Трансмиссия автомобиля

1.

Трансмиссия автомобиля
Выполнил: Кузьминов Валентин

2.

Содержание (трансмиссии)
• Назначение трансмиссии
• Классификация трансмиссии
• Механические трансмиссии
• Гидрообъемная трансмиссия,
конструкция
• Электрическая трансмиссия
• Автоматические трансмиссии
• Гидромеханическая
трансмиссия
• Электромеханическая
трансмиссия

3.

Назначение трансмиссии
• Трансмиссия автомобиля предназначена для передачи
крутящего момента от двигателя к ведущим колесам,
изменения величины и направления их оборотов и подводимого
к ним крутящего момента, а также для отсоединения двигателя
от ведущих колес. Обороты и крутящий момент двигателя
изменяются в довольно узком диапазоне, а скорость движения
автомобиля и сила сопротивления движению, оказываемая
окружающей средой, в зависимости от условий эксплуатации
автомобиля изменяются в широких пределах.

4.

Классификация трансмиссии
• Выделяют пять видов трансмиссии:
• механическая;
• гидромеханическая;
• гидростатическая;
• гидравлическая;
• электромеханическая.

5.

Механические трансмиссии
• Механическая трансмиссия – это тип узла, предполагающий
смену режима езды путем ручного перемещения рычага с
выжимом педали сцепления. Для передачи крутящего момента
используются зубчатые шестерни и фрикционные элементы.
Количество ступеней варьируется от 4 до 6 и более (наиболее
распространенная 5-ступенчатая конфигурация). Несмотря на
то, что это первый вид КПП, он остается востребованным до
сих пор.

6.

Гидрообъемная трансмиссия
• Гидрообъемная (гидростатическая) трансмиссия — это система
агрегатов для передачи мощности двигателя к ведущим
колесам машины посредством перемещения замкнутого объема
жидкости между насосом и гидро моторами.
• В отличие от гидротрансформатора, в котором использован
гидродинамический (скоростной) напор в гидрообъемной
передаче используется гидростатический напор жидкости.
• На машинах с гидрообъемной трансмиссией двигатель
соединен с валом насоса, который питает гидромотор рабочей
жидкостью под высоким давлением.

7.

Гидрообъемная трансмиссия, конструкция
• В основе работы гидрообъемной трансмиссии лежит использование энергии
потока жидкости под давлением. В отличие от гидродинамической
трансмиссии, где передаваемый крутящий момент зависит от скорости течения
жидкости, в гидрообъемной трансмиссии этот параметр практически постоянен.
• Основными элементами гидрообъемной трансмиссии являются:
• Гидронасос - преобразует механическую энергию вращения вала в энергию
потока жидкости.
• Гидравлические магистрали - трубопроводы высокого давления.
• Гидромотор - преобразует энергию потока жидкости в механическую энергию
вращения вала.
• Работает гидрообъемная трансмиссия следующим образом: гидронасос,
получая вращение от двигателя, создает поток жидкости под высоким
давлением, который через магистрали передается к гидромотору. Гидромотор в
свою очередь преобразует энергию потока во вращение ведущих колес.

8.

9.

Гидрообъемная трансмиссия, конструкция
• Гидрокоробка состоит из 6 узлов:
• Гидротрансформатор. Заменяет сцепление, связывая двигатель с
трансмиссией.
• Пакет фрикционов с дисками, тормозными лентами. Обеспечивает
включение нужной передачи при разных сочетаниях этих устройств.
• Планетарный ряд. Передает вращение на последующий привод.
• Маслонасос. Создает необходимое давление трансмиссионной жидкости в
системе ГМП.
• Гидроблок. Распределяет масло по каналам для включения определенных
скоростей.
• Электронный блок управления. Командует ГМП, с учетом текущих условий
движения.

10.

Электрическая трансмиссия
• Электрическая передача (электрическая трансмиссия) —
представляет собой соединение электрогенератора и
электродвигателя (или нескольких генераторов и двигателей)
для передачи вращения от первичного двигателя к движителю
или исполнительному органу.
• Электрические передачи бывают двух видов: «непрозрачные»
(постоянного тока или с промежуточным звеном постоянного
тока) и «прозрачные» (переменного тока).

11.

12.

Автоматические трансмиссии
• Автоматическая коробка передач (также автоматическая трансмиссия, АКП) —
разновидность коробки передач автомобилей, обеспечивающая автоматический
(без прямого участия водителя) выбор соответствующего текущим условиям
движения передаточного числа, в зависимости от множества факторов.
• От механической (МКП) отличается автоматическим переключением передач.
Наиболее распространённый тип автоматической трансмиссии отличается также
иным принципом действия механической части, а именно
использованием планетарных механизмов и гидромеханического привода
вместо чисто механического в традиционной механической КП.
Гидротрансформатор заменяет сцепление, необходимое для нормальной работы
механической коробки передач. В связи с этим более корректным является
термин «автоматическая трансмиссия», а не «автоматическая коробка
передач». При этом встречаются и конструкции, где гидротрансформатор
работает с обычной двух- или трехвальной коробкой передач. Такое решение
используется намного реже, чем сочетание с планетарной коробкой, но не
является необычным.

13.

Гидромеханическая трансмиссия
• Гидромеханическая
трансмиссия (Автомат) — это
автоматическая трансмиссия,
устройство которой
представляет собой
механическую планетарную
коробку передач и
гидротрансформатор вместо
традиционного сцепления.

14.

Электромеханическая трансмиссия
• 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.

15.

Содержание (коробки передач)
• Сцепление. Назначение,
классификация, конструкция
• Привод сцепления (описание)
• Коробка передач назначение,
классификация
• Автоматические КПП
• Гидромеханическая КПП
конструкция
• Коробки передач с вариатором,
конструкция
• Клиноременные вариаторы
• Тороидальные вариаторы
• Автоматизированные коробки
передач
• Автоматические коробки
передач с двойным сцеплением

16.

Сцепление назначение
• Сцепление — элемент трансмиссии автомобиля, передающий
крутящий момент двигателя и позволяющий кратковременно
отсоединить двигатель от всех остальных элементов
трансмиссии и вновь их плавно соединить (сцепить).
• Обычно термин «сцепление» относится к
компоненту трансмиссии транспортного средства,
предназначенному для подключения или отключения
соединения двигателя внутреннего сгорания с коробкой
передач.

17.

Сцепление классификация
• Типы сцеплений
• по связи частей: фрикционные, гидравлические,
электромагнитные
• по созданию нажимного усилия: с перифирийными
пружинами, с центральной пружиной, центробежное и
полуцентробежное
• по количеству дисков: одно, — двух, — многодисковые
• по приводу: механический и гидравлический привод

18.

Сцепление конструкция
• Стандартная муфта сцепления, применяющаяся на большинстве
автомобилей с механической коробкой передач, включает
следующие основные элементы:
• Маховик двигателя – ведущий диск.
• Ведомый диск сцепления.
• Корзина сцепления – нажимной диск.
• Выжимной подшипник сцепления.
• Муфта выключения сцепления.
• Вилка сцепления.
• Привод сцепления.

19.

20.

21.

Привод сцепления
• Привод предназначен для дистанционного управления
сцеплением непосредственно водителем из салона. Нажатие на
педаль сцепления напрямую воздействует на нажимной диск.
Известны следующие виды привода:
• механический;
• гидравлический;
• электрогидравлический;
• пневмогидравлический.

22.

Коробка передач назначение
• Коробка передач — механизм,
применяемый в основном в
автомобилях, для
изменения передаточного
отношения.
Элемент трансмиссии колёсных и
гусеничных транспортных средств,
предназначенный для расширения
диапазона частоты
вращения и крутящего
момента применяемого двигателя,
возможности реверсивного
движения, длительного
отсоединения работающего
двигателя от трансмиссии.

23.

Коробка передач классификация
• На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре
основных типа коробок переключения передач:
• Механическая коробка переключения передач
• Автоматическая коробка переключения передач
• Роботизированная коробка переключения передач
• Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач

24.

Автоматические КПП
• Автоматическая коробка передач (АКПП, АКП) в широком смысле —
коробка передач, устройство и механика работы которой позволяют
ей в процессе движения транспортного средства самостоятельно
определять наиболее подходящее доступное передаточное
отношение, переходить (переключаться) с одного передаточного
отношения на другое, обеспечивать упрощённую для водителя
процедуру трогания с места автоматически, наиболее оптимально
подстраивая внешнюю скоростную характеристику двигателя под
заданную водителем скорость движения в текущих дорожных
условиях. АКП есть один из двух (наравне с механической коробкой)
широко распространённых типов коробок передач, применяемых на
разноплановых колёсных, гусеничных и рельсовых транспортных
средствах.

25.

Гидромеханическая КПП
• Гидромеханическая коробка передач (ГМП) — это трансмиссия
высокой проходимости с автоматическим управлением. ГМП
поддерживает необходимую скорость автомобиля в разных
режимах движения, упрощая процесс вождения. Подобные
коробки используют в легковых автомобилях, грузовиках,
автобусах, в тяжёлой технике мощностью до 1000 л. с.

26.

Гидромеханическая КПП конструкция
• Гидромеханическая коробка состоит из 6 узлов:
• Гидротрансформатор. Заменяет сцепление, связывая двигатель с
трансмиссией.
• Пакет фрикционов с дисками, тормозными лентами. Обеспечивает
включение нужной передачи при разных сочетаниях этих устройств.
• Планетарный ряд. Передает вращение на последующий привод.
• Маслонасос. Создает необходимое давление трансмиссионной жидкости в
системе ГМП.
• Гидроблок. Распределяет масло по каналам для включения определенных
скоростей.
• Электронный блок управления. Командует ГМП, с учетом текущих условий
движения.

27.

28.

Коробки передач с вариатором
• Коробка передач с вариатором, относится к классу автоматических
КПП с возможностью бесступенчатого изменения передаточного
отношения в довольно широком диапазоне. Что означает эта фраза
на практике для обычного водителя? Примерно следующее: передачи
в коробке будут переключаться автоматически и плавно (без
рывков), динамика разгона будет иметь оптимальные значения, а
показатель расхода топлива оставаться минимальным. И все это за
счет идеального сочетания передаточного отношения в трансмиссии
и нагрузки на двигатель в конкретный момент времени. Звучит
неплохо и, действительно, вариатор, с инженерной точки зрения,
является оптимальной КПП из всех существующих на данный момент.

29.

Коробки передач с вариатором,
конструкция
• Конструктивно вариатор состоит из следующих элементов:
• Клиноременная передача, состоящая из шкивов и ремня.
• Пакет фрикционных муфт или гидротрансформатор – предназначены
для отсоединения трансмиссии от двигателя и обеспечения
нейтральной передачи (наличие зависит от конкретной модели).
• Планетарный механизм – устройство, предназначенное для
изменения направления вращения входного вала (режим заднего
хода).
• Дифференциал – устройство для распределения крутящего момента
на ведущие колеса автомобиля.
• Храповик – устройство для блокировки движения во время стоянки
(P-паркинг).Гидравлическая система.

30.

Коробки передач с вариатором,
конструкция
• Блок управления трансмиссией – электронная система, которая
считывает данные с датчиков и передает соответствующие
сигналы, меняющие режим работы вариатора. Ряд моделей
предусматривают возможность ручного переключения скорости
при помощи настроек электронного управления. При этом
переключение происходит ступенчато, аналогично АКПП.
Также могут быть предусмотрены функции экономичного или
спортивного режима.
• Датчики (скорости входного и выходного валов, температуры
рабочей жидкости, положения селектора).
• Корпус.

31.

32.

Клиноременные вариаторы
• Наиболее распространенным типом вариатора на сегодняшний
день является клиноременный. В основе конструкции такого
вариатора лежит ременная передача, состоящая из двух
шкивов конусообразной формы и клиновидного ремня,
натянутого между ними. Передача крутящего момента от
ведущего шкива к ведомому происходит при помощи
специального ремня, то есть за счет сил трения, возникающих
в пятне контакта ремня и шкивов. Пятно контакта представляет
собой окружность, имеющую свой эффективный диаметр.

33.

34.

Тороидальные вариаторы
• Состоит из двух противоположно направленных конусовидных
дисков (ведущий и ведомый), соединенных роликами.
Последние, синхронно перемещаясь по изгибу дисков,
изменяют передаточное отношение. При контакте роликов с
ведущим диском по наибольшему радиусу, а с ведомым – по
наименьшему, выполняется режим повышающей передачи. Для
понижения передачи ролики смещаются в сторону ведомого
вала. При центральном положении происходит прямая
передача.

35.

36.

Автоматизированные коробки передач
• Коробка автомат (автоматическая трансмиссия, АКП) — это тип
коробки передач, способный самостоятельно и без
вмешательства водителя выбирать нужное передаточное число
в соответствии с режимом движения и сопутствующими
факторами.
• К автоматам принято относить несколько видов коробок
передач: классическую гидротрансформаторную АКП, «робот»
(РКП) и вариатор (CVT). Хотя последние два типа правильнее
называть автоматизированные трансмиссии.

37.

Автоматические коробки передач с
двойным сцеплением
• В этой коробке передач крутящий момент от двух массового маховика
двигателя передается на два многодисковых сцепления, связанных с
соответствующими соосными ведущими валами, один из которых проходит
внутри другого. Параллельно ведущим валам расположены два ведомых
вала. С одним из ведущих валов жестко связаны ведущие шестерни
нечетных передач (1, 3, 5), а с другим — ведущие шестерни четных передач
(2, 4, 6 и передача З.Х.). На ведомых валах находятся шестерни постоянного
зацепления соответствующих передач, которые могут жестко соединяться с
ведомыми валами с помощью синхронизаторов. Управление сцеплениями и
перемещением синхронизаторов осуществляется посредством
гидравлических исполнительных устройств. Необходимое давление в
гидравлической системе создается электрическим гидронасосом. Управляет
работой коробки передач электронный блок управления, который получает
информацию от десяти датчиков, расположенных в коробке и связан
высокоскоростной шиной с электронным блоком управления двигателем.

38.

39.

Содержание (Карданы)
• Карданная передача. Конструкция
• Полукарданные шарниры, конструкция
• Шарниры равных угловых скоростей, конструкция
• Кулачковые карданные шарниры, конструкция
• Главная передача, конструкция
• Дифференциал, конструкция

40.

Карданная передача
• Карданная передача (разговорное — «кардан») — шарнирный
механизм, передающий крутящий момент между валами,
пересекающимися в центре карданной передачи и имеющими
возможность взаимного углового перемещения. Широко
используется в различных областях человеческой
деятельности, когда трудно обеспечить соосность
вращающихся элементов. Подобные функции может выполнять
также зубчатая муфта.

41.

Карданная передача, конструкция
• Карданная передача состоит из:
• Передний и задний валы;
• Промежуточная опора с подшипником;
• Шарниры с вилками и крестовинами;
• Шлицевое сочленение;
• Эластичная муфта

42.

43.

Полукарданные шарниры, конструкция
• Агрегаты трансмиссии, крепящиеся
непосредственно к несущей системе, обычно
устанавливаются почти соосно. В этом случае
при передаче момента между ними иногда
можно обойтись полукарданными шарнирами.
Полукарданным называют шарнир, не имеющий
определенных осей качания. Различают
жесткие и упругие полукарданные шарниры.

44.

Полукарданные шарниры, конструкция
• Упругий полукарданный шарнир должен центрироваться, иначе
балансировка карданного вала может нарушиться.
• Упругое шестигранное звено (резиновая муфта) имеет шесть
отвер-стий, внутри которых привулканизированы металлические
вкладыши. Резиновое звено перед установкой на болты флан-цев
предварительно стянуто по периферии металлическим хо-мутом,
без чего
• отверстия в муфте не совпадут с болтами (после сборки хомут
снимается). Таким образом резиновое звено получает
предварительное напряжение. Резина работает лучше на сжатие,
чем на растяжение, поэтому данное мероприятие снижает
напряжение растяжения при передаче через шарнир крутящего
момента.

45.

• 1 — эластичная муфта; 2 — болт крепления
эластичной муфты к фланцу; 3 —
крестовина; 4 — сальник; 5 — стопорное
кольцо; 6 — подшипник крестовины; 7 —
гайка; 8 — фланец эластичной муфты;9 —
сальник; 10 — обойма сальника; 11 —
кронштейн безопасности; 12 — болт
крепления кронштейна к промежуточной
опоре; 13 — передний карданный вал; 14 —
кронштейн промежуточной опоры; 15 —
промежуточная опора; 16 — вилка
переднего карданного вала; 17 — задний
карданный вал; 18 — вилка заднего
карданного вала; 19 — фланец ведущей
шестерни главной передачи; 20 — гайка; 21
— болт крепления вилки.
• Карданная передача с полукарданным
упругим шарниром

46.

47.

Шарниры равных угловых скоростей,
конструкция
• Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) обеспечивает передачу крутящего момента
при углах поворота от 1 до 70 градусов относительно оси. ШРУСы изредка называют
«гомокинетическими шарнирами» (от др.-греч. ὁμός — «равный, одинаковый» и κίνησις —
«движение», «скорость»).
• Используется в системах привода управляемых колёс легковых автомобилей с
независимой подвеской и, реже, задних колёс и в приводах передних колёс
внедорожников, иногда — на рельсовом подвижном составе.
• Первые попытки реализовать передний привод осуществлялись при помощи
обычных карданных шарниров. Однако, если колесо перемещается в вертикальной
плоскости и одновременно является поворотным, наружному шарниру полуоси
приходится работать в исключительно тяжелых условиях — с углами 30—35°. А уже при
углах, больших 10—12°, в карданной передаче резко увеличиваются потери мощности, к
тому же вращение передаётся неравномерно, растёт износ шарнира, быстро
изнашиваются шины, а шестерни и валы трансмиссии начинают работать с большими
перегрузками. Поэтому потребовался особый шарнир — шарнир равных угловых
скоростей, — лишённый таких недостатков, передающий вращение равномерно вне
зависимости от угла между соединяемыми валами.

48.

49.

Кулачковые карданные шарниры,
конструкция
• Кулачковые шарниры благодаря наличию развитых поверхностей
взаимодействующих деталей способны передавать значительный по
величине крутящий момент при обеспечении угла между валами до
45°. Но трение скольжения между контактирующими поверхностями
приводит к тому, что этот шарнир имеет самый низкий КПД из всех
шарниров равных угловых скоростей. Следствием этого является
значительный нагрев и задиры на деталях шарнира
• Особенностью этого шарнира является то, что при движении
автомобиля вперед движе ние передается одной парой шариков, а
задним ходом — другой парой. Передача усилий только двумя
шариками при точечном контакте приводит к большим контактным
напряжени ям. Поэтому он обычно устанавливается на автомобили с
нагрузкой на ось, не превышающей 30 кН(килоньютон).

50.

51.

Шарнир с делительными канавками типа «Вейс»:1, 5 — валы; 2, 4 —
кулаки; 3 — шарики; 6 — центрирующий шарик; 7,8 — фиксирующие

52.

Главная передача
• Главная передача — неотъемлемый элемент трансмиссии
автомобиля с любым типом двигателя, основной функцией
которого является окончательное преобразование крутящего
момента для дальнейшей передачи его на ведущие колёса.
• Главная передача обычно расположена по оси вращения
ведущих колёс, а конструктивно всегда представляет
собой механический редуктор (или группу редукторов), хотя в
случае автомобилей небольшой массы могут
применяться цепная передача или ремённая передача.
• Главный оценочный параметр — передаточное отношение.

53.

Главная передача, конструкция
• Устройство рассматриваемого механизма простое: главная
передача состоит из двух шестерен (зубчатый редуктор).
Ведущая шестерня имеет меньший размер, при этом она имеет
связь с вторичным валом коробки передач. Ведомая шестерня
больше ведущей, а связана она с дифференциалом и,
соответственно, с колесами машины.

54.

55.

Дифференциал, конструкция
• Дифференциал (от лат. differentia – разность, различие) — механизм
передачи мощности вращением, позволяющий без пробуксовок и
потерь КПД складывать два независимых по своим угловым скоростям
входящих потока мощности в один исходящий, раскладывать один входящий
поток мощности на два взаимозависимых по своим угловым скоростям
исходящих, а также работать в первом и втором вариантах попеременно.
Основное назначение дифференциала в технике —
трансмиссии транспортных машин, в которых дифференциал разветвляет
поток мощности от двигателя на два между колёсами, осями, гусеницами,
воздушными и водными винтами. Прочее использование дифференциалов в
технике вообще и в транспортной технике в частности является вторичным
и нечастым. Механической основой дифференциала по умолчанию
является планетарная передача как единственная из всех передач
вращательного движения, имеющая две степени свободы.

56.

57.

Содержание (Автомобили)
• Трансмиссии полноприводных автомобилей
• Компоновка полноприводных автомобилей
• Дифференциалы полноприводных автомобилей, конструкция

58.

Трансмиссии полноприводных автомобилей
• Полный привод — разноплановый комплекс технических решений,
обеспечивающий автомобилю постоянную или как минимум
временную возможность иметь ведущими все свои колёса.
Обоснованием применения полного привода на автомобиле является
то, что полноприводной автомобиль может реализовывать в силу
тяги всю доступную ему мощность при гораздо меньших силах
сцепления, действующих на колёса, что напрямую сказывается на
улучшении внедорожных и всепогодных способностей автомобиля. В
случае одного двигателя идея полного привода реализуется только
посредством полноприводных трансмиссий различных схем, каждая
из которых подразумевает свои уникальные правила раздачи
мощности между осями. В случае нескольких двигателей идея
полного привода может быть реализована посредством раздельного
(не связанного друг с другом) привода осей.

59.

Компоновка полноприводных автомобилей
• Конструкция трансмиссии полноприводного автомобиля
предусматривает возможность передачи крутящего момента на
все четыре колеса. Различные схемы позволяют реализовать
весь заложенный потенциал мощности, управляемости и
активной безопасности автомобиля в зависимости от его
назначения. Полноприводная трансмиссия может обозначаться
аббревиатурой 4х4, 4wd или AWD.

60.

61.

Дифференциалы полноприводных
автомобилей конструкция
• Механически блокируемые дифференциалы
• В этой модификации сателлиты блокируются самим водителем при
помощи специальных переключателей на колесах. Когда машина
совершает прямолинейное движение или поворачивает,
дифференциал работает в обычном режиме.Как только авто
попадает на дорогу с нестабильным покрытием, например, заезжает
в лес с грязью или на заснеженную дорогу, водитель переводит
рычаги в нужное положение, благодаря чему работа сателлитов
блокируется.В таком режиме планетарная передача не работает, и
автомобиль в принципе оказывается без дифференциала. Все
ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, что
предотвращает пробуксовку, а тяга сохраняется на всех колесах.