Двойная главная передача автомобиля: устройство, типы и принцип работы

Общее понятие и применение двойной главной передачи. Двойная главная передача представляет собой ключевой узел трансмиссии автомобилей средней и большой грузоподъемности, а также автобусов. Конструктивно она состоит из двух последовательно размещенных пар зубчатых колес: конической (или гипоидной) и цилиндрической. По сравнению с одинарной главной передачей данная конструкция отличается увеличенными габаритами, массой и более высокой стоимостью изготовления. Основное преимущество заключается в возможности достижения значительных передаточных чисел (в диапазоне от 7 до 12) без критического уменьшения дорожного просвета транспортного средства. 

Компоновка и расположение двойных передач. Двойные главные передачи могут иметь два принципиальных варианта компоновки: горизонтальное и вертикальное расположение. Горизонтальная схема, как показано на рис. 104, обеспечивает широкий диапазон передаточных чисел, но увеличивает длину силового агрегата. Это негативно влияет на компоновку карданных валов, вынуждая увеличивать углы их наклона. Вертикальное расположение упрощает интеграцию проходной главной передачи в конструкцию многоприводных автомобилей и позволяет уменьшить углы наклона карданных валов. Однако при таком расположении картер редуктора крепится к балке моста сверху, что может снизить общую жесткость конструкции и ухудшить условия работы зубчатых пар.

Рис. 104. Двойные главные передачи: а — горизонтальная; 6 — вертикальна

Оптимизация конструкции и распределение передаточных чисел. Для улучшения рабочих характеристик часто применяется схема, при которой плоскость соединения картера редуктора и балки моста расположена под углом 45°. Это создает более благоприятные условия для функционирования всех узлов. При распределении общего передаточного числа между зубчатыми парами большая его величина обычно приходится на цилиндрическую пару, а меньшая – на коническую пару. Такой подход позволяет увеличить размеры конической шестерни, снизить осевые силы, действующие в зацеплении, и тем самым повысить общую надежность и долговечность узла. В существующих конструкциях двойных центральных редукторов передаточные числа конических пар обычно лежат в пределах от 1,7 до 2,7.

Разнесенная двойная главная передача и ее преимущества. Отдельной разновидностью является разнесенная двойная главная передача, конструкция которой представлена на рис. 105. Ее ключевое преимущество заключается в значительном снижении нагрузок, передаваемых на дифференциал, полуоси и карданные механизмы равных угловых скоростей, которые используются в ведущих управляемых мостах. Это позволяет уменьшить их габаритные размеры и массу. Кроме того, данная схема минимизирует нагрузки на зубья шестерен, позволяет уменьшить размеры центральной части моста и увеличить дорожный просвет, одновременно обеспечивая возможность получения больших передаточных чисел.

Рис. 105. Разнесенная двойная главная передача: 1 — коренное колесо; 2 — сателлит; 3 — ось сателлита; 4 — солнечная шестерня; 5 — ступица колеса; 6 — дополнительная опора; 7 — корпус главной передачи; 8 — регулировочная гайка

Недостатки и типы колесных редукторов. К основным недостаткам разнесенных двойных главных передач относится относительная сложность конструкции, обусловленная увеличением количества цилиндрических зубчатых колес и необходимостью использования двух раздельных картеров. Дополнительную сложность представляет размещение подшипниковых узлов так называемых колесных редукторов. В этих редукторах применяются передачи двух типов: с параллельными валами и с соосными валами. Использование передачи с параллельными валами, где шестерня расположена над зубчатым колесом, позволяет добиться максимального дорожного просвета, однако ограничивает возможность получения высокого передаточного числа.

Планетарные редукторы и их эффективность. Передачи с соосными валами подразделяются на непланетарные, с неподвижным водилом, и планетарные, пример которых показан на рис. 106, где неподвижным звеном является коронное колесо. Планетарный редуктор при равных габаритных размерах обладает существенным преимуществом, позволяя увеличить передаточное число на единицу по сравнению с непланетарной схемой. Это преимущество математически описывается формулой:

Z_c, Z_a – число зубьев коронной шестерни и солнечной шестерни. Благодаря своей компактности и эффективности наибольшее распространение получили однорядные планетарные передачи, в которых количество сателлитов может варьироваться от трех до пяти.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: П. П. Лукин; Г. А. Гаспарян; В. Ф. Родионов; К. Ю. Чириков.

Источник: Конструирование и расчет автомобиля. Необычные двигатели.

Данные публикации будут полезны студентам автомобилестроительных и транспортных специальностей, начинающим инженерам-конструкторам и технологам автопрома, а также всем, кто интересуется глубоким пониманием процессов проектирования и компоновки современных автомобилей.