Анализ конструктивных особенностей механических трансмиссий автомобилей, преимущества и недостатки

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ: «АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ АВТОМОБИЛЕЙ, ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ»



Содержание

Введение

1. Понятие «трансмиссия автомобиля», ее виды

2. Конструктивные особенности механической трансмиссии

3. Преимущества и недостатки механической трансмиссии

Заключение

Список использованных источников



Введение

Современный выбор транспортных средств огромен. Они отличаются не только в зависимости от марки автомобиля, но и от особенностей автомобиля, мощности двигателя, коробки передач и т.д.

Особое отличие автомобилей сегодня заключается в различиях трансмиссии.

Трансмиссия играет очень важную роль в любом автомобиле - это передача крутящего момента от двигателя к колесам.

Трансмиссия отвечает за преобразование крутящего момента в двигателе и его распределении.

На протяжении долгого времени во всем мире идет спор: «Какой вид трансмиссии лучше для автомобиля».

В данной работе рассмотрим наиболее распространенную автомобильную трансмиссию - механическую и определим ее конструктивные особенности, преимущества и недостатки.



1. Понятие «трансмиссия автомобиля», ее виды

Трансмиссия автомобиля (силовая передача) это совокупность механизмов в автомобиле, которые соединяют двигатель автомобиля с тем, что должно двигаться - с колесами, а также все, что обеспечивает работу этих механизмов.

Трансмиссия - это важнейший элемент в автомобиле, который может распределять крутящий момент между всеми колесами, помимо этого, благодаря трансмиссии происходит смена направления вращения колес и величина вращения. Для осуществления данного действия в трансмиссии имеются различные детали и механизмы, которые позволяют эксплуатировать автомобиль.

Например, это такие агрегаты трансмиссии, как главная передача, автоматическая и механическая коробка передач (КПП), сцепление, дифференциал.

Рассмотрим наиболее подробно, из чего состоит трансмиссия автомобиля.

Трансмиссия состоит из:

1. Сцепление или гидротрансформатор;

2. Коробка передач;

3. Главная передача, включающая механический редуктор и дифференциал;

4. Шарнир равных угловых скоростей (для переднеприводных автомобилей) и валы привода колёс (полуоси).

Также, опционально в трансмиссии автомобиля могут быть:

5. Карданная передача;

6. Раздаточная коробка.

В состав трансмиссии гусеничных машин в общем случае входят:

1. Сцепление или гидротрансформатор (так называемый, «главный фрикцион»;

2. Входной редуктор («гитара»);

3. Коробка передач;

4. Механизм поворота;

5. Бортовой редуктор.

На рисунке 1 представлено устройство трансмиссии автомобиля.

Рисунок 1 Устройство трансмиссии автомобиля

Само устройство трансмиссии располагается под днищем автомобиля и представляет собой некую связующую между двигателем автомобиля и всеми колесами.

Чем правильней и эффективней будут работать составные части трансмиссии, тем выше безопасность водителя, меньше расход топлива и износ трущихся деталей. Разумеется, это непосредственно влияет на те характеристики, которые указаны в техническом паспорте и гарантированы производителем.

Ещё существует такое понятие, как коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД). Он рассчитывается как произведение КПД механизмов, включённых в её состав. Это эффективная характеристика, обозначающая отношение полезной энергии к затраченной. Проще говоря, если КПД будет низким, то это значит, что сил затрачено много, а результата нет. КПД трансмиссии современных автомобилей варьируется от 0,82 до 0,94 (таблица 1).

Таблица 1

Коэффициент полезного действия трансмиссии

Тип автомобиля	Колесная формула	КПД
Грузовые автомобили и автобусы с одинарной главной передачей	4*2	0,9-0,92
Грузовые автомобили и автобусы с двойной главной передачей	4*2 4*4 6*4 6*6	0,86-0,88 0,82-0,84 0,82-0,84 0,78-0,8
Легковые автомобили и автобусы особо малого или малого класса	4*2	0,92-0,94

Коэффициент полезного действия трансмиссии непостоянен на протяжении всего времени эксплуатации автомобиля.

Постепенно при эксплуатации нового автомобиля части трансмиссии притираются друг к другу и КПД увеличивается, после чего происходит последующее постепенное изнашивание узлов трансмиссии и ее эффективность снижается.

После капитального ремонта КПД возрастает, но уже никогда не достигает максимального значения.

Рассмотрим наиболее подробно все механизмы, которые входят в состав автомобильной трансмиссии.

1. Сцепление - это целый комплекс автомобильных деталей, которые отвечают за кратковременное разъединение двигателя с коробкой передач.

Сцепление находится в автомобиле между двигателем и коробкой передач. Оно необходимо для того, чтобы автомобиль пришел в движение, а при движении сцепление используется для плавного переключения передач. Сцепление конструктивно входит в состав механической и роботизированной трансмиссии, а, следовательно, им может управлять, как человек, так и электронная система автомобиля.

2. Коробка передач (КПП) - это самый сложный механизм в трансмиссии. механический трансмиссия автомобильный механизм

Коробка передач помогает изменить передаточное число для эффективного режима мотора в любых дорожных условиях. Благодаря этому двигатель работает в стабильном режиме, без резких скачков оборотов, а машина двигается с той скоростью, которая необходима в данный момент времени. Дополнительно КПП переключает движение на задний ход.

Коробка передач может быть четырех видов:

-автоматическая;

- механическая;

- вариатор;

- робот.

3. Ведущий мост - это опора, которая отвечает не только за крепление корпуса автомобиля к трансмиссии, но и получает крутящий момент от двигателя, тем самым передавая его за счет крепления к колесам.

Мосты могут быть задними, передними, а также средними (их ставят в грузовые автомобили).

4. Дифференциал - это комплекс шестерён, которые вращаются с 2-мя степенями свободы, который является распределителем скорости вращения по полуосям ведущего моста.

Самая важная характеристика дифференциала - это коэффициент блокировки, который обозначает соотношение крутящего момента одного колеса к такому же показателю другого. Грубо говоря, от коэффициента блокировки зависит проходимость. Чем выше этот показатель, тем лучше проходимость. У стандартных дифференциалов он равен 1, а у более усложнённых механизмов он может быть со значением 5.

Расположение данного механизма напрямую зависит от привода автомобиля.

5. Раздаточная коробка (только полноприводные автомобили) - выполняет роль распределителя вращения между всеми колесами автомобиля.

6. Карданный вал - это механизм, который обеспечивает передачу крутящего момента от КПП к задним колёсам. Как правило, эту деталь устанавливают в полноприводных или заднеприводных транспортных средствах, чтобы передавать вращение между разными мостами.

7. Главная передача - это узел трансмиссии, который передает кртящий момент напрямую к ведущему мосту.

Рассматриваемый агрегат включает в свое устройство: олуось, шестерни, сателлиты. Одна из важных функций главной передачи - это повышение крутящего момента и уменьшение вращения ведущих колёс.

Главная передача может быть одинарной, либо двойной.

8. ШРУС - это шарнир равных угловых скоростей, который располагается на ведущих полуосях. Он является самым последним узлом трансмиссии, который непосредственно связан с крутящим моментом. Этот механизм необходим, чтобы точно «передать» вращение от дифференциала на колёса, причём неважно под каким углом они находятся. Внутренние и внешние ШРУСы обеспечивает постоянную связь дифференциала с колёсами при движении в любых дорожных условиях.

Трансмиссию классифицирую в зависимости от метода передачи энергии.

Рассмотрим существующие виды трансмиссий в автомобилях:

1. Механическая.

Передаёт механическую энергию от двигателя.

2. Электрическая. Она преобразует механическое движение в электрическую энергию. Затем она «превращает» её обратно в механическую и передаёт на ведущие колёса. Чаще всего такую трансмиссию применяют на мощных грузовых машинах.

3. Гидравлическая. Преобразует механическую энергию в давление потока жидкости, а затем обратно превращает в механическую и подаёт её на колёса. Нечасто применяется в машиностроении. Этот тип применяют на подвижных транспортных средствах (экскаваторах и т.п.).

4. Комбинированные (гибридные) трансмиссии. Например, это гидромеханическая и электромеханическая. Это комбинации 2 разных типов трансмиссий.

Таким образом, автомобильная трансмиссия - это важнейший элемент в автомобиле, который имеет сложнейшее устройство. В состав трансмиссии входит ряд узлов и механизмов, которые отвечают за передачу крутящего момента двигателя к колесам, за возможность начало движения автомобиля, изменение скорости и направления движения.

Наиболее распространенным видом автомобильных трансмиссий является механическая трансмиссия, рассмотрим наиболее подробно ее характеристику.

2. Конструктивные особенности механической трансмиссии

Механическая трансмиссия применяется на большинстве легковых автомобилей. Устройство работает только при помощи механических деталей (фрикционы и шестерни).

В механических трансмиссиях мощность на всех режимах работы мотора передаётся только посредством различных механических передач вращательного движения: зубчатых передач, цепных передач, планетарных передач, фрикционных муфт, валов, шарниров, и т. п.

Механические трансмиссии обладают наивысшим КПД среди прочих, наименьшей массой, наиболее просты в производстве.

Для классификации трансмиссий по различным группам решающее значение имеет коробка передач, которая стоит в данном автомобиле.

Тип коробки передач является наиболее важным параметром при оценке автомобиля покупателями, так как он напрямую влияет на управляемость и надежность автомобиля.

На практике нередко считается, что трансмиссия с механической коробкой передач не содержит в себе каких - либо вспомогательных электронных или гидравлических систем, а управление коробкой передач осуществляется полностью водителем автомобиля.

А вся совокупность элементов, передающих мощность от двигателя к колёсам, в таком случае называется просто «трансмиссия» без дополнительного определения «механическая».

То есть, тип и конструкция коробки передач оказывается решающим для классификации трансмиссии конкретной машины.

Антиподом механической трансмиссии при использовании критерия оценки по типу коробки передач является автоматическая трансмиссия.

Эта классификация на два класса широко распространена не только в разговорах, но и в технической литературе, посвящённой автомобилям, и ввиду этого имеет право на существование. Но при этом она вносит неопределённость в такие вопросы, как например, к какому типу относить некоторые танковые трансмиссии с планетарными неавтоматическими коробками передач (танк Т-72, танк Чифтен), в которых мощность от двигателя к гусеницам передаётся только через механические передачи, но сама КП не является механической ни по конструкции, ни по общепринятому смыслу определения «механический».

Рассмотрим конструктивные особенности механической трансмиссии. Также, как и все остальные виды трансмиссий, механическая трансмиссия содержит в себе различные узлы и механизмы, которые были описаны нами в первой части реферата.

Одним большим отличием от других трансмиссий является конструктивное устройство коробки передач.

Рассмотрим ее наиболее подробно (рисунок 2).

Рисунок 2 Механическая коробка передач

Принцип работы механической коробки переключения передач состоит в следующем:

Крутящий момент с помощью сцепления передается от двигателя к первичному валу коробки передач, после чего он преобразуется за счет пар взаимодействующих между собой шестерен и только после этого передается на колеса.

Каждая пара шестерен имеет свое передаточное число, которое преобразует крутящий момент двигателя и скорость вращения коленвала. При увеличении крутящего момента происходит уменьшение скорости вращения, а при ее уменьшении - увеличение скорости. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором - повышающая.

Передаточное число равняется отношению количества зубьев у входной и выходной шестерен в паре. Количество зубьев же напрямую зависит от размера шестерни, шестерня с наибольшим диаметром имеет наибольшее количество зубьев.

Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная - максимальный.

Скорости в механической коробке переключаются только с помощью нажатия на педаль сцепления, так как необходимо прервать поток мощности, который идет от двигателя внутреннего сгорания.

Движение автомобиля с МКПП всегда начинается только с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики - там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение.

Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Рассмотрим существующую классификацию механических коробок передач:

1) в зависимости от количества входных и выходных шестерен в коробке передач существуют следующие виды МКПП:

1. Четырехступенчатая МКПП

2. Пятиступенчатая МКПП

3. Шестиступенчатая МКПП

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия - 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

2) в зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

1. Двухвальные механические трансмиссии.

Данный вид устанавливается на легковые автомобили с передним приводом.

2. Трехвальные механические трансмиссии.

Применяются на грузовых автомобилях и на легковых с задним приводом.

Конструктивное устройство механической коробки переключения передач значительно отличается от других видов КПП.

На рисунке 3 показано конструктивное устройство МКПП.

Рисунок 3 Конструктивное устройство механической коробки переключения передач

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

- ведущий или первичный вал;

- ведомый или вторичный вал; промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);

- шестерни первичного и вторичного валов;

- механизм выбора передач; муфты синхронизаторов (синхронизаторы); картер;

- главная передача;

- дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Рассмотрим устройство данных видов механической трансмиссии наиболее подробно.

Двухвальная коробка передач наиболее распространена, нежели трехвальная.

На рисунке 4 показано устройство двухвальной коробки передач.

Рисунок 4 Схема двухвальной коробки передач

Крутящий момент с помощью муфты сцепления от двигателя внутреннего сгорания передается на первичный план. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются.

На каждом валу расположены синхронизаторы. Шестерни первичного и вторичного валов сцеплены между собой постоянно. Для того чтобы понять, какие шестерни вращаются, а какие нет, - необходимо посмотреть на расположение данных шестерен.

Шестерня возле синхронизатора всегда вращается, а вот шестерня главной передачи очень жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент к колесам от вторичного вала передается с помощью главной передачи и дифференциала.

Дифференциал позволяет обеспечить вращение колес с различной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Работает двухвальная трансмиссия по следующему принципу: крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается, пока рычаг переключения передач находится в нейтральном положении, шестерни на валах свободно прокручиваются.

При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.

Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичный. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом. Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

На рисунке 5 представлены схемы передачи крутящего момента.

Рисунок 5 Схемы передачи крутящего момента при двухвальной коробке передач

Рассмотрим особенности устройства и работы трехвальной механической коробки передач.

Трехвальная МКПП отличается от двухвальной тем, что в ее составе находится три вида валов: ведомый, ведущий и промежуточный (рисунок 6).

Рисунок 6 Устройство трехвальной МКПП

Первичный вал передает крутящий момент на промежуточный. Все валы находятся в постоянном зацеплении друг за друга за счет передачи крутящего момента через соответствующую шестерню.

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы. На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал.

При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Механизм переключения в трехвальной МКПП в отличии от двухвальной располагается на корпусе коробки и представляет собой рычаг управления и штоки с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Таким образом, механическая трансмиссия автомобилей от остальных отличается за счет конструктивной особенности строения коробки переключения передач.

3. Преимущества и недостатки механической трансмиссии

Механическая трансмиссия является самой распространенной среди автомобилей, так как она обладает рядом преимуществ:

- надежная и долговечная;

- легко поддается ремонту;

- имеет высокий КПД;

- обладает небольшим весом и размером;

- имеет простую конструкцию.

Недостатки механической трансмисии:

- резкое переключение передач, что приводит к нерациональному использованию мощности мотора;

- сложность управления.



Заключение

Таким образом, сегодня существует большое многообразие трансмиссий, которыми оснащаются автомобили.

Самой распространенной трансмиссией является механическая трансмиссия, которая отличается от остальных видов своими конструктивными особенностями устройства коробки передач.

Механическая трансмиссия имеет ряд преимуществ перед другими, основными из которых является долговечность и высокий КПД.

Однако за счет сложности управления (особенно начинающим водителя) сегодня все большее количество автолюбителей предпочитают автоматические трансмиссии.



Список использованной литературы

1. Громаковский А., Бранихин Г. Устройство автомобиля для сдающих экзамены в ГИБДД и начинающих водителей; Питер - Москва, 2010. 532 c.

2. Карягин, А.В.; Соловьев, Г.М.; Крузе, И.Л. Устройство и эксплоатация автомобиля; М.: Воениздат. Москва, 1995. 584 c.

3. Митронин В. П., Агабаев А. А. Контрольные материалы по предмету "Устройство автомобиля"; Академия. Москва, 2012. 171 c.

4. Шестопалов К. С., Чиняев В. Г. Устройство и эксплуатация автомобиля; Издательство ДОСААФ СССР. Москва, 2000. 288 c.

5. Шестопалов С. К. Устройство легковых автомобилей. В 2 частях. Часть 2. Трансмиссия, ходовая часть, рулевое управление, тормозные системы, кузов; Академия - Москва, 2013. 400 c.

Размещено на Allbest.ru