Передаточное число редуктора

Влияние передаточного числа на динамику

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Конструкция и характеристики главной передачи

Конструкция рассматриваемого механизма проста: главная передача состоит из двух шестерен (зубчатый редуктор). Шестерня меньше по размеру и соединена с выходным валом коробки передач. Ведомая шестерня больше ведущей шестерни и соединена с дифференциалом и колесами автомобиля.

Какими основными характеристиками должна обладать главная передача:

• минимальный уровень шума и вибраций при работе;
• минимальный расход топлива;
• большой КПД;
• обеспечение высоких тягово-динамических характеристик;
• технологичность;
• минимальные габаритные размеры;
• минимальная масса;
• высокая надежность;
• минимальная необходимость в обслуживании.

Эффективность главной передачи можно повысить за счет улучшения качества зубьев обеих шестерен, а также за счет увеличения жесткости деталей и использования подшипников качения в конструкции.

Вибрацию и шум можно минимизировать, обеспечив надежную смазку зубьев, повысив точность зацепления, увеличив диаметр вала и увеличив жесткость элементов механизма.

Типы редукторов

Все виды устроены по схожему принципу, разница заключается только в типе зубчатой передачи. Чаще всего встречаются цилиндрические, конические, глобоидные, комбинированные, червячные и планетарные, но последнее время конструкторы прибегают к комбинированным конструкциям, что позволяет совместить преимущества нескольких типов.

Конструкция разных типов позволяют передавать усилие между узлами, которые располагаются в различных площадях, будут они перпендикулярные (конический редуктор), параллельные (цилиндрический) или пересекающиеся валы (червячные).

Диапазон передаточного числа может разнится от в несколько единиц до нескольких тысяч, что зависит от количества ступеней. Сейчас наиболее распространены механизмы, при изготовлении которых используются нескольких ступеней. Это позволяет комбинировать несколько типов передач и добиться максимально эффективной работы. Рассмотрим основные типы.

Цилиндрический редуктор

Довольно популярные при разработке и производстве машин различного назначения. Эффективно выполняют свои функции при работе с мощными установками, при этом показывают высокий КПД, превышающий 90 %. Чаще всего используется при работе параллельных и сносных валов. Может применяться с различным количеством ступеней, от которых зависит передаточное число, оно может колебаться от 1,5 до 400.

Червячный редуктор

Имеют довольно простую конструкцию, из-за чего обрели широкую популярность. Одним из плюсов также является низкая стоимость в сравнении с аналогами. Количество ступеней обычно ограничивается одной или двумя. При этом диапазон передаточного числа червячного редуктора может находиться в диапазоне от 5 до 10000, которую можно рассчитать по специальной формуле. Недостатком этого типа является низкий КПД и ограниченные мощности силовых установок, с которыми он работает. Состоит из зубчатого колеса и цилиндрического, реже глобоидного, червяка в виде винта.

Планетарный редуктор

Особый тип, который выгодно отличается от аналогов, имея ряд преимуществ. Благодаря чему получил широкое распространение в тяжелом машиностроении. Конструкция этой модели позволяет добиться высокого передаточного числа при работе с мощнейшими силовыми установками. При этом его размеры могут быть значительно меньшими, чем габариты аналогов. Механизм назван планетарным, из-за специфического расположения конструкционных элементов, к которым относятся: сателлиты, водило, солнечная и кольцевая шестерни.

Передача усилия происходит через вал на солнечную шестерню, которая находится в зацепе со всеми сателлитами. В это время кольцевая шестерня находится в статичном положении. Модель отличается высоким КПД, и работой в диапазоне передаточного числа от 6 до 450.

Выбор типа узла всегда основывается на конструкционных требованиях к механизму, при этом выбором модели должен заниматься квалифицированный конструктор. Первое что нужно определить — какой тип передачи нужен, оптимальный размер механизма, рассчитать осевые нагрузи на валах и температурный режим работы.

От количества ступеней выбранного механизма напрямую зависит передаточное отношение. Одноступенчатые применяются для выполнения простых функций, обычно это червячный тип. Сейчас чаще можно встретить комбинированные типы передач, что позволяет значительно расширить функционал узла.

В качестве входных и выходных валов применяются стандартные прямые валы, изготовлены в форме тел вращения. От их качества напрямую зависит качество работы всего механизма, так как на них действуют множество внешних нагрузок различных типов.

Очень важно своевременно менять сальники и масло. Постоянные профилактические работы обеспечат стабильную работу и обезопасят от внезапных поломок

Для контроля уровня масла имеется специальное смотровое окно, что позволяет вовремя пополнять необходимый объем.

В целом, самостоятельно рассчитать передаточное число, подобрать подходящую модель и провести замену (ремонт) редуктора не составит труда. Главное соблюдать рекомендации специалистов и технические инструкции, указанные производителем.

Планетарная передача

При производстве современных автомобилей и механизмов достаточно часто применяется планетарная схема. В данном случае речь идет про стандартный механизм, который используется для передачи и преобразования вращательных действий. Специально для этого применяются колеса с зубьями, которые помещены на перемещающиеся оси. Основными конструктивными компонентами выступают центральные колеса с зубьями, которые крепятся на осях неподвижного типа

Также здесь принимаются во внимание боковые зубчатые колеса, которые крепятся на перемещающиеся оси. Чтобы достичь максимального эффекта от такого соединения, механизмы производятся на параллельных осях

При такой схеме можно добиться максимального передаточного отношения передачи в 9 единиц.

Также у подобных механизмов очень высокий КПД, который нередко приближается к отметке в 0,98. На практике, чаще всего можно встретить изделия, где используется сразу несколько сателлитов, которые расположены с равными по величине угловыми шагами. В конечном итоге производители создают подобные конструкции с конечным иле переменным передаточным отношением. Также встречаются механизмы, где этот параметр подвергается регулировке, из-за чего из выпускают обратимыми или необратимыми.

Если говорить про обратимые конструкции, то здесь осуществляется движение только в прямом или обратном направлении. Что касается необратимых элементов, то здесь подобное движение невозможно. Что же касается передаточного отношения, то в таких вариантах изделий оно может иметь ступенчатый или бесступенчатый тип. В первом случае речь идет про механическую коробку переключения передач. Что касается второго типа, то он легко прослеживается в современных вариативных трансмиссиях. Нужно понимать, что упомянутые передаточные отношения передач в полной мере просчитываются производителями на этапе проектирования механизма, чтобы была возможность подобрать оптимальную кинетическую схему. Далее, производитель выбирает вариант соединения механизмов, а также определяет максимальную эффективность, чтобы оценить также и надежность конструкции.

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье Устройство и принцип работы синхронизатора КПП.

Передаточное отношение и число зубьев зубчатой передачи

Чем отличается масло 5w30 и 5w40 какое лучше выбрать

По своей схеме зубчатая передача подобна фрикционной – см.рис.11.1. Только здесь жесткое колесо имеет внутренние, а гибкое – наружные зубья (рис.11.7).

Рис.11.7

Гибкое колесо деформируют так, что в точках В между вершинами зубьев образуется радиальный зазор, а в точках А зубья зацепляются на полную рабочую высоту, в точках Е зацепление промежуточное. Ясно, что для зацепления необходимо равенство модулей зубьев обоих колес.

Передаточное отношение

– положим, что в формулах (11.10) и (11.11) dF и dC – диаметры делительных окружностей

(11.16) При этом

(11.17)

Число зубьев

– на рис.11.7 изображены различные фазы зацепления зубьев. Здесь прямолинейный профиль принят условно, в целях простоты рассуждений. При вращении генератора осуществляется относительный поворот колес F и С, при котором зубья колеса F должны переходить из одной впадины колеса в другую. Для этого и необходимо расцепление зубьев в точке В. За четверть оборота генератора зубья переходят из положения В в положение А. В окружном направлении они смещаются на полшага. При неподвижном колесе С на полшага поворачивается колесо F. За полный оборот генератора – на два шага. Это может быть, если разность zC – zF = 2 или равна числу волн генератора u.

В общем случае

zC – zF = Кzu (11.18)

где Кz = 1, 2, 3, …

Обычно Кz = 1, а u = 2 и тогда

(11.19)

Зубья, на которые набегает генератор (верхняя правая и нижняя левая четверти окружности – рис.11.7), входят в зацеплении. Зубья, от которых убегает генератор (верхняя левая и нижняя правая четверти окружности), выходят из зацепления. При входе в зацепление зубья (Е) совершают рабочий ход и соприкасаются одними сторонами, при выходе (Е’) – холостой ход и соприкасаются другими сторонами.

Рассмотренная схема движения зубьев позволяет понять, что волновая передача может обеспечить одновременное зацепление большого числа зубьев. Теоретически дуга зацепления может распространяться от В до А и от В’ до А’. Или число зубьев в одновременном зацеплении составляет 50% от zF или zC. Например, при

= 100,zF = 200 или 100 зубьев в одновременном зацеплении вместо 1  2 в простых передачах. Это одно из основных преимуществ волновых зубчатых передач. Оно обеспечивает им высокую нагрузочную способность при малых габаритах.

Практически число одновременно зацепляющихся зубьев или размер дуги зацепления зависит от формы и величины деформирования гибкого колеса, от формы профиля зубьев и пр. (см. ниже).

Что такое редуктор?

Редуктор преобразует момент вращения в коробке. Каждый редуктор характеризуется коэффициентом полезного действия, отношением передач, удельная мощность, угловая скорость валов, их количество и др.

В редукторе ВАЗ есть одна передача, два ведомых вала и один ведущий. Заводские отношения (3,9 – 4,1 – 4,3 – 4,4). Или, другими словами, столько оборотов нужно сделать кардану, чтобы колесо повернулось один раз.

На графике показано, как будет зависеть скорость автомобиля (числа по горизонтальной оси) от частоты вращения коленвала двигателя, (числа по вертикальной оси) у которого различные главные пары в редукторе:

Выбираем тип редуктора

Для того, чтобы определиться с типом редуктора, нужно рассмотреть пространственное расположение всех механизмов, которые присоединяются к редуктору, их места креплений и способы монтажа.

1. Цилиндрические редукторы:
2. У вертикального цилиндрического типа оси редуктора должны располагаться в одной вертикальной плоскости;
3. Планетарный или соосный цилиндрический тип используется в том случае, если оси валов находятся в разных плоскостях, но при этом расположены на одной прямой.
4. Коническо-цилиндрические редукторы применяются только для тех схем, где оси валов находятся в одной плоскости (горизонтальной) и перпендикулярны друг другу.
5. Червячные редукторы:
6. У двухступенчатого червячного редуктора оси валов пересекаются под прямым углом или параллельны друг другу, но при этом обязательно лежат в разных плоскостях.

Более того, в зависимости от области применения редуктора могут оказать влияние такие факторы, как:

• Громкость работы (самый «тихий» — червячный редуктор);
• КПД или коэффициент полезного действия (самые эффективные в плане работы считаются планетарные редукторы, в то время как у двухступенчатых червячных редукторов КПД самый низкий);
• Стоимость в относительном эквиваленте (планетарные редукторы считаются самыми недорогими).

Также, производя расчет червячного редуктора, следует учитывать тот факт, что его использование в большей мере оправдано при повторяющихся кратковременных режимах эксплуатации.

Колесный редуктор главной двойной передачи состоит из следующих элементов:

• солнечной шестерни;• коронного (ведомого) зубчатого колеса, которое жестко крепится к ступице колеса;• водила, состоящего из двух чашек, на которых крепятся оси сател-литных зубчатых колес, жестко прикрепленных к кожуху полуосей;• трех сателлитных зубчатых колес, сидящих на неподвижных осях водила.

Задний мост автомобиля МАЗ-5335 и его элементы: а — кинематическая схема; 6 — конструкция; в — колесный редуктор; г — детали колесного редуктора; д — главная передача и дифференциал; 1 — солнечная шестерня; 2 — сателлит; 3 — наружная чашка водила; 4 — коронное ведомое зубчатое колесо; 5 — ступица заднего зубчатого колеса; 6 — полуось; 7 — колесный редуктор; 8 — тормозной механизм задних колес; 9 — стопорный штифт кожуха полуоси; 10 — кожух полуоси; 11 — центральный редуктор; 12 — тормозной разжимной кулак; 13 и 16 — крышки; 14 и 22 — стопорные кольца; 15 — упорный сухарь; 17 — ось сателлита; 18 — подшипник сателлита; 19 — стопорный болт оси сателлита; 20 — пробка заливного отверстия; 21 — контргайка подшипника ступицы; 23 — гайка подшипника ступицы; 24 — кожух полуоси; 25 — упор зубчатого колеса; 26 — внутренняя чашка водила; 27 — полуосевое зубчатое колесо; 28 — сателлит дифференциала; 29— крестовина дифцЪеренциала; 30— цилиндрический роликоподшипник; 31 — конический подшипник зубчатого колеса; 32 — фланец; 33 — манжета; 34 — регулировочные прокладки; 35, 37 — зубчатые колеса; 36 — картер редуктора; 38 — ограничитель зубчатого колеса; 39 — правая чашка дифференциала; 40 — демонтажный болт картера

Крутящий момент от полуоси передается на солнечную шестерню, а от нее через три сателлита и коронное зубчатое колесо на ступицу колеса. Передаточные числа колесного редуктора определяются отношением числа зубьев коронного зубчатого колеса и солнечной шестерни, поэтому изменением указанных чисел зубьев может быть получен ряд передаточных чисел при сохранении межосевого расстояния. Сателлиты не влияют на передаточное число.Конические и гипоидные зубчатые пары очень чувствительны к нарушению расчетного взаимного расположения контактирующих профилей зубьев, при нарушении которого увеличивается уровень шума передачи, снижается КПД и срок службы. Неправильное взаимное расположение зубчатых колес может иметь место вследствие неточной регулировки при сборке или из-за упругих прогибов деталей под действием рабочих нагрузок. Для уменьшения прогибов необходимо увеличивать жесткость главной передачи, которая зависит от устройства подшипниковых узлов, типа применяемых подшипников, длины консольных участков, плотности посадки деталей и т. п.Поскольку валы главных передач испытывают большую осевую нагрузку, в их конструкциях применяются радиально-упорные подшипники. Для увеличения жесткости главной передачи их располагают так, чтобы вершины конусов, образованных нормалями к рабочим поверхностям подшипников, находились снаружи подшипникового узла. Такое расположение требует применения разных по размерам (из-за неравномерности нагрузок на подшипники) подшипников и позволяет существенно увеличить жесткость подшипникового узла, уменьшая прогиб зубчатого колеса под действием радиальной силы, возникающей в зацеплении.Дополнительное увеличение жесткости дает раздвижение подшипников на некоторое расстояние. При консольной конструкции ведущего конического зубчатого колеса это применяется всегда. Радикально увеличивает жесткость ведущего зубчатого колеса устранение консоли путем установки дополнительного (обычно третьего) подшипника.Очень важным в повышении жесткости подшипникового узла является предварительный натяг подшипников, который устраняет зазоры и создает начальное сжатие тел качения. В результате предварительного натяга подшипников при сборке на тела качения подшипников действуют радиальные и осевые силы, которые после приложения рабочей нагрузки перераспределяются между подшипниками, а внутри подшипника — между телами качения.Регулирование подшипников ведомых валов (коробка дифференциала) осуществляется с помощью специальных гаек, которые стопорятся после регулировки пластинами, имеющими выступ, входящий в паз между специальными торцевыми зубьями гаек.

Что такое передаточное число КПП?

Передаточные числа КПП — частные от деления количества зубцов ведомых к количеству зубьев ведущих шестерней. Ещё такие передачи, у которых высокие передаточные числа — называют «короткими», а низкие числа – «длинными».

Физический смысл заключается в следующем: так как наибольшей частотой вращения обладает всегда двигатель (коленвал и первичный вал),

а частота вращения кардана всегда ниже (поэтому коробка и называется КПП – коробка понижающих передач), за исключением 5 передачи, где передаточное число меньше 1, то передаточное число – это количество оборотов карданного вала за один оборот коленвала.

Есть общее правило: чем оно больше, тем более короткое время понадобится при нажатии педали газа, чтобы набрать максимальное количество оборотов. Соответственно, передача будет более мощной, автомобиль будет «выпрыгивать» вперёд, но при этом водитель должен быть готов к быстрому переключению. И, как только машина значительно ускорилась, нужно готовиться к переключению. Поэтому характерно на высоких оборотах падение скорости.

Для того чтобы улучшить динамику автомобиля при разгоне, можно, конечно, сделать тюнинг карбюратора. Но если вы решились на настоящий поступок – нужно изменить главное передаточное число, главной пары КПП.

В КПП есть такое понятие, как ряд – набор валов и шестерёнок.

• изначально на ВАЗ ставилась четырёхступенчатая КПП 2101;
• затем с 1976 года появилась «нивовская» КПП, или 2121. Она отличалась повышенным рядом, где передаточное число было низкое (всё – таки внедорожник)! Кроме этого, ею комплектовались «шестёрки» с объёмом 1,6 л;
• за год до Олимпиады – 80 появилась КПП 2105;
• в настоящее время в продаже есть только 2107, 21074 и кое – где можно встретить 2106. Все другие коробки сняты с производства;
• КПП 2107 существует для пятиступенчатой коробки, она именуется 21074, разница в том, что есть место для крепления блока шестерней заднего хода и пятой передачи;

Чтобы не утомлять читателя, приведём данные передаточные числа в таблице для КПП 2101, родоначальницы коробок (на самом деле, естественно, фиатовской конструкции) и ВАЗ 2107.

1. – количество зубцов первичного вала (главная пара);
2. – количество зубцов промежуточного вала (главная пара);
3. – промежуточный вал 1 ;
4. – вторичный вал 1 ;
5. – передаточное число 1 передачи;
6. — промежуточный вал 2 ;
7. — вторичный вал 2 ;
8. — передаточное число 2 передачи;
9. — промежуточный вал 3 ;
10. — вторичный вал 3;
11. — передаточное число 3 передачи;
12. — передаточное число 4 передачи;
13. — промежуточный вал 5;
14. — вторичный вал 5;
15. – передаточное число 5 передачи. У ВАЗ 2107 нет.

Даже при поверхностном анализе эти передаточные числа говорят следующее:

1. все передаточные числа ВАЗ 2107 чуть ниже, чем ВАЗ 2101, это делает коробку «мягче»;
2. на 4 передаче имеем 1, это значит, что карданный вал и коленвал соединены напрямую;
3. существует 5 передача, которая заставляет колёса вращаться быстрее первичного вала, так как отношение меньше единицы.

Как рассчитать передаточное число

Шестерня и колесо имеют разное количество зубов с одинаковым модулем и пропорциональный размер диаметров. Передаточное число показывает, сколько оборотов совершит ведущая деталь, чтобы провернуть ведомую на полный круг. Зубчатые передачи имеют жесткое соединение. Передающееся количество оборотов в них не меняется. Это негативно сказывается на работе узла в условиях перегрузок и запыленности. Зубец не может проскользнуть, как ремень по шкиву и ломается.

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

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.