Конструкция и эксплуатационные свойства транспорта, транспортно-технологических машин и оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкция и эксплуатационные свойства транспорта, транспортно-технологических машин и оборудования

Введение

Скорость, с которой движется автомобиль, варьируется от небольшой до нескольких сотен километров в час. В связи с этим обороты колес могут измениться существенно - до 50 раз. В то же время двигатель внутреннего сгорания эффективно работает только в интервале 2000-6000 оборотов в минуту, а скорость вращения коленчатого вала меняется всего до трех раз. Для того чтобы получить нужную скорость движения при близких к оптимальным оборотах двигателя, необходимо между ним и колесами ставить коробку переключения передач.

Коробка переключения передач транспортных средств предназначена для изменения частоты и крутящего момента в более широких пределах, чем это может обеспечить двигатель транспортного средства. Как правило, это относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), которые имеют недостаточную приспособляемость. Транспортные средства с паровыми или электрическими (трамвай, троллейбус) двигателями, имеющими высокую приспособляемость и обеспечивающими изменение частоты вращения и крутящего момента в более широких пределах, чем ДВС, обычно выполняются без коробки передач. Также коробка передач предназначена для обеспечения движения транспортного средства задним ходом и длительного отключения двигателя от движителя при пуске двигателя и работе его на стоянках.

С появлением первых моторных экипажей появилась необходимость применения устройств для изменения передаточного отношения от двигателя к колесам. Применявшиеся вначале ременные передачи, скопированные со станков, оказались не состоятельными и очень скоро стали вытесняться зубчатыми передачами. Первой подобной коробкой, получившей широкое распространение на автомобилях, была коробка передач со скользящими шестернями, которые могли перемещаться на квадратном или шлицевом вале, для того чтобы входить в зацепление с шестернями, установленными на другом, параллельном первому, вале. Она сконструирована инженером Эмилем Левассором во Франции и в 1891 г. была установлена на автомобиле «Панар-Левассор».

В данной курсовой работе рассмотрим требования, предъявляемые к коробкам передач и основные их типы. Подробно рассмотрим устройство трехвальной ступенчатой коробки передач на примере автомобиля ВАЗ во втором разделе, гидромеханической коробкой передач - в четвёртом разделе. В пятом разделе выясним можно ли заставить коробку передач работать, автоматически подстраиваясь к режиму движения.

1.Требования. Классификация

По характеру связи между ведущим и ведомым валами коробки передач делятся на механические, гидравлические, электрические и комбинированные. По способу управления -- на автоматические и не автоматические. По принципу действия коробки передач различают ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные. Ступенчатые коробки передач имеют механический привод перемещения шестерен по валам, а бесступенчатые позволяют изменять крутящий момент на ведущих колесах, не меняя положение педали «газа». Ступенчатые коробки передач различают по числу передач переднего хода, по числу валов -- на двух- и трехвальные.

Ступенчатая коробка передач состоит из набора зубчатых колес, которые входят в зацепление в различных сочетаниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. Чем больше число передач, тем лучше автомобиль «приспосабливается» к различным условиям движения. Коробка передач должна работать бесшумно, с минимальным износом; этого достигают применением зубчатых колес с косыми зубьями.

Ступенчатые коробки передач по числу передач переднего хода делят на четырех- и пятиступенчатые. Обычно коробки передач легковых автомобилей, малогабаритных автобусов и грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности имеют четыре ступени, а коробки передач больших автобусов и грузовых автомобилей значительной грузоподъемности -- пять ступеней.

Ступенчатые коробки передач могут быть простые и планетарные. В основном на автомобилях применяют простые ступенчатые коробки передач, переключение передач в которых происходит двумя способами: передвижением зубчатых колес или передвижением муфт.

Иногда автомобили оборудуют бесступенчатыми коробками передач с плавным изменением передаточного числа и комбинированными коробками передач, в которых использованы оба способа изменения передаточного числа.

К КПП предъявляются следующие требования:

-- обеспечение оптимальных тягово-скоростных свойств автомобиля при заданной характеристике двигателя;

-- бесшумность в работе и переключении передач;

-- легкость управления;

-- высокий КПД.

Кроме того, коробка передач должна обеспечивать возможность пуска двигателя буксировкой автомобиля и торможение двигателем. В ряде случаев должна обеспечиваться возможность отбора мощности.

Рассмотрим эти требования более подробно.

1) В соответствии с требованием обеспечения необходимых динамических и экономических качеств определяется число передач и передаточные числа. Для грузовых автомобилей грузоподъемностью до 3…3, 5 тонн обычно применяют четырехступенчатые коробки передач с диапазоном передаточных чисел порядка 6,5. На грузовых автомобилях грузоподъемностью от 3,5 до 7 тонн обычно ставят пятиступенчатые коробки с диапазоном передаточных чисел порядка 7,5…8,5 и нередко с высшей ускоряющей передачей, имеющей передаточное отношение меньше единицы (0,75…0,8) и использующейся при движении по хорошим дорогам и при порожних рейсах. Применение ускоряющей передачи снижает число оборотов коленчатого вала двигателя на 1 км пути, что способствует уменьшению износа двигателя и снижает расход топлива.

Следует отметить, что динамические и экономические качества автомобиля определяются общим передаточным числом от двигателя к колесам. Поэтому тот же эффект, что и от применения ускоряющей передачи, можно получить, сохранив в качестве высшей прямую передачу, но уменьшив передаточное число главной передачи. При этом должен быть сохранен общий диапазон передаточных чисел коробки передач (отношение максимального передаточного числа к минимальному). Выбор в качестве высшей передачи прямой или ускоряющей определяется длительностью ее использования (желательно наиболее длительно используемую передачу делать прямой как для уменьшения потерь, так и для увеличения долговечности коробки передач), конструкцией редуктора заднего моста.

Применение высшей передачи, используемой при движении с уменьшенной нагрузкой или при движении по хорошим дорогам, с уменьшенным знаменателем прогрессов (отношением передаточных чисел соседних передач), целесообразно для всех грузовых автомобилей общего назначения, хотя увеличение числа передач и сопровождается некоторым увеличением габаритных размеров и веса коробки передач. На тяжелых грузовых автомобилях, работающих в основном с прицепами, устанавливают восьми-, десяти-, двенадцати- и даже шестнадцатиступенчатые коробки передач с диапазоном передаточных чисел порядка 10…12. При выборе значений передаточных чисел коробки передач для грузовых автомобилей желательно иметь значение динамического фактора на прямой передаче (при полной нагрузке автомобиля) не менее 0,05, а для автомобилей самосвалов - 0,06.

В случае использования прицепов динамический фактор на прямой передаче не должен быть ниже 0,03. Максимальное значение динамического фактора на низшей передаче для грузовых автомобилей составляет 0,35…0,4, а для автомобилей, работающих в тяжелых дорожных условиях-0,5…0,6. Нередко, с целью использования имеющейся коробки передач, получение.

Низшая передача в коробке передач служит, как правило, для преодоления особо трудных участков пути, для трогания с места груженого автомобиля и для маневрирования (минимальная скорость автомобиля при 500 об/мин вращения коленчатого вала двигателя как на переднем, так в на заднем ходу составляет обычно 1,5…2 км/час). Во всех остальных случаях грузовой автомобиль трогается с места на второй передаче, для которой динамический фактор составляет около 0,2. Передаточное число заднего хода должно обеспечивать, помимо минимальной скорости маневрирование, возможность развивать на колесах достаточное тяговое усилие для преодоления препятствий. Значения максимального динамического фактора на заднем ходу для отечественных грузовых автомобилей находятся в пределах 0,32…0,43.

2) Возможность длительного разъединения двигателя от трансмиссии без выключения сцепления в ступенчатых коробках передач обеспечивается достаточно легко. При наличии гидротрансформатора, если турбина всегда связана с колесами автомобиля, это осуществить труднее. В этом случае момент, передаваемый на колеса при холостых оборотах вала двигателя, должен быть заведомо недостаточен для трогания автомобиля с места.

3) Существующая система управления с одним рычагом, размещенным сбоку от водителя, хотя и проста, но недостаточно удобна. Для удобства управления коробкой передач целесообразно рычаг управления перенести на рулевую колонку. Но при этом усложняется система управления и возникает ряд трудностей вследствие необходимости приложения значительных усилий к рычагу при переключении передач, уменьшения общей жесткости привода и увеличения суммарных зазоров.

При отсутствии синхронизирующих устройств для переключения ступенчатой коробки передач от водителя требуются определенные навыки. Например, для безударного переключения с высшей передачи на низшую необходимо: выключить сцепление и установить рычаг переключения передач в нейтральное положение, включить сцепление и нажать на педаль привода дроссельной заслонки, затем отпустить педаль, и выключив сцепление, включить нужную передачу, после чего снова включить сцепление. Поэтому, желательно, чтобы конструкция коробки передач обеспечивала возможность безударного включения шестерен даже при отсутствии у водителя достаточной квалификации. Оптимальным вариантом (кроме, конечно, автоматического управления) является возможность переключения передач без использования педалей сцепления и управления подачей топлива. Для облегчения управления желательно обеспечить возможность переключения из нейтрального положения на любую передачу и перехода с любой передачи в нейтральное положение, т. е. обеспечить избирательность.

4) Бесшумность работы коробки передач особенно важна для автомобилей, применяемых для перевозки людей. В коробках передач с косозубыми шестернями постоянного зацепления удается обеспечить большую бесшумность, чем в коробках передач с прямозубыми шестернями. Синхронизаторы устраняют скрежет шестерен вследствие неумелого обращения. В значительной степени бесшумность работы шестерен зависит от точности их изготовления, жесткости и материала картера, а также от точности установки и жесткости валов.

5) Шестеренчатая коробка передач обеспечивает в настоящее время наиболее высокий КПД: при передаче полной мощности ?=0,96...0,98.

Так как автомобиль большую часть времени движется на одной из высших передач, например, на четвертой, то для уменьшения потерь на трения и износ шестерен и подшипников эта передача осуществляется обычно соединением ведущего (первичного) и ведомого (вторичного) валов. При движении на прямой передаче потери мощности в коробке передач вызываются почти исключительно выбалтыванием масла. Поэтому большое распространение получила схема, при которой ведущий и ведомый валы устанавливают сносно, хотя известны схемы, при которых прямая передача отсутствует и ведущий и ведомый валы не соосны.

6) Коробки передач должны обеспечивать надежную работу в интервале температур окружающей среды от минус 60 до плюс 40 градусов Цельсия. Большинство коробок передач обеспечивают работу до капитального ремонта соответствующую пробегу автомобиля 100…200 тысяч километров и более. Основным дефектом, влияющим на срок работы коробок передач обычной конструкции, является разрушение торцов зубьев переключаемых муфт и шестерен. В эксплуатации это проявляется часто в виде самовыключения передач (последнее иногда происходит и в новых коробках передач, при недостаточной точности изготовления или вследствие недостатков конструкции). Поэтому синхронизаторы следует применять не только для повышения удобства управления надежности коробки передач. Коробки передач обычного типа просты в обслуживании и не требуют регулировок. Обслуживание коробок передач сводится к периодической смене масла и подтягиванию гаек крепления.

7) Наиболее простой по конструкции и дешевой в изготовлении является обычная ступенчатая коробка передач, чем и объясняется ее большое распространение на грузовых автомобилях.

2.Ступенчатые коробки передач

На большинстве легковых и грузовых автомобилях устанавливают ступенчатые коробки передач. Ступенчатые коробки передач могут иметь разное число применяемых валов. Долгое время на автомобилях применялись только трехвальные коробки передач. Крутящий момент от двигателя передается с помощью сцепления на ведущий вал (первичный) коробки передач, на котором имеется шестерня. Параллельно ведущему валу располагается промежуточный вал с набором соединенных с ним шестерен. Ведущий вал находится на одной оси с ведомым (вторичным) валом и может быть соединен с ним напрямую для получения прямой передачи с передаточным числом, равным единице. Кроме того, одна из шестерен промежуточного вала находится в постоянном зацеплении с шестерней ведущего вала, а другие -- со свободно вращающимися на ведомом вале шестернями.

Для движения автомобиля задним ходом необходимо добавить еще одну шестерню между шестерней промежуточного и шестерней ведомого вала, что позволит ведомому валу изменить направление своего вращения. Для переключения передач необходимо обеспечить возможность жесткого соединения от дельных шестерен ведомого вала непосредственно с самим валом. На практике задача переключения передач оказалась не такой простой. Для безударного включения передач необходимо, что бы угловые скорости вращения шестерен на ведомом вале и скорость самого вала были равны. Переключение передач на первых автомобилях было довольно трудной задачей, с которой мог ли справляться только опытные водители, которые могли сочетать управление автомобилем с четкой работой педалями сцепления, «газа» и рычагом переключения передач. Процесс переключения передач в механических трансмиссиях существенно упростился после изобретения синхронизатора.

В трех ступенчатых коробках передач, выпускавшихся в 1940-х гг., синхронизаторы применялись между второй и высшей передачами, а переключение на первую передачу требовало двойного выжима сцепления (так называемая перегазовка). Сегодня современные ступенчатые коробки передач имеют синхронизаторы на всех передачах, независимо от количества ступеней. Двухвальные коробки передач применяются в переднеприводных и заднеприводных (с задним расположением двигателя) автомобилях. Конструктивно их совмещают в одном блоке с двигателем, сцеплением, главной передачей и дифференциалом.

Поперечное расположение коробки передач (рис. 1) позволяет применять главную передачу с цилиндрическими шестернями. При продольной компоновке (рис. 2) применяется главная передача с коническими или гипоидными шестернями; последняя является более сложной в изготовлении и регулировке.

Основные достоинства двухвальных коробок передач:

-- простота конструкции;

-- малая масса;

-- высокий КПД на промежуточных передачах (при передаче крутящего момента участвует только одна пара шестерен).

Рис. 1. Пятиступенчатая двухвальная коробка передач легкового автомобиля с поперечным расположением двигателя: 1 -- задняя крышка картера коробки передач; 2 -- ведущая шестерня V передачи; 3 -- шариковый подшипник первичного вала; 4 -- ведущая шестерня IV передачи первичного вала; 5 -- первичный вал; 6 -- ведущая шестерня III передачи первичного вала; 7 -- картер коробки передач; 8 -- ведущая шестерня II передачи первичного вала; 9 -- шестерня заднего хода; 10 -- промежуточная шестерня заднего хода; 11 -- ведущая шестерня I передачи первичного вала; 12 -- роликовый подшипник первичного вала; 13 -- сальник первичного вала; 14 -- сапун; 15 -- фланец муфты; 16 -- подшипник выключения сцепления; 17 -- направляющая втулка муфты; 18 -- роликовый подшипник вторичного вала; 19 -- вторичный вал; 20 -- ось сателлитов; 21 -- ведущая шестерня привода спидометра; 22 -- шестерня полуоси; 23 -- коробка дифференциала; 24 -- сателлит; 25 -- картер сцепления; 26 -- пробка для слива масла; 27 -- ведомая шестерня главной передачи; 28 -- регулировочное кольцо; 29 -- роликовый конический подшипник дифференциала; 30 -- сальник полуоси; 31 -- ведомая шестерня I передачи вторичного вала; 32 -- синхронизатор I и II передач; 33 -- ведомая шестерня II передачи вторичного вала; 34 -- стопорное кольцо; 35 -- упорное полукольцо; 36 -- ведомая шестерня III передачи вторичного вала; 37 -- синхронизатор III и IV передач; 38 -- ведомая шестерня IV передачи вторичного вала; 39 -- шариковый подшипник вторичного вала; 40 -- ведомая шестерня V передачи вторичного вала; 41 -- синхронизатор V передачи; 42 -- игольчатый подшипник; 43 -- вилка переключения передач

Рис. 2. Конструкция двухвальной пятиступенчатой коробки передач при переднем приводе и продольном расположении двигателя (Москвич-2141): 1 -- фланец полуоси; 2 -- подшипник дифференциала; 3 -- ведущая шестерня редуктора привода спидометра; 4 -- коробка дифференциала; 5 -- ведомая шестерня главной передачи; 6 -- манжета (сальник); 7 -- подшипник выключения сцепления; 8 -- картер сцепления; 9 -- первичный вал; 10 -- сателлит; 11 -- полуосевые шестерни; 12 -- ось промежуточной шестерни заднего хода; 13 -- промежуточная шестерня заднего хода; 14 -- шестерня передачи заднего хода первичного вала; 15 -- шестерня I передачи первичного вала; 16 -- синхронизатор I и II передач; 17 -- шестерня II передачи первичного вала; 18 -- ведущая шестерня III передачи; 19 -- синхронизатор III и IV передач; 20 -- ведущая шестерня IV передачи; 21 -- ведущая шестерня V передачи; 22 -- синхронизатор V передачи; 23 -- выключатель света заднего хода; 24 -- вал переключателя передач; 25 -- переключатель передач; 26 -- шток вилок переключения V передачи и заднего хода; 27 -- шток вилок переключения III и IV передач; 28 -- шток вилок включения I и II передач; 29 -- плунжер; 30-- ведомая шестерня V передачи; 31 -- ведомая шестерня IV передачи; 32 -- ведомая шестерня III передачи; 33 -- ведомая шестерня II передачи; 34 -- ведомая шестерня I передачи; 35 -- ведомая шестерня заднего хода; 36 -- ведущая шестерня главной передачи; 37 -- картер главной передачи; 38 -- пробка маслосливного отверстия; а -- отверстие-сапун

передача коробка автомобиль

В то же время в двухвальной коробке передач нет прямой передачи (когда в передаче крутящего момента не участвуют шестерни) и максимальный КПД на высшей передаче ниже, чем на прямой передаче трехвальной коробки.

Максимальное передаточное число одной зубчатой пары коробки передач не должно превышать некоторого предела, близкого к 4, превышение которого приводит к увеличению габаритов и повышению уровня шума. Это ограничивает область применения двухвальных коробок передач только легковыми автомобилями малого класса.

Если двигатели с такими коробками устанавливаются поперечно в перед ней части автомобиля, то для конструкторов двухвальных коробок передач увеличение числа передач, а следовательно, и числа пар шестерен, представляет определенные трудности.

Продольная коробка передач может быть легко увеличена по длине для размещения дополнительных передач. Поперечно расположенный двигатель и коробка передач имеют ограничение по ширине, определяющееся расстоянием между колесными арками автомобиля. Так, конструкторы компании Volvo столкнулись с этой проблемой, когда потребовалось установить поперечно на автомобиле Volvo 850 пятицилиндровый двигатель. Эта проблема была решена за счет использования в конструкции коробки передач М56 дополнительного третьего вала. Два вала являются вторичными валами, на одном установлены промежуточные шестерни для первой и второй передач, а на другом -- промежуточные для пятой и задней. Промежуточные шестерни для третьей и четвертой установлены на первичном вале. Коробка передач имеет пять передач, три вала и два комплекта шестерен. За счет уменьшения числа шестерен на отдельном вале, появилась возможность выполнить валы короче, что позволило уменьшить длину коробки (до 335 мм) и увеличить их жесткость. При этом снижается шум при работе коробки и повышается ее долговечность. В настоящее время Volvo выпускает еще более короткую коробку передач с четырьмя валами.

и грузовых автомобилях и автобусах наиболее распространены трехвальные коробки передач. Такая коробка передач имеет первичный (ведущий), вторичный (ведомый) и промежуточный валы, на которых установлены шестерни различных передач. Отличительной особенностью трехвальной коробки передач является наличие прямой передачи с передаточным числом, равным 1, на которой первичный и вторичный валы соединяются напрямую и автомобиль движется большую часть времени.

На прямой передаче КПД трехвальной коробки передач больше, чем двухвальной, и работает она менее шумно. На остальных передачах, кроме передачи заднего хода, в трехвальной коробке передач в зацеплении находятся две пары шестерен, что несколько снижает КПД коробки, но позволяет иметь на первой передаче большое передаточное число.

В трехвальной коробке передач (рис. 3, а) на любой передаче, кроме прямой и заднего хода, крутящий момент двигателя от первичного вала 7 передается через шестерни 2 и 7 постоянного зацепления, промежуточный вал 5 и шестерни 6 и 3 на вторичный вал 4, соединенный с ведущими колесами автомобиля. При этом крутящий момент на промежуточном валу 5 больше крутящего момента на первичном валу 7, так как диаметр и число зубьев шестерни 7 больше, чем шестерни 2. В то же время крутящий момент на вторичном валу 4 больше, чем на промежуточном валу 5.

Рис. 3. Схема работы трехвальной коробки передач: а, б -- движение вперед; в -- движение задним ходом; 1 -- первичный вал; 2, 3, 6, 7, 8, 9 и 10 -- шестерни; 4 -- вторичный вал; 5-- промежуточный вал

При включении прямой передачи (рис. 3, б) крутящий момент передается непосредственно с первичного вала 7 на вторичной вал 4. На передаче заднего хода (рис. 3, в) промежуточная шестерня 9 вводится в зацепление между шестернями 8 и 10. Вследствие этого вторичный вал 4 коробки передач вращается в сторону, противоположную вращению первичного вала 7, -- автомобиль движется задним ходом.

Конструкция трехвальной коробки передач и число ее передач во многом зависят от типа автомобиля. Широко применяют четырех- и пятиступенчатые коробки передач.

Коробка передач легкового автомобиля ВАЗ (рис. 4) -- механическая, трехвальная, четырехступенчатая, с постоянным зацеплением шестерен, синхронизаторами и ручным управлением (неавтоматическая).

Коробка имеет четыре передачи для движения вперед и одну передачу для движения назад. Шестерни всех передач (кроме заднего хода) -- косозубые, что уменьшает шум при работе коробки передач; шестерни передачи заднего хода -- прямозубые. Передачи для движения вперед включаются с помощью синхронизаторов, а для движения назад -- передвижением промежуточной шестерни заднего хода. Переключаются передачи с помощью рычага, который имеет три хода вперед и назад от нейтрального положения.

Рис. 4. Коробка передач легкового автомобиля ВАЗ: а -- общий вал; б, г -- схемы коробки и синхронизатора; в -- синхронизатор; 1 -- первичный вал, 2, 12, 14 и 19 -- крышки, 3, 5, 6, 9, 10, 16, 17 и 23 - шестерни; 4 и 7 -- синхронизаторы; 8 -- вторичный вал; 11 и 29 -- пружины; 13-- рычаг; 15-- вилка; 18-- ось; 20-- пробка; 27 -- промежуточный вал, 22 -- картер; 24, 26 и 28 -- ползуны; 25 -- фиксатор, 27 -- замок; 30 -- кольцо; 31 -- ступица; 32 -- муфта

В отлитом из алюминиевого сплава картере 22 коробки передач на подшипниках установлены первичный (ведущий) /, вторичный (ведомый) 8 и промежуточный 21 валы. Первичный вал выполнен как одно целое с шестерней 3, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 23 промежуточного вала, представляющего собой блок шестерен. На вторичном валу свободно установлены шестерни 5, 6 и 9, соответствующие III, II и I передачам. Эти шестерни находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала. На вторичном валу также жестко закреплены ступицы синхронизаторов 4 и 7 и шестерня 10 заднего хода. Промежуточная шестерня 16 заднего хода свободно установлена на оси 18, При включении I или II передачи синхронизатор 7 соединяет соответственно шестерню 6 или 9 с вторичным валом коробки передач. При включении III или IV передачи синхронизатор 4 соединяет соответственно шестерню 5 или первичный вал / с вторичным валом. Передача заднего хода включается вилкой 75 введением в зацепление шестерни 16 с шестернями 77 и 10. Картер коробки передач закрывается крышками 2, 14 и 19. Под нижнюю 19 и заднюю 14 крышки установлены прокладки.

Синхронизатор (рис. 4, в, г) состоит из ступицы 37, скользящей муфты 32, блокирующих колец 30 и пружин 29. Ступица синхронизатора, закрепленная на вторичном валу коробки передач, имеет наружные шлицы, на которых установлена скользящая муфта 32 с внутренними коническими поверхностями. Блокирующие кольца 30 имеют наружные конические поверхности и внутренние зубья со скосами. Блокирующие кольца постоянно прижимаются пружинами 29 к скользящей муфте 32. Работа синхронизатора основана на использовании сил трения. Включение передачи возможно только после предварительного выравнивания угловых скоростей вторичного вала и шестерни включаемой передачи за счет трения между коническими поверхностями скользящей муфты 32 и блокирующего кольца 30. Тогда зубья муфты входят в зацепление с зубчатым венцом синхронизатора, выполненным на шестерне. В результате шестерня с помощью синхронизатора соединяется с вторичным валом -- передача включается.

В механизм переключения коробки передач входят рычаг 13 переключения, ползуны 24, 26 и 28 с вилками, шариковые фиксаторы 25 и замок 27. Рычаг 13 прижимается пружиной 11 к сферической поверхности крышки 12 шаровой опоры. Его фигурный конец при переключении передач перемещается в пазах вилок, установленных на ползунах. Вилки входят в выточки скользящих муфт синхронизаторов 4 и 7 и промежуточной шестерни 16 заднего хода. Шариковые фиксаторы 25 удерживают ползуны в нейтральном и включенном положениях, а замок 27 исключает одновременное включение двух передач. Замок состоит из двух блокировочных сухарей и штифта между ними. При перемещении среднего ползуна 26 оба сухаря выходят из его углублений и запирают крайние ползуны 24 и 28, исключая их смещение. При перемещении одного из крайних ползунов сухарь выходит из его углубления, блокирует средний ползун и, действуя через штифт на другой сухарь, запирает также другой крайний ползун, что исключает включение двух передач одновременно

Коробка передач крепится к заднему торцу картера сцепления. В нее через резьбовое отверстие с пробкой 20 заливают трансмиссионное масло. Внутренняя полость коробки передач через сапун сообщается с атмосферой. Масло из коробки сливают через резьбовое отверстие с пробкой, расположенное в нижней крышке 19.

i. Многовальные коробки передач представляют собой четырех - шестиступенчатую трехвальную коробку передач со встроенным или совмещенным редуктором. Редуктор может быть повышающим или понижающим. Повышающий редуктор (делитель) устанавливается перед коробкой передач и предназначен для уменьшения разрыва между передаточными числами соседних передач, незначительно увеличивая диапазон. Делитель имеет обычно две передачи -- прямую и повышающую, что позволяет увеличить число передач вдвое.

Понижающий редуктор (демультипликатор) размещается за коробкой передач. Демультипликатор выполняют двух- или трехступенчатым и обычно с большим передаточным числом, благодаря чему еще больше расширяется диапазон возможных передаточных чисел.

Механизм переключения передач должен обеспечить четкое переключение, надежную фиксацию включенной передачи и предотвратить возможность одновременного включения нескольких передач. В его состав входят штоки, вилки и фиксаторы. В приводе включения применяют рычаги, тросы и в последнее время гидростатический привод. Для уменьшения трения ползуны механизма переключения покрывают тефлоном или применяют игольчатые подшипники в шарнирах.

3.Синхронизатор

передача коробка автомобиль

Синхронизатор (рис. 5) -- специальная фрикционная муфта, которая обеспечивает выравнивание угловых скоростей шестерен, свободно вращающихся на вале, с угловой скоростью самого вала при переключении передач и не допускает их соединения до момента, пока указанные скорости не сравняются. Синхронизатор обеспечивает бесшумное переключение передач, увеличение долговечности шестерен, снижение нервно-мышечной напряженности водителя из-за облегчения управления коробкой, повышение динамических свойств автомобиля и безопасности движения.

Рис. 5. Конструкция синхронизатора: 1 -- шестерня II передачи; 2 -- блокирующие кольца; 3 -- скользящая муфта включения II и III передач; 4 -- ступица; 5 -- стопорное кольцо; 6 -- пружина; 7 -- сухарь;  8 -- шарик; 9 -- шестерня III передачи

Принцип действия синхронизатора заключается в использовании инерции соединяемых деталей трансмиссии для предотвращения преждевременного включения передачи путем поворота запирающего звена - блокирующих колец и пальцев - относительно скользящей зубчатой муфты. Включение передачи при этом состоит из трех этапов.

На первом этапе под действием момента трения происходит выравнивание угловых скоростей вала и шестерни включаемой передачи. В это время, запирающее звено смещено на некоторый угол относительно ступицы синхронизатора и не позволяет переместить скользящую зубчатую муфту в сторону включаемой шестерни.

На втором этапе происходит разблокировка синхронизатора путем возвращения деталей запирающего устройства в первоначальное положение относительно скользящей зубчатой муфты.

На третьем этапе производится зацепление зубьев скользящей муфты с зубьями муфтового соединения шестерни включаемой передачи.

Синхронизаторы автомобиля ВАЗ-2110 (рис. 6) состоят из ступицы 5, установленной на шлицах вторичного вала 7 коробки передач, скользящей муфты 2, трех сухарей 4 с шариковыми фиксаторами 3 и пружинами и двух блокирующих колец 1 (с двух сторон) с внутренними коническими поверхностями. На этих поверхностях нарезана резьба и выполнены продольные канавки для разрыва масляной пленки на конусных поверхностях кольца и венца шестерни включаемой передачи с целью повышения трения между ними. Блокирующие кольца имеют зубчатые венцы, шаг которых равен шагу внутренних зубьев скользящей муфты и зубчатых венцов 9 включаемых шестерен 6 и8, а также шесть выступов, которые входят в пазы ступицы 5. При этом три коротких выступа заходят в пазы, в которых расположены сухари фиксаторов, а более длинные и широкие - в другие пазы. Выступы установлены в пазах с боковыми зазорами, равным половине толщины зуба муфты, и ограничивают угол поворота блокирующего кольца относительно ступицы. При таком соединении ступица вращается совместно с блокирующими кольцами (I).

Рис. 6 Детали и работа синхронизатора третьей и четвертой передачи автомобиля ВАЗ-2110: I - нейтральное положение муфты синхронизатора; II - начало включения передачи; III - передача выключена

Во время работы синхронизатора при перемещении вилки 10 скользящая муфта 2 с помощью подпружиненных шариков 3 увлекает за собой сухари фиксаторов 4, которые, упираясь в длинные выступы блокирующего кольца, прижимают его внутреннюю поверхность к конической поверхности шестерни 8. Под действием сил трения между ними и инерции синхронизируемых масс блокирующее кольцо 1 поворачивается относительно ступицы 5 до упора длинных выступов кольца в боковые стенки пазов ступицы. Вследствие этого окружного смещения боковые скосы скользящей муфты 2 упираются в боковые скосы блокирующего кольца, и дальнейшее ее перемещение становится невозможным (II) до тех пор, пока не уравняются угловые скорости шестерни 8 и вторичного вала 7. При этом прекращается трение фрикционных конусов блокирующего кольца 1 и шестерни 8, вследствие чего исчезает сила, прижимающая скошенные поверхности зубьев муфты и кольца. Освобожденная муфта свободно входит своими внутренними зубьями в зацепление с зубчатыми венцами блокирующего кольца 1 и шестерни 8 вторичного вала коробки передач, которая находится в постоянном зацеплении с шестерней соответствующей передачи первичного вала. Крутящий момент от первичного вала передается через шестерню 8, скользящую муфту 2 и ступицу 5 на вторичный вал 7 коробки передач. При полностью выключенной передаче восстанавливаются зазоры между сухарями 4 и выступами блокирующего кольца и пазами ступицы (III).

Аналогично работают синхронизаторы автомобилей ГАЗ-3110 «Волга», ГАЗ-33021 «Газель», ГАЗ-2752 «Соболь», ГАЗ-3307, только у них вместо подпружиненного цилиндрической пружиной шарикового фиксатора установлены блокирующие пружинные кольца, а в синхронизаторах коробок передач фирмы Zahnradfabrik в узле фиксатора вместо шарика используется стержень со сферической головкой.

В пятиступенчатой коробке передач КамАЗ-141, десятиступенчатой - КамАЗ-152, девятиступенчатой - ЯМЗ-202 используются синхронизаторы с блокирующими и фиксирующими пальцами.

4.Гидромеханическая коробка передач

Основным неудобством при использовании механических ступенчатых коробок передач является то, что водителю для переключения передач постоянно приходится нажимать на педаль сцепления и перемещать рычаг переключения. Это требует от него значительных усилий, особенно в условиях городского движения или при управлении автомобилем, работающим с частыми остановками. Для устранения таких неудобств и облегчения работы водителя на легковых, грузовых автомобилях и автобусах широко применяют гидромеханические коробки передач. Они выполняют одновременно функции сцепления и коробки передач с автоматическим или полуавтоматическим переключением передач. Управление движением автомобиля в этом случае осуществляется педалью подачи топлива и при необходимости тормозной педалью.

Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической коробки передач, которая может быть двух-, трех- или многовальной, а также планетарной.

Гидромеханическую коробку с вальными механическими коробками передач применяют главным образец на грузовых автомобилях и автобусах. Для переключения передач в таких коробках используют многодисковые муфты (фрикционы), работающие в масле, а иногда для переключения низшей передачи и заднего хода используют зубчатую муфту. Переключение передач фрикционами происходит без снижения частоты вращения коленчатого вала двигателя, т.е. бесступенчато -- без разрыва передаваемых мощности и крутящего момента.

Гидромеханические коробки с планетарными механическими коробками передач широко распространены на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Их преимуществами являются компактность конструкции, меньшая металлоемкость, больший срок службы и меньшая шумность. Недостатки -- сложность, высокая стоимость, пониженный КПД. Переключение передач в такой коробке осуществляется с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов. При включении одной передачи часть фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов пробуксовывают, что также снижает КПД.

Гидротрансформатор (рис. 7), расположенный между двигателем и механической коробкой передач, состоит из трех колес с лопатками -- насосного (ведущего), турбинного (ведомого) и реактора. Насосное колесо 3 закреплено на маховике 1 двигателя и образует корпус гидротрансформатора. Внутри корпуса размещены турбинное колесо 2, соединенное с первичным валом 5 коробки передач, и реактор 4, установленный на роликовой муфте 6 свободного хода. Внутренняя полость, гидротрансформатора на ѕ своего объема заполнена специальным маслом малой вязкости.

Рис. 7. Гидротрансформатор: а - общий вид; б - схема; 1 - маховик; 2 - турбинное колесо; 3 - насосное колесо; 4 - реактор; 5 - вал; 6 - муфта

При работающем двигателе насосное колесо вращается вместе с маховиком двигателя. Масло под действием центробежной силы поступает к наружной части насосного колеса и, воздействуя на лопатки турбинного колеса, приводит его во вращение. Из турбинного колеса масло поступает в реактор, который обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное колесо и существенное увеличение крутящего момента. Таким образом, масло, циркулируя по замкнутому кругу, обеспечивает передачу крутящего момента в гидротрансформаторе. Характерной особенностью гидротрансформатора является увеличение крутящего момента при передаче его от двигателя к первичному валу коробки передач. Наибольшее увеличение крутящего момента на турбинном колесе гидротрансформатора получается при трогании автомобиля с места. В этом случае реактор неподвижен, так как заторможен муфтой свободного хода. По мере разгона автомобиля увеличивается частота вращения насосного и турбинного колес. Муфта свободного хода расклинивается, и реактор начинает вращаться с увеличивающейся частотой, оказывая все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент. После достижения реактором максимальной частоты вращения гидротрансформатор перестает изменять крутящий момент и переходит на режим работы гидромуфты. Таким образом, происходят плавный разгон автомобиля и бесступенчатое изменение крутящего момента.

Гидротрансформатор автоматически устанавливает необходимое передаточное число между коленчатым валом двигателя и ведущими колесами автомобиля: с уменьшением частоты вращения ведущих колес автомобиля при возрастании сопротивления движению повышается динамический напор жидкости от насоса на турбину, что приводит к росту крутящего момента на турбине и, следовательно, на ведущих колесах автомобиля.

5.Автоматизация управления коробкой передач

Управление ступенчатой гидромеханической коробкой передач обычно автоматическое. Момент переключения определяется по двум параметрам: скорости движения автомобиля и нагрузке двигателя (положению педали управления двигателем). Система гидравлического управления переключением передач включает в себя:

- масляные насосы, создающие давление в гидромагистрали;

- датчик скорости центробежного типа;

- датчик нагрузки, связанный с педалью управления двигателем;

- золотники управления, фильтры, перепускные и обратные клапаны, микровыключатели и другие устройства, обеспечивающие работу системы автоматического управления;

- контролер для выбора режима, управляемый водителем.

Масляная система (рис. 8, а и б) является исполнительной частью системы автоматического управления. При помощи двух масляных насосов: переднего 18, приводимого от двигателя (насосного колеса), и заднего 2, приводимого от промежуточного вала коробки передач, - в магистрали масляной системы создается давление, а система автоматического управления в соответствии с положениями датчиков направляет масло под давлением в требуемый исполнительный механизм.

Передний насос нагнетает масло при неподвижном автобусе и при трогании с места, а задний - при движении автобуса. Как только давление масло нагнетаемого задним насосом, становится достаточным, передний насос автоматически отключается и работает на слив.

Масло подается также для подпитки гидротрансформатора, к клапану 21 управления тормозом-замедлителем 1, к масляному радиатору 22, для смазывания коробки передач. Система управления (рис. 8, б) автоматически переключает передачи в зависимости от положения педали управления двигателем и скорости движения автобуса. В рассматриваемой коробке предусмотрен предварительный выбор режима при помощи контроллера, управляемого водителем. Контроллер имеет положения А1, А2, ЗХ, ПП, Н, которые соответствуют: А1 - автоматически включаются первая и третья передачи и третья с блокировкой гидротрансформатора; А2 - автоматически включаются первая и вторая передачи и вторая передача с блокировкой гидротрансформатора; ЗХ - включается передача заднего хода; ПП - принудительно включается первая передача; Н - в коробке устанавливается нейтральное положение.

Рис. 8. Принципиальные схемы масляной системы (а), работа клапана управления тормозом-замедлителем (б) и автоматической системы управления (в) гидромеханической коробки передач

передача коробка автомобиль

В последнее время электрические системы управления переключением передач активно вытесняются электронными системами, которые позволяют повысить точность, надежность, быстродействие систем управления и упростить их обслуживание.

С развитием микропроцессорной техники появилась возможность автоматизировать процесс переключения в ступенчатых механических коробках передач, трудность автоматизации которого объясняется в необходимости за время переключения, т.е. практически одновременно управлять двигателем, сцеплением и коробкой передач; причем последовательность и характер управления данными агрегатами зависит от режима движения и условий эксплуатации автомобиля.

Такие автоматические системы управления переключением передач собирают и обрабатывают информацию о состоянии и режимах движения автомобиля, выбирают направление и момент переключения, производят выбор и включение требуемой передачи после торможения, а также осуществляют самодиагностику элементов системы управления.

Заключение

В настоящее время автомобиль является неотъемлемой частью жизни и трудовой деятельности человека. От специалистов автомобильной отрасли требуется наличие знаний в области конструктивного построения автомобиля и его эксплуатационных свойств.

Целью данной курсовой работы является изучение коробки переключения передач.

В ходе написания курсовой работы нами были подробно рассмотрены такие вопросы как назначение, требования, устройство, принцип действия коробки переключения передач. Мы выяснили, что по принципу действия коробки передач могут быть механическими и автоматическими, рассмотрели их отличия.

Задачами предложенной темы курсовой послужили:

1) изучение специальной литературы;

2) описание основных теоретических аспектов темы исследования, раскрытие ключевых понятий;

3) рассмотрение различных типов коробок передач.

В результате выполнения курсового проекта мы закрепили и пополнили знания, полученные в процессе изучения конструкции и эксплуатационных свойств транспорта.

Литература

1. Иванов А.М., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др. «Основы конструкции современного автомобиля» М. ООО «Издательство «За рулем», 2012. -- 336 с.: ил

2. Волков В.С. «Конструкция автомобиля» М.; Вологда: Инфра-Инженерия, 2019. - 200 с.: ил

3. Руктешель О.С. и др. «Конструкция автомобилей. Трансмиссия.: учебно-методическое пособие для студентов автотранспортных специальностей» - Минск: БНТУ, 2008. - 115 с.: ил

4. В.К. Вахламов, М.Г. Шатров, А.А. Юрчевский; под ред. А.А. Юрчевского «Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя»: Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования -- М.: Издательский центр «Академия», 2003.- 816с.;

5. В.К. Вахламов «Автомобили ВАЗ» Учебное пособие для учащихся ПТУ - М.: Транспорт, 1991. - 193 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru