Трансмиссия. Коробка передач и раздаточная коробка

Коробка передач: назначение и типы коробок передач, требования к коробке передач.

Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента и угловой скорости, развиваемых двигателем, для получения на ведущих колесах автомобиля различных тяговых усилий. Кроме того коробка передач обеспечивает длительное разъединение работающего двигателя и трансмиссии и движение автомобиля задним ходом. Необходимость такого преобразования вызвана относительно небольшим диапазоном изменения крутящего момента в ДВС и малая приспособляемость этих двигателей к изменению внешней нагрузки. Коэффициент приспособляемости двигателя, представляющего собой отношение максимального крутящего момента (M_emax) к моменту при максимальной мощности (M_N), равен:

k_M =  = 1,15…1.25.                                                                                        (3.1)

Одним из важных оценочных параметров коробки передач является диапазон передаточных чисел, т.е. отношение передаточного числа низшей ступени (U_kн) к передаточному числу высшей передачи (U_kв):

D =  .                                                                                                                     (3.2)

В легковых автомобилях и автобусах малой вместимости D = 3…4; у грузовых автомобилей и автобусов большой вместимости D = 5…8; автомобили-тягачи и автомобили высокой проходимости имеют D = 9…13.

К коробке передач предъявляются следующие требования:

• обеспечение оптимальных тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля при данной внешней скоростной характеристике двигателя;

• бесшумность при работе и при переключении передач;

• легкость и удобство  управления;

• высокий кпд;

• возможность отбора мощности;

• все требования общего характера (надежность, долговечность, приспособленность к обслуживанию и ремонту и т.д.).

Классификация автомобильных коробок передач приведена на рис. 3.1.      

   На большинстве легковых и грузовых автомобилях применяются ступенчатые коробки передач различного типа (рис. 3.1). На легковых автомобилях наибольшее распространение получили пятиступенчатые коробки передач с повышающей пятой передачей с полной синхронизацией передач для движения вперед.

 

По изменению передаточного числа

По связи между валами

По способу управления

Ступенчатые

Бесступенчатые

Комбинированные

Механические

Гидравлические

Электрические

Ручное

Автоматическое

Полуавтоматическое

Коробки передач

 

Ступенчатые коробки передач

По числу передач

По числу валов

По зацеплению шестерен

Трехступенчатые

Четырехступенчатые

Пятиступенчатые

Многоступенчатые

Двухвальные

Трехвальные

Многовальные

С подвижным шестернями

С постоянным зацеплением

С комбинированным зацеплением

 

 

Рис. 3.1. Классификация ступенчатых коробок передач по различным признакам

Грузовые автомобили имеют от 5…6 до 10…12 ступеней; грузовые автомобили большой и особо большой грузоподъемности имеют многовальные коробки передач.

Двухвальные коробки передач, как правило, устанавливаются на переднеприводных легковых автомобилях; трехвальные коробки передач – на легковых автомобилях классической компоновки. Схема работы двухвальной коробки передач приведена на рис. 3.2; конструкция – на рис.3.3.

Рис. 3.2. Схема работы двухвальной коробки передач: а - передача для движения вперед;

б – передача для движения назад.

Рис. 3.3. Пятиступенчатая двухвальная коробка передач поперечного расположения на автомобиле

     Схема работы трехвальной коробки передач приведена на рис. 3.4. Конструкция такой коробки передач изображена на рис. 3.5.

Рис. 3.4. Схема работы трехвальной коробки передач: а – схема включения передач через шестерни 2, 3, 6, 7, промежуточный вал 5 на вторичнй вал 4; б – прямая передача с первичного вала 1 на вторичный вал 4 через шестерню 3; в – схема включения заднего хода

Рис. 3.5. Четырехступенчатая трехвальная коробка передач автомобиля ГАЗ-3102

Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической ступенчатой коробки передач. При этом механическая коробка может быть двухвальной, трехвальной или многовальной, а также планетарной.

Гидротрансформатор состоит из трех колес с лопатками (рис.3.6): насосного 3, турбинного 2 и реактора 4. Насосное колесо крепиться к маховику 1, а турбинное колесо соединяется с первичным валом механической коробки передач. Реактор посредством роликовой обгонной муфты также соединен с первичным валом. Насосное колесо, вращаясь совместно с коленчатым валом двигателя, увлекает масло, находящееся в полости гидротрансформатора, придавая ему центробежную силу. Масло под действием этой силы поступает к наружной части насосного колеса и далее обтекает лопатки турбинного колеса, заставляя его вращаться. Из турбинного колеса масло поступает в реактор, который обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное колесо, существенно увеличивая крутящий момент. При этом момент изменяется бесступенчато и коэффициент трансформации k_гт изменятся в пределах от 1,0 до 3,0…4,0.

Рис. 3.6. Гидротрансформатор: а – конструкция, б - схема

Передаточное число гидротрансформатора определяется по формуле:

i_гт = ,                                                                                                               (3.3)

ω_т – угловая скорость турбинного колеса;

ω_н – угловая скорость насосного колеса.

Степень увеличения крутящего момента характеризуется коэффициентом трансформации:

k_гт = ,                                                                                                               (3.4)

M_т =  - крутящий момент на турбинном колесе;                               (3.5)

 

M_н =  - крутящий момент на насосном колесе;                                  (3.6)

 

λ_т, λ_н – коэффициенты крутящего момента турбины и насоса;

ρ_ж – плотность (масла) жидкости в гидротрансформаторе;

D_гт – наибольший диаметр гидротрансформатора.

Коэффициент полезного действия гидротрансформатора, определяемый как отношение мощности на выходе (N_т) к мощности на входе (N_н):

η_гт =  =  =  i_гт k_гт                                                                                                  (3.7)

КПД гидротрансформатора имеет значения η_гт =0,85…0,92 и достигается при оптимальном передаточном отношении i_гт = 0,7…0,8, при других же значениях он резко уменьшается, поэтому предусматривается его переход в режим гидромуфты, КПД которой составляет:

η_гм =  = U_гм.                                                                                                      (3.8)

    Характеристика КПД такого комплексного гидротрансформатора приведена на рис.4.8.а и представляет собой ломанную линию ОАБ.

   При блокировании гидротрансформатора фрикционной муфтой КПД возрастает до η_гт =1,0 (линия ОАБВ, рис. 3.7.б).

 

Рис. 3.7.   Характеристика комплексного (а) и блокируемого (б) гидротрансфоматора        

Гидромеханичекая коробка передач, включающая в себя гидротрансформатор и двухступенчатую коробку,  приведена на рис. 3.8. В нейтральном положении все фрикционы выключены и при работающем двигателе крутящий момент не передается на ведомый вал 5.

Рис. 3.8. Схема гидромеханической двухступенчатой коробки передач

На первой передаче включается фрикцион 2 и шестерня 1, свободно вращающаяся на валу 19 блокируется с ним, а зубчатая муфта 4 устанавливается вручную в положение переднего хода. Крутящий момент передается от ГТ через шестерни 1,13,11,10 и зубчатую муфту 4 на ведомый вал 5. При разгоне на 1-й передаче ГТ автоматически регулирует крутящий момент в заданном диапазоне до оптимального значения для перехода на 2-ю передачу. Автоматическая система обеспечивает включение 2-й передачи и крутящий момент от первичного вала 19 передается через фрикцион 3 на ведомый вал 5.

   На рис. 3.9 приведена двухступенчатая гидромеханическая коробка легкового автомобиля. Она состоит из ГТ, механической планетарной коробки передач с многодисковым фрикционом 3, двумя ленточными тормозными механизмами 2 и 4 и гидравлической системой управления с кнопочным переключением передач.

Рис. 3.9. Гидромеханическая коробка передач легкового автомобиля

Кнопкам соответствуют: нейтральное положение, 1-я передача, движение с автоматическим переключением передач, движение задним ходом. В коробке имеется два одинаковых планетарных механизма 5 и 6.

В нейтральном положении многодисковый фрикцион 3 и тормозные механизмы 2 и 4 выключены. При включении 1-й передачи происходит трогание автомобиля с места; масло под давлением поступает в цилиндры тормозного механизма 2, лента которого затягивается и солнечная шестерня планетарного механизма 6 останавливается.

При включении кнопки «движение» в режиме разгона происходит автоматическое переключение на 2-ю передачу, что обеспечивается одновременным включением тормозного механизма 2 и фрикциона 3. В этом случае оба планетарных механизма блокируются и вращаются как одно целое.

Для движения задним ходом включается только тормозной механизм 4.

Расчет коробки передач

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1967; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!