Передаточные числа: Передаточное число редуктора — как определить

От чего зависит передаточное число коробки передач и на что влияет

Содержание

• Что такое передаточное число коробки передач и на что оно влияет

• Ступени КПП

• Замена КПП

• Тюнинг

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.

Какое оптимальное передаточное число коробки передач?

Практически любая коробка передач в современных автомобилях состоит из набора шестерен, которые используются для обеспечения нужного режима работы двигателя и для передачи необходимого крутящего момента на колеса через КПП. Исключением является вариатор CVT, который использует бесступенчатые технологии в своем переключении. Все остальные широко распространенные коробки применяют именно шестерни, которые имеют разные размер и могут обеспечить необходимые особенности работы машины. Одной из основных характеристик КПП является так называемое передаточное число.

Если бы в автомобиле не было коробки передач, сдвинуть его с места было бы сложной задачей. А после того, как авто тронулось бы, невозможно было бы набрать нормальную скорость, ведь двигатель очень быстро раскручивается и доходит до пика своих возможностей. Потому был придуман дополнительный блок с шестеренками, которые включаются в зависимости от скорости и режима работы автомобиля. Сегодня мы поговорим о таком моменте технических характеристик машины, как передаточные числа коробки.

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).

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.

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.

Каким должно быть оптимальное передаточное число в коробке?

Говорить про оптимальные показатели в данном случае невозможно. Передаточное число коробки переда подбирается на заводе при изготовлении автомобиля, оно является неотъемлемой характеристикой конкретной коробки передач. Потому говорить о каких-либо цифровых значениях в данной связи невозможно. Это то самое, что говорить о превосходстве зимней резины над летней. Они просто разные, потому их эксплуатируют в различные сезоны. С передаточным числом все несколько иначе, ведь его особенности влияют на повадки машины.

Но для каждого водителя идеальные повадки автомобиля также разные, потому сложно определить оптимальное передаточное число. Также зависит удобство управления авто с конкретным передаточным числом от мощности двигателя, его способности тянуть с самых низов. Иначе водителю придется постоянно переключать передачи, а автоматическая коробка будет постоянно задействовать быстро выходящие из строя механизмы. Важно подобрать правильное передаточное число КПП, чтобы обеспечить следующие важные аспекты:

• удобная эксплуатация автомобиля без чрезмерного количества переключения передач на механике или автомате;
• нормальная динамика автомобиля, которая определяется именно настройками каждой отдельной передачи;
• отличная работа в комплексе всех передач, отсутствие выхода из общего строя одного из режимов поездки;
• обеспечение нормального расхода топлива при обычной эксплуатации автомобиля и отсутствие перегазовок;
• наличие длинной последней передачи, которая может разогнать авто до максимальной скорости;
• обеспечение эластичных условий эксплуатации силового агрегата, а также самого модуля КПП;
• полная совместимость разработанного двигателя с передаточными числами трансмиссии в автомобиле.

Именно по этим причинам для каждого отдельного двигателя производитель разрабатывает коробку с определенными передаточными числами. Мало того, установка неродной коробки на автомобиль чревата серьезными последствиями. Если вы решите поставить на ваше авто коробку передач от более мощной модификации того самого двигателя, то обеспечите серьезные нарушения в эксплуатации авто. Придется задуматься о большом износе двигателя и не слишком удобных вариантах переключения передач.

При установке на двигатель коробки передач с менее мощного силового агрегата вы украдете у себя часть потенциала машины. Коробка не будет раскрывать весь потенциал агрегата, а также заставит тратить больше топлива на поездку. Это самые главные причины, которые заставляют автомобильных производителей изготавливать постоянно новые коробки с более универсальными и хорошими для эксплуатации настройками. Передаточные числа также сильно зависят от предназначения машины.

Если вы хотите получить больше сведений и технических моментов о коробке передач, ее характеристиках и конструкции, смотрите следующее видео:

Подводим итоги

Очень важный аспект передаточных чисел трансмиссии является одной из самых главных характеристик этого узла вашего автомобиля. Крайне важно, чтобы ваша машина обладала родной коробкой передач, потому как двигатель не сможет долго полноценно работать под управлением другой трансмиссии с измененными передаточными числами. Часто установка новых шестерен становится объектом тюнинга автомобилей. Задумайтесь, хотите ли вы вдвое уменьшить ресурс двигателя, получив пару дополнительных лошадиных сил.

Вопрос настройки передаточных чисел сегодня является одной из главных проблем слабых в инженерном плане компаний-производителей автомобильного транспорта. Именно из-за неудачных решений в конструкции коробки передач вышло так, что некоторые авто совершенно не могут выполнять свои задачи и реализовывать потенциал мощных и неплохих силовых агрегатов.

Если у вас есть, чем дополнить рассказ о передаточных числах трансмиссии автомобиля, расскажите свое мнение в комментариях к записи.

Понравился этот контент? Подпишитесь на обновления!

 

Калильное число свечей зажигания – особенности выбора

Принцип работы традиционной коробки автомат

Как работает сцепление: основные принципы и различия в агрегатах

Какие основные отличия вариатора от автомата?

Почему люди ненавидят МКПП? Взгляд с мужской и женской стороны

К списку статей

Социальные комментарии Cackle

Понимание передаточных чисел для повышения производительности 

Понимание передаточных чисел — это то, чему обычно учат начинающего велосипедиста в самом начале курса. Передача играет важную роль в гонках и тренировках, и цель каждого трекового велосипедиста — попытаться выбрать оптимальную передачу, соответствующую их физиологии и способности крутить педали в разных типах гонок.

Слишком большая шестерня, и вам будет трудно ее удержать, слишком маленькая шестерня, и вы обнаружите, что раскручиваетесь или пытаетесь найти больше в остром конце гонок.

Для соревнований на выносливость важно найти снаряжение, которое позволит вам не отставать от гонки и ускоряться в спринте (например, в гонке по очкам), а для коротких соревнований, таких как спринт или полет на 200 м, важно выбрать снаряжение, которое позволяет вам производить максимальное количество средних ватт на полных 200 м имеет важное значение. Использование ряда передач из таблицы передач, которые относятся к настройке вашего велосипеда (например, окружности колеса) и вашим сильным сторонам, является первым шагом в обеспечении основы для производительности.

Какова цель использования ряда Gears?

Использование ряда передач позволяет вам развивать различные области вашей физиологии. Например: большие шестерни могут помочь в развитии силы, маленькие шестерни могут развить нервно-мышечную координацию и скорость.

Приведенная ниже таблица снаряжения является примером, который используется Omnium Rider, который участвует в ряде соревнований и выполняет ряд различных тренировочных действий.

Вы заметите, что гонщик грубо заштриховал диаграмму передач, чтобы легко найти различные сегменты передаточных чисел, которые используются в различных тренировках и гонках.

*Важно отметить, что передача индивидуальна, и заштрихованная диаграмма ниже показывает, что считается «малой», «умеренной» и «большей» передачей для конкретного гонщика в контексте.

«Меньшие» шестерни выделены зеленым цветом и имеют размер от 76 до 88 дюймов. Вы можете подумать, что это большой скачок между передачами, чтобы классифицировать их все как «маленькие», но здесь важно отметить тот факт, что гонщик будет использовать набор различных передач из заштрихованного зеленым раздела для выполнения различных типов усилий для различные гоночные события.

Вот несколько примеров из группы меньших передач: 

• 48 x 16 — снаряжение для разминки в день спринта, где используются меньшие передачи, чтобы дать мышцам время должным образом разогреться перед переходом на более высокие передачи. По мере того, как вы переходите на более высокие передачи, вы будете использовать больше внутримышечной силы и силы (например, разминка активирует энергетические системы в организме, постепенно переходя от аэробных к анаэробным, а затем заканчивая АТФ).
• 46 x 16 — Нервно-мышечная скоростная работа (короткие быстрые усилия), направленная на тренировку мозга и мышц для координации для быстрого производства силы (т. е. быстрой атаки и ускорения).

Группа больших шестерен (относящихся к секции, заштрихованной синим цветом) варьируется от 100 до 128 дюймов, и, хотя гонщик не может использовать каждую комбинацию передач из этой секции, различные комбинации — как и в предыдущем примере, будут использоваться для завершить различные стили усилий и событий.

Например: 

100-дюймовая комбинация передач может использоваться для достижения определенной частоты вращения педалей в среднем диапазоне в рамках тренировочных усилий, чтобы сосредоточиться на целевых средних показателях мощности в течение заданной продолжительности. В то время как 115-дюймовая передача может использоваться для завершения ускорения сидя, чтобы развить силу седла на велосипеде.

А как насчет выбора гоночного снаряжения?

Когда дело доходит до выбора гоночной экипировки, важно выбрать такую ​​экипировку, которая позволит вам поддерживать оптимальные и устойчивые частоты педалирования на протяжении всего мероприятия. Вам также необходимо рассмотреть механизм, который позволит вам производить максимальную мощность для требуемой длины. В некоторых случаях это снаряжение позволит вам атаковать, показать лучший результат в спринте, а затем восстановиться для повторных попыток в рамках события (например, гонка по очкам).

Так как же узнать, какая передача нужна?

Вот несколько основных советов, которые помогут вам начать думать о правильном выборе зубчатой ​​передачи.

1. Проведите тест на максимальную частоту вращения педалей и определите, какая у вас максимальная частота вращения педалей. Это даст вам базовый уровень и что-то, что вы можете использовать для анализа улучшений, особенно в эффективности.

2. Разбейте мероприятие/дисциплину и определите, какую энергетическую систему вы будете в основном использовать, и какой достижимый средний темп за все время мероприятия.

3. Для более коротких, более спринтерских забегов проведите несколько проб с разным передаточным числом, чтобы определить максимальную выходную мощность и снизить ее за 30 секунд.

 4. Если вы пробовали передачи в прошлом, проанализируйте эти передаточные числа, чтобы определить, что было более успешным для вас с точки зрения а) эффективности с течением времени и б) выходной мощности с течением времени

 5. Убедитесь, что вы повторяйте упражнения как в тренажерном зале, так и на велосипеде, чтобы улучшить свою силу, мощность и скорость, но, что более важно, убедитесь, что эти упражнения соответствуют тому, что вы делаете на велосипеде, позволяя вам перенести эти атрибуты в ход педали для увеличения силы, быстрее, со временем с хорошей техникой!

6. Поговорите с нами или с тренером, который сможет оценить ваши сильные и слабые стороны как спортсмена и прописать экипировку как для тренировок, так и для соревнований с общей целью помочь вам улучшить и прогрессировать в выбранной вами дисциплине. .

Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, оставьте их в поле ниже.

MAE 3 — Передаточное число

Как показано, входная шестерня вращается против часовой стрелки с угловой скоростью ωin, а выходная шестерня вращается по часовой стрелке с угловой скоростью ωout. Входной крутящий момент τin прикладывается двигателем к входной шестерне, а противоположный выходной крутящий момент τout прикладывается машиной к выходной шестерне. Радиус зубчатых колес показан на делительной окружности шестерни, которая находится между верхней и нижней частью зуба шестерни и представляет собой радиус, при котором происходит контакт между двумя шестернями.

Зубья шестерни имеют одинаковую форму как на входной, так и на выходной шестерне, поэтому на большей шестерне больше зубьев. Шаговое расстояние Pd — это расстояние между шестернями. Таким образом, количество зубьев на шестерне, n, умноженное на шаг, равно длине окружности шестерни. Соответственно,

Pd nin = 2 π rin

Pd nout = 2 π rout

nin/ nout = rin/ rout

Зубчатая пара анализируется со следующими допущениями:

• предполагается, что шестерни вращаются с постоянной скоростью, поэтому моментами ускорения можно пренебречь)

• Потери на трение не учитываются (трение может быть значительным, и его следует учитывать отдельно!) входная и выходная мощности могут быть установлены равными друг другу как:

  Pin = τin ωin

  Pout = τout ωout

  τin ωin = τout ωout

  Теперь нам нужно рассмотреть относительную скорость двух шестерен, которая определяется смыканием зубов. Поскольку зубья входят в зацепление, мы знаем, что одинаковое количество зубьев должно зацепляться с обеими шестернями. За каждый оборот ведущей шестерни через площадь зацепления проходит следующее число зубьев, где nrevin — число оборотов ведущей шестерни:

  число зубьев, входящих в зацепление = nrevin 2 π rin / Pd

  Применение того же уравнения к выходной шестерне и установка количества зубьев, находящихся в зацеплении, равных друг другу, дает:

  nrevout 2 π rout / Pd = nrevin 2 π rin / Pd

  Приведенное выше уравнение упрощается до:

  nrevout / nrevin = rin / rout

  Если число оборотов умножить на 2π, мы получим угол поворота обеих шестерен в радианах, что дает:

  rin δθвх = маршрут δθвых

  Если мы разделим угол поворота на время δt, то получим отношения угловых скоростей в радианах в секунду одинаково для обеих шестерен. Поскольку скорость точки на вращающемся объекте определяется как rω.