Выбор передаточного числа главных пар
Всем кто ставит большие колеса на свой внедорожник либо делает свап двигателя на более мощный неизбежно приходится сталкиваться с задачей выбора правильного передаточного числа трансмиссии своего автомобиля.
Главная пара — ведущая и ведомая шестерня в мосту вашего автомобиля 
Схема внутреннего устройства редуктора моста
Естественно не все упирается в замену главных пар с пониженным передаточным числом, занизить общее передаточное число трансмиссии можно и несколькими другими способами — занижением в раздаточной коробке, установкой АКПП или МКПП с другими передаточными числами, установкой бортовых редукторов, но эти случаи более трудоемкие и упомянуты будут лишь всколзь.
Итак зачем занижать? Описание проблемы — при установке колес увеличенного диаметра возрастает сила, которую необходимо передать колесу для его вращения, соответственно возрастает нагрузка на двигатель.
Отсюда возникают следующие проблемы:
— не хватает мощности для движения в подъемы — приходится сильнее раскручивать двигатель;
— не хватает мощности для обгона — медленнее набирается скорость;
— не хватает мощности на низах — тяжело тронуться в горку или в грязи;
— увеличивается расход бензина — из-за нехватки мощности приходится больше давить на газ;
— ДВС и АКПП могут быстрее нагреваться из-за выросших нагрузок;
— АКПП начинает переключаться по-другому — уменьшается комфорт управления;
— врет спидометр и одометр;
Правильное решение — вернуть общее передаточное число трансмиссии как можно ближе к заводским параметрам.
Возможная ошибка — выбрать передаточное число, которое будет существенно ниже заводского, так сказать "с запасом" или "на перспективу установки колес еще большего диаметра".
В этом случае также появится ряд отрицательных моментов:
— "перекрут" двигателя, при сохранении прежнего стиля езды двигатель будет работать на повышенных оборотах;
— увеличение расхода как раз за счет повышенных оборотов;
— уменьшение максимальной скорости;
— АКПП начинает переключаться по-другому — уменьшается комфорт управления;
— врет спидометр и одометр;
Когда же имеет смысл менять главные пары?
Дело в том что заводом изготовителем в большинстве своем заложен запас по мощности, и установив например на TLC80 33-е колеса вместо штатных 31-х колес, мощно даже и не заметить разницы в 6% при обычной эксплуатации, но ее уже можно будет почувствовать, если серьезно загрузить машину — закинув например 300 кг груза и выбрав тем самым запас мощности. Но и это еще совсем не повод потратить солидную сумму денег на замену главных пар с пониженным передаточным числом. Если при установке колес большего диаметра в пределах 10% совсем пропала динамика и стало очень тоскливо ездить, то эти деньги имеет смысл потратить на взбадривание своего подуставшего двигателя — толку будет больше.
Опять же потеря мощности может стать не прямым следствием установки колес большего диаметра, а например подклинивающих суппортов из-за начала езды по грязи на таких колесах, изношенных ступичных подшипников, изношенных крестовин в карданах — в этом случае замена главных пар особо и не поможет.
Итак главные пары имеет смысл менять, когда диаметр колес превышает более чем на 10% диаметр штатных колес вашего автомобиля. Менять соответственно надо примерно во столько же раз, насколько изменился диаметр, иногда делая небольшую поправку на увеличившийся вес колеса.
Формула в упрощенном виде выглядит так:
Rnew = Rold * Dnew / Dold
где Rnew — новое передаточное число, Rold — стандартное заводское передаточное число, Dnew — диаметр нового колеса, Dold — диаметр колес с завода.
Так при установке 35-х колес на автомобиль, где штатные колеса с завода идут 31" и штатное передаточное число равно 4.1 будет высчитано по формуле как 4.63 = 4.1 * 35 / 31, соответственно выбрать нужно главные пары с передаточным числом как можно ближе к этому значению.
Если предполагается эксплуатация автомобиля постоянно с повышенной нагрузкой, например таскание прицепа с катером или трэйлера, либо это экспедиционный автомобиль, в котором на постоянку тонна спальников, багажников, лебедок, доп.баков и железных бамперов с 3-мя запасками и много пассажиров, то лучше сразу рассмотреть вариант с большим занижением.
Передаточное число — отношение кол-ва зубов на ведомой и ведущей шестернях
Что такое передаточное число главной пары — это по сути отношение кол-ва зубов на ведомой шестерне к кол-ву зубов на ведущей шестерне редуктора моста. Например передаточному числу 4.1 соответствует 41 зуб на ведущей шестерне и 10 зубов на ведомой шестерне, передаточному 4.88, а точнее 4.875 соответствует 39 зубов на ведущей шестерне и 8 зубов на ведомой шестерне.
Иногда значения могут быть очень близки, но не совпадать, например 4.1 (41×10) не равно 4.11 (37×9), 4.875 (39×8) не равно 4.888 (44×9).
Важное замечание — передаточное число в переднем мосту должно быть таким же как и в заднем мосту. Незначительная разница допустима — она все равно будет возникать из-за отличия в диаметре передних и задних колес и будет компенсироваться центральным дифференциалом в раздатке.
Также стоит отметить, что установка больших колес и заниженных пар влечет за собой снижение надежности трансмиссии между колесом и главной парой. Т.е. завод изготовитель рассчитывал толщину полуосей, размеры ШРУСов, дифференциал под некоторый стандартный диаметр колес, штатное передаточное число и мощность двигателя, естественно с некоторым запасом, предположим запас прочности для примера в 50% от максимально реализумой нагрузки(с учетом понижайки 1:2 в 25%).
Мы же например при установке 37-колес вместо 31 увеличиваем нагрузку на трансмиссию грубо на 20%, т.е. вращать колесо большего диаметра двигателю намного сложнее и это пока спасает трансмиссию от передачи большего крутящего момента, но когда мы ставим заниженные пары на 20%, то двигатель снова может развивать прежнюю мощь и выдавать задуманный крутящий момент, который принимают на себя дифференциал, сателлиты в нем, полуоси, ШРУСы, хабы, ступицы, шпильки, колесный диск. Но не забываем что на 37-х то без блокировок не так весело едется, а при включении 100% блокировки нагрузка возрастает еще в 2 раза в тяжелых условиях бездорожья, а при включении понижайки еще в 2 раза — так что среди всего этого обязательно найдется слабое звено, которое не выдержит такие нагрузки, каким бы оригиналом или heavy-duty заменителем оно не было. Поэтому при беспощадном тюнинге трансмиссии обязательно нужно учиться ездить аккуратно и с головой, отвязать кирпич от правой ноги и вовремя прятать руку за спину, которая может дотянуться до включения блокировок.
Главные пары одного вида от нескольких производителей
Несколько примеров для наиболее популярных авто:
1. Toyota Land Cruiser 80 — в большинстве своем штатное передаточное число главных пар в мостах 4.1 (реже 3.9) и стандартные колеса 31".
При установке 35-х колес рекомендуется ставить пары с ПЧ 4.56, 37-х колес пары с ПЧ 4.88, 39-х и более пары 5.29.
2. Toyota Land Cruiser 100, 105, 79, 200, Tundra — передаточное число главных пар в мостах 4.3 (реже 4.1 и 3.9) и стандартные колеса 30".
При установке 35-х и более колес рекомендуется ставить пары с ПЧ 4.88(единственный вариант заниженных передаточных чисел).
3. Toyota Land Cruiser Prado 78 — ПЧ 4.88 на авто с двигателем 2LT и ПЧ 4.3 на авто с двигателем 1KZ и стандартные колеса 30".
Так при установке 35-х колес на KZ-ный прадик можно поставить пары с ПЧ 4.88 либо целиком редуктора от 2LT-ного прадика, на 38-х и выше уже можно ставить 5.29. При замене двигателя 2LT на 1KZ можно вообще не трогать мосты, а поставить сразу 35-е колеса, а при замене 1KZ на 2UZ очень хочется поставить пары 4.1 вместо 4.3, чтобы не дрифтить при трогании с места.
4. Toyota Hilux мостовой — диапазон тюнинговых пар от 3.54 до 5.71.
5. Toyota FJ Cruiser, Hilux new, Tacoma и т.п. — тюнинговые 4.56 и 4.88 вместо штатных 3.73, 3.91 и др.
6. Nissan Safari с двигателем TD42 — передаточное число главных пар в мостах 4.11 (реже от 3.9 до 4.625) и стандартные колеса 30".
Установку 35-х колес атмосферный TD42 и турбовый TD42T почти не замечает, поэтому менять пары имеет смысл только после установки 37-х и выше колес. В то же время не бодрый RB28 и ZD30 не показывают чудес мощности для автомобиля с такой массой и некоторые предпочитает занизить пары даже для штатных колес.
Те кто строят монстров на 42-х и более колесах, либо ставят сафаревские мосты на автомобили с двигателями попроще — не гнушаются самым низким передаточным числом 5.43 от WhiteLK.
7. Suzuki Jimny — разброс родных передаточных чисел очень велик от 3.727 до 5.375 в зависимости от двигателя, года выпуска и параметров трансмиссии, поэтому чаще чтобы ездить на колесах большего диаметра устанавливают шестеренчатую раздатку от самурая вместо того чтобы менять главные пары. Эта раздатка уже идет с большим занижением, позволяет установить понижающие киты в нее и сама по себе является существенным усилением трансмиссии джимника.
8. Suzuki Escudo — выбор не велик, самый низ штатные 5.125 от 1.6 литровой версии.
9. Mitsubishi Pajero, L200 и т.п. — самый низ штатные 5.29.
10. Isuzu Bighorn — 4.3 на АКПП и 4.56 на автомате, были 4.77 у древних труперов — других вариантов нет.
11. Автомобили Jeep, Ford, Dodge, GMC, Chevrolet, Chrysler — для мостов американских автомобилей существует практически безграничный ассортимент главных пар со всеми передаточное числами под любые задачи.
12. Для корейских SsangYong и китайских Great Wall тоже существуют варианты по занижению передаточного числа.
13. Про российский автопром — Нивы, УАЗы, ГАЗы я промолчу, так как не имел счастья познакомиться с ними поближе, но они точно существуют и вариантов занижения передаточных чисел в редукторах и раздатке огромное множество.
14. Портальные мосты Volvo Laplander — существует 3 варианта главных пар 6.0 беговые, 6.х стандартные и 7.1 тяговые (могу ошибаться, позже подправлю).
В нашем магазине "BLOKIROVKA.RU" всегда в наличии имеются пониженные главные пары для большинства японских внедорожников от лучших американских и австралийских производителей.
Главные пары и блокировки всегда в наличии во Владивостоке 
Новая тюнинговая главная пара только из коробки
Понятия: передаточное число; понижающая, повышающая, прямая передача КПП.
Любой автолюбитель при выборе транспортного средства в первую очередь обращает внимание на технические параметры автомобиля. Но при этом далеко не все автомобилисты догадываются, что одним из самых важных факторов, который оказывает огромное влияние на управляемость автомобилем, а также на его скорость и параметры расхода топлива считается передаточное число коробки передач. Несмотря на то, что каждый производитель автомобилей выпускает свои типы авто, все они имеют коробки передач с единым принципом устройства. Как правило, КПП — это некоторое количество валов с размещенными на них шестернями с конкретным количеством зубьев. Основным предназначением этой конструкции является именно распределение усилия, которое вырабатывается непосредственно мотором автомобиля. Если бы производители не предусмотрели такую конструкцию, то любой автомобиль было бы невозможно сдвинуть с места.
Передаточное число: какое влияние оказывает?
Передаточное число — это параметр, который можно просчитать самостоятельно. Величина его вычисляется путем деления количества зубьев ведомой шестерни на количество ведущей. При этом чем большее значение передаточного числа, тем более стремительно силовой агрегат может накрутить нужное количество оборотов. То есть при большом передаточном числе автомобиль гораздо быстрее набирает разгон. Однако здесь есть один немаловажный нюанс, максимум скорости в таком случае будет меньшим, а переключение передач придется выполнять намного чаще. Именно по этой причине большинство автопроизводителей считают приемлемым значение параметра в среднем диапазоне и создают коробки передач многоступенчатой конструкции.
Значения передаточного числа
Для механической коробки передач, работающей в пятискоростном режиме, передаточные числа находятся в таких 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 автоматических коробках передач диапазоны значений несколько шире. Сделано это для того, чтобы в различных режимах силовой агрегат работал динамичнее и более гладко. Кроме того, если в автоматике передаточные числа будут настроены неправильно, то езда на автомобиле станет некомфортной с периодическими рывками и внушительным расходом топлива. Поэтому оптимальными для АКПП считаются значения передаточного числа, расположенные близко к друг другу. При таких параметрах разгон автомобиля будет происходить без неприятных рывков во время переключения скоростей.
Подробнее о передаточном числе будет рассказано в этом видеоролике:
Тюнинг КПП с изменением передаточного отношения
Не все знают, что лучшие динамические показатели зависят не от мощности, а достигаются в том диапазоне оборотов, который характернее для максимального крутящего момента. То есть в граничных значениях частоты оборотов коленвала, наименьшем и наибольшем, крутящий момент не достигает своего максимума.
Другими словами, чем большей будет разница между текущими и максимальными оборотами, тем хуже будет происходить набор скорости. В классических коробках передаточные числа стараются подобрать таким образом, чтобы разгон авто был комфортен на низших передачах, а наивысшие использовать для поддержания высокой скорости, экономя при этом горючее.
Если экономичность не является критическим показателем, то можно улучшить динамику, изменяя ПЧ. В этом случае уменьшается диапазон скоростей вращения коленвала при движении на одной передаче, то есть она становится короче, при этом происходит сближение ПЧ рядом расположенных передач. Для этого даже есть свой термин – сближенный ряд КПП.
Что это означает с точки зрения водителя? Двигатель достигает максимальных оборотов на меньшей передаче, но при переходе на более высокую ступень обороты остаются на примерно том же уровне – падают, но не критично, оставаясь в поддиапазоне максимального крутящего момента.
Существует несколько путей решения этой задачи – например, установить колёса меньшего диаметра или изменить передаточное число главной пары (например, увеличить с 3,7 до 4,0). А можно и совместить эти методы.
Многие поступают так: если конкретная модель имеет комплектации с разными силовыми агрегатами (например, 1,1, 1,3 и 1,6 л.), то передаточное число главной пары для автомобиля с 1,6-литровым мотором делают равным ПЧ, характерному младшим версиям.
То есть в результате такого тюнинга при установке ПЧ в значение 4,0 вместо штатных 3,7 передаточное число на пятой передаче станет таким же, как на четвёртой. Если при этом «обуть» машину в покрышки с меньшим диаметром, это ещё больше понизит передаточное число. То есть машина будет разгоняться намного быстрее, но и бензина кушать больше.
После такого апгрейда на 5-й передаче двигатель будет раскручиваться «по полной», что не добавит комфорта пассажирам. Так что подобный тюнинг уместен только в случае острой необходимости с учётом других характеристик машины (её веса, мощности двигателя, режима эксплуатации).
Тюнинг трансмиссии. Как подобрать передаточные числа для КПП?
Большинство технологий, применяемых в тюнинге трансмиссии, проверены в автоспорте. Трансмиссия любого, особенно спортивного автомобиля – важнейший механизм реализации динамических характеристик двигателя. Даже с относительно слабым мотором машина может быть быстрой из-за правильно подобранных передаточных чисел.
В автоспорте применяются синхронизированные (как на ‘дорожных’ автомобилях) и несинхронизированные (кулачковые) коробки передач. По принципу переключения они делятся на обычные (Н-схема) и секвентальные (с последовательным выбором передач, как на мотоциклах).
В автомобилях достаточно серьезного уровня подготовки применяются кулачковые КП. Они имеют ряд преимуществ – выдерживают более высокие нагрузки (за счет формы зуба и зацепления шестерня – кулачковая муфта), позволяют опытным пилотам тратить меньше времени на переключение передач за счет неполного выжима сцепления или вообще без выжима сцепления, в них не разрушаются синхронизаторы (которых попросту нет).
Что такое передаточное число коробки передач
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.
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.
- 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.
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.
Что в итоге
Как видно, передаточное число коробки передач оказывает серьезное влияние на динамические показатели и характеристики автомобиля. В рамках проектирования КПП инженеры отдельно учитывают мощность мотора, целевое назначение автомобиля и т.д., поле чего подбираются передаточные числа для всего ряда передач.
Также бывает достаточно внести изменения только в трансмиссию, что уже само по себе дает заметные улучшения. В рамках тюнинга трансмиссии необходимо учитывать целесообразность тех или иных доработок, а также учитывать, в каких режимах будет эксплуатироваться конкретный автомобиль.
Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия
Зубчатые передачи: виды зубчатых передач, их отличительные особенности. Достоинства зубчатых передач и недостатки, изготовление, обслуживание зубчатой пары.
Дифференциал коробки передач: что это такое, устройство дифференциала, виды дифференциалов. Как работает дифференциал КПП в трансмиссии автомобиля.
Устройство планетарной передачи (планетарного механизма). Где используется планетарная передача в автомобиле. Планетарная коробка передач, особенности.
Коробка отбора мощности (КОМ): для чего предназначена, как работает КОМ, особенности, виды и типы. Что нужно учитывать при эксплуатации данной коробки.
Коробка передач «механика»: основные плюсы и минусы данного типа КПП, принцип работы механической трансмиссии автомобиля (МКПП).
Как динамика машины зависит от передаточного числа
Чем правильнее (читай – сбалансированнее) подобраны ПЧ, тем эффективнее будет работать коробка, а износ шестерней будет сведён к минимуму. Но такой подбор – задача нелёгкая, поскольку необходимо учитывать множество факторов: мощность силового агрегата, назначение транспортного средства, диаметр колеса и т. д.
Величина передаточного числа влияет на то, как изменяется крутящий момент на выходе конкретной пары, а в конечном итоге – на валу, идущему к ведущим колесам. Для изменения ПЧ подбирают шестерни с увеличенным или уменьшённым количеством зубьев.
При высоком ПЧ автомобиль будет разгоняться быстрее, то есть будет обладать большей динамикой, но длина передачи будет короткой. Под этим термином понимают, насколько быстро достигаются максимальные обороты коленвала (короткие передачи расположены снизу, и переключаться здесь нужно быстро).
При уменьшении ПЧ мы ухудшаем динамику авто, но зато можем разгонять её до больших скоростей. Именно поэтому на самой высокой передаче обгон выполнять не рекомендуется, нужно перейти на меньшую и переключиться на высшую после завершения манёвра.
Конструкторы, подбирая передаточные числа, стремятся найти компромиссное решение, когда и скорость высока, и разгонные характеристики не страдают.
В автоспорте многие гонщики стремятся сделать передаточные числа коробки передач со строго последовательным уменьшением на определённое значение. Это делается для того, чтобы спортсмен переключался при разгоне «на автомате», то есть длина передач делается примерно равной.
Высокая скорость – режим, характерный для движения по прямой. Если трасса извилистая, рекомендуется использовать ПЧ с большими значениями – такой подбор в зависимости от типа трассы приходит с опытом.
Что такое передаточные числа?
Вот коротенько :
Передаточное число – это отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубцов ведущей шестерни. Применительно к ступеням КПП с разными передаточными числами – чем оно больше, тем передача «короче» и «тяговитее», то есть мотор быстрее раскручивается до максимальных оборотов – автомобиль интенсивнее ускоряется из-за быстрой раскрутки, но снижается максимальная скорость на данной передаче. Следовательно, возникает необходимость в частом переключении. На разгонную динамику влияет в такой же степени и передаточное число главной пары редуктора. Чем оно выше, тем автомобиль динамичнее, лучше тянет на всех передачах, но максимальная скорость при этом ниже. При уменьшении передаточного числа получают выигрыш в максимальной скорости (если у двигателя есть запас мощности), но проигрывают в разгонной динамике автомобиля. Например, установка главной пары 4,1 или 4,3 вместо 3,9 превращает стандартную «шестерку» в более динамичный автомобиль.
Установка передаточного числа.
При постоянной выходной мощности двигателя ускорение и максимальная скорость, зависит от передаточного числа.
Передаточное число — это сколько оборотов двигателя ведущей шестерни приходится на один оборот шестерни двигателя.
Высокое передаточное число (п.ч.) обеспечивается шестерней с наименьшим количеством зубьев, а малое — шестерней с наибольшим количеством зубьев. С высоким передаточным числом вы получаете хорошие ускорение, но маленькую максимальную скорость. Машина же с низким п.ч. будет обладать хорошей максимальной скоростью, но будет медленно разгоняться. Машина с высоким п.ч. годится для трассы состоящей из сложных кривых, где прохождение трассы осуществляется на малых скоростях, машина же с низким п.ч. будет фаворитом на скоростных трассах. Но слишком низкое п.ч. может перегрузить двигатель и вызвать его перегрев, впоследствии выход его (двигателя) из строя.
Передаточноые числа — это отношение оборотов на входе и на выходе коробки передач (немного утрировано). Т. е. если на первой у Эво 6 отношение 2,928, то обороты выходного вала коробки будут почти в 3 раза меньше, чем обороты лвигателя. то же самое и с главной парой.
Соответственно получаем — максималка выше — если эти отношения меньше (т. е. главная передача , ну, допустим 4, а не 4,529) и наоборот.
Архив GT форума
Toyota — Nissan — Mitsubishi — Honda — Mazda — Subaru — Suzuki — Isuzu — Daihatsu
1990 — 1991 — 1992 — 1993 — 1994 — 1995 — 1996 — 1997 — 1998 — 1999 — 2000 — 2001 — 2002 — 2003 — 2004 — 2005 — 2006 — 2007 — 2008 — 2009 — 2010 — 2011 — 2012 — 2013 — 2014 — 2015 — 2016 — 2017 — 2018 — 2019 — 2020 — 2021 — 2022 — 2023
Передаточное число чем больше тем лучше
Передаточное отношение — это соотношение угловых скоростей или крутящих моментов валов (в зависимости от строения механизма).
Передачи применяются для того, чтобы передать вращающий момент от электродвигателя к исполнительному устройству. Почему это необходимо? Дело в том, что сам мотор обычно не может передать требуемый вращающий момент, кроме того, частота вращения вала электродвигателя оказывается слишком велика, поэтому её надо понизить. Для этого и сконструированы понижающие передачи, редукторы. Таким образом удаётся изменить сразу и частоту вращения вала, и крутящий момент.
Механизм передачи крутящего момента — редуктор — имеет входной и выходной валы.
Существует два способа передачи вращающего момента: жёсткий (момент передается жесткими звеньями, например, шестернями) и фрикционный (момент передается силами трения, работающих на поверхностях вала, например, ременная передача). Также есть возможность совмещать эти способы передачи.
Характеристика зубчатой передачи редуктора
Зубчатая передача редуктора
– это механизм, состоящих из отдельных звеньев для передачи мощности через вращение зубчатых колёс. Такую зубчатую передачу используют в механических редукторах для преобразования движения.
Зубчатые редукторы очень часто задействуют в машиностроении. Именно их выбирают благодаря большому количеству преимуществ: высокому КПД, долгому сроку службы механизма, маленьким габаритам, постоянству передаточного отношения, простой и надёжной конструкции.
Также у этих редукторов есть и недостатки. К ним относят шум при больших скоростях и большие размеры редукторов, если передаточные отношения велики. Тем не менее, плюсов их использования гораздо больше, чем минусов, что и определяет итоговую востребованность.
Как известно, современные электродвигатели выдают частоту ведущего вала примерно в районе полутора тысячи (1500) оборотов в минуту. 
А конечным потребителям в цепочке передачи движения обычно требуется куда меньшая частота. Стоит рассмотреть для лучшего понимания на конкретном примере. Возьмём, скажем, ленту транспортёра. Она движется медленно. Как же сделать так, чтобы надежно передать вращающий момент от электродвигателя к конечному устройству?
Здесь на помощь как раз и придут многоступенчатые редукторы. Наличие нескольких ступеней позволяет сделать компактное устройство, значительно снижающее частоту вращения вала.
Передаточное число многоступенчатого редуктора вычисляется как произведение передаточных чисел каждой ступени. Пример. В редукторе четыре зубчатые пары, передаточные отношения каждой из которых тоже равны 4. Общее передаточное число тогда будет равно 4х4х4х4 = 256.
В общем случае общее передаточное отношение редуктора равно отношению частоты вращения входного (ведущего) вала и частоты вращения ведомого (выходного) вала. 
Отсюда следует, что если выходной вал вращается медленнее входного, то передаточное отношение будет больше единицы. Такие передачи называют понижающими. Если же скорость выходного вала будет выше скорости входного вала, то передаточное число будет меньше единицы. В этом случае говорят о повышающей передаче или мультипликаторе.
При передаче движения всегда соответственно меняется и крутящий момент: если передача понижающая, то момент увеличивается, если повышающая, то уменьшается. Поэтому передаточное число можно представить как отношение крутящего момента на выходе к крутящему моменту на входе в редуктор.
Любой редуктор состоит из зубчатых пар. Чтобы рассчитать передаточное число каждой пары, надо разделить количество зубьев ведущего колеса на количество зубьев ведомого колеса.
Важно! При этом надо смотреть, меняется ли направление вращения шестеренки.Если меняется, то передаточное отношение принимается со знаком минус, если не меняется, то плюс. Направление вращения не меняется, если у колеса нарезка зубьев сделана внутри колеса.
Если в передаче участвует так называемая паразитка, то она в расчете передаточного отношения не участвует, так как ее задача лишь менять направление движения.
Также при расчете передаточных отношений можно использовать наружный диаметр шестерни. Иногда это удобно, если посчитать число зубьев затруднительно. Важно: зубчатая передача жесткая, здесь нет проскальзывания, как в ременной передаче, поэтому передаточное число всегда можно рассчитать с абсолютной точностью.
Если в редукторе применен червячный редуктор, то его передаточное отношение определяется как отношение числа зубьев ведущего колеса к числу заходов (витков) червяка. Чаще всего у червяка один заход, поэтому ясно: передаточное отношение червячной пары огромно, а вращающий момент может повышаться в десятки раз. 
Преимуществами данной передачи считаются:
-
Большая и неограниченная мощность.
КПД определяется как отношение реально полученной энергии к потребленной. Чем выше КПД механизма, тем больше энергии преобразовывается на полезные цели, тем меньше потери, тем эффективнее механизм.
Учёные всего мира постоянно ведут борьбу именно за сокращение непроизводительных потерь. Чтобы обеспечить хорошую работу машины с большим КПД, можно использовать масла с различными свойствами при больших изменениях температуры среды. При экспериментах с различными видами масла совместно с допустимой нагрузочной способности зубчатых передач на рабочих поверхностях зубьев не обнаружили развитие процесса разрушения, что обеспечивает отличные технико-экономические показатели машины. 
Передаточное отношение может быть как постоянным, так и переменным. При переменном случае оно может меняться бесступенчато или ступенчато. В промышленности нашли применение обе эти схемы. Если передаточное число меняется плавно, то такое устройство называют вариатором. Эти устройства дороги и требуют точной сборки и квалифицированного обслуживания. Но всё это оправдывается конечным результатом — их полезность уже проверена временем.
8.4: Передаточное отношение
Передачи используются не только для передачи мощности, но также для обеспечения возможности настройки механического преимущества для механизма.
Представьте себе велосипед: велосипедист обладает ограниченной мощностью, и хочет обеспечить максимальное использование этой мощности в любой момент времени.
Путем изменения механического преимущества изменяется скорость движения. Мощность представляет собой количество проделанной работы в единицу времени. Чем больше количество работы. тем ниже скорость ее выполнения.
В примере 8.1 показано, что если на стороне входа рычаг сместится на 1 метр, на стороне выхода рычаг сместится на 4 метра. 
Разница пропорциональна соотношению между длинами рычагов.
Длина на выходе / Длина на входе = 8 / 2 = 4
Интересно то, что оба расстояния преодолеваются за одно и то же время. Давайте представим, что смещение рычага на входе на 1 метр происходит за 1 секунду, так что скорость движения на входе составляет 1 метр в секунду. В то же время, на выходе смещение на 4 метра также происходит за 1 секунду, так что скорость движения здесь составляет 8 метров в секунду. Скорость на выходе БОЛЬШЕ скорости на входе за счет соотношения между длинами рычагов.
В примере 8.2 представлена та же система, что и в примере 8.1, но теперь на вход действует сила, равная 4 ньютонам. Какова равнодействующая сила на выходе?
Прежде всего, необходимо рассчитать приложенный момент в центре вращения, вызванный входной силой, с помощью формул из Блока 7:
Крутящий момент = Сила х Расстояние от центра гравитации = 4 Н х 2 м = 8 Н-м
Далее, необходимо рассчитать равнодействующую силу на выходе:
Сила = Крутящий момент / Расстояние = 8 Н-м / 8 м = 1 ньютон
Глядя на эти два примера, мы видим, что если система смещается на 1 метр под действием входной силы, равной 4 ньютона, то на выходе она сместится на 4 метра под действием силы, равной 1 ньютон. 
При меньшей силе рычаг смещается быстрее!
Мы можем видеть, как механическое преимущество (выраженное в форме рычагов) может быть использовано для управления входной силой в целях получения требуемого выхода. Передачи работают по тому же принципу.
Цилиндрическая прямозубая шестерня по сути представляет собой серию рычагов. Чем больше диаметр шестерни, тем длиннее рычаг.
Как видно из примера 8.3, результатом крутящего момента, приложенного к первой шестерне, является линейная сила, возникающая на кончиках ее зубьев. Эта же сила воздействует на кончики зубьев шестерни, с которой зацепляется первая шестерня, заставляя вторую вращаться по действием крутящего момента. Диаметры шестерен становятся длиной рычагов, при этом изменение крутящего момента равносильно соотношению диаметров. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, крутящий момент увеличивается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, крутящий момент уменьшается. 
В примере 8.4, если входная 36-зубая шестерня поворачивается на расстояние одного зуба (d = ширина 1 зуба), это означает, что она поворачивается на 1/36-ю своего полного оборота (а1 = 360 / 36 = 10 градусов). Поворачиваясь, она приводит в движение 60-зубую шестерню, заставляя последнюю смещаться также на 1 зуб. Тем не менее, для 60-зубой шестерни это означает смещение всего лишь на 1/60-ю полного оборота (а2 = 360 / 60 = 6 градусов).
Когда малая шестерня проходит определенное расстояние в заданный интервал времени, большая шестерня при этом проходить меньшее расстояние. Это означает, что большая шестерня вращается медленнее малой. Этот принцип работает в обоих направлениях. Если малые шестерни приводят в движение больше шестерни, скорость понижается. Если большие шестерни приводят в движение малые шестерни, скорость повышается.
Из примеров 8.1 — 8.4 видно, что отношение между размерами двух зацепляющихся между собой шестерен пропорционально изменению крутящего момента и скорости между ними. 
Это называется передаточным числом.
Как обсуждалось выше, количество зубьев шестерни прямо пропорционально ее диаметру, поэтому для расчета передаточного отношения вместо диаметра можно просто считать зубья.
Передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), поэтому представленная выше пара шестерен может быть описана как 12:60 (или 36 к 60).
Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)
Поэтому передаточное число = зубья ведомой шестерни / зубья ведущей шестерни = 60/36 = 1,67
Как обсуждалось выше, передаточное отношение выражается как (зубья ведущей шестерни) : (зубья ведомой шестерни), так что пара шестерен, представленная выше, может быть выражена как 12:60 (или 12 к 60).
Передаточное число рассчитывается по формуле (зубья ведомой шестерни) / (зубья ведущей шестерни)
Поэтому передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 60/12 = 5
Глядя на пример, представленный выше. 
..
Предельный перегрузочный момент второго вала может быть рассчитан по формуле:
Выходной момент = Входной момент х Передаточное число
Выходной момент = 1,5 Н-м х 5 = 7,5 Н-м
Свободная скорость второго вала может быть рассчитана по формуле:
Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 5 = 20 об/мин
Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 20 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 7,5 Н-м. При понижении скорости крутящий момент увеличивается.
Для второго примера расчеты могут быть произведены тем же способом.
Передаточное число = Зубья ведомой шестерни / Зубья ведущей шестерни = 12/60 = 0,2
Выходной момент = Входной момент х Передаточное число = 1,5 Н-м х 0,2 = 0,3 Н-м
Выходная скорость = Входная скорость / Передаточное число = 100 об/мин / 0,2 = 500 об/мин
Второй вал, таким образом, вращается со свободной скоростью 500 об/мин, при этом предельный перегрузочный момент равен 0,3 Н-м. 
При повышении скорости крутящий момент уменьшается.
Передаточное отношение — VEX ROBOTICS COMPETITION
A Передаточное число Изменение — это один из самых простых способов изменить механическое преимущество в механизме или системе для достижения желаемой скорости и/или крутящего момента. Использование шестерен разного размера, сцепленных вместе в зубчатой передаче, может изменить скорость или крутящий момент, обеспечиваемый двигателем.
Зависимости скорости/крутящего момента обратны друг другу, т. е. противоположны. Когда вы увеличиваете скорость, вы уменьшаете крутящий момент. Когда вы увеличиваете крутящий момент, вы уменьшаете скорость. Крутящий момент можно рассматривать как мощность, обеспечиваемую крутящим моментом на приводном валу.
Передаточное отношение можно рассчитать математически, подсчитав количество зубьев на шестерне. Вот веб-сайт WikiHow
, который поможет вам в этом. 
Когда большая шестерня соединена с двигателем, а меньшая шестерня приводится в действие, скорость увеличивается. Это работает, потому что меньшая шестерня вращается быстрее, чем большая шестерня, поскольку у нее меньше зубьев.
Когда вы увеличиваете скорость, используя этот тип передаточного числа, вы жертвуете крутящим моментом.
Когда две шестерни сцеплены вместе, они вращаются в противоположных направлениях.
Когда меньшая шестерня подключена к двигателю и приводится в действие большая шестерня, скорость уменьшается. Это работает, потому что большая шестерня вращается медленнее, чем меньшая, поскольку у нее больше зубьев.
Много раз вы захотите замедлить механизмы, чтобы увеличить крутящий момент в системе передач.
Когда две шестерни сцеплены вместе, они вращаются в противоположных направлениях. 
Когда две шестерни одинакового размера входят в зацепление, скорость или крутящий момент не изменяются.
Ведомая шестерня имеет тот же крутящий момент или скорость, что и ведущая шестерня двигателя.
Одной из причин, по которой вы можете захотеть сделать это, является передача движения шестерни в другую часть робота.
Иногда между двумя шестернями используется шестерня. Эта шестерня называется промежуточной шестерней.
Причина, по которой вы хотели бы добавить промежуточную шестерню, состоит в том, чтобы изменить направление ведомой шестерни. Когда между двумя шестернями используется одна промежуточная шестерня, ведущая и ведомая шестерни вращаются в одном направлении.
Не имеет значения размер промежуточной шестерни, важны только размеры ведущей и ведомой шестерен при рассмотрении передаточных чисел для скорости и крутящего момента. 
Иногда для передачи движения другой части робота используется несколько промежуточных шестерен.
Передаточное число — MAE3
Д-р Натан Делсон
В конструкции машины часто необходимо сочетать желаемую мощность и выходную мощность. Примеры элементов силовой передачи включают в себя: шестерни, фрикционные приводы, зубчатые ремни, плоские ремни, рычаги и винтовые передачи.
Силовая передача часто включает передаточное число или механическое преимущество. Передаточное число может увеличить выходной крутящий момент или выходную скорость механизма, но не то и другое одновременно. Классический пример — шестерни на велосипеде. 
Можно использовать пониженную передачу, которая позволяет легко крутить педали в гору, но с меньшей скоростью велосипеда. И наоборот, высокая передача обеспечивает более высокую скорость велосипеда, но для поворота кривошипа педали требуется больший крутящий момент. Этот компромисс в основном связан с законом сохранения энергии и является ключевой концепцией механического преимущества. С данным источником энергии вы можете достичь либо высокой скорости, либо высокой силы/крутящего момента, но не того и другого одновременно.
Механическое преимущество относится к увеличению крутящего момента или силы, достигаемой механизмом за счет элемента передачи мощности. Для вращающихся устройств термин «передаточное число» используется для определения механического преимущества. Термин «механическое преимущество» используется для описания компонентов, включающих трансляцию. Приведенный ниже анализ показывает, как можно рассчитать передаточное число и механическое преимущество компонента силовой передачи. 
Уравнения энергии и мощности
Закон сохранения энергии гласит, что при выходном движении никогда нельзя получить больше энергии, чем обеспечивает источник энергии. Действительно, при передаче энергии всегда есть некоторая потеря энергии. Уровень потерь энергии может варьироваться от 5 % для плоскоременной передачи до 80 % для многоступенчатой зубчатой передачи (также могут встречаться более высокие и более низкие уровни).
Перед анализом сначала определим некоторые обозначения:
0 расстояние поступательного движения
θ => угол вращательного движения (в радианах)
v => скорость поступательного движения
ω => угловая скорость (в радианах в секунду)
Pd => Диаметр шага
n => количество зубьев на шестерне
nrev => количество оборотов
Для базового анализа передаточных отношений мы сначала пренебрегаем потерями на трение, а затем учитываем их влияние отдельно. 
При таком предположении мы можем установить мощность на входе равной мощности на выходе.
Мощность определяется как изменение энергии, деленное на изменение во времени.
В механизме энергия передается посредством механической работы. Для поступательного движения работа определяется как:
Работа = Сила X Движение (где сила и движение параллельны друг другу)
Соответствующее определение работы для вращательного движения дается формулой :
Работа = Крутящий момент X Вращательное движение
В силовой передаче работа является источником изменения энергии, и, таким образом:
Подставляя определение работы при вращении в приведенное выше уравнение и учитывая, что скорость вращения определяется как ω=δθ/δt, передача мощности во вращающемся устройстве равна определяется как:
Аналогично, для поступательного движения передача мощности определяется по формуле:
6 δt = f δd/δt
Ниже показана зубчатая передача с входной шестерней слева и выходной шестерней справа. 
Для целей этого анализа мы предполагаем, что входная шестерня может быть прикреплена к двигателю, а выходная шестерня прикреплена к валу машины, которая выполняет желаемую функцию.
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.
Форма зубчатых колес была значительно оптимизирована для снижения потерь на трение, обеспечения плавной передачи мощности и снижения шума. Более подробное описание зубчатых колес и рекомендаций по проектированию предоставлено Boston Gear на сайте www. 
bostongear.com. Местные копии предоставлены Boston Gear Engineering Information и Каталогом прямозубых зубчатых колес.
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 Route
NIN/ NOUT = RIN/ RUTE
. Пара передач анализируется со следующими допущениями:
. Пара передач анализируется с помощью следующих допущений:
Квазистатический анализ (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!)
Зубья шестерни входят в зацепление друг с другом (без перескакивания шестерен!)
Поскольку потерь на трение нет, входную и выходную мощности можно положить равными друг другу как:
Pout = τout ωout
τin ωin = τout ωout
Теперь нам нужно рассмотреть относительную скорость двух шестерен, которая определяется зацеплением зубьев. 
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 числа зацепляемых зубьев равным друг другу дает:
nrevout 2 nrevout 2 / Pd = nrevin 2 π rin / Pd
Приведенное выше уравнение упрощается до:
обеих шестерен в радианах, что дает:
rin δθвх = rout δθвых
Если угол поворота разделить на время δt, то получим отношения угловых скоростей в радианах в секунду
Альтернативная интерпретация состоит в том, что угловая скорость в точке зацепления одинакова для обеих шестерен. 
Поскольку скорость точки на вращающемся объекте определяется как rω. Равенство скоростей в точке сетки определяется как:
rin ωin = rout ωout
И мы видим, что два предыдущих уравнения идентичны.
Поскольку радиус зубчатого колеса пропорционален количеству зубьев, соотношение скоростей может быть выражено в терминах количества зубьев на входном и выходном колесах. Просто подставьте в вышеприведенное уравнение, что nPd=2πr для обеих шестерен, чтобы получить:
ωвых / ωвх = nin / nout
Теперь мы можем объединить уравнение мощности с уравнением скорости, чтобы получить отношение входного и выходного крутящих моментов. :
τin ωin = τout ωout (уравнение мощности)
τout / τin = ωin / ωout
τUt / τin = round / rin (зависимость в доли в доле. 