Передаточные числа – Как рассчитать передаточное число 🚩 как определить передаточное число 🚩 Авто 🚩 Другое

alexxlab | 07.01.2021 | 0 | Вопросы и ответы

Передаточное число коробки передач: настройка

Если проанализировать, на что автолюбитель обращает внимание при обновлении машины, то это в первую очередь окажутся технические характеристики модели. Но далеко немногие знают, что на основные показатели управляемости автомобилем, его скоростью и параметрами расхода топлива большое значение оказывает передаточное число коробки передач.

Содержание статьи

Роль передаточного числа

У любого производителя машин основной принцип устройства коробки передач одинаков – это некое количество валов, на которых размещены шестерни с определенным количеством зубьев. Вся эта сложная система предназначена для распределения усилия, вырабатываемого мотором. Не будь в устройстве этого агрегата, сдвинуть автомобиль с места было бы весьма сложно, но если это каким-то образом и удалось бы реализовать, то набрать максимум скорости, наверное, удалось бы только, пустив автомобиль с горы, а минимум – взбираясь на нее.

С другой стороны, разогнать автомобиль можно еще регулируя подачу топлива в двигатель, т.е. используя педаль акселератора, но время разгона в этом случае будет весьма длительное, ни о каких секундах уже речь не будет идти, а об экономичности автомобиля и подавно.

Поэтому в конструкцию автомобиля и ввели необходимый блок, названный коробкой передач, который продолжают устанавливать на все современные модели, оснащая их механической или автоматической КПП, за исключением лишь вариатора, у него технология работы несколько иная. Поэтому роль передаточного числа – тема довольно актуальная.

Влияние передаточного числа на динамику

Передаточное число – величина вычисляемая, она находится отношением числа зубьев ведомой шестерни к количеству ведущей. Чем выше это значение, тем двигатель быстрее накрутит нужное количество оборотов и разгонит автомобиль более стремительно. «Супер!», – скажете вы, но ошибетесь в главном – максимум скорости в этом случае будет меньшим, а переключать передачи вам придется намного чаще. Поэтому производители придерживаются средних значений передаточных чисел КПП, создавая многоступенчатые конструкции.

Сначала конструкции КПП содержали 3 вала, где 3-я передача являлась прямой и позволяла достигать предельной скорости. Последующая же регулировка скорости сводилась к уменьшению оборотов двигателя через подачу топлива, в этом случае эффект управления скоростью достигался, но терялась экономичность авто совершенно. Поэтому количество передач увеличили, и бывшая прямая третья стала четвертой или пятой, а далее достигла и более высоких ступней.

Передаточные числа механической коробки передач самой распространенной 5-скоростной КПП находятся в следующих диапазонах:

• 1-я передача – от 3 до 4;
• 2-я передача – от 2 до 2,9;
• 3-я передача – от 1,2 до 1,9;
• 4-я передача – от 0,9 до 1,2;
• 5-я передача – от 0,7 до 0,9;
• задний ход – от 3 до 4.

В АКПП передаточные числа имеют диапазоны несколько шире, чтобы при различных режимах агрегат функционировал более ритмично и гладко.

Если передаточные числа АКПП будут настроены неправильно, то комфорта от поездки за рулем добиться не удастся. А вот в АКПП передаточные числа при несбалансированности способны равномерное движение автомобиля превратить в езду на упрямом осле, сопровождающуюся постоянными рывками и необоснованно большим расходом топлива.

Оптимальными специалисты считают значения, расположенные близко друг к другу, тогда у автомобиля будет разгон без рывков при переключении скоростей. Такого дробления не удастся осуществить, если передач будет мало, поэтому чем больше передач – тем лучше для вашего комфорта при вождении. Особенно это касается машин с автоматом: если есть возможность выбора, то АКПП с 5-ю, 6-ю, 7-ю скоростями будет намного предпочтительнее 4АКПП. Здесь за вас скорости переключает автоматика, и чем чаще она будет это делать, тем быстрее выйдут из строя дорогостоящие механизмы.

Часто значения передаточных чисел указывают в характеристиках автомобиля. За этими цифрами стоит скрупулезный подбор производителем оптимальных значений. Каких-то идеальных величин, как при оценке других параметров, здесь не существует. Поэтому назвать одно значение плохим, а другое хорошим нельзя, так как коробки передач влияют на динамику машины, а тип вождения и предпочтения у владельцев авто зачастую кардинально различны, и сложно рассматривать КПП отдельно от всего «организма» машины. Все скоростные режимы и рекомендации завода-изготовителя формируются только после определения передаточных чисел, ибо они должны учитывать такие нюансы, как:

• комфорт в управлении автомобилем, исключающий частое переключение передач как на механике, так и на автомате;
• хорошие показатели динамики автомобиля;
• все передачи должны работать слаженно, чтобы ни один режим поездки не выбивался из заданного ритма;
• расход топлива должен быть нормальным и соизмерим заявленной литражности, перегазовок быть не должно;
• длинная последняя передача способна разогнать авто до максимальной скорости;
• должна быть полная совместимость двигателя и передаточных чисел.

Последний пункт поясним немного подробнее. Для каждого двигателя разработчики создают коробку с заданными передаточными числами, поэтому задумываясь о замене КПП, вариант неродной коробки даже не стоит рассматривать. С данной модификацией вы можете приобрести массу проблем. Если новая коробка взята от такого же двигателя, но более мощного, то вам гарантирован больший износ мотора и не слишком удобное переключение скоростей, но к этому со временем можно привыкнуть, а вот преждевременный износ двигателя – вещь малоприятная.   

Не лучше ситуация получается и при обратной замене – коробку взяли из пары, где двигатель был слабее. Этой модификацией вы обделите себя по потенциалу машины и увеличите топливные затраты на поездку.

Таким образом, для полноценной работы автомобиля в нем должна располагаться родная трансмиссия. Но народные умельцы автомобильного тюнинга уже научились менять в машине передаточное число, используя новые шестерни в рядах и получая другие характеристики модели. Такие модификации часто проводят с автомобилями ВАЗ. Следствие этого – более интенсивный разгон автомобиля, но приходится жертвовать максимальной скоростью.

Передаточное число гоночных автомобилей также разительно отличается от серийных моделей, ибо перед ними стоят другие задачи эксплуатации.

Видео “Ремонт КПП автомобиля марки ВАЗ”

На записи показано, как провести ремонт коробки скоростей на машине марки “ВАЗ” в домашних условиях.

mineavto.ru

От чего зависит передаточное число коробки передач и на что влияет

Понятие «длины» КПП ничего не говорит о её габаритах. Зато во многом охарактеризует «норов железного коня», его динамические и скоростные характеристики. «Крутые» стритрейсеры специально «укорачивают» коробки своих «болидов» и очень этим гордятся. Зачем и как они это делают и на самом ли деле это так здорово?

Что такое передаточное число коробки передач и на что оно влияет

Одна из основных характеристик трансмиссии авто — передаточное число коробки передач. Значение термина — соотношение количества зубьев двух взаимодействующих шестерён, ведомой к ведущей. Или, что то же самое, соотношение угловых скоростей либо частоты вращения обеих элементов кинематической пары. Размер зубцов на обеих шестернях будет одинаковым, различаться могут их диаметры. В случае взаимодействия нескольких зубчатых колёс, общее значение определяется произведением чисел для всех пар. Если ведущее колесо имеет меньший диаметр и число зубьев, чем ведомое, скорость вращения на выходе снижается, а крутящий момент повышается. Чем ниже скорость, тем выше тяга. При обратном соотношении диаметров шестерён всё наоборот: скорость выше, но тяга меньше.

Ступени КПП

В КПП любого типа присутствует несколько ступеней. Среди них выделяют низшие, одну прямую и высшие (одну или две). КПП внедорожников и тягачей имеют дополнительные понижающие передачи, они обеспечивают увеличение крутящего момента. Чем ниже ступень, тем выше её передаточное число и тем она «короче». Низшие ступени в большинстве МКПП, — первых три. Они, обеспечивая большую тягу, предназначены для трогания, медленной езды, разгона. Затем мы переключаемся на прямую передачу — четвёртую. Пятая, повышенная или «длинная» — для движения на высокой скорости. Однако она не может обеспечить нужный крутящий момент, когда мы едем в гору или собираемся обогнать впереди идущую машину. Необходимо перейти на ступень ниже: четвёртую или даже третью.
«Длинными» и «короткими» могут быть не только нижние передачи, но и МКПП в целом — это определяет главная передача. Для обычного автомобиля, владельцем которого будет среднестатистический водитель со спокойной манерой езды, производители стараются создать сбалансированную трансмиссию с усреднёнными характеристиками.

Передаточные числа ступеней в коробках передач выбираются с учётом типа привода, веса машины, мощности мотора, диаметра колёс. Расчёт ведут таким образом, чтобы при приличной динамике водителю не приходилось часто переключать рычаг и расход топлива был умеренным.

Массовые авто оснащают «длинными» КПП. Они удобнее, шире диапазон скоростей для каждой из ступеней. В городе, при постоянном изменении скорости движения, это имеет большое значение.

Спортивные версии, рассчитанные на любителей быстрой езды, оборудуются «короткими». Реально «рвануть» первым с перекрёстка, но переключаться придётся чаще.

Для большинства иномарок характерно наличие нескольких версий с разным темпераментом и моторами разной мощности. Зачастую, КПП тоже имеют разные модификации, адаптированные к типу двигателя.

Неодинаков подход в проектировании трансмиссии у различных производителей. Например, VW, Opel, Volvo, французские, американские, корейские и большинство японских авто имеют «длинные» КПП, предназначенные для умеренной манеры езды. Марки со спортивным имиджем Alfa-Romeo, Lancia, BMW, Audi, SAAB, Honda тяготеют к «коротким».

Замена КПП

Допустим, на подержанной машине требуется замена вышедшей из строя КПП. Ищем замену. С «Жигулями» всё просто: два типа КПП на все миллионы автомобилей. Отличаются только наличием пятой ступени. С иномарками сложней. Например, на знаменитый VW Golf MKII устанавливалось восемь различных коробок передач, различающихся передаточным числом. Почти все они полностью взаимозаменяемы. Однако, после установки КПП от другой модификации, владелец может быть сильно удивлён изменившейся динамикой. Модель GTI может стать «вялой», а семейная машина будет рвать с места, жрать топливо и стать сложной в управлении.

Поэтому, прежде чем заменить КПП, рекомендуется узнать её модификацию (по VIN-коду или по обозначению на самом агрегате) и поискать схожую.

Тюнинг

Отечественный тюнинг — наследие советского автопрома, где на самую большую страну мира производили три типа легковых автомобилей. Обвес, светодиодные «глазки БМВ» и дырявый глушитель-прямоток «звук Мазерати» позволяют владельцам отечественных авто хоть как-то выделиться из безликого потока. «Продвинутые и рукастые» автолюбители идут дальше и глубже, внося конструктивные изменения в двигатель и трансмиссию.

Считается, что «укоротить» коробку — очень круто. Любители быстрой езды могут приобрести вместо стандартных пар (рядов) шестерён альтернативные, повышающие передаточное число. К примеру, значение для главной пары ВАЗ 2107 в заводской КПП составляет 3,9, для ВАЗ 2108 — 3,8. Изменяют на 4,1 и более, до 5,1. Да, это позволяет машине «выстрелить» с места, но ухудшает другие характеристики. Повышается расход топлива и износ двигателя, снижается максимальная скорость, приходится часто переключаться. Чрезмерный тюнинг КПП вместо острых ощущений может привести к разочарованиям.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

autoclub.su

Передаточное число Википедия

Передаточное число — часто употребляемый в русскоязычной технической литературе термин из советского ГОСТа 16530-83 (16530-70). Подразумевает под собой величину, на которую конкретным механическим редуктором из двух взаимозацепленных зубчатых колёс теоретически могут быть изменены в любую сторону крутящий момент и угловая скорость, назависимо от того, какое колесо будет являться ведущим, а какое ведомым. В общем случае не равно передаточному отношению, хотя в половине случаев может совпадать с ним. В отличие от передаточного отношения, передаточное число всегда больше единицы. Обозначение — (u{\displaystyle u}).

Определение

Данная зубчатая передача имеет колесо в 28 зубьев и шестерню в 10 зубьев.
Ввиду того, что из рисунка не понятно, какой из двух элементов является ведущим, а какой ведомым, передаточное отношение ( i ) данной передачи не очевидно и может быть равно как 2.800, так и 0.357. Передаточное число в любом из двух случаев равно 2.800

Формально считается как отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни^[1]. В данном определении термины «колесо» и «шестерня» также являются терминами из вышеуказанного ГОСТа, и обозначают в зубчатой передаче

ведомое и ведущее зубчатое колесо.

Неоднозначность термина

Фактически, исходя из смысла определения, цифровое значение передаточного числа показывает однозначно лишь следующие факты: во сколько раз различаются линейные размеры (радиус, диаметр, длина окружности) обоих зубчатых колёс; на какую величину данная зубчатая передача может изменять две составляющие вращательного движения – крутящий момент и частоту вращения. При этом нет никаких указаний на то, с какого на какой из двух элементов зубчатой передачи должно передаваться вращение. Согласно тому же ГОСТу «шестерня» не обязательно является ведущим элементом^[2], а «колесо» не обязательно ведомым^[3]. Подстрочное примечание к определению терминов «колесо» и «шестерня» указывает лишь один случай однозначного соответствия – ведущий элемент может называться «шестернёй» лишь при равном числе зубьев с ведомым.

Введение в оборот термина «передаточное число» ГОСТом 16530-83 не очень понятно: в некотором смысле этот термин дублирует интернациональный термин «передаточное отношение»

[4]. Факт того, что большинство зубчатых передач в различных агрегатах имеют передаточное отношение больше единицы, привёл к тому, что зачастую в обиходе термины «передаточное отношение» и «передаточное число» воспринимаются как синонимы. Но на самом деле это ошибка. Учитывая особенности формулировки термина «передаточное число», следует всегда понимать, что передаточное число не обязательно равно передаточному отношению.
Оно может совпадать с модулем его значения, если таковое больше единицы (ведущим является шестерня):
(u=i{\displaystyle u=i}) если (i>1{\displaystyle i>1})
Или быть равным его обратному значению, если таковое меньше единицы (ведущей является колесо):
(u=1/i{\displaystyle u=1/i}) если (i<1{\displaystyle i<1})

Примечания

1. ↑ ГОСТ 16530-83, 1983, p. 22, пункт 2.4.4.
2. ↑ ГОСТ 16530-83, 1983, p. 19, пункт 2.2.2.
3. ↑ ГОСТ 16530-83, 1983, p. 19, пункт 2.2.3.
4. ↑ ГОСТ 16530-83, 1983, p. 28, пункт 2.8.3.

Литература

Ссылки

• Межгосударственный стандарт. ГОСТ 16530-83 Передачи зубчатые; общие термины, определения, обозначения. — официальное. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 1983. — 50 p.

wikiredia.ru

Что такое передаточное число коробки передач и как его определить

Передаточное число – это величина, которая характеризует отношение количества зубьев ведомой шестерни к ведущей. Является основным показателем эффективности работы любой зубчатой передачи.

Устройство коробки переключения передач

Механическая коробка передач – это многоступенчатый редуктор, предназначенный для увеличения или уменьшения крутящего момента, передаваемого с маховика двигателя, на карданный вал, а в последствие – на ведущие колеса. Управление таким редуктором осуществляется вручную, с помощью специального рычага, установленного в салоне автомобиля. При достижении максимальных оборотов одной передачи, водитель устанавливает рычаг в такое положение, при котором в действие включится вторая передача, таким образом, обороты уменьшаются, а крутящий момент меняется.

Любая МКПП представляет собой совокупность определенных валов и шестерней. Ведущий вал имеет связь с маховиком двигателя через сцепление и принимает на себя основной крутящий момент. Момент передается на промежуточный вал, а с последнего – на ведомый, который соединяется с карданным валом и передает измененный крутящий момент на ведущие колеса автомобиля.

Все передачи автомобиля – это комбинации положения шестерней и отличаются они друг от друга передаточным числом.

Как определить передаточное число (ПЧ)?

Как вы уже поняли, передаточное число является отношением количества зубьев ведомой шестерни к количеству зубьев ведущей. Таким образом, рассчитать передаточное число не составляет никакого труда. Рассмотрим на примере. Предположим, имеется пара шестерней, со следующими передаточными числами: 40 и 20. Для того, чтобы произвести расчет, необходимо знать, какая из них является ведущей, а какая ведомая и обозначим их буквами А и В, соответственно.

Предположим, что А=40, а В=20. Получается, что число зубьев ведущей равно 40, а число зубьев ведомой равняется 20. Соответственно, чтобы узнать передаточное число данной передачи, необходимо разделить 20 на 40 и получится 0,5. Это означает, что передаточное число данной передачи равно 0,5. В случае, если поменять шестерни местами, то число зубьев ведущей шестерни будет равно 20, а ведомой – 40. Тогда, разделив 40 на 20, мы получаем число 2. В этом случае, передаточное число данной передачи будет равно 2.

Такой метод расчета используется при проектировании трансмиссии автомобиля. Чтобы автомобиль имел прекрасные динамические характеристики и развивал большую скорость, необходимо правильно подобрать передаточные числа коробки передач.

 

Чтобы узнать передаточное число трансмиссии своего автомобиля, достаточно взглянуть в техническую литературу к вашей модели машины. В других случаях, определение передаточного числа можно провести и без применения специальных расчетов и литературы. Достаточно знать принцип выполнения одного метода расчета передаточного числа.

Установите автомобиль на смотровую яму, под колеса обязательно поставьте противооткатные упоры. Коробка передач должна быть установлена в нейтральном положении. Возьмите мел и обозначьте специальные метки на колесе и полу, чтобы они имели совпадения. Такие же метки поставьте на корпусе и фланце редуктора заднего моста.

Попросите помощника из ямы пронаблюдать за совпадением меток на редукторе и фланце, а вы вращайте ведущее колесо. После повторного совпадения меток, подсчитывается количество оборотов (оно может быть равно даже 1) колеса, делится пополам и затем, полученное числовое значение разделите на количество оборотов, совершенных карданным валом. Конечный результат и будет передаточным числом.

Как передаточное число влияет на динамические характеристики автомобиля

Как было ранее упомянуто, правильно рассчитанное передаточное число позволит добиться максимальной эффективности работы КПП и снизить износ шестерней до минимума. На выбор передаточного числа влияют характеристики двигателя, его мощность, крутящий момент, диаметр колеса, назначение автомобиля и личные пожелания автолюбителя. Изменения, вносимые в передаточное число, могут увеличить или уменьшить крутящий момент, передаваемый на карданный вал автомобиля. Процесс изменения передаточного числа передачи заключается в изменении количества зубьев шестерни.

Если передаточное число высокое, то автомобиль будет набирать большую скорость за малый промежуток времени, однако, длина передачи будет намного меньше. Это означает, что переключение передач нужно будет осуществлять достаточно быстро. Проще говоря, увеличение передаточного числа способствует повышению величины ускорения автомобиля.

Уменьшение передаточного числа позволяет добиться большой максимальной скорости, развиваемой автомобилем. Здесь действует другой принцип, когда разгон происходит медленно, однако, скорость на выходе будет намного больше. Такое значение передаточного числа подходит только для достаточно мощных двигателей.

Исходя из выше сказанного, передаточное число должно быть таким, чтобы автомобиль имел хорошие динамические характеристики и большую максимальную скорость. В этом случае, путем подбора, можно добиться компромисса между двумя величинами, получив и то, и другое.

Многие автогонщики стараются сделать передаточные числа с последовательным уменьшением. То есть, в процессе возрастания скорости автомобиля и переключении передач, передаточное число каждой следующей передачи будет уменьшаться, что позволит добиться как повышенных динамических характеристик, так и большой максимальной скорости.

Большая скорость актуальна только при движении по прямой, с минимальным количеством поворотов. При движении по извилистой дороге, рекомендуется использовать повышенные значения передаточных чисел. Так происходит подбор ПЧ к типу трассы.

vipwash.ru

Передаточное число – это… Что такое Передаточное число?

Передаточное число () является величиной, обратной передаточному отношению, и рассчитывается как отношение числа зубьев ведомой шестерни () к числу зубьев ведущей шестерни (), а также, как отношение длин окружностей в сечении (или радиусов окружностей в сечении) в точке зацепления, ведущего вала по отношению к ведомому в ремённой или фрикционной передаче. Вместо количества зубьев правильней использовать эффективные длины окружностей, или радиусы шестерней, которые определяют передачу вращающего движения, аналогично формуле для фрикционной передачи. По сути формула отношения числа зубьев является частным случаем отношения эффективных длин окружностей, вписанных в шестерни, находящиеся в зацеплении.

В современное время понятие передаточное число практически не применяется. Зачастую передаточное отношение называют передаточным числом. Например, в статье Планетарная передача применяются оба понятия, обозначая одно и то же.

См. также

Литература

1. Под ред. Скороходова Е. А. Общетехнический справочник. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 416.
2. Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. — М.: Издательский центр “Академия”, 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5
3. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. / Под ред. И. Н. Жестковой. — 8-е изд., перераб. и доп.. — М.: Машиностроение, 2001. — ISBN 5-217-02962-5

Примечания

dvc.academic.ru

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ И ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО

Важнейшей характеристикой всякого зубчатого механизма является передаточное отношение. Передаточным отношением называется отношение угловых скоростей колес. Передаточное отношение принято обозначать буквой U и снабжать индексами, указывающими номера зубчатых колес, например U₁₂ = ω₁ ⁄ ω₂. Из рассмотрения зубчатой передачи на рис.5.23 следует:

V_A1 = ω₁ r₁ V_A2 = ω₂ r₂ V_A1 = V _A2

Тогда

U₁₂ = ω₁ / ω₂ = r₂ / r₁ = m z₂ / m z₁ = z₂ / z₁ (5.10)

Передаточному отношению присваивается знак +, если входное и выходное колеса вращаются в одном направлении, и знак -, если они вращаются в разном направлении. Для зубчатой передачи внешнего зацепления U₁₂ отрицательно, для внутреннего зацепления – положительно. При передаточном отношении больше единицы имеем редуктор (замедление скорости), при передаточном отношении меньше единицы – мультипликатор (происходит увеличение скорости вращения). В подавляющем большинстве случаев механизмы являются редукторами. Их назначение – уменьшать частоту вращения двигателя до той, которая необходима для нормальной работы исполнительного органа машины. Одновременно с уменьшением частоты вращения повышается крутящий момент. Так как к.п.д. зубчатой передачи очень высок (0.95 – 0.98), то можно считать, что мощности N₁ = N₂, где N₁ = M₁ ω_1, N₂ = M₂ ω₂, отсюда следует, что M₂ = M₁ U₁₂.

Передаточное отношение не следует путать с передаточным числом, под которым понимается отношение угловой скорости большего колеса к угловой скорости меньшего, называемого обычно шестерней. Передаточное число всегда больше единицы и знака не имеет.

Рядовой зубчатой передачей (зубчатым рядом) называется зубчатый механизм, образованный зубчатыми колесами с неподвижными осями. Зубчатый ряд состоит из одной или нескольких зубчатых передач. Рассмотрим механизм на рис. 5.24. Он составлен из трех зубчатых передач, образованных колесами z₁, z₂, z₃, z₄, z₅, z₆. Запишем их передаточные отношения:

U₁₂ = ω₁./ ω₂, U₃₄ = ω₃ / ω_4, U₄₅ = ω₄ / ω_5,

откуда

Ω₂ = ω₁ / U₁₂, ω₄ = ω₃ / U_34, ω₅ = ω₄ / U₄₅

Производя последовательную подстановку выражений для ω₂, ω₄, ω₅, получим

Ω₅ = ω₁ / U₄₅ U₃₄ U₁₂,

откуда

U₁₅ = U₁₂ U₃₄ U₄₅

Полученная формула является частным случаем общего правила, формулируемого следующим образом:

Передаточное отношение рядовой зубчатой передачи равно произведению передаточных отношений входящих в нее зубчатых передач, при этом следует учитывать знаки передаточных отношений составляющих зубчатых передач.

Передаточное отношение также можно выразить через числа зубьев:

U₁₅ = Z₂ Z₄Z₅ / Z₁ Z₂ Z₄ (5.11)

Отсюда следует второе правило:

Передаточное отношение рядовой зубчатой передачи равно дроби, в числителе которой стоят числа зубьев выходных колес, а в знаменателе – входных. Знак берется согласно указанному выше правилу знаков. В формуле колесо Z₄ не влияет на численное значение передаточного отношения, но влияет на знак. Такое колесо называется паразитным

РАСЧЕТ РЯДОВОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

В качестве примера рассмотрим коробку передач легкового автомобиля, в основе которой рядовой зубчатый механизм (рис. 5.24).

Она состоит из входного вала 1, выходного вала 2 и промежуточного вала 3. На промежуточном валу жестко закреплены колеса с числом зубьев Z₁ = 29, Z₂ = 24, Z₃ = 20, Z₄ = 15, Z₅ = 15, на входном валу – колесо Z₆ = 17. На выходном валу подвижно установлены колеса Z₇ = 24, Z₈ = 27, Z₉ = 33. Для включения передачи 1 рычагом переключения передач передвигается кулачковая муфта М₁ направо так, что она кулачками сцепляется с колесом Z₉. Передвигая муфту влево, включаем передачу II, аналогично посредством муфты М₂ происходит включение передач III IY. При указанных числах зубьев колес рассчитаем передаточные отношения на I II III IY передачах:

U^I = 29 33 / 17 15 = 3.75

U^II₌ 29 27 / 17 20 = 2.303

U^III = 29 21/ 17 24 = 1.49

U^IY = 1

Вводя в зацепление с колесами Z₅ и Z₁₀ = 34 паразитное колесо Z₁₁, получаем передачу заднего хода с передаточным отношением

U_зх = – 29 34 / 17 15 = – 3.88.

ПЛАНЕТАРНЫЕ ЗУБЧАТЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Планетарным называется зубчатый механизм, содержащий колеса с подвижными осями. Планетарные зубчатые механизмы широко распространены в технике, особенно транспортной, так как, обладая большим передаточным отношением, имеют малые габариты и вес. Иногда эти механизмы называют эпициклическими, так как траектории точек колес с подвижными осями при внешнем зацеплении представляют эпициклоиды. Простейший планетарный механизм представлен на рис. 5.25. Колесо 2 с подвижной осью называется сателлитом, центральное колесо 1 – солнечным, звено, несущее ось сателлита, называется водилом, его принято обозначать буквой Н.

Если колесо 1 подвижно, степень подвижности механизма, рассчитанная по формуле Чебышева, равна 2, Если остановить колесо 1, получим механизм с W = 1 (рис. 5.25б) Механизмы, у которых W>1, называются дифференциальными (зубчатыми дифференциальными). Если у планетарного механизма остановить водило, оставив колеса свободными, получим рядовую передачу.

Схема планетарных механизмов могут быть очень разнообразными. Практическое применение нашло, в основном, только несколько схем. Наиболее распространенные схемы представлены на рис. 5.26.

Механизм по схеме а получил название механизма Джеймса, а механизм по схеме в – механизм Давида. Наибольшее распространение получила схема а. Она характеризуется высоким к.п.д., практический диапазон передаточных отношений U = 3 – 8. Механизмы по схемам в и г могут иметь очень большие передаточные отношения, но у них низкий к.п.д. По схеме е выполняются мотор – редукторы, представляющие в одном агрегате двигатель и редуктор. Особенно перспективна схема д, здесь всего два колеса, высокий к.п.д., большое передаточное отношение.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ И УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Кинематический расчет планетарных механизмов значительно более сложен, чем рядовых механизмов. Он основан на методе обращения движения. Рассмотрим его на примере механизма на рис. 5.27. Считаем, что заданы числа зубьев колес Z₁, Z₂, Z₃, Z₄, угловая скорость входного колеса ω₁. Требуется определить передаточное отношение U_1н, угловую скорость выходного звена Н и угловую скорость колеса 2.

Сущность метода обращения движения состоит в следующем: придадим стойке механизма скорость вращения водила ω_н, но в противоположном направлении. Тогда водило окажется неподвижным в абсолютной системе отсчета, а остальные звенья приобретут дополнительную скорость – ω_н. Изобразим обращенный механизм рядом на схеме. Механизм с неподвижным водилом является зубчатым рядом, для него справедливы полученные ранее соотношения:

U₁₄^H = (ω₁ – ω_H) / (ω₄ – ω_H) (5.12)

Здесь верхний индекс Н указывает, что параметры относятся к обращенному механизму. Согласно формуле (5.11) имеем:

U₁₄^H = – Z₂ Z₄ / Z₁ Z₃

Из формулы (5.12) после некоторых преобразований следует:

U_1H = ω₁ / ω_H = 1 – U₁₄^H

Полученная формула справедлива для любой схемы планетарного механизма. Она носит название формулы Виллиса.

Если требуется определить передаточное отношение от водила к колесу 1, то, имея в виду, что U_H1 = 1 / U_1H, получим

U_h2 = 1 / (1 – U₁₄^H)

Зная U_1H, можно найти ω_Н: ω_Н = ω₁ / U_1H. Для определения скорости ω2 следует рассмотреть одну ступень планетарного механизма и изобразить соответствующий ей обращенный механизм (рис.5.28). Для обращенного механизма

U₁₂ = (ω₁ – ω_H) / (ω₂ – ω_H)

Отсюда уже не представляет сложности определить ω₂.

5.25 КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ АВТОМОБИЛЬНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛА

Рассмотренный метод кинематического исследования применим также к анализу дифференциальных зубчатых механизмов. Одним из наиболее известных является автомобильный дифференциал (рис.5.29). Его назначение – передача движения от карданного вала к колесам автомобиля. Механизм, представленный на рис.5.29, включает главную передачу, образованную коническими колесами Z₁и Z₂, корпус дифференциала, являющийся в то же время водилом дифференциального механизма, нескольких сателлитов Z₄ и двух центральных колес Z₃ и Z₅, жестко посаженных на полуоси колес.

Применим к этому механизму принцип обращения движения, сообщив ему скорость – ω_Н. На рис. представлен обращенный механизм. Для него можно записать

U₃₅^H = (ω₃ – ω_H) / (ω₅ – ω_H) = Z₅ / Z₃

Поскольку Z₅ = Z₃, U₃₅^H = -1. Знак минус указывает, что колеса Z₃ и Z₅ в обращенном механизме вращаются в противоположном направлении. Произведя подстановку, получим уравнение автомобильного дифференциала:

Ω₃ + ω₅ = 2 ω_Н (5.13)

Произведем анализ формулы (5.13). При движении по прямому участку дороги ω₃ = ω₅ = ω_Н, следовательно, дифференциал как бы жестко связывает полуоси, происходит кинематическая блокировка дифференциала. Совершенно по другому ведет себя дифференциал при движении по закруглению. Внешнее колесо движется с большой угловой скоростью, чем внутренне, но так, что их средняя скорость равна скорости водила. Если бы колеса были связаны жесткой осью, происходило бы пробуксовка одного или обоих колес, ухудшая эксплуатацию автомобиля. В том случае, когда одно колесо свободно пробуксовывает, второе колесе неподвижно. Скорость буксующего колеса равно 2ω_Н. В таких случаях применят механическую блокировку дифференциала.



infopedia.su

Передаточные числа КПП

Каждый из нас, выбирая для покупки новый автомобиль, смотрит на технические характеристики. Если их уметь анализировать, то мы можем спрогнозировать (пусть и не очень точно) характер машины. Таким образом, нам легче будет подобрать «обновку под себя» (ведь мы все разные, как и предлагаемые нам машины). А правильный выбор положительно скажется как на удовольствии от езды, так и на безопасности. Частенько в характеристиках встречаются передаточные числа каждой из передач, а также цифра главной пары. Что они обозначают?

В каждой КПП несколько передач, например, в «механике» чаще всего 5. Для чего их столько нужно? Представьте себе, что 1-я передача — это спринтер. Мощный человек, огромные мускулы ног. Свою «стометровку» 1-я передача (спринтер) пробежит лучше всех. А 5-я передача — это марафонец, который мощным телосложением не выделяется, зато жилист и вынослив. С дистанцией 42 км 5-я передача (марафонец) справится гораздо лучше спринтера (1-я передача). Но вот сдвинуть тяжелую машину с места у марафонца (5-ой передачи) может не хватить сил. Все остальные передачи (2-я, 3-я, 4-я) — это бегуны по своим дистанциям, каждый из них тоже важен.

Даже с относительно слабым мотором машина может быть быстрой из-за правильно подобранных передаточных чисел КПП. Чтобы машина ехала благодаря расходу топлива (а не только накатом с горки), прежде всего нужно передать крутящий момент от двигателя к колесам. Обычно это делается с помощью приводных валов с зубчатыми шестеренками. Например, если на ведущем валу (двигатель) 20 зубьев, а на ведомом (КПП) их 60, то передаточное число будет равно 3 (60:20=3). Соответственно, ведомый вал будет крутиться в 3 раза медленнее ведущего, зато и крутящий момент будет увеличен в 3 раза. В трансмиссии дважды происходит такая трансформация: от двигателя к КПП, с использованием разного количества зубьев (передаточных чисел) для каждого номера передачи; и от КПП к колесам (так называемая главная пара). Чем больше передаточное число каждой передачи и главная пара, тем меньше получается максимально возможная скорость на каждой передаче. «Максималка» считается очень просто. Допустим, главная пара равна 5.0, передаточное число у первой передачи 3.0, какая скорость у машины будет при 6000 об/мин двигателя? Легко определим, что колесо будет вращаться 400 об/мин (6000:5:3=400). А дальше – из учебников школы: V(скорость)=2*3,1418*R(радиус колеса в сборе)*N(об/мин колеса). Отметим, что если вместо первой передачи мы выберем 2-ю (пусть ее передаточное число равно 2.0), то скорость вращения колеса (ну и скорость машины, конечно) при тех же 6000 об/мин двигателя вырастет в 1.5 раза (6000:5:2=600). То есть уменьшая передаточное число, мы автоматически увеличиваем скорость.

А как влияет главная пара? Для ответа интересно сделать обратный подсчет. Допустим, у нас две абсолютно одинаковые машины, но главная пара у первой – 5, а у второй – 4. Каковы будут обороты двигателей этих машин на второй передаче при одинаковой скорости? Одинаковая скорость машин (при тех же колесах) означает одинаковую скорость вращения колеса (допустим, 600 об/мин). Далее просто 600*2*5=6000 у первой машины и 600*2*4=4800 у второй, с уменьшенной главной парой.

После всех этих выкладок мы можем сделать первый вывод: если производитель хочет, чтобы машина не требовала излишней раскрутки двигателя и обладала увеличенной максимальной скоростью на каждой передаче, значит надо уменьшать передаточные числа и главную пару, не помешает и увеличить радиус колеса в сборе.

Ну а если производитель хочет улучшить динамику разгона, то все надо делать наоборот.

Этот принцип действует для всех типов КПП, будь то механика, АКПП, робот или вариатор. В последнем случае вместо двух сопряженных зубчатых передач мы имеем два конуса с непрерывным изменением передаточного числа.

Перед тем, как идти дальше, нам надо сделать одну важную оговорку. Все выводы, к которым мы приходим, сделаны на основе упрощений (без учета аэродинамики, веса авто, ширины покрышек, требований экологичности, и так далее, и тому подобное). Понятно, например, что увеличить скорость обычного серийного автомобиля с 200 до 400 км/ч только с помощью изменения КПП невозможно. Приводить кучу формул для обоснования роста аэродинамической силы смысла нет, нам это и так понятно из жизненного опыта. Зато теперь, рассматривая только КПП без наложения других «сложностей», мы лучше поймем работу именно этого агрегата.

Теперь поближе рассмотрим передаточные числа, забыв на время о главной паре (но примем ее равной 5). Вы, конечно, знаете, что при 5000 об/мин машина разгоняется веселее, чем при 2500. А это значит, что для хорошего разгона очень важно, чтобы при переключении передачи вверх обороты двигателя падали не слишком низко. Самый лучший разгон получается, если мы уложимся в отрезок между оборотами максимального крутящего момента (у 16-клапанных бензиновых двигателей обычно — 4000 об/мин) и максимальной мощности (обычно — 6000 об/мин). Это напрямую зависит от передаточных чисел каждой передачи.  Заметим, что ряды передач (если за главный критерий взять «лучший разгон») будут абсолютно разными на таких двух двигателях: первый — максимальный момент при 4500, мощность — при 6000; и второй — момент при 4000 и мощность при 6300. Допустим, что передаточное число у первой передачи – 4, у второй – 2. Значит, при переключении на 2-ю передачу обороты двигателя упадут в 2 раза. Почему? А давайте посчитаем, на 1 передаче колесо при 5000 об/мин двигателя вращается 250 об/мин (5000:5:4=250) и при переключении на 2-ю передачу мы получим 2500 об/мин на двигателе (250*2*5=2500). Как Вы заметили, от величины главной пары здесь ничего не зависит. Обороты, при таких передаточных числах, всегда упадут в 2 раза. Как известно, на 9-ках была та же самая проблема, из-за неграмотного подбора передаточных чисел двух первых передач (3.64 и 1.95 соответственно), что приводило к потере динамики разгона. Поэтому на 1-ой передаче приходилось сильно выкручивать обороты двигателя вверх, что, при постоянном использовании такого приема, плохо сказывалось на синхронизаторе 2-й передачи.

Отсюда вывод: чем ближе передаточные числа, тем более плавным и быстрым будет разгон при последовательном переключении передач. А вот во сколько раз меньше станут обороты двигателя при изменении передачи, сосчитать легко: просто поделите два передаточных числа (низшей и высшей передачи соответственно).

Теперь пора достать из шкафа забытую нами на время главную пару. Как Вы уже заметили, для определения скорости (или при обратной задаче – расчет оборотов двигателя) нам всегда приходится использовать произведение передаточного числа на главную пару. Назовем это произведение ОПЧ (общее передаточное число). Эта величина характеризует, насколько уменьшится скорость вращения колес (по отношению к оборотам двигателя) и, как Вы помните, увеличение крутящего момента. Допустим, ОПЧ меняется от 2.8 до 16.5 (цифры, естественно, приблизительные, для каждой машины есть свой оптимальный отрезок). И вот здесь возникает конфликт в нарезке передаточных чисел. Для плавного разгона передачи должны быть достаточно близкими, как итог – разница между первым и последним передаточным числом получается небольшой. Но тогда, чтобы уместиться в пределы ОПЧ, просто необходимо увеличить главную пару. Это, как Вы помните, ведет к лучшей динамике разгона, но и к уменьшению скорости на каждой передаче, и увеличению необходимых оборотов двигателя (что приводит к увеличенному расходу топлива). Такой выбор (особенно для чисто городских машин) не является оптимальным, ибо приходится чаще переключать передачи, к тому же заставляет держать, даже при спокойной езде, необоснованно большие обороты двигателя. С другой стороны, если уменьшить главную пару, то (вспомните – надо уместиться в промежуток изменения ОПЧ) приходится увеличивать разницу между передаточными числами в КПП. Ага, хвост вытянули – нос завяз. Теперь при переключении вверх обороты двигателя падают слишком сильно. И хороший разгон у нас не получается. Подумаем. А почему бы не уменьшить отрезок ОПЧ? Тогда мы сможем и передачи сблизить, и главную пару уменьшить, получая экономичный автомобиль с хорошим разгоном. В каких-то пределах, не существенно, так и делают производители. Малые изменения в ОПЧ, естественно, ведут к несущественным изменениям в характере машин. А если изменить отрезок ОПЧ кардинально? Например, уменьшить верхний предел ОПЧ с 16.5 (соответствует 1-ой передаче) до 10.5? Оценить подобное «нововведение» Вы сможете и сами лично, особенно, если у Вас «механика». Просто попробуйте стартовать с места не на 1-ой передаче, а на 2-ой. Можно ли так сделать? Конечно. Педаль сцепления в пол, предварительная подгазовка (чтобы увеличить обороты), отпуск сцепления с одновременным нажатием на газ. А будет ли это удобным при каждом трогании с места? Увы, надоест быстро. Но есть и другой аспект: крутящий момент (при передаче от двигателя на колеса) в данном случае увеличится не в 16.5, а только в 10.5 раз, что не лучшим образом скажется при буксировании прицепа, или увеличении массы нагруженного автомобиля, или на плохой грязевой дороге. Каков же выход?

Да просто увеличить количество передач! Передач стало больше, значит их можно разместить ближе друг к другу.

Меня часто спрашивают: почему 4АКПП Вы считаете хуже, чем 5АКПП? Теперь, после вдумчивого обсуждения всех нюансов, Вы и сами, без моей помощи, ответите на этот вопрос. Ибо 4 передачи всегда огромный компромисс: или мы вынуждены максимально удалять друг от друга передаточные числа (недостатки такого подхода мы уже рассматривали), или увеличивать главную пару (со всеми минусами такого решения). При переходе с 4АКПП даже на 5АКПП (6 и 7, конечно, еще лучше) мы получаем «лишний» коэффициент 1.25, который по своему усмотрению мы можем употребить для существенного улучшения «нарезки» передаточных чисел.

Еще раз, очень коротко, повторим выводы:

1. Если требуется:

— реже переключать передачи

— при спокойной езде держать небольшие обороты двигателя

— увеличить максимальную скорость на каждой передаче, значит производитель уменьшает передаточные числа и главную пару. Ну а если требуется улучшить разгонную динамику, то все надо делать наоборот.

2.Чем ближе передаточные числа, тем более плавным будет разгон при последовательном переключении передач.

3.Чем больше количество передач в КПП, тем лучше.

Благодарю пользователей форума avensis-club.ru за благожелательную критику и полезные предложения.

Вадим Садыков

Автоклуб-Казань

autooboz.info