Условия эксплуатации транспортных средств диктуют необходимость значительного изменения крутящего момента (в 6 раз и более) на ведущих колесах. При этом желательно автоматическое увеличение момента в случае уменьшения скорости из-за ухудшения условий движения и наоборот. Такая зависимость момента от скорости приводит к небходимости иметь постоянную или незначительно изменяющуюся мощность двигателя для любой частоты вращения, что обеспечивает наиболее полную загрузку двигателя в случае значительных изменений условий движения. Скоростная характеристика такого двигателя постоянной мощности показана на рисунке, где величинами Nе и Ме, обозначены соответственно мощность и крутящий момент двигателя, a n — частота вращения вала двигателя. Такая зависимость крутящего момента от частоты вращения двигателя приводит к максимальному упрощению трансмиссии.
Качественно подобную характеристику имеют поршневые паровые машины, обладающие свойством автоматического изменения крутящего момента в зависимости от частоты вращения. Характеристику, приближающуюся к требуемой, имеют и некоторые типы электрических двигателей. Они способны обеспечить необходимый диапазон изменения крутящего момента двигателя и получить скоростную характеристику, близкую к требуемой.
Наибольшее распространение в качестве энергетической установки в транспортных машинах получили хорошо отработанные практикой поршневые двигатели внутреннего сгорания, скоростная характеристика которых имеет, к сожалению, определенные недостатки.
Одним из основных недостатков внешней характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания является неблагоприятное изменение мощности с увеличением частоты вращения, что приводит к незначительному изменению крутящего момента двигателя.
Потребность изменения скорости движения машины и силы тяги в пределах, превышающих возможности поршневого двигателя внутреннего сгорания, приводят к необходимости установки между двигателем и ведущими колесами ряда агрегатов, называемых в совокупности трансмиссией, с постоянными и переменными передаточными отношениями. Любая трансмиссия придается двигателю для исправления его рабочей характеристики.
Естественно, что конструкторы стремятся получить выходную рабочую характеристику установки «поршневой двигатель — трансмиссия», приближающуюся к требуемой.
Все трансмиссии можно разделить по способу изменения передаточного отношения на ступенчатые и бесступенчатые.
Самые распространенные трансмиссии — трансмиссии со ступенчатыми коробками передач дают закон изменения крутящего момента на ведущих колесах весьма далекий от показанного на рисунке, но они компактны, обладают высоким коэффициентом полезного действия и технология их производства достаточно отработана.
Бесступенчатые передачи способны в некоторых пределах изменять передаточное отношение трансмиссии непрерывно. В качестве бесступенчатой передачи можно использовать механический вариатор, электромашины, гидродинамические и гидростатические передачи. Их можно разделить на управляемые (механические, электрические и гидростатические) и неуправляемые (гидродинамические).
На сегодняшний день в транспортной технике наибольшее применение нашли механические, гидродинамические и гидростатические бесступенчатые передачи. Электрические трансмиссии по комплексу показателей не могут пока серьезно конкурировать с остальными типами бесступенчатых трансмиссий. Это объясняется рядом серьезных технических проблем, которые до сих пор не решены.
