Коробки передач Тема урока: Коробки передач Цель урока: Ознакомление с конструкцией и принципом действия механических ступенчатых коробок передач. Задачи: 1. Ознакомиться с типами и классификацией коробок передач. 2. Понять принцип действия механических ступенчатых коробок передач по кинематическим схемам. 3. Научиться определять передаточное число коробки на различных передачах. 4. 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 передач 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, 5ступенчатые, … , многоступенчатые; • по числу валов: 2-хвальные, 3-хвальные, многовальные. Двухвальные коробки передач 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. Двухвальная коробка передач ВАЗ-2108 Кинематическая схема двухвальной КП ВАЗ-2108 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. Кинематика ступенчатых механических коробок передач Передаточное число – это: • отношение угловых скоростей ведущего и ведомого звеньев 1 i 2 • или отношение диаметров ведомого и ведущего D2 колёс i D1 • или отношение чисел зубьев ведомого и ведущего зубчатых колёс z2 i z1 Коробка передач ВАЗ-2109 Коробка передач Ford 1 – первичный вал; 2 – дифференциал; 3 – вторичный вал. Кинематическая схема КП Ford Нейтраль Первая передача Вторая передача Третья передача Четвёртая передача Пятая передача Задний ход 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; Блочный синхронизатор 1 – блокирующее кольцо; 2 – ступица; 3 – зубчатая муфта; 4 – пружина; 5 – сухарик; 6 – шарик. Блочный синхронизатор Работа блочного синхронизатора Дисковый синхронизатор Пальцевый синхронизатор Пальцевый синхронизатор Трёхвальные коробки передач 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 Принцип работы трёхвальной КП Схема 3-хвальной 3-хступенчатой КП Кинематическая схема трёхвальной КП ВАЗ-2106 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 3й передач 17 – синхронизатор 2-й и 1й передач Кинематическая схема трёхвальной КП ЗиЛ-431410 Сцепление и КП автомобиля ЗиЛ-431410 Многовальные коробки 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 КамАЗ5350 состоит из основной трёхвальной пятиступенчатой коробки А и дополнительной двухступенчатой коробки (делителя) Б, установленной перед основной коробкой Многовальная коробка передач автомобиля КамАЗ-5350 Кинематическая схема КП КамАЗ-5350 Коробка передач КамАЗ-6350 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. Простой планетарный механизм А – солнечное колесо В – эпицикл (коронное колесо) С – сателлиты D - водило Простой планетарный механизм 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: Z солн. Z корон. Z водила Передаточное число механизма: Z ведомого i Z ведущего Солнечное колесо – ведущее, а водило – ведомое. Коронное колесо заторможено. Передаточное число: zвод 120 i 4 zсолн 30 Водило – ведущее звено, коронное колесо – ведомое, а солнечное колесо заторможено. Передаточное число: i zкорон zвод 90 0,75 120 Водило – ведущее звено, солнечное колесо – ведомое, коронное колесо заторможено. Передаточное число: zсолн 30 i 0,25 zвод 120 Солнечное колесо – ведущее звено, коронное колесо – ведомое, а водило заторможено. Передаточное число: i zкорон zсолн 90 3 30 Коронное колесо – ведущее звено, солнечное колесо – ведомое, а водило заторможено. Передаточное число: zсолн 30 i 0,33 zкорон 90 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: i Ä 1 При перемещении зубчатой муфты 14 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: iÄ где: Z 5 Z3 Z 5 Z3 – число зубьев сателлита; - число зубьев солнечной шестерни. Кинематическая схема КП с 20 передачами Современные большегрузные автомобили оснащаются многовальными составными коробками передач, включающими в свой состав: делитель, основную коробку и демультипликатор. Механизм переключения передач 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. Механизм переключения передач Предохранитель, фиксатор, замковое устройство Механизм переключения передач Привод коробок передач 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. Непосредственный привод КП ИЖ-2126 Непосредственный привод Дистанционный привод КП КамАЗ-5320 и МАЗ-5335 Пневмопривод делителя КП КамАЗ
