Последовательность выполнения работы

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 19Следующая ⇒

1. Составить кинематические схемы всех типов сцеплений пользуясь макетом, чертежом или разрезанным натурным образцом. Отметить конструктивные особенности.

2. На схеме обозначить все элементы из которых состоит рассматриваемый агрегат.

3. На схеме фрикционного сцепления обозначить все составные части: ведущую, ведомую, нажимное устройство и механизм выключения. Определите и опишите какие детали входят в каждую из перечисленных групп.

4. Нарисовать схему гасителя крутильных колебаний (демпферное устройство) с указанием всех ее элементов.

5. По изученному материалу и полученным данным составить отчет.

Содержание отчета

1) название, цель, последовательность и методика выполнения лабораторной работы, расчетные материалы;

2) принципиальная фрикционного одномуфтового сцепления атвомобиля;

5) анализ полученных результатов;

6) выводы.

Лабораторная работа.

КОНСТРУКЦИЯ КОРОБКИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ

Цели работы

1) Изучение назначения, требований и классификации коробок передач.

2) Изучение устройства и работы коробки передач автомобилей.

3) Назначение, конструктивные особенности и работа инерционных синхронизаторов коробок передач.

4) Назначение, конструктивные особенности замковых устройств и фиксаторов.

5) Назначение и устройство делителей и демультипликаторов.

6) Конструктивные особенности дистанционного привода механизма переключения передач.

7) Изучение материалов деталей коробок передач.

Основные теоретические сведения

1) Назначение и требования, предъявляемые к коробкам передач

Коробка передач предназначена для преобразования крутящего момента и скорости вращения, развиваемых двигателем, с целью получения различных тяговых усилий и скоростей вращения на ведущих колесах, что необходимо при трогании с места и разгоне автомобиля, при его движении в различных дорожных условиях и при маневрировании с возможно малой скоростью. Кроме того, коробка передач должна обеспечивать возможность движения задним ходом и длительное отсоединение двигателя от силовой передачи автомобиля.

Указанное назначение коробки передач связано с особенностью двигателя внутреннего сгорания, который характеризуется малой приспособляемостью к изменениям внешней нагрузки.

К коробкам передач автомобилей предъявляют следующие требования:

- обеспечение необходимых динамических и экономических качеств;

- наличие нейтрального положения для возможности длительного отсоединения двигателя от силовой передачи;

- простота и удобство управления;

- бесшумность работы;

- высокий КПД;

- надежность работы и простота обслуживания;

- простота и дешевизна конструкции, а также минимальный вес и габаритные размеры.

Кроме того, коробка передач должна обеспечивать возможность пуска двигателя буксировкой автомобиля и торможения двигателем.

Коробки передач грузовых автомобилей должны обеспечивать возможность отбора мощности. В зависимости от эксплуатационных требований, отбор должен быть либо только при движении, либо как при движении, так и во время стоянки.

2) Классификация коробок передач

По наличию ступеней коробки передач делятся на три типа: бесступенчатые, ступенчатые и комбинированные.

Бесступенчатые коробки передач но характеру преобразования крутящего момента разделяют на статические передачи (коробки передач) и динамические передачи.

По способу преобразования крутящего момента коробки передач можно разбить на следующие основные типы:

- механические (шестеренные, фрикционные, импульсные);

- гидравлические (гидростатические или гидрообъемные и гидродинамические);

- электрические;

- комбинированные (гидромеханические, электромеханические).

Электрические передачи в основном используются на электромобилях, выпускаемых пока только в опытных образцах. В настоящее время широкое применение находят

электромеханические передачи, поскольку они используются в автомобилях с гибридными силовыми установками (двигатель внутреннего сгорания плюс электромотор), например Toyota Prius, Lexus RX400h, Honda Civic Hibrid и другие. Кроме этого, электромеханические передачи применяют на автомобилях большой грузоподъемности, например, на всех автомобилях БелАЗ грузоподъемностью 75 т. и выше.

Основным элементом гидродинамических и гидромеханических коробок передач, обеспечивающим бесступенчатое изменение передаточного числа, является гидротрансформатор.

Гидродинамические передачи получили небольшое применение вследствие ограниченности максимального коэффициента трансформации (обычно около четырех) и недостаточно удовлетворительных эксплуатационных качеств. Значительно большее распространение имеют гидромеханические коробки передач, в которых гидротрансформатор применяется в сочетании с механической ступенчатой коробкой передач. Преимуществами таких коробок передач является облегчение управления автомобилем, невозможность заглушить двигатель при перегрузках, плавность и высокая интенсивность разгона. Недостатками их являются сложность конструкции и обслуживания, а также низкий КПД гидротрансформатора.

В данном методическом указании рассматриваются механические шестеренчатые коробки передач, получившие наибольшее распространение на легковых и грузовых автомобилях.

По числу ступеней коробки передач делятся на трех-, четырех, пяти-, шести- и многоступенчатые. Задний ход при этом не учитывается.

Многоступенчатые коробки передач используются на автомобилях большой грузоподъемности, автомобилях тягачах, работающих с прицепным составом, для улучшения их тяговых и экономических свойств. Число передач при этом может быть от 8 до 24. В основе конструкций таких коробок передач лежит базовая ступенчатая коробка передач, в общем картере с которой размещен повышающий редуктор (делитель) или понижающий редуктор (демультипликатор), а иногда в одном картере с коробкой передач размещаются и делитель, и демультипликатор.

По расположению осей механические шестеренчатые коробки можно разделить на три основных типа: планетарные, с неподвижными осями и комбинированные.

Коробки передач с неподвижными осями различают но числу валов: двух- вальные, трехвальные и многовальные, а также по расположению ведомого вала: с параллельным или соосным ведущим и ведомым валами.

До середины прошлого века в коробках передач с неподвижными осями переключение производилось с помощью подвижных шестерен или при постоянном зацеплении шестерен - при помощи подвижных зубчатых муфт. Первый способ переключения использовался для шестерен первой передачи и заднего хода (например, в коробке передач автомобиля ГАЗ-53), а для переключения остальных передач - второй способ (ЗИЛ-150, ЗИЛ-164).

В современных коробках передач шестерни находятся в постоянном зацеплении, кроме этого, устанавливаются приспособления для безударного включения передач

(синхронизаторы), а также используются косые зубья вместо прямых, что уменьшает шумность.

По методу переключения передач коробки подразделяют на коробки с разрывом потока мощности и без его разрыва. Передача потока мощности без разрыва осуществляется в автоматических гидромеханических коробках и роботизированных коробках с преселективным управлением (например, коробка передач DSG фирмы Volkswagen, S tronic фирмы Audi, РГЖ фирмы Porsche).

По способу управления коробки передач могут быть с автоматическим, полуавтоматическим, преселекторным, командным и непосредственным управлением.

Автоматическое управление применяется в бесступенчатых гидродинамических передачах. В гидротрансформаторе автоматически изменяются обороты ведомой части (турбины) при изменении нагрузки или положения педали управления дроссельной заслонкой. В гидромеханических коробках передач саморегулирование происходит только в диапазоне работы гидротрансформатора, а передачи могут включаться либо автоматически, либо водителем. В последнем случае коробка передач является полуавтоматической. При наличии прссслекторного управления водитель предварительно выбирает нужную передачу, но само включение осуществляется только после дополнительного нажатия на специальную медаль (кнопку) или после отпускания педали управления дроссельной заслонкой. Командное управление осуществляется в случае перемещения водителем либо рычажка на рулевой колонке, либо кнопкой на рулевом колесе, включающей соответствующий контакт, а переключение происходит с помощью актуатора. В настоящее время во многих механических коробках передач с преселекторным и командным управлением процесс переключения передач автоматизирован на основе применения микропроцессорной техники, поэтому эти коробки передач также называют роботизированными.

При непосредственном управлении рычаг переключения передач может устанавливаться либо на коробке передач, либо в другом месте (дистанционное управление).

На некоторых легковых автомобилях на выбор водителю предоставляют возможность как непосредственного управления коробкой, так и командного или преселекторного. Коробки передач с таким управлением называют секвентальными.

3) Ступенчатые коробки передач

Имеют высокий коэффициент полезного действия, достигающий при передаче полной мощности 0,96...0,98. Отличаются простотой конструкции и относительно малой стоимостью.

Динамические и экономические качества автомобиля связаны со следующими характеристиками коробок передач: диапазоном передаточных чисел, передаточными числами каждой ступени и числом передач.

Диапазон - частное от деления передаточных чисел низшей и высшей передач. Диапазон тем больше, чем меньше удельная мощность двигателя и разнообразнее условия движения. Для легковых автомобилей D = 3..4,5. Для грузовых: D = 4.. .20.

Число передач при ручном управлении у современных автомобилей не превышает шести. Передаточное число высшей передачи выбирается близким к единице. Часто в конструкциях коробок применяют высшую передачу с передаточным числом i_min = 0,7...0,9, позволяющую снизить расход топлива при движении на этой передаче. Кроме этого, высшая передача позволяет обеспечить работу двигателя с меньшей частотой вращения и тем самым увеличить его ресурс. Следует отметить, что на грузовых автомобилях высшая передача используется при движении по хорошим дорогам, а также при движении с неполной загрузкой.

Среди ступенчатых коробок передач наибольшее распространение получили двух- и трехвальные коробки передач.

Отличительной особенностью трехвальной коробки передач является наличие прямой передачи, при которой непосредственно соединяются первичный и вторичный валы коробки передач и на которой автомобиль эксплуатируется большую часть общего пробега. При включении прямой передачи зубчатое колесо, подшипники и промежуточный вал практически не нагружены, а первичный и вторичные валы находятся под действием только крутящего момента.

Износ и шум при работе коробки на этой передаче – минимален, а КПД более высокий, чем на любой ступени двухвальной коробки.

Трехвальные коробки передач позволяют получить больший диапазон передаточных чисел и имеют относительно небольшое межосевое расстояние (размеры). Их недостаток – снижение коэффициента полезного действия на промежуточных передачах, так как при их использовании в зацеплении находятся две пары зубчатых колес, в то время как у двухвальной – одна.

На рис. 2 изображена схема трехвальной пятиступенчатой коробки передач с синхронизаторами на всех передачах.

Рис. 7.1. – Схема трехвальной коробки,

здесь 1 – шестерни первой передачи, 2 – шестерни второй передачи, 3 –

шестерни третьей передачи, 4 – шестерни привода промежуточного вала,

5 – шестерни пятой передачи, 6 – шестерни заднего хода, 7 – дополнительная («паразитная») шестерня заднего хода 8 – синхронизатор

первой и второй передач, 9 – синхронизатор третьей и четвертой передач, 10

– синхронизатор пятой передачи и заднего хода, 11 – подшипники промежуточного вала, 12 – картер коробки передач, I – первичный вал, II – вторичный вал, III - промежуточный вал

Ведущий вал I коробки передач наиболее часто выполнен как одно целое с шестерней привода промежуточного вала 4. В современных трехвальных коробках передач на вторичном валу II зубчатые колеса 1, 2, 3, 5, 6 устанавливаются только на подшипниках. Поэтому относительно вала они вращаются свободно. Все зубчатые колеса 1, 2, 3, 5 передач переднего хода и шестерни 4 в коробках передач – косозубые и находятся в постоянном зацеплении. Включение передач производится при помощи синхронизаторов 8, 9 и 10. Зубчатые колеса 6, 7 передачи заднего хода могут быть как прямозубыми, так и косозубыми.

Развитие конструкции коробок передач идет в направлении увеличения зубчатых колес постоянного зацепления. Используются косозубые колеса, обеспечивающие высокую долговечность и низкий уровень шума. При применении

косозубых зубчатых колес 1, 2, 3, 4, 5 (рис. 7.1.), наряду с увеличением прочности и бесшумности коробки передач, возникают значительные осевые силы, которые дополнительно нагружают подшипники, а также могут вызвать перекос свободно сидящих на ведомом валу зубчатых колес, если вал недостаточно жесткий или недостаточно точно выдержаны посадочные допуски между зубчатыми колесами и валом. При перекосе нарушается зацепление, что приводит к ускоренному изнашиванию зубьев. Поэтому ступицы зубчатых колес на ведомом валу II по возможности выполняют уширенными, что позволяет уменьшить их перекос. При возникновении осевых сил требуется применять усиленные подшипники. На промежуточном валу III осевые силы, возникающие на зубчатых колесах всех передач, могут быть уравновешены. Исключение составляют те передачи, где применяется прямозубая пара, например, на зубчатых колесах заднего хода. На ведущем I и ведомом II валах осевые силы не могут быть уравновешены, так как эти валы в осевом направлении между собой не связаны.

Промежуточный вал III устанавливается в картере на роликовых или шариковых подшипниках //.На промежуточном валу зубчатые колеса всех передач прямого хода, кроме первой, устанавливают либо но посадке с натягом (ГАЗ-3110 «Волга», ГАЗ3302 «ГАЗель»), либо при помощи сегментных шпонок (MA3-5335, КамАЗ-5320 и др.), поэтому они всегда вращаются вместе валом. Зубчатые колеса первой передачи и передачи заднего хода часто нарезаются непосредственно на промежуточном валу III.

На рис. 7.1. четвертая передача - прямая, с передаточным числом, равным единице. Ее включение производится путем соединения синхронизатора 9 и шестерни 4 (ГАЗ-3110 «Волга», ГАЗ-3302 «ГАЗель», MA3-5335 и др.) Высшая пятая передача 5 - повышающая (передаточное число меньше единицы).

При движении автомобиля на всех передачах, кроме прямой, крутящий момент передается с первичного вала I через шестерни 4 на промежуточный вал III, затем в зависимости от включенной передачи на шестерни этой передачи и соответствующий синхронизатор, соединенный с вторичным валом II. (На рис. 7.1. четвертая передача – прямая, с передаточным числом, равным единице. Ее включение производится путем соединения синхронизатора 9 и шестерни 4 (ГАЗ-3110 «Волга», ГАЗ-3302 «ГАЗель», МАЗ-5335 и др.) Высшая пятая передача 5 – повышающая (передаточное число меньше единицы).

II.

Двухвальная коробка передач имеет более простую конструкцию, чем трехвальная, низкий уровень шума и больший коэффициент полезного действия на промежуточных передачах. Важное преимущество – удобная компоновка и простота конструкции автомобилей с передним и полным приводом. К недостаткам следует отнести отсутствие прямой передачи. При включенной передаче зубчатые колеса и подшипники работают под нагрузкой, что приводит к дополнительному износу и повышению уровня шума.

Рисунок 7.2. –Схема двухвальной коробки

На рис. 7.2. показана четырехступенчатая двухвальная коробка передач, у которой 1, 2, 3, 4 – шестерни соответственно первой, второй, третьей и четвертой передач первичного вала, 5 – шестерня заднего хода, расположенная на первичном валу, 6 – первичный вал, 7 – подшипники первичного вала, 8, 9, 10, 11 – зубчатые колеса соответственно первой, второй, третьей и четвертой передач вторичного вала, 12 и 13 – синхронизаторы соответственно первой, второй, третьей и четвертой передач, 14 – вторичный вал, 15 - дополнительная («паразитная») шестерня заднего хода.

4) Планетарные коробки передач

В автомобилях планетарные коробки передач обычно используют в качестве дополнительных коробок, работающих совместно с гидротрансформатором или в качестве дополнительного редуктора к ступенчатой, или (реже) в качестве основной коробки передач.

В тракторах планетарные передачи чаще используют в качестве механизмов поворота.

Основные преимущества таких коробок передач:

- Переключение передач происходит без разрыва потока мощности, подводимой к автомобилю.

- Эти механизмы более долговечны и менее шумны, чем ступенчатые коробки передач с неподвижными валами.

- Внутреннее зацепление обладает повышенной прочностью, а силовая уравновешенность механизма позволяет разгрузить большинство подшипников от действия радиальных сил.

Планетарная коробка передач имеет более высокий КПД, однако она конструктивно и технологически сложна, так как неизбежно наличие трубчатых валов, многодисковых фрикционов и тормозов.

Планетарные передачи могут быть как с внешним, так и с внутренним зацеплением (обычно в комбинации с внешним). Последние передачи имеют большие КПД.

Рисунок 7.3. – Схема планетарного механизма

Наиболее простой планетарный механизм (рис. 7.3.) состоит из солнечного зубчатого колеса 1, закрепленного на ведущем валу и входящего в зацепление с зубчатыми колесами 5 – сателлитами, оси которых объединены водилом 4, соединенным с ведомым валом 2. Сателлиты имеют внутреннее зацепление с коронной шестерней 6, вал 3 которой соосен с валом 2. Если один из валов сделать ведущим, другой ведомым, а третий неподвижным, то планетарный механизм превращается в планетарный редуктор с определенным передаточным числом. При соединении между собой двух любых валов планетарный механизм блокируется и все валы вращаются с одной угловой скоростью.

На рис. 7.4. показана схема трехвального планетарного механизма с коническими зубчатыми колесами. Здесь 1 и 2 – валы, на которых расположены конические шестерни 3, взаимодействующие с сателлитами 5, ось которых закреплена на водиле 4.

Рис. 7.4. – Схема трехвального планетарного механизма

Крутящий момент на валах находится в отношении Т1 : Т2 : Т3 = 1 :  : (-1-), где  – передаточное число планетарного механизма при заторможенном водиле, взятое с обратным знаком.

5) Многоступенчатые коробки передач

Применение прицепов при сохранении мощности двигателей приводит к необходимости расширения диапазона передаточных чисел коробки передач, в особенности для дизелей, имеющих весьма пологую кривую протекания крутящего момента. При этом приходится увеличивать число передач.

Многоступенчатые коробки передач представляют собой четырех-... шестиступенчатую трехвальную коробку со встроенным или совмещенным редуктором. Редуктор может быть повышающим или понижающим. Повышающий редуктор (мультипликатор или делитель) устанавливается перед коробкой передач. Он имеет назначение уменьшить разрыв между передаточными числами соседних передач (уплотнить ряд), незначительно увеличивая диапазон передач. В большинстве случаев делитель увеличивает диапазон на 20...25%. Он имеет две передачи - прямую и повышающую, что позволяет увеличить число передач в 2 раза.

Понижающий редуктор (демультипликатор) размещается за коробкой передач. Устанавливать демультипликатор перед коробкой передач нецелесообразно, так как при этом зубчатые колеса коробки передач и валы будут передавать на повышенный крутящий момент, что приводит к увеличению их массы и размеров.

Демультипликатор выполняют двух- или трехступенчатым, что позволяет увеличить число передач соответственно в 2 или 3 раза. Демультипликатор обычно выполняется с большим передаточным числом, благодаря чему соответственно расширяется диапазон передаточных чисел.

Примером многоступенчатой коробки передач может служить десятиступенчатая коробка передач автомобиля КамАЗ-5320.

Делитель, имеющий две передачи (повышающую и прямую), выполнен в отдельном картере и прикреплен к пятиступенчатой коробке передач. Такая конструкция позволяет использовать эту коробку передач без делителя, где это целесообразно, например, на автомобилях самосвалах.

Делитель дает возможность получить два ряда передач в коробке. Повышающий ряд получается при соединении синхронизатора 11 делителя с шестерней 5, а понижающий - с шестерней 6.

Базовая коробка трехвальная, включающая первичный 1, промежуточный 2 и вторичный 5 валы, имеет четыре передачи. Три низших передачи для движения вперед и передача заднего хода в каждом ряду получаются соответственно соединением синхронизаторов 12 и 13 с шестернями 7, 8, 9, 10. Высшая передача коробки (повышающая при повышающем ряде делителя и прямая при понижающем ряде) включается при перемещении одностороннего синхронизатора 14 к шестерне 6.

Демультипликатор позволяет получить две передачи: прямую и пониженную. Включение прямой передачи осуществляется путем соединения синхронизатора 19 с ведомым валом 4, когда блокируется эпициклическое колесо 18 и водило 17. При этом элементы планетарного ряда вращаются как одно целое.

Включение понижающей передачи происходит во время соединения синхронизатора 19 с картером 20, после чего эпициклическое колесо 18 становится неподвижным.

Таким образом, конструкция коробки передач принципиально дает возможность обеспечить 16 передач. Однако в данной конструкции при включении прямой передачи в демультипликаторе первая передача в коробке автоматически блокируется независимо от того, какая передача включена в делителе. Это связано с тем, что прямая передача в демультипликаторе включается при движении по хорошим дорогам или с малой нагрузкой, когда нет необходимости пользоваться первой передачей в коробке. Поэтому при включении прямой передачи в демультипликаторе коробка передач обеспечивает нс восемь передач, а шесть; а при включении пониженной передачи в демультипликаторе - восемь передач. Следовательно, коробка передач с делителем и демультипликатором в данном случае обеспечивает 14 передач.

Применение планетарного демультипликатора, обычно имеющего большое передаточное число, позволяет снизить массу и размеры всей коробки передач.

6) Синхронизаторы

Синхронизатором называют механизм управления коробкой передач, служащий для бесшумного и безударного переключения передач. Их обычно устанавливают в коробке передач с шестернями постоянного зацепления и неподвижными осями валов. В основу действия синхронизатора положен принцип использования сил трения для выравнивания (синхронизации) угловых скоростей соединяемых деталей, образующих передачу.

К синхронизаторам предъявляют следующие требования:

- высокая эффективность действия, обеспечивающая малое время синхронизации;

- высокая износостойкость трущихся поверхностей и достаточная прочность деталей, воспринимающих нагрузки.

- малые габариты конструкции.

Синхронизаторы классифицируют по принципу действия - на простые и инерционные; по конструктивному исполнению - на конусные и дисковые; по числу пар поверхностей трения конусные синхронизаторы делят на одноконусные, двухконусные и многоконусные.

Простые синхронизаторы нс препятствуют включению передачи до полного выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей коробки передач, что обычно сопровождается появлением ударных нагрузок и шума.

Инерционные синхронизаторы получили наибольшее распространение в коробках передач, так как имеют устройство блокировки для безударного и бесшумного включения передач.

Конусные и дисковые синхронизаторы отличаются друг от друга исполнением фрикционного элемента.

В современных коробках передач наибольшее распространение получили конусные инерционные синхронизаторы. Их конструкции отличаются большим разнообразием, но каждый синхронизатор содержит три основных элемента:

- выравнивающий - фрикционное устройство, преобразующие кинетическую энергию вращающихся масс в работу трения;

- блокирующий - устройство, препятствующее включению зубчатой муфты до полного выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей;

- включающий - зубчатая муфта, включающая передачу.

7) Механизмы переключения передач

При непосредственном управлении коробкой передач рычагом на коробке механизм переключения передач состоит из рычага переключения передач и ползунов или штоков, на которых установлены вилки включения передач.

Для предотвращения возможности включения двух передач одновременно устанавливаются блокирующие устройства, состоящие из шариков и штифта или только штифтов.

Для исключения случайного включения передачи заднего хода при движении автомобиля вперед применяется специальный пружинный механизм, который требует приложения дополнительного усилия на рычаге переключения передач при выборе штока, включающего задний ход. В коробках передач некоторых автомобилей, например, ВАЗ-2110 для этой цели нужно утопить или приподнять рычаг переключения передач.

На грузовых автомобилях, имеющих компоновку, при которой кабина расположена над двигателем (КамАЗ, МАЗ и другие), или на автобусах с задним расположением силового агрегата часто применяют дистанционное непосредствсннос управление коробкой передач. Дистанционный привод состоит из системы тяг, связанных с рычагом управления, находящимся в кабине водителя или салоне автобуса, и механизма, непосредственно расположенного на короб-

ке передач, в который также может входить привод (пневматический, электрический или комбинированный) переключения передач в делителе и демультипликаторе.

Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 752; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!