Основы конструкций автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Изучение принципа построения конструкций и изучение устройства и принципов действия автомобильного сцепления, механической коробки передач, трёхвальной механической коробки передач. Приобретение навыков в самостоятельном освоении конструкций агрегатов и систем переложением чертежных изображений и макетов автомобильных элементов на их схемные образы, как язык инженерного анализа с использованием условных обозначений элементов конструкций машин и механизмов в соответствии с имеющимися стандартами.

1. Устройство автомобильного сцепления

Сцепление является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок и гашения колебаний. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.

Существует много различных типов сцепления, но большинство основано на одном или нескольких фрикционных дисках, плотно сжатых друг с другом или с маховиком пружинами. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединённого к коленчатому валу двигателя, относительно ведомого диска, соединённого через шлиц с коробкой передач.

Усилие от педали сцепления передается на механизм механическим (рычажным или тросовым) или гидравлическим приводом.

Нажатие на педаль сцепления (выжимание, выключение) разводит диски сцепления, в итоге оставляя между ними свободное пространство, а отпускание педали (включение) приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков.

Ведомый диск сцепления состоит из собственно диска с пружинными пластинами, к которым приклёпаны или приклеены независимо друг от друга две фрикционные накладки. Такое крепление накладок обеспечивает их расхождение при выключенном сцеплении, при включении пружинные пластины постепенно сжимаются, обеспечивая плавное включение. Центральная часть диска сцепления -- ступица -- имеет шлицевое соединение и перемещается по первичному валу коробки передач.

1.1 Принцип действия автомобильного сцепления

Принцип работы сцепления разбирается на примере однодискового сухого сцепления.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.

При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач. Принципиальная схема автомобильного сцепления изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Принципиальная схема автомобильного сцепления: 1 - маховик; 2 - ведомый диск; 3 - нажимной диск; 4 - пружина; 5 - кожух пластина; 6 - рычаг; 7 - подшипник; 8 - вал; 9 - система рычагов

2. Устройство механической коробки передач

Основное предназначение коробки переключения передач -- изменение крутящего момента по величине и направлению и передача его от двигателя к ведущим колесам. Иначе говоря, с помощью коробки передач при постоянной мощности двигателя осуществляется изменение силы тяги на ведущих колесах автомобиля. Кроме того, коробка передач позволяет включить движение задним ходом.

На современных автомобилях устанавливаются механические либо автоматические коробки передач.

Основными составными элементами механической коробки передач (МКП) являются:

- картер;

- первичный, вторичный и промежуточные валы с шестернями;

- дополнительный вал;

- шестерни заднего хода;

- синхронизаторы;

- механизм переключения передач;

- замковое устройство;

- блокировочное устройство;

- рычаг переключения передач.

Все содержимое коробки переключения передач расположено в картере. Он закреплен на картере сцепления, который, установлен на картере двигателя. Половину объема картера коробки передач занимает специальное трансмиссионное масло. Поскольку детали работают при больших нагрузках, они должны хорошо смазываться. Как правило, замена масла в коробке передач производится редко, а во многих современных машинах масло, залитое производителем автомобиля, используется на протяжении всего срока эксплуатации.

МКП является частью трансмиссии автомобиля и работает в паре со сцеплением, которого в коробках передач другого типа (автоматических) может и не быть. В прошлом в легковых автомобилях высокого класса вместо сцепления использовалась гидромуфта, но в наши дни этот тип полуавтоматической трансмиссии не применяется из-за высоких потерь мощности двигателя и низкого КПД гидромуфты. В настоящий момент механические коробки передач без сцепления применяются только в металлообрабатывающих станках.

Сцепление необходимо для выравнивания частоты вращения пар шестерен. Без применения сцепления переключение передач МКП невозможно. Так же сцепление используется для плавного начала движения автомобиля и кратковременного отсоединения двигателя от механизмов трансмиссии при остановках.

Основные узлы МКП: картер, набор параллельных вращающихся валов, насаженные на валы шестерни, синхронизатор. На сегодняшний момент наибольшее распространение получили МКП двух типов - трехвальные (большинство заднеприводных автомобилей классической компоновки и, частично, переднеприводные автомобили) и двухвальные (значительная часть переднеприводных автомобилей).

В трехвальной коробке установлены три вала - первичный, промежуточный и вторичный. Передний вал через сцепление соединен с коленчатым валом (маховиком) двигателя. Вторичный - с карданным валом, передающим вращающий момент на главную передачу, либо с самой главной передачей (в заднеприводных автомобилях и в машинах с разнесенной трансмиссией). Промежуточный вал служит для передачи вращающего момента посредством шестерен с первичного на вторичный вал. Первичный и вторичный валы устанавливают в М соосно - передняя часть вторичного вала входит в паз в задней части первичного вала и вращается в нем на подшипнике. Механически первичный и вторичный валы связаны только шестернями промежуточного вала и вращаются независимо друг от друга.

На первичном валу жестко закреплена одна ведущая шестерня, которая входит в зацепление с шестерней промежуточного вала. На вторичном валу располагается свободно вращающийся блок шестерен. Каждая из шестерен вторичного вала находится на строго определенном участке вала, ее продольное (по валу) перемещение исключается. В то же время механизм переключения передач блокирует выбранную шестерню на вторичном валу, передавая ему вращающий момент от первичного вала через шестерню промежуточного - так происходит включение передачи.

На промежуточном валу жестко закреплен набор шестерен, которые всегда находятся в постоянном зацеплении. Шестерня первичного вала передает вращение первой (ведомой) шестерне промежуточного вала. Вместе с промежуточным валом вращаются и его шестерни, передавая вращение парам согласованных, постоянно находящихся в зацеплении шестерен вторичного вала. Таким образом при включенном сцеплении и работающем двигателе все шестерни первичного, промежуточного и вторичного вала находятся во вращении вне зависимости от выбранной передачи.

Для уменьшения износа и компенсации воздействующих на зубья шестерен сил все шестерни современных МКП выполнены косозубыми.

На вторичный вал со свободно вращающимися боками шестерен насажены муфты переключения передач. Поскольку муфты соединены с вторичным валом шлицами, их называют шлицевыми муфтами. В отличие от свободно вращающихся на подшипниках шестерен вторичного вала, муфты способны перемещаться в продольном направлении.

На боковых поверхностях шестерен вторичного вала и шлицевых муфт находятся зубчатые венцы. При перемещении по шлицам муфта входит зубчатым венцом в зацепление с зубчатым венцом шестерни, блокируя ее на валу. Вращение с промежуточного вала передается на ведомую шестерню вторичного вала, а с нее через зубчатый венец и шлицы муфты на вторичный вал.

Продольное перемещение шлицевых муфт по вторичному валу производится вилками переключения передач, которые через ползуны

соединены с рычагом. Поскольку муфт две, предусмотрен механизм блокировки, предотвращающий возможность одновременного включения двух передач.

При соединении зубчатых венцов муфты и определенной выбором передачи шестерни вторичного вала крутящий момент передается через карданный вал и главную передачу на ведущие колеса. Автомобиль движется. Если ни одна муфта с шестерней вторичного вала не соединена, коробка передач стоит на «нейтрали», двигатель отключен от механизмов трансмиссии, автомобиль стоит на месте или движется только силами инерции.

2.1 Принцип работы трехвальной механической коробки передач

При нейтральном положении рычага управления крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается. При перемещении рычага управления, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора. Муфта обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и ведомого вала. После этого, зубчаты венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу. Коробка передач осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Движение задним ходом обеспечивается соответствующей передачей коробки. Изменение направления вращения осуществляется за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси.

Схема механической коробки передач изображена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Кинематическая схема коробки передач

3. Главная передача и дифференциал

Главная передача - механизм, часть трансмиссии автомобиля, передающий крутящий момент от коробки передач к ведущим колесам автомобиля. Главная передача может быть выполненной в виде отдельного агрегата - ведущего моста (заднеприводные автомобили классической компоновки), либо объединенной с двигателем, сцеплением и коробкой передач в единый силовой блок (заднемоторные и переднеприводные автомобили).

По способу передачи крутящего момента главные передачи подразделяются на зубчатые (шестеренчатые) и цепные. Цепные главные передачи в настоящее время используются только на мотоциклах и велосипедах.

Главная передача обеспечивает постоянное увеличение крутящего момента и передачу его на полуоси, расположенные под углом 90° к продольной оси автомобиля и далее к ведущим колесам.

По типу основных пар шестерен главные передачи разделяются на червячные, конические, гипоидные и цилиндрические.

Если главная передача имеет одну пару шестерен, то ее называют одинарной, если две пары -- двойной.

Червячная главная передача, по сравнению с главными передачами других типов, имеет наименьшие габариты и наиболее бесшумна. Однако она имеет низкий КПД (0,9-0,92), трудоемка в изготовлении и требует применения для зубчатого венца дорогостоящей оловянистой бронзы. В связи с этим в настоящее время не применяется.

Коническая главная передача начала широко применяться на автомобилях с 1913 г., когда фирма «Глиссон» разработала зацепление с круговым зубом. Коническая передача имеет достаточно высокий КПД (0,97-0,98), так как между зубьями невелико трение скольжения. В то же время она имеет наибольшие габариты и является самой шумной из существующих передач.

Гипоидная главная передача появилась на автомобиле в 1925 г. в результате стремления снизить центр масс автомобилей. В отличие от

конической в гипоидной передаче оси зубчатых колес не пересекаются. При этом ось ведущей шестерни смещена относительно оси ведомой шестерни, как правило, вниз.

Цилиндрическая главная передача применяется в переднеприводных автомобилях при поперечном расположении двигателя. КПД цилиндрической пары наиболее высокий -- не менее 0,98-0,99.

Двойная главная передача применяются на грузовых автомобилях при необходимости получения больших передаточных чисел.

3.1 Дифференциал

Дифференциал - механизм распределения крутящего момента входного вала между двумя выходными полуосями ведущих колес или, на автомобилях повышенной проходимости,для распределения крутящего момента между передней и задней ведущими осями.

Это часть трансмиссии, которая на автомобилях классической и переднеприводной компоновки обычно выполняется в виде единого блока с главной передачей,а на внедорожниках встраивается в раздаточную коробку Свободный дифференциал всегда делит поступающий на него крутящий момент поровну - не зависимо от того, с равными или с разными скоростями вращаются ведущие колеса (или ведущие оси).

Дифференциал классической конструкции устроен просто.Ведомая шестерня является одновременно корпусом дифференциала, в котором перпендикулярно оси ведомой шестерни закреплена ось сателлитов - малых конических шестерен. Последние вращаются вместе с корпусом дифференциала относительно оси ведомой шестерней главной передачи. Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с коническими шестернями левой и правой полуосей ведущих колес.

При прямолинейном движении автомобиля сателлиты относительно собственной оси не вращаются. Но каждый, подобно равноплечему рычагу, делит крутящий момент ведомой шестерни главной передачи поровну между шестернями полуосей.

Когда автомобиль движется по криволинейной траектории, внутреннее по отношению к центру описываемой автомобилем окружности колесо вращается медленней,наружное быстрей - при этом сателлиты вращаются вокруг своей оси, обегая шестерни полуосей. Но принцип деления момента поровну между колесами - сохраняется. Мощность же, подаваемая на колеса, перераспределяется. Схема главной передачи и дифференциала изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема двуступенчатой главной передачи. 1 -- ведущий вал; 2 -- ведомая шестерня; 3 -- коронная шестерня; 4 -- сателлит; 5 -- водило; 6 -- шестерня, связанная с коробкой дифференциала; 7 -- солнечная шестерня; 8 -- шестерня картера моста; 9 -- муфта; 10 -- коробка дифференциала.

Заключение

автомобильный сцепление коробка передача

Данная работа является отражением полученных знаний в ходе изучения дисциплины «Основы конструкций автомобилей».

Путём изучения данной дисциплины были получены знания об основных механизмах автомобильного сцепления, механической коробки передач, трёхвальной механической коробки передач. В ходе данной работы были рассмотрены принципы действия этих систем.

Размещено на Allbest.ru