Коробки передач
Тема урока: Коробки передач Цель урока: Ознакомление с конструкцией и принципом действия механических ступенчатых коробок передач. Задачи: Ознакомиться с типами и классификацией коробок передач. Понять принцип действия механических ступенчатых коробок передач по кинематическим схемам. Научиться определять передаточное число коробки на различных передачах. Ознакомиться с конструкцией двухвальной коробки передач.
Коробка передач является вторым звеном трансмиссии, устанавливается после сцепления и имеет прямую связь с её ведомым (и) диском (дисками). Коробка передач выполняется в виде механического редуктора, который выполняет следующие функции: изменение передаточного числа трансмиссии; изменение направления движения (вперёд-назад) автотракторной техники; разъединение двигателя от трансмиссии на длительное время; использование заглушенного двигателя и трансмиссии как дополнительной стояночной тормозной системы.
По способу изменения передаточного числа коробки передач могут быть: ступенчатыми; бесступенчатыми; комбинированными. Ступенчатые коробки передач имеют конкретный набор дискретных передаточных чисел (ступени), которые может реализовать водитель в зависимости от дорожных условий или рода выполняемой работы. Бесступенчатые коробки передач позволяют плавно изменять передаточное число от минимального до максимального значения и наоборот.
Комбинированные коробки пе редач имеют несколько диапазонов передаточных чисел, построенных по ступенчатой схеме, а внутри каждого диапазона передаточное число может изменяться плавно. По способу управления коробки передач бывают: неавтоматические – обязательно участие водителя; автоматические – без участия водителя; полуавтоматические – участие водителя при необходимости.
Конструктивно коробки передач выполняются в виде механического редуктора, изменяющего передаточное число трансмиссии ступенчато или бесступенчато по воле водителя или по команде электронного блока управления (бортового компьютера). Механические ступенчатые коробки передач принято подразделять по следующим признакам: по числу передач : 4-хступенчатые, 5-ступенчатые, …, многоступенчатые ; по числу валов : 2-хвальные, 3-хвальные, многовальные.
Двухвальные коробки передач отличаются простотой конструкции, компактностью, высоким КПД, но не позволяют получить большие передаточные числа. По этой причине они применяются преимущественно на переднеприводных легковых автомобилях.
1,2 – первичный и вторичный валы ; Пары шестерён постоянного зацепления: 3, 4 – 4-й передачи ; 5, 6 – 3-й передачи ; 7, 8 – 2-й передачи ; 11, 12 – 1-й передачи ; 9 – ведущая шестерня заднего хода ; 10 – синхронизатор 1-й и 2-й передач с зубчатым венцом ; 13 – ведущая шестерня главной передачи ; 14 – синхронизатор 3-й и 4-й передач.
Передаточное число – это: отношение угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев или отношение диаметров ведомого и ведущего колёс или отношение чисел зубьев ведомого и ведущего зубчатых колёс
1 – первичный вал ; 2 – дифференциал ; 3 – вторичный вал.
Синхронизаторы Синхронизаторы предназначены для выравнивания угловых скоростей вращения зубчатого колеса и вала. Выравнивание угловых скоростей выполняется за счёт сил трения при соприкосновении ведущего и ведомого звеньев. По конструкции синхронизаторы бывают: блочные; пальцевые; дисковые;
1 – блокирующее кольцо ; 2 – ступица ; 3 – зубчатая муфта ; 4 – пружина ; 5 – сухарик ; 6 – шарик.
Трёхвальные коробки передач имеют прямую передачу с высоким КПД, позволяют получать большие по сравнению с двухвальными коробками передаточные числа, поэтому они нашли применение на заднеприводных легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъёмности
1 – первичный вал 2 – вторичный вал 3 – промежуточный вал 4 – ось шестерни заднего хода 5, 6 – шестерни постоянного зацепления 7, 8 - шестерни 3-й передачи 9, 10 – шест. 2-й передачи 11, 12 – шест. 1-й передачи 13, 14, 15 – шест.зад.хода 16 – синхронизатор 4-й и 3-й передач 17 – синхронизатор 2-й и 1-й передач
Многовальные коробки передач находят применение на большегрузных автомобилях и тракторах большого тягового класса, так как они имеют более широкий спектр передач (до 20 и более), что позволяет выбирать оптимальный режим движения с точки зрения технологии выполнения транспортной работы или технологии выполнения агротехнических, дорожно-строительных и иных видов работ.
На большегрузных автомобилях многовальная коробка передач получается путём соединения обычной трёхвальной коробки с одной или двумя дополнительными двухступенчатыми коробками. Так, например, коробка передач автомобиля КамАЗ-5350 состоит из основной трёхвальной пятиступенчатой коробки А и дополнительной двухступенчатой коробки (делителя) Б, установленной перед основной коробкой
Коробка передач автомобиля КамАЗ-6350 состоит из основной трёхвальной четырёхступенчатой коробки А и дополнительной двухступенчатой коробки (демультипликатора) Б, установленной за основной коробкой. Демультипликатор выполнен в виде планетарного механизма, включающего в себя: солнечную шестерню 3, посаженную на задний конец вторичного вала 2 через шлицы, сателлиты 5, вращающиеся на осях 4, которые закреплены на водиле 11, коронную шестерню 6, ступица которой 7 посажена на водило 11 через шариковый радиальный подшипник 17.
А – солнечное колесо В – эпицикл (коронное колесо) С – сателлиты D - водило
Особенность планетарных механизмов заключается в том, что комбинируя разные варианты выбора ведущего и ведомого звеньев и затормаживая третий элемент механизма можно получить разные передаточные числа и разные направления вращения ведомого звена. В планетарных механизмах должно соблюдаться следующее кинематическое соотношение между числами зубьев: Передаточное число механизма:
Солнечное колесо – ведущее, а водило – ведомое. Коронное колесо заторможено. Передаточное число:
Водило – ведущее звено, коронное колесо – ведомое, а солнечное колесо заторможено. Передаточное число:
Водило – ведущее звено, солнечное колесо – ведомое, коронное колесо заторможено. Передаточное число:
Солнечное колесо – ведущее звено, коронное колесо – ведомое, а водило заторможено. Передаточное число:
Коронное колесо – ведущее звено, солнечное колесо – ведомое, а водило заторможено. Передаточное число:
Конечной частью демультипликатора выступает водило 11, к которому через фланец 12 присоединяется карданный вал. Демультипликатор снабжён синхронизатором, состоящим из корпуса (ступицы) 13, соединённого жёстко со ступицей коронной шестерни 7, двух конических колец 9 и зубчатой муфты 14. При перемещении зубчатой муфты 14 назад до зацепления её зубьев с зубчатым венцом муфты блокировки 10 происходит жёсткое соединение коронной шестерни 6 с водилом 11, что приводит к блокировке всего планетарного механизма – все детали механизма вращаются как одно целое. В этом случае передаточное число демультипликатора:
При перемещении зубчатой муфты 1 4 вперёд до зацепления её зубьев с зубчатым венцом муфты блокировки 8 происходит жёсткое соединение коронной шестерни 6 с картером демультипликатора, что приводит к блокировке (остановке ) коронной шестерни 6. В этом случае крутящий момент, поступающий от вторичного вала 2, передаётся через солнечную шестерню 3 на сателлиты 5, которые, обкатываясь относительно неподвижной коронной шестерни 6, приводят во вращение водило 11. Передаточное число демультипликатора: где: – число зубьев сателлита; - число зубьев солнечной шестерни.
Современные большегрузные автомобили оснащаются многовальными составными коробками передач, включающими в свой состав: делитель, основную коробку и демультипликатор.
Механизм переключения передач предназначен для: выбора необходимой передачи; включения выбранной передачи; выключения текущей передачи. Механизм монтируется в крышке коробки передач и включает в себя: штоки; вилки; фиксаторы штоков; замковое устройство; предохранитель включения заднего хода.
Привод предназначен для управления переключением передач. Привод может быть: непосредственным; дистанционным.
Непосредственный привод применяется на грузовых автомобилях капотной компоновки и легковых заднеприводных автомобилях с передним расположением двигателя. Дистанционный привод применяется на грузовых автомобилях бескапотной компоновки и легковых переднеприводных автомобилях.
