачи имеет место повышенное относительное сколь­жение зубьев, что, с одной стороны, приводит к уменьшению КПД передачи, а с другой -- снижает ее шумность. Второе особенно важно для легковых автомобилей, поэтому в их конструкциях очень редко применяются не гипоидные главные передачи. Использование гипоидных передач с нижним гипоидным смещением (рис. 2) на автомобилях классической компоновочной схемы позволяет не-

Рис. 2. Гипоидная главная передача

сколько опустить задний конец карданного вала. Это позволяет уменьшить высоту тоннеля в полу салона легковых автомобилей, огибающего карданный вал, и понизить уровень пола, а вместе с этим и высоту всего автомобиля. Повышенное скольжение зубьев увеличивает требования к качеству обработки зубьев шестерен и качеству смазочного материала, используемого в гипоидных пере­дачах. При одинаковом передаточном числе с конической гипоидная передача имеет несколько меньшие габариты.

Основные свойства червячной передачи - бесшумность, малые размеры, большое передаточное число и относительно низкий КПД. Кроме этого надо отметить большие компоновочные возможности этих передач. Из рис. 1 в видно, что червячная передача позволяет легко обеспечить последовательную передачу крутящего момента через две или несколько главных передач. Кроме того, можно уве­личить дорожный просвет и поднять карданный вал в автомобиле высокой проходимости или, расположив червяк под червячным колесом, понизить пол в городском автобусе.

Поскольку величина наибольшего передаточного числа, которую можно получить, используя одинарную зубчатую передачу, ограни­чивается диаметром ведомого колеса, при необходимости иметь передаточное число больше, 6,0—6,7 применяются двойные главные передачи. Они тяжелее и дороже одинарных передач, имеют меньший КПД, но могут обеспечить практически любое необходимое пере­даточное число. Кроме того, они позволяют создавать проходные передачи, наличие которых предусматривается конструктивными схемами трансмиссий, изображенных на рис. 1.7г и /. 7е.

Наиболее распространенной среди двойных передач является коническо-цилиндрическая передача (рис. 3). Ра­циональность ее конструкции заклю­чается в том, что более дорогая, шум­ная и требовательная к точности из­готовления коническая пара распола­гается первой и поэтому передает меньший крутящий момент. В этом случае недостатки конической пары проявляются в меньшей степени. Для получения проходной передачи взаи­морасположение конической и ци­линдрической зубчатых пар делают не­сколько иным (рис. 4). При этом кон­струкции проходной и непроходной главных передач практически унифи­цированы.

Изображенная на рис. 5 конст­рукция цилиндрическо-гипоидной пе­редачи значительно менее распростра-

Рис. 3. Коническо-цилиндричес-кая главная передача

Рис. 4. Проходная коническо-цилиндрическая главная передача

нена. К ее достоинству можно отнести то, что в трехосных авто­мобилях с проходной главной передачей среднего моста она по­зволяет упростить конструкцию и увеличить КПД главной передачи заднего моста, сделав ее одинарной. В этом случае входной вал главной передачи заднего моста подобен валу 2 среднего моста, но в отличие от него имеет шлицы для установки фланца крепления карданной передачи, а вместо цилиндрической шестерни устанав­ливается втулка. Конечно, такое решение возможно только в том случае, если требуемое передаточное число достаточно мало и может быть получено в одинарной передаче. Другой особенностью такой передачи является необходимость применения цилиндрической пары с передаточным числом, равным единице, чего в практике маши­ностроения стараются избегать, так как такие пары более шумны и менее долговечны. Следует также отметить, что при такой кон­струкции зубчатые колеса гипоидных передач среднего и заднего мостов не унифицированы.

Коническо-планетарные глав­ные передачи, в которых вместо второй ступени используется планетарный ряд, часто делали переключаемыми, удваивающи­ми количество передач в транс­миссии (рис. 6). Ведомое коле­со 3 конической пары передает крутящий момент эпицикличе­скому зубчатому колесу 12 пла­нетарного ряда, которое застав­ляет сателлиты 5 обкатываться по неподвижному центральному солнечному колесу 13. Колесо 13

Рис. 5. Цилиндрическо-гипоидная глав­ная передача

Рис. 6. Коническо-планетарная главная передача

неподвижно из-за того, что зубчатая муфта 8 включена (ответные зубья муфты находятся на неподвижной гайке 77). Так как са­теллиты 5, обкатываясь по неподвижному колесу 13, отстают от колеса 12, водило, объединяющее оси сателлитов 6, вращается медленнее колеса 12, то есть планетарный ряд имеет передаточное число большее единицы. С водила крутящий момент передается через корпус дифференциала 2 на шестерни 75 и далее на выходные валы 14.

Если при помощи вилки, взаимодействующей с канавкой 9, передвинуть колесо 13 вправо, то муфта 8 выключится, а колесо, не расцепляясь с сателлитом 5, зацепится с зубчатым венцом 7 водила, что приведет к блокировке планетарного ряда, так как сателлиты лишаются возможности вращаться вокруг своих осей. При этом передаточное число планетарного ряда станет равным единице.

Переключаемыми делались и коническо-цилиндрические глав­ные передачи, которые в этом случае имели по две параллельно расположенные переключаемые цилиндрические пары с различными передаточными числами.

Из-за сложности управления такими механизмами удвоение ко­личества передач целесообразнее получать за счет использования дополнительных коробок передач, и в настоящее время переклю­чаемые главные передачи встречаются редко.

Варианты конструктивных схем разнесенных главных передач при­ведены на рис. 7. Разделение вто­рого элемента главной передачи надвое и разнесение этих половин к колесам существенно осложняет, удорожает и утяжеляет конструк­цию, но в то же время дает ряд преимуществ, а именно:

уменьшение вертикальных раз­меров центральной части пере­дачи за счет того, что в ней находится одна лишь кониче­ская пара (передаточное число которой в случае двойных пе­редач небольшое, и, следова­тельно, ведомое колесо не имеет большого диаметра); увеличение дорожного просвета за счет поднятия оси главной пе­редачи над осью колес (рис. 7а) или понижение уровня пола автомобиля за счет ее опускания ниже оси колес путем исполь­зования несоосного цилиндрического редуктора (рис. 76); уменьшение диаметра приводных валов;

уменьшение реактивного момента, воспринимаемого средней частью балки моста.

Эти преимущества немаловажны и обуславливают широкое при­менение разнесенных главных передач, в частности, на грузовых автомобилях и автобусах большой массы. При этом в большинстве случаев применяются планетарные редукторы (рис. 8), которые благодаря их малым размерам удается разместить внутри обода

Рис. 7. Конструктивные схемы разне­сенных главных передач

Рис. 8. Разнесенная главная передача с планетарным колесным ре­дуктором

колеса. Возможно использование многопоточных (с остановленным водилом) соосных редукторов, но такие конструкции применяются реже из-за уменьшения на единицу передаточного числа по срав­нению с планетарной передачей тех же размеров.