Передаточное число коробки передач: что нужно знать. Выбор передаточных чисел КПП для увеличения мощности

Практически любая коробка передач в современных автомобилях состоит из набора шестерен, которые используются для обеспечения нужного режима работы двигателя и…

Что такое передаточное число коробки передач

Передаточное число КПП что это такое

Передаточное число является основной характеристикой зубчатой передачи. Такая передача передает крутящий момент от двигателя (в случае с автомобилем на ведущие колеса). Также зубчатая передача позволяет как уменьшить, так и увеличить крутящий момент, поступающий от двигателя. Изменение становится возможным благодаря увеличению или уменьшению количества зубцов на шестернях.

Итак, передаточное число (АКПП, МКПП) представляет собой отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни в устройстве коробки передач, редуктора и т.д. Если просто, например, ведущая шестерня имеет 30 зубьев, а ведомая 60. В этом случае передаточное число такой зубчатой пары будет составлять 2, то есть 60:30.

  • Величина передаточного числа в коробке передач и редукторе напрямую оказывает влияние на динамику разгона, а также на показатель максимальной скорости. В ступенчатых КПП имеется несколько зубчатых пар с разными передаточными числами. Чем больше число, тем больше тяги обеспечивает данная передача. При этом мотор быстрее набирает обороты, машина активно разгоняется, однако максимальная скорость не высокая на данной передаче. Для увеличения скорости возникает необходимость в переключении на ступень выше.

Как правило, в автомобиле момент от двигателя, поступающий на КПП, увеличивается на пониженных передачах (1,2, 3). Также на внедорожниках момент может дополнительно изменяться при помощи раздаточной коробки (раздатки), которая отвечает за

понижающую передачу

.

На повышенных передачах (4, 5, 6) происходит уменьшение передаточного числа, что повышает максимальную скорость автомобиля. При этом разгон на таких передачах менее интенсивный, чем на пониженных.  

Еще добавим, что на динамику  разгона также влияет и передаточное число главной пары редуктора. Чем большим оказывается указанное число, тем лучше динамика автомобиля, причем на всех передачах. При этом максимальная скорость ниже. Например, возьмем модели ВАЗ. Если поставить на машину главную пару, которая имеет число 4.1 или 4.3 вместо 3.9, авто будет более динамичным, однако показатель максимальной скорости также будет уменьшен.

С учетом вышесказанного становится понятно, что на разных авто передаточные числа трансмиссии подбирают с учетом мощности двигателя, крутящего момента, который выдает агрегат, целевого назначения самого ТС и т.д.  Другими словами, улучшение динамических характеристик автомобиля  зависит от того, насколько удачно реализован  подбор передаточных чисел в коробке передач.

  • Также при создании КПП конструкторы пытаются достичь оптимального баланса между разгонной динамикой и экономичностью. Если же за счет изменения передаточного отношения необходимо добиться лучшей разгонной динамики автомобиля, экономичность однозначно пострадает.

Кстати, зачастую в 5-и ступенчатых КПП пятая «повышенная» передача не является передачей для достижения максимальной скорости, как многие ошибочно полагают. Стандартно такая передача позволяет получить максимальную экономию горючего, а также значительно снизить шум и нагрузки на силовой агрегат при езде с высокой скоростью или скоростью, близкой к максимальной для данного ТС.

Передаточные числа КПП, таблица

  Модель автомобиля Номер передачи / передаточное число / макс. скорость, км/ч / об/мин Гл. пара
    1 2 3 4 5 6 7 8  
1 Aston Martin Rapide 2010 auto 4,17 2,34 1,52 1,14 0,87 0,69 3,46
    62 112 173 229 301 301  
    6900 6900 6900 6900 6900 5500  
2 Aston Martin V8 Vantage 2006 3,15 1,95 1,44 1,15 0,94 0,78 3,91
    74 118 162 202 250 280  
    7300 7300 7300 7300 7300 6800  
3 Aston Martin Vanquish 2002 2,66 1,78 1,3 1 0,85 0,7 3,69
    98 144 198 258 304 304  
    7000 7000 7000 7000 7000 5780  
4 Audi R8 4.2 FSI 2008 robot 4,37 2,71 1,88 1,41 1,13 0,93 3,46
    66 106 152 197 246 299  
    8250 8250 8250 8000 8000 8000  
5 Audi RS4 2008 3,67 2,21 1,52 1,13 0,92 0,78 4,11
    67 112 162 218 250 250  
    8200 8200 8200 8200 7600 6450  
6 Audi RS6 2003 auto 3,57 2,2 1,51 1 0,8 3,2
    62 101 149 222 250  
    6600 6600 6600 6600 5900  
7 Audi S5 2008 3,67 2,05 1,46 1,13 0,92 0,78 3,89
    62 112 157 202 250 250  
    7400 7400 7400 7400 7400 6250  
8 Audi S8 2001 auto 3,57 2,2 1,5 1 0,8 3,73
    59 96 141 211 250  
    7000 7000 7000 7000 6600  
9 Bentley Continental GT 2004 auto 4,17 2,34 1,52 1,14 0,87 0,69 3,52
    50 96 147 197 258 317  
    6000 6500 6500 6500 6500 6400  
10 Bentley Flying Spur Speed 2010 auto 4,17 2,34 1,52 1,14 0,87 0,69 3,53
    58 102 158 211 277 322  
    6600 6600 6600 6600 6600 6100  
11 BMW M Roadster 2001 4,21 2,49 1,66 1,24 1 3,15
    66 110 166 222 250  
    7600 7600 7600 7600 6800  
12 BMW M3 E46 2001 4,23 2,53 1,67 1,23 1 0,83 3,62
    64 106 160 221 250 250  
    8000 8000 8000 8000 7250 6000  
13 BMW M3 E90 2008 4,05 2,4 1,58 1,19 1 0,87 3,85
    66 110 168 224 250 250  
    8250 8250 8250 8250 7700 6700  
14 BMW M5 E39 2002 4,23 2,53 1,67 1,23 1 0,83 3,15
    64 107 163 221 250 250  
    7000 7000 7000 7000 6400 5300  
15 BMW M5 E60 2006 robot 3,99 2,65 1,81 1,39 1,16 1 0,83 3,62
    70 106 155 202 242 250 250  
    8250 8250 8250 8250 8250 7300 6050  
16 BMW M5 F10 2013 4,06 2,4 1,58 1,19 1 0,87 3,15
    72 122 186 246 250 250  
    7300 7300 7300 7300 6200 5400  
17 BMW Z4 3.0i 2003 4,35 2,5 1,67 1,24 1 0,85 3,07
    58 101 150 202 250 250  
    6500 6500 6500 6500 6450 5475  
18 BMW Z4 M Coupe 2006 4,35 2,5 1,66 1,23 1 0,85 3,62
    61 106 160 214 250 250  
    8000 8000 8000 8000 7500 6400  
19 Bugatti Veyron 16.4 robot 2006 2,25 1,61 1,19 0,92 0,75 0,62 0,55 3,64
    99 147 202 261 317 382 407  
    6200 6550 6600 6600 6600 6600 6350  
20 Cadillac CTS-V 2009 2,66 1,78 1,3 1 0,8 0,63 3,73
    78 117 160 210 261 306  
    6200 6200 6200 6200 6200 5700  
21 Cadillac CTS-V 2012 2,66 1,78 1,3 1 0,8 0,63 3,73
    78 117 160 210 261 306  
    6200 6200 6200 6200 6200 5700  
22 Caterham Super Seven 150hp 2001 3,36 1,81 1,26 1 0,82 3,92
    54 101 144 182 192  
    6800 6800 6800 6800 5900  
23 Chevrolet Camaro ZL1 2012 2,66 1,78 1,3 1 0,8 0,63 3,73
    82 122 166 218 272 296  
    6200 6200 6200 6200 6200 5350  
24 Chevrolet Corvette C5 Z06 2002 2,97 2,07 1,43 1 0,84 0,56 3,42
    77 110 160 229 272 274  
    6500 6500 6500 6500 6500 4280  
25 Chevrolet Corvette C6 2005 2,97 2,07 1,43 1 0,71 0,57 3,42
    80 115 166 238 298 298  
    6500 6500 6500 6500 5600 4700  
26 Chevrolet Corvette C6 Z06 2006 2,66 1,78 1,3 1 0,74 0,5 3,42
    98 146 200 259 317 301  
    7000 7000 7000 7000 6300 4050  
27 Chevrolet Corvette C6 ZR1 2009 2,29 1,61 1,21 1 0,81 0,67 3,42
    106 149 198 240 298 328  
    6500 6500 6500 6500 6500 5950  
28 Chrysler 300 SRT8 2012 auto 3,59 2,19 1,41 1 0,83 3,06
    78 128 198 280 280  
    6400 6400 6400 6400 4650  
29 Dodge Challenger SRT8 392 2011 2,97 2,1 1,46 1 0,74 0,5 3,91
    75 106 152 221 288 290  
    6400 6400 6400 6400 6150 4200  
30 Dodge Viper SRT10 Coupe 2006 2,66 1,78 1,3 1 0,74 0,5 3,07
    94 141 194 251 304 291  
    6000 6000 6000 6000 5400 3500  
31 Dodge Viper SRT10 Coupe 2008 2,66 1,82 1,3 1 0,74 0,5 3,07
    99 146 203 264 323 307  
    6250 6250 6250 6250 5450 3500  
32 Ferrari 458 Italia robot 2012 3,08 2,19 1,63 1,29 1,03 0,84 0,69 5,14
    75 104 141 178 222 274 325  
    9000 9000 9000 9000 9000 9000 8800  
33 Ferrari 550 Maranello 2001 3,15 2,18 1,57 1,19 0,94 0,76 3,91
    78 112 155 205 259 320  
    7700 7700 7700 7700 7700 7650  
34 Ferrari 599 GTB Fiorano 2007 robot 3,15 2,18 1,57 1,19 0,94 0,78 4,18
    83 120 166 221 280 328  
    8400 8400 8400 8400 8400 8250  
35 Ferrari California 2010 robot 3,4 2,19 1,63 1,28 1,09 0,86 0,72 4,44
    69 107 144 182 214 272 309  
    8000 8000 8000 8000 8000 8000 7600  
36 Ferrari F430 2006 robot 3,29 2,16 1,61 1,27 1,03 0,82 4,3
    80 120 162 205 253 317  
    8500 8500 8500 8500 8500 8500  
37 Ford Mustang Shelby GT350 2011 3,66 2,43 1,69 1,32 1 0,65 3,73
    64 96 139 178 234 250  
    7000 7000 7000 7000 7000 4800  
38 Ford Mustang Shelby GT500 2013 2,66 1,82 1,3 1 0,77 0,5 3,31
    102 149 208 270 323 323  
    7000 7000 7000 7000 6450 4200  
39 Honda NSX 2002 3,07 1,96 1,43 1,13 0,91 0,72 4,06
    74 115 158 200 246 280  
    8000 8000 8000 8000 8000 5975  
40 Honda S2000 2005 3,13 2,05 1,48 1,16 0,94 0,76 4,1
    61 93 128 165 202 250  
    8000 8000 8000 8000 8000 8000  
41 Infiniti M56 2011 auto 4,78 3,1 1,98 1,37 1 0,87 0,78 2,61
    69 106 166 240 250 250 250  
    6700 6700 6700 6700 5050 4400 3900  
42 Jaguar S-Type R 2003 auto 4,17 2,34 1,52 1,14 0,87 0,69 2,87
    46 98 168 224 250 250  
    4750 5600 6250 6250 5300 4200  
43 Jaguar XFR 2009 auto 4,17 2,34 1,52 1,14 0,87 0,69 3,31
    61 107 165 219 250 250  
    6600 6600 6600 6600 5700 4500  
44 Jaguar XJL Supercharged 2011 auto 4,17 2,34 1,52 1,14 0,87 0,69 3,31
    62 110 170 226 250 250  
    6600 6600 6600 6600 5500 4400  
45 Jaguar XKR 2008 auto 4,17 2,34 1,52 1,14 0,87 0,69 3,31
    56 99 154 205 250 250  
    6250 6250 6250 6250 5800 4600  
46 Jaguar XKR-S auto 2012 4,17 2,3 1,52 1,14 0,87 0,69 3,31
    61 109 165 221 288 300  
    6500 6500 6500 6500 6500 5300  
47 Lamborghini Aventador LP700-4 2012 robot 3,91 2,44 1,81 1,46 1,19 0,97 0,84 2,87
    78 126 170 210 259 317 347  
    8250 8250 8250 8250 8250 8250 7900  
48 Lamborghini Gallardo LP560-4 robot 2009 3,31 2,05 1,46 1,14 0,94 0,78 4,06
    80 130 181 232 282 325  
    8300 8300 8300 8300 8300 7950  
49 Lamborghini Murciélago 2002 2,94 2,06 1,52 1,18 1,03 0,91 2,53
    99 142 194 251 290 328  
    7500 7500 7500 7500 7500 7500  
50 Lexus IS F 2008 auto 4,6 2,72 1,86 1,46 1,23 1 0,82 0,68 2,94
    62 106 154 195 234 272 272 272  
    6800 6800 6800 6800 6800 6450 5300 4400  
51 Lexus LFA 2011 robot 3,23 2,19 1,61 1,23 0,97 0,8 3,42
    83 123 166 219 277 325  
    9300 9300 9300 9300 9300 8900  
52 Lotus Elise 190hp 2005 3,12 2,05 1,48 1,17 0,92 0,82 4,53
    67 102 142 179 227 237  
    8000 8000 8000 8000 8000 7400  
53 Lotus Exige 190hp 2006 3,12 2,05 1,48 1,17 0,92 0,81 4,53
    69 106 146 184 235 230  
    8500 8500 8500 8500 5500 4750  
54 Lotus Exige S 220hp 2007 3,12 2,05 1,48 1,17 0,92 0,82 4,53
    69 106 146 184 237 237  
    8500 8500 8500 8500 8500 7580  
55 Maserati GranTurismo 2008 auto 4,17 2,34 1,52 1,14 0,87 0,69 3,73
    61 109 166 222 283 278  
    7250 7250 7250 7250 7050 5500  
56 Mazda MX-5 2006 3,82 2,26 1,64 1,18 1 0,83 4,1
    50 83 115 160 189 208  
    6750 6750 6750 6750 6750 6200  
57 Mazda RX-8 2004 3,76 2,27 1,65 1,19 1 0,84 4,44
    62 104 142 198 235 237  
    9000 9000 9000 9000 9000 7650  
58 McLaren MP4-12C robot 2012 2,76 2,11 1,32 1,03 0,93 0,73 0,55   3,31
    78 104 165 211 235 299 330 0  
    8200 8200 8200 8200 8200 8200 6800    
59 Mercedes C32 AMG W203 2002 auto 3,59 2,19 1,41 1 0,83 3,06
    61 102 160 226 250  
    6000 6200 6200 6200 5650  
60 Mercedes C63 AMG W204 2008 auto 4,38 2,86 1,92 1,37 1 0,82 0,73   2,85
    66 101 150 210 250 250 250 0  
    7400 7400 7400 7400 6400 5250 4675    
61 Mercedes CLK55 AMG 2001 auto 3,59 2,19 1,14 1 0,83 2,82
    67 110 171 242 250  
    6000 6000 6000 6000 5200  
62 Mercedes CLK63 Black 2007 auto 4,38 2,86 1,92 1,37 1 0,82 0,73   2,82
    66 104 155 218 298 298 298 0  
    7000 7300 7300 7300 7300 6000 5350    
63 Mercedes E500 W212 2010 auto 4,38 2,86 1,92 1,37 1 0,82 0,73   2,47
    69 106 158 208 208 208 208 0  
    6500 6500 6500 6100 4450 3650 3250    
64 Mercedes E55 W211 AMG 2003 auto 3,59 2,19 1,41 1 0,83 2,65
    75 128 198 250 250  
    6300 6500 6500 5775 4800  
65 Mercedes E63 AMG W211 2007 auto 4,38 2,86 1,92 1,37 1 0,82 0,73   2,65
    64 101 150 210 250 250 250 0  
    7200 7400 7400 7400 6350 5200 4650    
66 Mercedes S55 AMG W220 2001 auto 3,59 2,19 1,41 1 0,83 2,82
    70 118 184 250 250  
    5900 6000 6000 5750 4750  
67 Mercedes SL65 Black 2009 auto 3,6 2,19 1,41 1 0,83 2,65
    82 134 208 294 318  
    6400 6400 6400 6400 5800  
68 Mercedes SLK32 AMG 2002 auto 3,59 2,19 1,41 1 0,83 3,07
    59 98 150 213 250  
    6200 6200 6200 6200 6000  
69 Mercedes SLS AMG robot 2011 3,4 2,19 1,63 1,29 1,03 0,84 0,72   3,67
    70 109 147 186 232 285 317 0  
    7300 7300 7300 7300 7300 7300 6950    
70 Mini Cooper S 2007 3,31 2,13 1,48 1,14 0,95 0,82 3,65
    61 96 138 178 214 222  
    6500 6500 6500 6500 6500 5650  
71 Mini JCW Coupe 2013 3,31 2,13 1,48 1,14 0,95 0,82 3,71
    59 91 133 171 206 238  
    6800 6800 6800 6800 6800 6800  
72 Mitsubishi Lancer Evo VIII 2003 2,93 1,95 1,41 1,03 0,72 4,53
    64 96 133 182 250  
    7000 7000 7000 7000 6650  
73 Mitsubishi Lancer Evo X 2008 2,86 1,95 1,44 1,1 0,76 4,69
    69 101 136 179 259  
    7500 7500 7500 7500 7500  
74 Nissan 350Z 2003 3,79 2,32 1,62 1,27 1 0,79 3,54
    61 98 141 179 227 250  
    6600 6600 6600 6600 6600 5700  
75 Nissan 370Z 2009 3,79 2,32 1,62 1,27 1 0,79 3,69
    67 109 155 198 250 250  
    7500 7500 7500 7500 7400 5850  
76 Nissan GT-R 2010 robot 4,06 2,3 1,6 1,25 1 0,8 3,7
    61 107 155 197 246 309  
    7000 7000 7000 7000 7000 7000  
77 Porsche 911 (996) Carrera 2002 3,82 2,2 1,52 1,22 1,02 0,84 3,44
    62 109 157 195 234 283  
    7300 7300 7300 7300 7300 6175  
78 Porsche 911 (996) GT2 2002 3,82 2,05 1,41 1,12 0,92 0,75 3,44
    62 117 170 213 259 312  
    6750 6750 6750 6750 6750 6600  
79 Porsche 911 (996) GT3 2004 3,82 2,15 1,56 1,21 1 0,85 3,44
    74 130 179 232 280 304  
    8200 8200 8200 8200 8200 7550  
80 Porsche 911 (997) Carrera S 2005 3,91 2,32 1,61 1,28 1,08 0,88 3,44
    66 110 160 200 237 291  
    7200 7200 7200 7200 7200 7200  
81 Porsche 911 (997) GT2 2008 3,15 1,89 1,4 1,09 0,89 0,73 3,44
    77 128 173 222 272 326  
    6750 6750 6750 6750 6750 6650  
82 Porsche 911 (997) GT3 2010 3,82 2,26 1,64 1,29 1,06 0,92 3,44
    80 136 186 237 288 309  
    8500 8500 8500 8500 8500 7900  
83 Porsche 911 (997) GT3 RS 2007 3,82 2,26 1,64 1,29 1,06 0,92 3,44
    82 138 190 242 294 307  
    8400 8400 8400 8400 8400 7600  
84 Porsche 911 (997) GT3 RS 4.0 2011 3,82 2,26 1,64 1,29 1,06 0,88 3,89
    70 120 166 211 256 310  
    8400 8500 8500 8500 8500 8500  
85 Porsche 911 (997) Turbo 2010 3,82 2,14 1,48 1,18 0,97 0,79 3,44
    66 117 170 213 258 310  
    7000 7000 7000 7000 7000 6900  
86 Porsche Boxster 2003 3,5 2,12 1,43 1,09 0,84 3,56
    69 114 168 219 251  
    7200 7200 7200 7200 6350  
87 Porsche Boxster S 2013 robot 3,91 2,29 1,65 1,3 1,08 0,88 0,62 3,89
    70 118 165 210 251 275 275  
    7800 7800 7800 7800 7800 6950 4900  
88 Porsche Carrera GT 2004 3,2 1,87 1,36 1,07 0,9 0,75 4,44
    78 134 186 235 277 328  
    8400 8400 8400 8400 8400 8200  
89 Porsche Cayman S 2006 3,31 1,95 1,41 1,13 0,97 0,82 3,88
    70 120 165 206 240 274  
    7200 7200 7200 7200 7200 6950  
90 Porsche Cayman S 2009 3,31 1,95 1,41 1,13 0,97 0,82 3,88
    70 120 165 206 240 277  
    7200 7200 7200 7200 7200 7000  
91 Porsche Panamera Turbo 2010 robot 5,97 3,31 2,01 1,37 1 0,81 0,59 3,15
    46 85 139 205 282 301 270  
    6700 6700 6700 6700 6700 5800 3800  
92 Rolls-Royce Ghost auto 2010 4,72 3,14 2,11 1,67 1,29 1 0,84 0,67 2,81
    66 98 146 184 238 250 250 250  
    6000 6000 6000 6000 6000 4870 4090 3250  
93 Saab 9-3 Vector 2003 3,77 2,04 1,32 0,95 0,76 0,62 3,91
    53 96 149 206 234 234  
    6400 6400 6400 6400 5800 4750  
94 Saleen S7 2003 2,56 1,61 1,14 0,96 0,81 0,7 3,22
    101 160 226 267 317 352  
    6500 6500 6500 6500 6500 6250  
95 Subaru BRZ 2013 3,63 2,19 1,54 1,21 1 0,77 4,1
    56 93 133 168 203 216  
    7400 7400 7400 7400 7400 6000  
96 Subaru Impreza WRX STi 2004 3,64 2,38 1,76 1,35 0,97 0,76 3,9
    59 91 122 160 222 235  
    7000 7000 7000 7000 7000 5800  
97 Subaru Impreza WRX STI 2008 3,64 2,24 1,52 1,14 0,97 0,76 3,9
    56 91 134 179 210 250  
    6700 6700 6700 6700 6700 6200  
98 Volvo C30 T5 2007 3,39 1,91 1,27 0,95 0,78 0,65 3,77
    61 107 162 218 238 238  
    6600 6600 6600 6600 5950 4950  
99 Volvo S40 T5 2005 3,39 1,91 1,27 0,95 0,78 0,65 3,77
    61 109 165 208 208 208  
    6600 6600 6600 6250 5150 4300  
100 Volvo S60 T6 AWD auto 2011 4,15 2,37 1,56 1,16 0,86 0,69 3,33
    56 98 150 202 250 231  
    6500 6500 6500 6500 6000 4450  
101 VW Golf IV R32 2004 3,36 2,09 1,47 1,1 0,86 0,72 4,24
    56 90 128 171 208 208  
    6500 6500 6500 6500 6200 5200  
102 VW Passat W8 2002 auto 3,67 2 1,41 1 0,74 3,5
    53 98 138 194 208  
    6300 6300 6300 6300 5000  

Примечание: автомобили, оборудованные автоматическими или роботизированными коробками передач, имеют приставку в названии «auto» или «robot» соответственно.

Автор: TRC

Формула расчёта[править | править код]

u = zБ / zМ
где
– число зубьев большей шестерни;
– число зубьев меньшей шестерни.

Повышающая и понижающая передача

Рассмотрим нижнюю картинку. Зеленый шкив с помощью ручки крутит персонаж с силой F. Это ведущий шкив. Синий шкив крутится за счет ремня. Это ведомый шкив. К нему на вал подвешен груз с максимально возможной массой, которую может поднять механизм.  

Рис. 8. Виды ремённых передач

  1. В первом случае диаметр ведущего и ведомого шкивов одинаковый. Скорость и сила на выходе не поменяется.
  2. Во втором случае диаметр ведущего шкива меньше ведомого. Скорость на выходе упадет. Такая передача называется понижающей. Сила при этом увеличится и механизм сможет поднять груз большей массы, чем первый.
  3. В третьем случае диаметр ведущего шкива больше ведомого. Скорость на выходе увеличится. Такая передача называется повышающей. Сила при этом уменьшится и механизм сможет поднять груз меньшей массы, чем первый и второй.

Почему так происходит? Любой сложный механизм можно представить через простые механизмы. В данном случае ручка, за которую тянет персонаж и радиус к точке на окружности, которую толкает приводной ремень, образуют рычаг. Посмотрите на следующий рисунок.

Рис. 9. Схема понижающей и повышающей ремённой передачи

Короче плечо рычага к нагрузке (радиус шкива) – больше сила, но меньше пройденный путь.

Длиннее плечо рычага к нагрузке (радиус шкива) – меньше сила, но больше пройденный путь.

Эти схемы с понижающей и повышающей ремённой передачей наглядно демонстрируют работу золотого правила механики — за выигрыш в силе приходится платить таким же проигрышем в расстоянии (схема 1) или за выигрыш в расстоянии приходится платить таким же проигрышем в силе (схема 2).

Природа передаточного числа и сфера влияния данной характеристики КПП

У каждого производителя существуют собственные соображения о том, как определять оптимальное число для коробки. Природа этого значения достаточно проста – вычисляется соотношение количества зубьев ведущей и ведомой шестерни. Если ведущая шестеренка имеет 60 зубьев, а ведомая – 30, то передаточное число будет равно 2 (60:30). Если же наоборот, ведущая шестеренка будет обладать 30 зубьями, а ведомая – 60, то передаточное число будет равно 0.5 (30:60).

GearTransmissionNumber2.jpg

Сфера влияния этого фактора достаточно серьезная. Если передаточное число коробки подобрано на заводе не слишком хорошо, автомобиль будет крайне сложно эксплуатировать. Потому концерны стараются максимально точно настраивать качественную работу КПП в этом аспекте. В современных условиях наиболее распространенные диапазоны передаточных чисел для стандартной и популярной 5-ступенчатой механической коробки следующие:

  • первая передача зачастую обладает числом от 3 до 4;
  • вторая передача обладает передаточным числом от 2 до 2.9;
  • третья передача от 1.2 до 1.9;
  • четвертая передача от 0.9 до 1.2;
  • пятая передача от 0.7 до 0.9;
  • передача заднего хода от 3 до 4.

GearTransmissionNumber3.jpg

Для автоматических коробок передач зачастую используют более длинные диапазоны, чтобы получить плавную и эластичную работу агрегата в различных режимах. С помощью передаточного число определяется длина передач, что серьезно влияет на качество и комфорт поездки водителя за рулем. Если передаточные числа настроены неудачно, ездить на машине с механической коробкой будет страшно неудобно. А на автомате с плохой настройкой будут проявляться постоянные рывки, расход топлива будет значительно завышен.

Вот такие особенности определяет передаточное число коробки передач. Главной задачей правильной настройки этого механизма является обеспечение нормальной работы двигателя в различных режимах. Именно после определения передаточных чисел и прочих особенностей коробки производитель создает рекомендации по скоростным режимам и оборотам для переключения передач. А также в связи с этой информацией и ее особенностями настраиваются прочие механизмы автомобиля.

Как устроена коробка передач?

Как известно, механическая коробка переключения передач (МКПП) есть не что иное, как многоступенчатый шестеренный редуктор, в функции которого входит изменение крутящего момента. При этом переключение передач (скоростей) можно осуществлять только вручную, поэтому ее довольно часто называют еще и ручной коробкой передач.

Абсолютно любая КПП состоит из набора валов и расположенных на них шестерен. Ведущий вал соединен с маховиком посредством сцепления, а ведомый вал, в свою очередь, имеет жесткое соединение с карданным валом. Между ними расположен промежуточный вал, который и направляет вращение от ведущего к ведомому валу. Причем между собой все три этих узла взаимодействуют посредством расположенных на них шестеренок. Для того чтобы уменьшить шум, эти шестерни делают косозубыми.

Таким образом, принцип работы КПП можно свести к кинематическому соединению ведущего и ведомого валов, обусловленному различными комбинациями шестерен с разным передаточным числом (ПЧ).

Считаем передаточное число коробки передач

ПЧ является отношением количества зубьев ведомой к числу зубьев ведущей шестеренки. Таким образом, рассчитывается оно довольно просто. Допустим, если первая имеет 50 зубьев, а вторая – 25, то, разделив первое на второе число (50:25), получим 2. Последняя цифра и будет значением ПЧ данной пары. Но если вы понятия не имеете, какое значение ПЧ у вашей коробки передач, то вычислить его можно довольно легко. Для этого понадобится смотровая яма и домкрат.

Поставив машину на смотровую яму, установите противооткатный башмак во избежание разных неприятных моментов. Затем поставьте рычаг КПП в нейтральное положение и немного приподнимите с помощью домкрата одно из ведущих колес. Далее необходимо сделать отметки мелом на полу и колесе так, чтобы они четко совпадали. Аналогичные отметки необходимо поставить и на корпусе и фланце редуктора.

В дальнейших шагах вам понадобится помощник, кто-то (например, вы) должен вращать колесо и считать количество сделанных оборотов, напарник (ваш друг) же считает количество оборотов карданного вала. Как только метки совпадут снова, необходимо прекратить подсчет. В результате вы получите два значения, количество оборотов колеса делится пополам, а затем на полученное значение необходимо разделить обороты кардана. В результате будет нужное передаточное число.

Расчет без учета сопротивления

В расчете передаточного числа шестерен используют количество зубьев на каждой детали или их радиусы.

u12 = ± Z2/Z1 и u21 = ± Z1/Z2,

Где u12 – передаточное число шестерни и колеса;

Z2 и Z1 – соответственно количество зубьев ведомого колеса и ведущей шестерни.

Знак «+» ставится, если направление вращения не меняется. Это относится к планетарным редукторам и зубчатым передачам с нарезкой зубцов по внутреннему диаметру колеса. При наличии паразиток – промежуточных деталей, располагающихся между ведущей шестерней и зубчатым венцом, направление вращения изменяется, как и при наружном соединении. В этих случаях в формуле ставится «–».

При наружном соединении двух деталей посредством расположенной между ними паразитки, передаточное число вычисляется как соотношение количества зубьев колеса и шестерни со знаком «+». Паразитка в расчетах не участвует, только меняет направление, и соответственно знак перед формулой.

Обычно положительным считается направление движения по часовой стрелке. Знак играет большую роль при расчетах многоступенчатых редукторов. Определяется передаточное число каждой передачи отдельно по порядку расположения их в кинематической цепи. Знак сразу показывает направление вращения выходного вала и рабочего узла, без дополнительного составления схем.

Вычисление передаточного числа редуктора с несколькими зацеплениями – многоступенчатого, определяется как произведение передаточных чисел и вычисляется по формуле:

u16 = u12×u23×u45×u56 = z2/z1×z3/z2×z5/z4×z6/z5 = z3/z1×z6/z4

Способ расчета передаточного числа позволяет спроектировать редуктор с заранее заданными выходными значениями количества оборотов и теоретически найти передаточное отношение.

Зубчатое зацепление жесткое. Детали не могут проскальзывать относительно друг друга, как в ременной передаче и менять соотношение количества вращений. Поэтому на выходе обороты не изменяются, не зависят от перегруза. Верным получается расчет скорости угловой и количества оборотов.

КПД зубчатой передачи

Для реального расчета передаточного отношения, следует учитывать дополнительные факторы. Формула действительна для угловой скорости, что касается момента силы и мощности, то они в реальном редукторе значительно меньше. Их величину уменьшает сопротивление передаточных моментов:

  • трение соприкасаемых поверхностей;
  • изгиб и скручивание деталей под воздействием силы и сопротивление деформации;
  • потери на шпонках и шлицах;
  • трение в подшипниках.

Для каждого вида соединения, подшипника и узла имеются свои корректирующие коэффициенты. Они включаются в формулу. Конструктора не делают расчеты по изгибу каждой шпонки и подшипника. В справочнике имеются все необходимые коэффициенты. При необходимости их можно рассчитать. Формулы простотой не отличаются. В них используются элементы высшей математики. В основе расчетов способность и свойства хромоникелевых сталей, их пластичность, сопротивление на растяжение, изгиб, излом и другие параметры, включая размеры детали.

Что касается подшипников, то в техническом справочнике, по которому их выбирают, указаны все данные для расчета их рабочего состояния.

При расчете мощности, основным из показателей зубчатых зацепления является пятно контакта, оно указывается в процентах и его размер имеет большое значение. Идеальную форму и касание по всей эвольвенте могут иметь только нарисованные зубья. На практике они изготавливаются с погрешностью в несколько сотых долей мм. Во время работы узла под нагрузкой на эвольвенте появляются пятна в местах воздействия деталей друг на друга. Чем больше площадь на поверхности зуба они занимают, тем лучше передается усилие при вращении.

Все коэффициенты объединяются вместе, и в результате получается значение КПД редуктора. Коэффициент полезного действия выражается в процентах. Он определяется соотношением мощности на входном и выходном валах. Чем больше зацеплений, соединений и подшипников, тем меньше КПД.

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.

Как определить передаточное число

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.

Передаточное число планетарного механизма[править | править код]

Для любого простого или сложного планетарного механизма таковое определяется как соотношение зубьев большего центрального зубчатого колеса к меньшему[3][4].

История

Ремённая передача – одна из древнейших и простых механических передач, в которой используются приводные ремни и специальные колеса — шкивы. По некоторым источникам, ременная передача впервые документально описана китайским философом, поэтом и политиком Ян Сюном (53 год до н. э. – 18 год н. э.) периода империи Хань в тексте «Словарь местных выражений». Описанное устройство использовали ткачи в своей работе с шелком.

Кстати, слово «ремённая» записывается через букву «ё», на которую и нужно ставить ударение. Но в печати, например, в нашем следующем заголовке, точки над «ё» могут опускать. Это не является ошибкой, но не забудьте ставить ударение правильно.

На средневековых картинах можно увидеть механизм — самопрялку, в которой принцип ремённой передачи используется для ускорения получения пряжи. Большое развитие ремённая передача вместе с другими механизмами получила во времена английской промышленной революции (1780-1830 гг.), которая началась с изобретения в 1769 году паровой машины. Небольшие кустарные ремесленные производства начали вытесняться фабричным трудом с большим количеством машин.

Рис. 1. Слева. Фрагмент из «Декреталий Григория IX». Примерно 1340 год. Справа. Мартен ван Хемскерк. Портрет женщины с прялкой. 1529 год
Рис. 2. Типография в 1870 году

На приведенной ниже картинке показаны примеры использования ремённой передачи в современных технических устройствах – от двигателя внутреннего сгорания автомобиля до 3D-принтера.

Рис. 3. Примеры использования ремённых передач. А – ремень ГРМ на электрогенераторе двигателя автомобиля. Б – механизм кассетного магнитофона. В – зубчатый ремень 3D -принтера. Г – ремень вместо цепи на велосипеде. Д – ремённая передача на роторной косилке мотоблока

Применение тюнингового рядов

В продолжение разговора о «перебирании рычагом» упомянем о специальных тюнинговых рядах (в профессиональной среде их именуют коммерческими рядами) передач. Хозяева стоковых машин знают, что если сильно выкрутить двигатель на первой передаче, при переключении на вторую обороты резко падают, снижается динамика. Виной — слишком большой разрыв между передаточными числами 1-й и 2-й передач.
Тюнинговые ряды обеспечивают равномерный разгон автомобиля на всех передачах. Первая передача, по сравнению со «стандартом», слегка «понижена». В этом варианте динамика ухудшается, зато передача становится более «длинной», а в сочетании с главной парой 4,3 — предел мечтаний. Вторая приближена к первой, что избавляет от ощутимого «провала». Третья и пятая — как на «стандарте». Четвертая приближена к третьей, шестая — к пятой.

Сходство и отличие от передаточного отношения[править | править код]

Передаточное число в отличие от передаточного отношения всегда положительное и больше единицы. Передаточное число характеризует передачу только количественно. Передаточное число и передаточное отношение могут совпадать только у передачи внутреннего зацепления. У передач внешнего зацепления они не совпадают, так как в любом случае имеют разные знаки: передаточное отношение – отрицательное, а передаточное число – положительное. Наиболее распространены понижающие передачи, так как частота вращения исполнительного механизма в большинстве случаев меньше частоты вращения вала двигателя.[5]

В современном техническом речевом обиходе термины передаточное отношение и передаточное число зачастую подразумеваются как синонимы. Объяснение этому проистекает из факта того, что подавляющее число зубчатых передач являются понижающими, а у таких передач передаточное отношение и передаточное число совпадают. Формально, такое смешение терминов есть ошибка, так как передаточное отношение всегда определяется через угловые и линейные перемещения ведущего и ведомого элемента[6] [7], а передаточное число только через число зубьев пары зубчатых колёс и только для зубчатых передач вращением. Фактически, это настолько широко распространено, в том числе в технической литературе, что, вероятно, уже может считаться нормой.

Примеры современного употребления:
Для механизмов типа винт-гайка-сектор передаточное число определяется отношением радиуса начальной окружности зубьев сектора к шагу винта[8].
Передаточные числа червячных пар достаточно велики, достигая 26 и более, причём могут иметь переменное передаточное число в зависимости от угла поворота[9].

Передаточное отношение зубчатой передачи

Так называется механизм, в котором используются колеса с зубьями, находящимися в зацеплении. Она считается наиболее рациональной и востребованной для машиностроения. Существует множество разнообразных вариантов изготовления подобных колес, отличающихся по расположению осей, форме зубьев, способу их зацепления и т.д. Как в случае с цепной, для зубчатой передаточное число определяется делением числа зубьев шестерен (z2/z1).

Многообразие вариантов построения зубчатой передачи предоставляет возможность использовать их в разных условиях, от тихоходного редуктора до высокоточных приводов.
зубчатая передача
Для зубчатой передачи характерны:

  • постоянное передаточное число;
  • компактность;
  • высокий кпд;
  • надежность.

Одной из разновидностей зубчатой передачи считается червячная. Она используется в тех случаях, когда передача момента осуществляется между скрещивающимися валами, для чего применяется такой элемент как червяк, представляющий собой винт специальной конструкции с резьбой. Для определения передаточного отношения червячной передачи выполняют деление количества зубьев колеса (червячного) z2 на число заходов резьбы червяка z1.

Устройство и основные требования к главной передаче

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.

Shema-GP-Ispr.jpgСхема главной передачи ведущего моста автомобиля: 1 – ведущие колеса; 2 – полуось; 3 – ведомая шестерня; 4 -ведущий вал; 5 -ведущая шестерня

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к главной передаче:

  • минимальный уровень шума и вибраций при работе;
  • минимальный расход топлива;
  • высокий КПД;
  • обеспечение высоких тягово-динамических характеристик;
  • технологичность;
  • минимальные габаритные размеры (чтобы увеличить клиренс и не повышать уровень пола в автомобиле);
  • минимальная масса;
  • высокая надежность;
  • минимальная необходимость в обслуживании.

Увеличить КПД главной передачи можно повысив качество изготовления зубьев обоих шестерен, а также увеличив жесткость деталей и применив в конструкции подшипники качения. Отметим, что максимально сокращать вибрации и шум при работе чаще всего требуется для зубчатых редукторов легковых автомобилей. Вибрации и шум можно минимизировать, обеспечив надежное смазывание зубьев, повысив точность зацепления зубчатых колес, увеличив диаметр валов, а также прочими мерами, которые повышают жесткость элементов механизма.

По числу пар зацеплений

  • Одинарная – имеет в составе только одну пару шестерен: ведомую и ведущую.
  • Двойная – имеет в составе две пары зубчатых колес. Делится на двойную центральную или двойную разнесенную. Двойная центральная располагается только в ведущем мосту, а двойная разнесенная еще и в ступице ведущих колес. Применяется на грузовом транспорте, так как на нем требуется повышенное передаточное число.

Odinarnaya-i-dvoynaya-glavnaya-peredacha-Ispr-e1487189109810.jpg

Одинарная и двойная главная передача

По виду зубчатого соединения

  • Цилиндрическая. Применяется на машинах с передним приводом, в которых двигатель и коробка переключения передач имеют поперечное расположение. В этом типе соединения применяются шестерни с шевронными и косыми зубьями.
  • Коническая. Используется на тех заднеприводных машинах, в которых не важны размеры механизмов и нет ограничений на уровень шума.
  • Гипоидная – самый популярный вид зубчатого соединения для автомобилей с задним приводом.
  • Червячная -в конструкции трансмиссии автомобилей практически не применяется.

TSilindricheskaya-GP.jpg

Цилиндрическая главная передача

По компоновке

  • Размещенные в коробке передач либо в силовом агрегате. На переднеприводных автомобилях главная передача расположена непосредственно в корпусе КПП.
  • Размещенные отдельно от КПП. В машинах с задним приводом главная пара шестерен располагается в картере ведущего моста вместе с дифференциалом.

Отметим, что в полноприводных автомобилях расположение главной пары зубчатых колес зависит от разновидности привода.

Konicheskaya-GP.jpg

Коническая главная передача

Вопросы

1. Что ты можешь сказать о ремённых передачах по этим двум изображениям? В чем их отличие и из каких элементов они состоят?

ПОДРОБНО О РЕМЁННОЙ ПЕРЕДАЧЕ: история, виды, передаточное отношение

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...