24. Назначение, типы, общее устройство и принцип работы коробки переключения передач
Понятие о передаточном числе.
Коробкой передач называется механизм трансмиссии, изменяющий при движении автомобиля соотношение между скоростями вращения коленчатого вала двигателя и ведущих колес. Коробка передач служит для изменения крутящего момента на ведущих колесах автомобиля, длительного разъединения двигателя и трансмиссии и получения заднего хода.
Изменение крутящего момента на ведущих колесах и скорости движения автомобиля осуществляется путем увеличения или уменьшения передаточного числа коробки передач, представляющего собой отношение скорости вращения ведущего вала к скорости вращения ведомого вала. Наличие коробки передач в трансмиссии позволяет повысить тягово-скоростные свойства, топливную экономичность и проходимость автомобиля.
В ступенчатых коробках передач передаточное число изменяется ступенчато и тяговая сила на ведущих колесах автомобиля также изменяется ступенчато. В бесступенчатых коробках передач передаточное число и тяговая сила на ведущих колесах изменяются плавно, а при гидромеханических коробках передач - и плавно, и ступенчато. В неавтоматических коробках передач переключение передач осуществляется водителем вручную при помощи рычага переключения, расположенного на коробке передач или на рулевой колонке. В полуавтоматических коробках передач выбор необходимой передачи осуществляется водителем, а включение передачи производится автоматически. В автоматических коробках передач переключение передач происходит автоматически без участия водителя и в зависимости от условий движения. На большинстве легковых и грузовых автомобилей применяются ступенчатые коробки передач, все большее распространение в настоящее время на легковых автомобилях и автобусах получают гидромеханические коробки передач, состоящие из гидротрансформатора и ступенчатой механической коробки передач.
Требования к коробке передач. Дополнительно к общим требованиям к конструкции автомобиля к коробке передач предъявляются специальные требования, в соответствии с которыми она должна обеспечивать:
Оптимальные тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля;
Бесшумность при работе и переключении передач;
Легкость и удобство управления;
Высокий КПД;
Возможность отбора мощности для привода дополнительного оборудования.
Ступенчатая коробка передач представляет собой зубчатый (шестеренный) механизм, в котором изменение передаточного числа происходит ступенчато. Передаточным числом зубчатой передачи называется отношение числа зубьев колеса (большего из пары) к числу зубьев шестерни (меньшего из пары), или обратное отношение их частот вращения. Если в передаче участвует несколько пар зубьев, то общее передаточное число равно произведению их передаточных чисел. Передаточные числа ступенчатой коробки передач на всех передачах, кроме высшей, больше единицы. При включении этих передач уменьшается скорость вращения ведомого (вторичного) вала коробки передач и почти во столько же раз увеличивается передаваемый крутящий момент двигателя.
На автомобилях применяются различные типы ступенчатых коробок передач. Наибольшее распространение на легковых и грузовых автомобилях и автобусах получили трехвальные коробки передач. Эти коробки передач имеют три вала - первичный (ведущий), вторичный (ведомый) и промежуточный, на которых установлены шестерни различных передач.
Конструкция трехвальной коробки передач и число ее передач во многом зависит от типа автомобиля. Однако широкое применение получили четырех- и пятиступенчатые коробки передач на легковых и грузовых автомобилях и автобусах.
Механическая, четырехступенчатая, трехходовая, с постоянным зацеплением шестерен, с синхронизаторами и неавтоматическая (с ручным управлением) коробка имеет четыре передачи для движения вперед и одну передачу для движения назад. Шестерни всех передач (кроме заднего хода) - косозубые, что уменьшает шум при работе коробки передач, имеют постоянное зацепление. Шестерни передачи заднего хода - прямозубые. Передачи для движения вперед включаются с помощью синхронизаторов, а для движения назад - передвижением промежуточной шестерни заднего хода. Переключаются передачи с помощью рычага, который имеет три хода вперед и назад для переключения передач.
В отлитом из алюминиевого сплава картере 22 коробки передач на подшипниках установлены первичный (ведущий) 7, вторичный (ведомый) 8 и промежуточный 21 валы. Первичный вал выполнен как одно целое с шестерней 3, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 23 промежуточного вала, представляющего собой блок шестерен. На вторичном валу свободно установлены шестерни 5, 6 и 9 соответственно III, II и I передач, находящиеся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала. На вторичном валу также жестко закреплены ступицы синхронизаторов 4 и 7 и шестерня 10 заднего хода. Промежуточная шестерня 7 заднего хода свободно установлена на оси 18. При включении I и II передач синхронизатор 7 соединяет соответственно шестерни 6 и 9 с вторичным валом коробки передач. При включении III и IV передач синхронизатор 4 соединяет соответственно шестерню 5 и первичный вал 1 с вторичным валом. Задний ход включается вилкой 15 путем введения в зацепление шестерни 16 с шестернями 1 7 и 10. Картер коробки передач закрывается крышками 2, 14 и 19. Под нижнюю 19 и заднюю 14 крышки установлены прокладки.
Синхронизатор состоит из ступицы 31, скользящей муфты 32, блокирующих колец 30 и пружин 29. Ступица синхронизатора закреплена на вторичном валу коробки передач. Она имеет наружные шлицы, на которых установлена скользящая муфта 32 с внутренними коническими поверхностями. Блокирующие кольца 30 имеют наружные конические поверхности и внутренние зубья со скосами. Блокирующие кольца постоянно отжимаются пружинами 29 к скользящей муфте 32. Работа синхронизатора основана на использовании сил трения. Включение передачи возможно только после предварительного уравнивания угловых скоростей вторичного вала и шестерни включаемой передачи за счет трения между коническими поверхностями скользящей муфты 32 и блокирующего кольца 30. После этого зубья муфты входят в зацепление с зубчатым венцом синхронизатора, выполненным на шестерне; свободно вращающаяся шестерня на вторичном валу с помощью синхронизатора соединяется с вторичным валом, и передача включается. Механизм переключения коробки передач включает в себя рычаг переключения, ползуны с вилками, шариковые фиксаторы и замок. Рычаг прижимается пружиной к сферической поверхности крышки шаровой опоры. Фигурный конец рычага при переключении передач входит в пазы вилок. Вилки, установленные на ползунах, входят в выточки скользящих муфт синхронизаторов 4 и 7 и промежуточной шестерни 16 заднего хода. Шариковые фиксаторы удерживают ползуны в нейтральном и включенном положениях, а замок исключает одновременное включение двух передач. Замок состоит из двух блокировочных сухарей и штифта между ними. При перемещении среднего ползуна оба сухаря выходят из его углублений и запирают крайние ползуны, исключая их смещение. При перемещении одного из крайних ползунов сухарь выходит из его углубления, блокирует средний ползун и, действуя через штифт на другой сухарь, запирает также другой крайний ползун, что исключает включение двух передач одновременно.
Коробка передач крепится к заднему торцу картера сцепления. В нее через резьбовое отверстие с пробкой заливают трансмиссионное масло. Внутренняя полость коробки передач через сапун сообщается с атмосферой. Масло из коробки передач сливается через резьбовое отверстие с пробкой, расположенное в нижней крышке.
Когда новички садятся за руль автомобиля, у них на этапе обучения вождению возникают проблемы с коробкой передач, а точнее, с необходимостью постоянных переключений. Многие не раз задумывались, что без этой «кочерги» автомобиль был бы более идеальным. Но, к сожалению, без автомобиль не смог бы эффективно работать. Связано это с особенностями ДВС. Давайте узнаем назначение ее виды, устройство и принцип действия.
Зачем нужна КПП в машине?
Если открыть справочники, то там написано, что данный механизм применяется, чтобы изменять вращательный момент, вырабатываемый ДВС. Также КПП служит для временного отключения крутящего момента с мотора и для движения задним ходом.
А теперь рассмотрим назначение с точки зрения далеких от устройства и теории автомобиля людей. Также стоит разобраться, зачем каждый раз при движении нужно менять ступени КПП.
Необходимость постоянно менять передачи напрямую связана с особенностями моторов внутреннего сгорания. В отличие от электрических агрегатов, вращательный момент у ДВС имеет неравномерную характеристику.
ДВС и электромотор
Главное различие между электромоторами и двигателями внутреннего сгорания в характеристике тяги. Этой характеристикой описывается, как изменяются мощность и вращательный момент в зависимости от оборотов. В случае с электромоторами вращательный момент доступен сразу же, а по мере того, как обороты будут вырастать, момент будет падать.
Данная характеристика больше подходит для автомобиля - в момент начала движения и при разгоне, когда нужно прилагать массу усилий на преодоление инерции, лучше иметь большой вращательный момент. Чтобы далее двигаться равномерно, требуется приложить значительно меньшие усилия. Мощность электромоторов в любом диапазоне оборотов ротора близка к максимуму, и на любых режимах она реализуется и используется практически полностью. Поэтому электродвигатели более подходят для использования в качестве силовой установки автомобиля. В ДВС все немного иначе. Когда обороты коленчатого вала низкие, мощность также низкая. Вращательный момент практически не меняется.
Если вырастет сопротивление для движения и обороты станут снижаться, то электрический мотор повысит вращательный момент. В случае с ДВС момент увеличится только совсем немного, а затем снизится.
Тяговая характеристика двигателя внутреннего сгорания считается полностью неудовлетворительной. Но даже сейчас в плане экономичности, габаритных размеров, а также других качеств значительно они превосходят современные электрические силовые агрегаты. Исходя из этих соображений инженеры приняли недостаток ДВС и для решения этой проблемы создали коробку передач. Назначение ее - изменять передаточное отношение между коленвалом и ведущей парой колес. В результате максимальный крутящий момент доступен в узком диапазоне оптимальных оборотов, но на разных передачах. Так двигатель работает более эффективно.
Передаточные числа
Для лучшего понимания назначения коробки передач в автомобиле следует вспомнить школьный курс физики и некоторые разделы механики.
В системах передач на базе шестеренок, где работают две шестерни, диаметр и количество зубьев будет определять число оборотов и вращательный момент. Отношение количества зубьев на ведомой шестеренке к числу зубьев на ведущей - это передаточное число. Когда ведущая шестерня имеет меньший диаметр, чем ведомая, то обороты на последней будут ниже, а вращательный момент, наоборот, выше.
При выигрыше в силе будет потеря в скорости. А выиграв в скорости, мы заметим потери в силе. Если шестеренок в механизме передачи несколько, то передаточное число определяется умножением чисел каждой пары шестерен. Назначение коробки передач как раз и состоит в том, чтобы изменять передаточные числа.
Чтобы получить различный крутящий момент, который нужен для движения авто в разных дорожных условиях, в КПП имеется несколько пар шестеренок. Они идут с разным передаточным числом. Если в пару из ведущей и ведомой шестеренки установить промежуточную, то последняя будет вращаться в обратную сторону - это задняя передача.
Любые типы коробки передач автомобиля необходимы для того, чтобы ДВС мог функционировать на оптимальных оборотах и в нормальных для него режимах работы, а также для того, чтобы можно было эффективно использовать мощность двигателя в любых дорожных ситуациях при помощи простого изменения передаточного отношения.
Когда и как переключать КПП?
Для того чтобы начать двигаться на автомобиле и набрать начальную небольшую скорость, а также для передвижения в условиях бездорожья, необходим близкий к максимальному вращательный момент. Его можно достичь в среднем диапазоне оборотов коленвала двигателя. В высокой скорости в данном случае нет никакой необходимости. Для этого в КПП имеются низшие передачи - первая, вторая, иногда третья. При этом даже на высоких оборотах на первой передаче машина будет ехать довольно медленно.
Чтобы равномерно двигаться на большей скорости, колеса должны вращаться на высокой частоте. При этом обороты двигателя должны быть оптимальны. Для этого имеются высшие передачи - четвертая, пятая (а если коробка передач 6-ступенчатая, то и шестая). Здесь передаточные числа более низкие. Авто будет при тех же оптимальных оборотах двигаться быстро, пока ДВС не достигнет максимальных или предельно допустимых оборотов. На высших передачах разгон будет уже не такой эффективный. Также на высших передачах не получится ехать на малой скорости. Автомобиль не сможет тронуться с места. Двигатель просто не сможет обеспечить необходимый крутящий момент.
Принцип действия
Устройство механической КПП
В мире сейчас существует масса разных конструкций МКПП. На большинстве переднеприводных авто установлены двухвальные механизмы. На заднеприводные устанавливают трехвальные. Нужно сказать, что даже в наше время, когда технологии развиваются очень быстро, механика очень популярна. Дело в том, что ремонт такого типа простой и недорогой, в отличие от АКПП и вариаторов.
Двухвальная коробка
В основе лежит первичный и вторичный вал коробки переключения передач. Также в устройстве КПП автомобиля имеется и блок шестеренок вместе с синхронизаторами. В металлическом картере трансмиссии установлен механизм главной передачи и дифференциал.
С помощью первичного вала трансмиссия автомобиля может соединяться с узлом сцепления. На валу жестко закреплен блок с шестернями. Еще в КПП имеется вторичный вал. Он расположен параллельно первичному. Он также оснащен блоком из шестерен. Последние постоянно находятся в жестком зацеплении с элементами из блока на первичном валу. Также вторичный вал трансмиссии соединен через шестерню с главной передачей. Блок шестеренок оснащен синхронизаторами. В разных конструкциях вторичных валов может быть несколько.
Дополнительно коробка оснащена механизмом переключения передач. Чаще всего он дистанционный. Так как корпус трансмиссии автомобиля небольшой, элементы расположены под капотом.
Трехвальная КПП
Первичный вал служит для того, чтобы соединить механизм коробки переключения передач с узлом сцепления. На валу находятся шлицы, на которые надевается ведомый диск. Момент от двигателя передается посредством шестерни КПП, находящейся в зацеплении с данным элементов. Параллельно находится промежуточный элемент. Он оснащен блоком шестерен, находящихся в жестком зацеплении с валом.
Вторичный вал находится на одной оси с первичным. Шестерни не имеют жесткого зацепления и свободно вращаются. Шестерни промежуточного и вторичного вала, а также деталь на первичном валу, зацеплены постоянно.
Между шестеренками установлены синхронизаторы. Механизм переключения установлен непосредственно в корпусе трансмиссии автомобиля. Он представляет собой рычаг переключения, а также ползуны и вилки.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляет коробка передач. Как видите, это очень важный узел в конструкции любого автомобиля. Именно он позволяет осуществить движение автомобиля с разным усилием и скоростью. Движение машины во многом определяется именно коробкой переключения передач.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13
Тема: «Назначение, устройство и принцип работы коробки передач»
Цель работы : изучение назначения, устройства и принципа работы механической коробки переключения передач.
Общие положения
Классификация КПП
Механическая коробка передач - представляет собой многоступенчатый цилиндрический редуктор, в котором предусмотрено ручное переключение передач.
Автоматизированная коробка передач - обеспечивает автоматический (без прямого участия водителя) выбор соответствующего текущим условиям движения передаточного числа, в зависимости от множества факторов.
Роботизированная коробка передач - представляет собой механическую коробку передач, в которой автоматизированы функции выключения сцепления и переключения передач.
Вариаторная коробка передач - это механический узел, предназначенный для передачи усилия двигателя бесступенчато к ведущим колесам.
По способу управления
1. С ручным включением передач - передачу включает водитель (оператор).
· Непосредственного действия - используется только усилие оператора. Приводы непосредственного действия бывают механическими и гидравлическими .
· Сервоприводы - используется усилие оператора и сервоустройства, при этом основную часть работы выполняет сервоустройство, а усилие оператора необходимо для управления работой сервоустройства. В зависимости от источника (преобразователя) энергии сервоприводы подразделяются на гидравличекие , механические , электрические , вакуумные , смешанные и др. В автомобиле- и танкостроении наибольшее распространение получили гидросервоприводы.
2. Автоматические - в зависимости от внешних условий (например, частота вращения и нагрузка на коленчатом валу двигателя) передачи переключает автоматизированная система управления КП без участия водителя.
Назначение и принцип работы коробки переключения передач
Коробка передач служит для изменения в широком диапазоне крутящего момента, передаваемого от двигателя на ведущие колеса автомобиля при трогании с места и его разгоне. Помимо этого коробка передач обеспечивает автомобилю движение задним ходом и позволяет длительно разъединять двигатель и ведущие колеса, что необходимо при работе двигателя на холостом ходу во время движения или при стоянке автомобиля.
На современных автомобилях применяют преимущественно механические ступенчатые коробки передач с зубчатыми шестернями. Количество передач переднего хода обычно равно четырем или пяти, не считая передачи заднего хода.
Переключение передач в них осуществляется передвижением шестерен, которые входят поочередно в зацепление с другими шестернями, или блокировкой шестерен на валу с помощью синхронизаторов. Синхронизаторы выравнивают частоту вращения включаемых шестерен и блокируют одну из них с ведомым валом. Управление передвижением шестерен или синхронизаторов осуществляет водитель при выключенном сцеплении. В зависимости от числа передач переднего хода коробки передач бывают трехступенчатыми, четырехступенчатыми и т. д.
Схема работы механической коробки передач.
1 - первичный вал; 2 - рычаг переключения передач; 3 - механизм переключения передач; 4 - вторичный вал; 5 - сливная пробка; 6 - промежуточный вал; 7 - картер коробки передач
Механическая коробка передач состоит из :
· картера,
· первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями,
· дополнительного вала и шестерни заднего хода
· синхронизаторов,
· механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами
· рычага переключения.
Картер содержит в себе все основные узлы и детали коробки передач. Он крепится к картеру сцепления, который, в свою очередь, закреплен на двигателе. Так как при работе, шестерни коробки передач испытывают большие нагрузки, то они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом (в некоторых моделях автомобилей применяется моторное масло).
Валы коробки передач вращаются в подшипниках, установленных в картере, и имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.
Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.
Механизм переключения передач служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона автомобиля. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает передачи от самопроизвольного выключения.
Задняя передача , то есть вращение вторичного вала коробки передач в другую сторону, обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим для того, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет свое направление:
Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи
1 - первичный вал; 2 - шестерня первичного вала; 3 - промежуточный вал; 4 - шестерня и вал передачи заднего хода; 5 - вторичный вал
4.Раздаточная и дополнительная коробки передач.
1. Назначение и типы коробок передач.
Назначение коробки передач - изменять силу тяги, скорость и направление движения автомобиля. У автомобильных двигателей с уменьшением частоты вращения коленчатого вала крутящий момент незначительно возрастает, достигает максимального значения и при дальнейшем снижении частоты вращения также уменьшается. Однако при движении автомобиля на подъемах, по плохим дорогам, при трогании с места и быстром разгоне необходимо увеличение крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам. Для этой цели и служит коробка передач, в которую входит также передача, позволяющая автомобилю двигаться задним ходом. Кроме того, коробка передач обеспечивает разъединение двигателя с трансмиссией.
Ступенчатая коробка передач состоит из набора зубчатых колес, которые входят в зацепление в различных сочетаниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. Чем больше число передач, тем лучше автомобиль «приспосабливается» к различным условиям движения. Коробка передач должна работать бесшумно, с минимальным износом; этого достигают применением зубчатых колес с косыми зубьями.
Ступенчатые коробки передач по числу передач переднего хода делят на четырех- и пятиступенчатые. Обычно коробки передач легковых автомобилей, малогабаритных автобусов и грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности имеют четыре ступени, а коробки передач больших автобусов и грузовых автомобилей значительной грузоподъемности - пять ступеней. Все легковые автомобили отечественного производства, автобусы семейств РАФ, КАвЗ, ПАЗ и грузовые автомобили семейств У АЗ и Г АЗ имеют четырехступенчатые коробки передач, а автобусы семейств ЗИЛ, ЛАЗ и грузовые автомобили семейств ЗИЛ, «Урал», МАЗ и КамАЗ - пятиступенчатые.
Ступенчатые коробки передач могут быть простые и планетарные. В основном на автомобилях применяют простые ступенчатые коробки передач, переключение передач в которых происходит двумя способами: передвижением зубчатых колес или передвижением муфт.
Иногда автомобили оборудуют бесступенчатыми коробками передач с плавным изменением передаточного числа и комбинированными коробками передач, в которых использованы оба способа изменения передаточного числа. К последним относятся коробки передач автобусов семейства ЛиАЗ, состоящие из гидротрансформатора, работающего совместно с двухступенчатой коробкой передач, и коробки передач легковых автомобилей семейств «Чайка» и ЗИЛ, а также коробки передач автомобилей-самосвалов семейства БелАЗ, состоящие из гидротрансформатора, работающего совместно с автоматической планетарной трехступенчатой коробкой передач. Бесступенчатое изменение передаточного числа в этих коробках осуществлено при помощи гидротрансформатора.
2.Схема и принцип работы ступенчатой коробки передач.
В простой ступенчатой коробке передач (рис. 126) имеются три вала: ведущий (первичный) А, связанный через сцепление с коленчатым валом двигателя; ведомый (вторичный) Б, соединенный через карданную передачу и другие механизмы с ведущими колесами автомобиля; промежуточный В. С ведущим валом как одно целое изготовлено ведущее зубчатое колесо 1, находящееся в постоянном зацеплении с ведомым зубчатым колесом 8, жестко соединенным с промежуточным валом. При включении сцепления вращаются ведущий и промежуточный валы.
Рис. 126 - Схема трехступенчатой коробки передач:
А - ведущий вал; Б - ведомый вал; В - промежуточный вал; Г - ось зубчатого колеса передачи заднего хода; 1-8 - зубчатые колеса.
На ведомом валу установлены подвижные зубчатые колеса 2 и 3, а зубчатые колеса 7, 6 и 4, так же как и колесо 8, жестко соединены с промежуточным валом. Отношение чисел зубьев ведомого зубчатого колеса к числу зубьев ведущего колеса, обратное отношению их частот вращения, называют передаточным числом. Например, передаточное число передачи, состоящей из зубчатых колес 8 и 1,
Ив = Z8/Z1, где Z8 - число зубьев ведомого зубчатого колеса 8; Z 1 - число зубьев ведущего зубчатого колеса 1.
Когда какое-либо зубчатое колесо ведомого вала входит в зацепление с одним из зубчатых колес промежуточного вала, крутящий момент от двигателя через ведущий, промежуточный и ведомый валы коробки передач передается карданной передаче и далее на ведущие колеса автомобиля. Для включения первой передачи колесо 3 передвигают вперед, вводя его в зацепление с шестерней 6 первой передачи промежуточного вала. Общее передаточное число первой передачи определяют как произведение передаточных чисел отдельных пар зубчатых колес, т. е. где ZЗ. и Z6 - числа зубьев соответственно колеса 3 и шестерни 6.
При включении первой передачи крутящий момент МК на ведомом валу коробки передач увеличивается по сравнению с крутящим моментом двигателя Дм в N раз, т. е. Z8 ZЗ.
МК = ДмU1 = Дм
И имеет максимальную величину, так как шестерня 6 является наименьшей из зубчатых колес промежуточного вала, а колесо 3 - наибольшим из зубчатых колес ведомого вала.
Первой передачей пользуются при движении автомобиля в самых тяжелых дорожных условиях, на крутых подъемах, а также при трогании с места на плохой дороге и с грузом. Для легковых автомобилей передаточное число первой передачи Щ = 3 -;- 4, для автобусов И! = 3 -;- 7, для грузовых автомобилей UJ = 4 -;- 7.
Вторая передача обеспечивается включением зубчатых колес 2 и 7. Тогда где Z2 и z7 - числа зубьев зубчатых колес соответственно 2 и 7. Вторая передача является промежуточной. В приведенной схеме трехступенчатой коробки она единственная. В четырех- и пятиступенчатой коробках передач может быть две или даже три промежуточные передачи.
При включении прямой (в данном случае третьей) передачи ведущий и ведомый валы соединяется непосредственно через зубчатые колеса 1 и 2 (Из = 1). Прямая передача является основной передачей, используемой при движении автомобиля по хорошей дороге.
Переключение передач выполняется при выключенном сцеплении, вводя подвижные зубчатые колеса (каретки) ведомого вала в зацепление с неподвижными зубчатыми колесами промежуточного вала. Это зацепление сопровождается ударами торцов зубьев и их повышенным износом. Поэтому на автомобилях часто применяют коробки передач с постоянным зацеплением зубчатых колес, отличающиеся высокой долговечностью.
С зубчатым колесом 4 промежуточного вала в постоянном зацеплении находится промежуточное зубчатое колесо 5 передачи заднего хода, которое на рис. 126 условно изображено в плоскости чертежа. Для включения передачи заднего хода зубчатое колесо 3 передвигается назад, вводя его в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 5 передачи заднего хода, свободно вращающимся на своей оси.
3.Механизм управления коробкой передач.
Механизм управления, переключающий передачи, обычно расположен в крышке коробки передач и приводится в действие качающимся рычагом. Например, в механизме управления коробкой передач автомобиля ЗИЛ-130 рычаг 51 (см. рис. 129), установленный непосредственно на коробке передач, свободно качается в сферическом гнезде крышки коробки передач, опираясь на него шаровым утолщением. Рычаг удерживают пружина и фиксатор 50. Нижний конец рычага 51 входит в паз одной из вилок, установленных на ползунах 54 и 55. Движение рычага вперед или назад вызывает перемещение в противоположную сторону ползуна, вследствие чего его вилка передвигает зубчатое колесо или муфту, включая одну из передач. Для уменьшения хода рычага переключения передач при включении первой передачи или передачи заднего хода служит промежуточный рычаг 52, установленный на оси 49. Таким образом, ход рычага одинаков для включения всех передач: и при перемещении ползунов, связанных вилками с синхронизаторами, и при движении ползуна, передвигающего при помощи вилки зубчатое колесо 16 первой передачи и передачи заднего хода.
Точную установку зубчатых колес во включенном и выключенном положениях обеспечивают фиксаторы, состоящие из шариков 9 и пружин 10, размещенных вертикально в приливах крышки картера коробки передач. Шарики входят в углубления ползунов. На каждом ползуне есть три углубления: одно (среднее) для нейтрального положения и два для соответствующих передач. Расстояние между углублениями обеспечивает зацепление зубчатых колес по всей длине зубьев.
Случайное включение одновременно двух передач предотвращает замок, состоящий из штифта 11 и двух пар шариков 12. В случае перемещения одного из ползунов два других оказываются запертыми шариками. Для шариков замка на ползунах имеются соответствующие углубления. При перемещении среднего ползуна шарики выходят из его углублений, входят в углубления крайних ползунов и запирают их. Если перемещается один из крайних ползунов, то шарики выходят из его углублений и входят в углубление среднего ползуна, а другой крайний ползун запирается вследствие того, что штифт 11 смещается в его сторону и давит на шарики с другой стороны среднего ползуна. Чтобы привести в движение один из ползунов, два других должны быть поставлены в нейтральное положение.
Для включения первой передачи или передачи заднего хода необходимо приложить дополнительное усилие, чтобы рычагом 51 сжать до упора пружину предохранителя 48. Только после этого можно перевести рычаг переключения передач в положение, соответствующее включению первой передачи или передачи заднего хода.
Раздаточную коробку применяют для распределения крутящего момента от коробки передач между ведущими мостами автомобиля. В раздаточной коробке помещают также устройство для включения и выключения переднего ведущего моста.
На автомобилях, предназначенных для работы в тяжелых дорожных условиях, устанавливают дополнительную коробку передач с двумя понижающими или одной прямой и одной понижающей передачами, которые позволяют еще больше увеличить силу тяги на ведущих колесах при любой передаче в основной коробке передач. Дополнительную коробку передач, как правило, конструктивно объединяют с раздаточной коробкой.
Обычно понижающую передачу раздаточной коробки включают при использовании автомобиля в качестве тягача, буксирующего тяжелые при цепы, при движении на крутых подъемах и в трудных дорожных условиях. Например, раздаточная коробка грузового автомобиля ГАЗ-66 повышенной проходимости с двумя ведущими мостами представляет собой один агрегат с дополнительной двухступенчатой коробкой передач (рис. 134,а).
Ведущий вал 4 раздаточной коробки соединен карданной передачей с ведомым валом коробки передач. Передний шарикоподшипник вала 4 расположен в стенке картера раздаточной ко" робки, а задний роликоподшипник - в выточке зубчатого колеса 6, изготовленного как одно целое с ведомым валом при вода заднего моста. Вал 11 при вода переднего моста, вал при вода заднего моста и промежуточный вал 9 вращаются на шарикоподшипниках.
Перемещаясь по шлицам, зубчатое колесо 10 промежуточного вала может входить в зацепление с зубчатыми колесами 6 и 12, а зубчатое колесо5 ведущего вала с колесом 13. У зубчатого колеса 6 кроме наружного зубчатого венца есть внутренний венец для зацепления с зубчатым колесом 5. Зубчатые колеса 13 и 12 неподвижно закреплены на шлицах валов.
На выходящих из картера раздаточной коробки концах валов привода переднего и заднего мостов на шлицах.
Рис. 134 - Раздаточная коробка:
а - конструкция; б - блокировочное устройство; 1, 2 и 14 - пробки; 3 ~ сапун; 4 - ведущий вал; 5 - зубчатое колесо ведущего вала; 6 - зубчатое колесо ведомого вала; 7 - червячное колесо привода спидометра; 8 - червяк привода установлены фланцы карданных шарниров, закрепленные гайками с шайбами. 9 - промежуточный вал; 10 и 13 - зубчатые колеса промежуточного вала; 11 - вал привода переднего моста; 12 - зубчатое колесо привода переднего моста; 15 - колпак; 16 - сухарь; 17 - пружина; 18 и 25 - вилки; 19 и 20 - ползуны; 21 - гайка; 22 - кольцо; 23 - шайба; 24 – сальник.
Крутящий момент от ведущего вала 4 раздаточной коробки передается к переднему мосту зубчатыми колесами 5, б, 10 и 12. При введении зубчатого спидометра; колеса 5 в зацепление с внутренним зубчатым венцом колеса 6 ведомого вала включается высшая (прямая) передача заднего моста. Если также ввести зубчатое колесо 10 в зацепление с зубчатыми колесами б и 12, то будет включена прямая передача переднего моста. При перемещении зубчатого колеса 5 влево до зацепления с колесом 13 (зубчатое колесо 10. остается включенным) включается понижающая передача. В этом случае крутящий момент к заднему мосту передается через зубчатые колеса 5, 13, 10 и 6, а к переднему мосту через зубчатые колеса 5, 13, 10 и 12. Передаточное число понижающей передачи равно 1,96. Для удобства включения переднего моста зубчатые колеса 10 и 6 входят в зацепление постоянно на неполную длину зуба.
Масло в картер заливают через закрываемое пробкой 2 отверстие, которое используют также для контроля уровня масла. Масло сливается через отверстие, закрытое пробкой 1. Сапун 3 служит для вентиляции картера раздаточной коробки. Механизм управления раздаточной коробкой автомобиля Г АЗ-66 состоит из рычага переключения прямой и понижающей передач и рычага переднего моста. Оба рычага тягами связаны с ползунами раздаточной коробки. При переднем положении левого рычага передний мост автомобиля включен, а при заднем положении этого рычага - выключен. В случае перемещения правого рычага из нейтрального положения вперед включается прямая передача, а из нейтрального положения назад - понижающая передача.
При движении автомобиля в тяжелых дорожных условиях (грязь, песок, снег) включают передний мост. Однако этого не следует делать без необходимости, так как повышается расход топлива и ускоряется изнашивание шин и деталей трансмиссии. Во время движения автомобиля с включенной прямой передачей в раздаточной коробке передний мост включают без выключения сцепления.
Понижающую передачу в раздаточной коробке включают при движении автомобиля на подъеме или в тяжелых дорожных условиях. Эту передачу можно включить только после остановки автомобиля и включения переднего моста. Передний мост можно выключить только после переключения понижающей передачи в раздаточной коробке на прямую. Все это предохраняет детали карданной передачи и заднего моста от перегрузки. Блокировочное устройство (рис. 134,6), имеющееся в системе управления раздаточной коробкой, не позволяет включить понижающую передачу при выключенном переднем мосте и выключать передний мост при включенной понижающей передаче.
В картере раздаточной коробки могут перемещаться ползуны 19 и 20, на которых винтами, зашплинтованными проволокой, укреплены вилки 18 и 25. Между ползунами в стенке картера помещены два сухаря 16 с пружиной 17 между ними. Выходное отверстие для сухарей закрыто ввернутой на резьбе пробкой 14. Отверстия со стороны наружных концов ползунов закрыты колпаками 15. С противоположной стороны в стенке картера установлены уплотнения, состоящие из сальников 24, шайб 23, колец 22 и гаек 21.
На ползуне 19, используемом для включения и выключения переднего моста, имеются две выемки разной глубины под сухари блокировочного устройства. На ползуне 20, который выключает прямую или понижающую передачу, сделаны три выемки под сухари: левая соответствует включению прямой передачи, средняя - нейтральному положению и правая - включению понижающей передачи. Между левой и средней выемками есть ласка. Положение сухарей на рис. 134, б соответствует выключенному переднему мосту. При этом ползун 20 может перемещаться из нейтрального положения в положение, соответствующее включенной прямой передаче. Благодаря наличию на ползуне ласки между выемками сухари не препятствуют этому перемещению. Дальнейшее же перемещение ползуна 20 невозможно, так как сухари, сжав пружину, упрутся один В другой и будут препятствовать движению.
При включении переднего моста напротив сухарей установится глубокая выемка ползуна 19. Сухари при перемещении ползуна 20 не будут упираться друг в друга, и включение понижающей передачи станет возможным. При этом выключить передний мост будет невозможно, не выключив предварительно понижающую передачу.
ЛЕКЦИЯ №8
ТЕМА: КАРДАННЫЕ ПЕРЕДАЧИ.
ПЛАН:
1.Типы карданных передач.
1.Типы карданных передач.
Задний ведущий мост подвешен к раме автомобиля на рессорах и во время движения меняет свое положение относительно рамы; коробка передач закреплена на раме неподвижно. Поэтому для передачи крутящего момента от ведомого вала коробки передач на ведущий вал главной передачи, оси которых пересекаются и расположены под углом, изменяющимся при увеличении или уменьшении нагрузки, а также вследствие толчков при движении автомобиля по неровной дороге, при меняют карданные передачи.
Карданная передача состоит из валов, их опор и карданных шарниров. Карданные передачи устанавливают между сцеплением и коробкой передач, расположенной отдельно от двигателя; между коробкой передач и раздаточной или дополнительной коробкой; между главными передачами двух ведущих задних мостов трехосного автомобиля; между главной передачей и полуосям ведущих колес с независимой подвеской; между полуосями и передним управляемыми колесами; в приводе к лебедке и другим вспомогательным механизмам.
Карданные передачи по числу карданных сочленений делят на одинарные и двойные. Если передача имеет только один карданный шарнир, расположенный у коробки передач, то такую передачу называют одинарной. Подобные передачи применяют только в случае расположения валов под небольшим углом и в настоящее время на автомобилях устанавливают редко. В двойной карданной передаче карданные шарниры расположены на обоих концах карданного вала.
Независимо от скорости движения автомобиля карданный вал не должен испытывать сколько-нибудь значительных крутильных колебаний и биений. Для уменьшения биений выполняют динамическую балансировку карданного вала в сборе с карданными шарнирами. Дисбаланс устраняют приваркой на концах карданных труб балансировочных пластин, а в случае необходимости и установкой балансировочных пластин под крышки карданных шарниров. Правильное взаимное положение деталей шлицевого соединения после балансировки фиксируют специальными метками.
При наличии удлинителя коробки передач (рис. 136, а) карданную передачу легковых автомобилей (Г АЗ-24 «Волга», «Москвич-2140») выполняют в виде карданного вала 2 с двумя карданными шарнирами. Карданная передача непосредственно соединяет коробку передач с задним мостом 3. Внутри удлинителя помещают шлицевое соединение переднего карданного шарнира с ведомым валом коробки передач. Такой же тип карданной передачи применяют на короткобазном грузовом автомобиле МАЗ-5335 и его модификациях.
Автомобили Г АЗ-53А, Г АЗ-53-12, ЗИЛ-130, семейства ВАЗ «Жигули» и др. имеют карданную передачу (рис. 136), состоящую из промежуточного 4, главного 2 валов и трех шарниров. Это устраняет возможность возникновения сильной вибрации вала. В автомобиле Г АЗ-66 крутящий момент от коробки передач (рис. 136, в) через вал 4 переедается к раздаточной коробке 6, а от нее через валы 2 и 7 соответственно к заднему 3 и переднему 8 ведущим мостам. На концах валов помещены карданные шарниры, из которых один закреплен жестко, а другой имеет скользящее соединение с валом.
Карданная передача трехосных автомобилей (ЗИЛ-131, КрАЗ-260), имеющих колесную формулу 6 х 6, с последовательным сквозным приводом задних мостов показана на рис. 136, г. Первый задний ведущий мост имеет сквозной вал главной передачи, который через карданный вал 9 передает крутящий момент второму заднему ведущему мосту 10. На рис. 136, д показана карданная передача трехосных автомобилей (<<Урал-4320») с колесной формулой 6 х 6 с параллельным приводом задних мостов. В этом случае на картере первого заднего моста устанавливают промежуточную опору и привод второго заднего моста осуществляют от раздаточной коробки через валы 11 и 9.
У трехосных автомобилей с колесной формулой 6 х 4 отсутствует карданная передача к переднему мосту. Угловое перемещение карданных валов обеспечено конструкцией карданных шарниров, а l1Зменение расстояний между шарнирами - наличием шлицевых соединений вилок карданных шарниров с карданным валом. Обычно у неподвижно стоящего автомобиля углы между валам, соединяемыми карданными шарнирами, не превышают 5-90, но при движении они могут быть равны 20 - 300. В приводе между главной передачей переднего ведущего моста и ведущими управляемыми колесами при повороте эти углы могут достигать 30 - 400, в зависимости от величины углов между осями соединяемых валов можно применять мягкие и жесткие карданные шарниры. В первых угловое смещение валов происходит вследствие деформации упругих (обычно резиновых) элементов, а во вторых ~ благодаря шарнирным соединениям металлических деталей. В автомобилях применяют преимущественно жесткие карданные шарниры.
2.Устройство и работа карданных шарниров и валов.
Рис. 136 - Расположение карданных передач на автомобилях: а - легковом; б - грузовом; в - д - грузовом повышенной проходимости; 1 - коробка передач; 2, 4, 7, 9 и 11 - карданные валы; 3 и 10 - задние ведущие мосты: 5 - промежуточная опора; 6 - раздаточная коробка; 8 - передний ведущий мост.
Рис. 137 - Карданные шарниры:
а - в - неравных угловых скоростей; г и д - равных угловых скоростей; 1 - крышка; 2 - стопорная пластина: 3 - стакан подшипника; 4 - иголки; 5 - войлочные сальники; 6, 10. 24 и 28 - вилки; 7 - предохранительный клапан; 8 - крестовина; 9 - масленка; 11 - карданный вал; 12 - отражатель; 13 - самоподжимной сальник; 14 - стопорное кольцо; 15 и 16 - сальники радиального и торцового уплотнений; 17 - внутренний кулак; 18 - центральный шарик; 19 - наружный кулак; 20 - ведущие шарики; 21 - штифт; 22 - шпилька; 23 - полуось; 25 и 27 - полуцилиндрические кулаки; 26 - центральный диск.
По кинематике карданные шарниры делят на шарниры неравных и равных угловых скоростей. Обычно во всех автомобильных приводах, кроме привода к ведущим управляемым колесам, применяют шарниры неравных угловых скоростей.
Рассмотрим, например, карданную передачу автомобиля Г АЗ-53А с жесткими карданными шарнирами неравных угловых скоростей (рис. 137, а). Карданные передачи этого типа получили наибольшее распространение. Такие карданные шарниры состоят из закрепленных на валах двух стальных вилок 6 и 10 и шарнирно соединяющей их крестовины 8, установленной в ушках вилок на игольчатых подшипниках. Подшипники, состоящие из стаканов 3 и иголок 4, надеты на шлифованные шипы крестовины 8, изготовленной из хромистой стали, и закреплены в проушинах вилок 6 и 10 стопорными пластинами 2 с подложенными под них крышками 1. Сальники 5 препятствуют вытеканию из подшипников смазочного материала, который поступает через масленку 9 и каналы в крестовине. Для удаления избыточного количества смазочного материала служит предохранительный клапан 7.
Другой карданный шарнир с игольчатым подшипником, в котором использованы резиновые самоподжимные сальники 13, а стаканы подшипников закреплены в вилках стопорными кольцами 14, показан на рис. 137, б. Такие карданные шарниры при меняют на автомобиле ГАЗ-3102 «Волга». Для более надежной защиты игольчатых подшипников от вытекания масла иногда ставят два сальника - радиальный и торцовый, как, например, на автомобилях семейства КамАЗ (рис. 137,6). Конструкция одного из входящих в карданную передачу шарниров должна допускать осевое перемещение карданного вала. Обычно для этой цели используют шлицевое соединение одной из вилок карданного шарнира с валом.
Простой жесткий карданный шарнир при больших углах между осями соединяемых им валов не может обеспечить равномерное вращение ведомого вала. При равномерном вращении ведущей вилки ведомая вращается неравномерно. За один оборот карданного вала ведомая вилка при вращении дважды обгоняет ведущую и дважды отстает от нее. Вследствие этого возникают дополнительные нагрузки на детали главной передачи, дифференциала, полуосей и колес, увеличивается их износ. Чтобы устранить неравномерное вращение ведомого вала, применяют двойную карданную передачу с жесткими карданными шарнирами или одинарную карданную передачу с карданным шарниром равных угловых скоростей.
Если в двойной карданной передаче угол между осями ведомого вала коробки передач и карданного вала будет равен углу между осями карданного вала и ведущего вала главной передачи, то при равномерном вращении ведомого вала коробки передач ведущий вал главной передачи будет вращаться также равномерно. При этом обе вилки, установленные на карданном валу, необходимо располагать в одной плоскости.
Обеспечивающие равномерное вращение ведомого вала карданные шарниры равных угловых скоростей чаще всего бывают шариковые и кулачковые. В передних ведущих мостах автомобилей семейств ЗИЛ, Г АЗ и УАЗ применяют шариковые карданные шарниры равных угловых скоростей с длительными канавками (рис. 137, г). Наpyжный кулак 19, на шлицах которого установлена ступица колеса, изготовлен как одно целое с ведомой вилкой, а внутренний кулак 17 со шлицами, входящими в отверстие полуосевого зубчатого колеса дифференциала, откован как одно целое с ведущей вилкой. Вилки соединены между собой при помощи четырех ведущих шариков 20, расположенных в канавках вилок. Для центрирования вилок служат сферические углубления на их торцах, в которые помещают центральный шарик 18. Ведущие шарики 20 передают крутящий момент от ведущей вилки к ведомой. Центральный шарик 18 не позволяет ведущим шарикам выкатываться из канавок. Центральный шарик имеет ласку, которую при сборке карданного шарнира поворачивают к вставленному ведущему шарику. Шпилька 22, расположенная в осевом канале ведомой вилки, одним концом входит в отверстие центрального шарика 18, запирая собранный карданный шарнир.
Делительные канавки имеют такую форму, при которой ведущие шарики независимо от угловых перемещений вилок всегда располагаются в плоскости, делящей пополам угол между осями ведущей и ведомой вилок. Благодаря этому обе вилки имеют одинаковые частоты вращения.
Кулачковый карданный шарнир (рис. 137, д) состоит из вилок 24 и 28, полуцилиндрических кулаков 25 и 27 и центрального диска 26, вставленного во внутренние пазы этих кулаков, цилиндрические поверхности которых охватывают вилки 24 и 28. Такой шарнир работает подобно двум сочлененным шарнирам неравных угловых скоростей. В одной плоскости вилки поворачиваются относительно кулаков, а в другой плоскости - вместе с ними относительно центрального диска. Такие шарниры устанавливают на автомобиле «Урал-4320».
Для достижения достаточной прочности при небольшой массе карданные валы обычно изготовляют в виде стальных труб. Вилки карданных шарниров приваривают к валам или надевают на шлицы приваренного к трубе наконечника. Это скользящее соединение закрывают резиновым чехлом.
В легковых автомобилях с удлинителем в коробке передач применяют карданную передачу с одним карданным валом (рис. 138, а).
Рис. 138 - Карданные передачи:
а - с одним валом; б - с двумя валами (автомобиль ЗИЛ-l30); в - с двумя валами и упругим сочленением (автомобиль ВАЗ-2101 «Жигулю»; 1 и 3 - вилки; 2 и 19 - масленки; 4 - шлицевая втулка; 5 - наконечник со шлицами; 6. 14 и 18 - сальники; 7 - зашитый чехол; 8 - карданный вал; 9 - карданный шарнир; 10 - промежуточный карданный вал; 11 - подушка опоры; 12 - скоба крепления подушки; 13 - гайка крепления подшипника промежуточной опоры; 15 - игольчатый подшипник крестовины; 16 - крестовина; 17 - скользящая вилка; 20 - хомут; 21 - кронштейн опоры; 22 - шарикоподшипник; 23 - заглушка; 24 - упругая резиновая муфта из карданных шарниров, состоящий из вилок 1 и 3, может перемещаться по шлицам наконечника 5, приваренного к валу 8. К другому концу вала приварен наконечник карданного шарнира 9. Резиновый гофрированный чехол 7 защищает шлицевое соединение от грязи.
Смазочный материал поступает через масленку 2 и удерживается сальником 6.
В грузовых двухосных автомобилях с приводом на задний мост наибольшее распространение получила карданная передача, состоящая из промежуточного вала и вала заднего моста (рис. 138,6). В этом случае один карданный шарнир соединяет ведомый вал коробки передач с передним концом промежуточного вала 10. Другой - средний карданный шарнир соединяет промежуточный вал 10 и карданный вал 8 заднего моста.
Передача с упругим сочленением, состоящим из шарнира с упругой резиновой муфтой 24, автомобиля ВАЗ-2101 «Жигули» показана на рис. 138, в. На опоре промежуточного карданного вала автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 138,6) внутри подушки 11 со скобой 12, закрепленной хомутом 20, помещается шарикоподшипник 22 с сальниками 18
ЛЕКЦИЯ №9
ТЕМА: МОСТЫ АВТОМОБИЛЕЙ.
ПЛАН:
1.Типы мостов.
2.Балка ведущего моста.
3.Управляемый мост.
1.Типы мостов.
Передний и задний мосты автомобиля воспринимают действующие между опорной поверхностью и рамой или кузовом автомобиля вертикальные, продольные и поперечные усилия. Задний мост выполняют обычно ведущим, а передний мост - управляемым. Вертикальные усилия передаются упругими элементами подвески, а продольные и поперечные - как подвеской, так и специальными штангами. При передаче крутящего момента на ведущем мосту возникает реактивный момент, стремящийся повернуть мост в направлении, противоположном направлению вращения ведущих колес. При торможении на мосты автомобиля действуют тормозные моменты, имеющие обратное направление. Обычно эти моменты передаются от мостов на раму через рессоры, но при балансирной, пневматической и независимой подвесках для их передачи используют рычаги или штанги.
Задний ведущий мост, как правило, изготовляют в виде пустотелой балки, внутри которой помещают главную передачу, дифференциал и полуоси, а снаружи крепят ступицы колес.
Рис. 139 - Мосты:
а - задний ведущий неразрезной; б - ведущий разрезной с независимой подвеской колес; в - передний неразрезной с зависимой подвеской колес; г - передний разрезной с независимой подвеской колес резные мосты - жесткие балки, связывающие правые и левые колеса (рис. 139, а). В автомобилях с независимой подвеской ведущий мост делают разрезным (рис. 139,6).
Передний мост также можно выполнять неразрезным (рис. 139, в) при зависимой подвеске колес или разрезным, если подвеска независимая(рис. 139, г) у автомобилей повышенной проходимости передний мост выполняют комбинированным, т. е. одновременно ведущим и управляемым. У многоосных автомобилей иногда применяют поддерживающие мосты, которые служат только для передачи вертикальных нагрузок от рамы к колесам.
2.Балка ведущего моста.
Балка ведущего моста может быть разъемной и состоять из двух соединенных болтами частей (легковые автомобили и грузовые автомобили малой и средней грузоподъемности) или неразъемной, выполненной в виде цельной балки с центральной частью кольцевой формы (легковые автомобили и грузовые автомобили средней и большой грузоподъемности).
На рис. 140 представлена балка заднего моста автомобиля ГАЗ-53А. К картеру 7 приварены цапфы 5, имеющие обработанные шейки 1 и 2 под подшипники ступиц колес. Сзади к картеру приварена крышка 13. Выемки 11 обеспечивают монтажные зазоры при установке редуктора. На цапфы 5 напрессованы и приварены стальные фланцы 4, к которым прикреплены тормозные щиты. запрессованная втулка 3 сальника служит упором для внутреннего кольца подшипника ступицы колеса. Подшипники ступиц устанавливают на шлифованные шейки 1 и 2 цапфы и крепят гайками и контргайками, навертываемыми на концы цапф. Скоба 8 и кронштейн 9, приваренные к задней стенке корпуса, служат для крепления тормозных трубок. Заливное отверстие для масла находится на картере главной передачи.
Типы главных передач. назначение главной передачи - увеличение крутящего момента и передача его на полуоси, расположенные под углом 900 к продольной оси автомобиля. Ее конструкция должна быть компактной, а работа плавной и бесшумной. Детали главной передачи испытывают большие нагрузки, поэтому необходима высокая точность при регулировке ее подшипников и зацепления зубчатых колес. Главные передачи могут быть зубчатые и червячные. Главная передача, в которой одна пара зубчатых колес, называется одинарной, две пары - двойной.
Рис. 141 – одинарная главная передача.
Одинарную главную передачу (рис. 141, а и 6), состоящую из пары находящихся в постоянном зацеплении конических зубчатых колес, применяют преимущественно на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Ведущая шестерня в ней соединена с карданной передачей, а ведомое колесо - с коробкой дифференциала и через дифференциал - с полуосями. Одинарная главная передача может быть с обычными коническими (рис. 141, а) и гипоидными (рис. 141,6) зубчатыми колесами. Гипоидная передача работает.более надежно, плавно и бесшумно, чем передача с обычными коническими зубчатыми колесами со спиральными зубьями.
Рис. 140 - Балка заднего ведущего моста:
1 и 2 - шейки под подшипники ступиц; 3 - втулка сальника; 4 - фланец; 5 - цапфа; 6 - рессорная подушка"; 7 - картер; 8 - скоба; 9 - кронштейн тройника; 10 - отверстие для сапуна; 11 - выемки; 12 - отверстие для слива масла; 13 - крышка картера.
Одинарные передачи с коническими зубчатыми колесами со спиральными зубьями применяют на автомобилях семейств ЗАЗ и УАЗ, а гипоидные одинарные передачи - на автомобилях ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ГАЗ-3102 «Волга», семейства ВАЗ «Жигули». Гипоидная передача позволяет ниже опустить пол кузова легкового автомобиля, так как ось ее ведущего зубчатого колеса можно расположить ниже "оси ведомого зубчатого колеса (оси заднего моста). Вследствие этого опускается центр тяжести автомобиля и улучшается его устойчивость.
Двойные передачи устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности и на некоторых автомобилях средней грузоподъемности, когда общее передаточное число трансмиссии должно быть значительным, так как переедаются большие крутящие моменты. В двойной главной передаче (рис. 141,6) крутящий момент увеличивается последовательно двумя парами зубчатых колес, из которых одно - коническое, а другое - цилиндрическое. Общее передаточное число двойной передачи равно произведению передаточных чисел составляющих пар.
3.Управляемый мост.
Передний мост автомобиля Г АЗ-53А (рис. 154, а) представляет собой балку, в которой на неподвижно закрепленных в ней стопорами 15 шкворнях 11 установлены поворотные кулаки 10. Балка - штампованная двутаврового сечении, с двумя площадками для крепления рессор, соединяющих ее с рамой. Средняя часть балки выгнута для обеспечения более низкого расположения центра тяжести автомобиля.
К фланцам поворотных кулаков 10 прикреплены тормозные диски 9. Ступицы колес устанавливают на двух конических роликоподшипниках 4 и 5. Для крепления ступиц колес на поворотных кулаках имеются шайба и корончатая гайка, которую шплинтуют и закрывают колпаком.
Поворотные кулаки могут свободно повертывается на шкворнях благодаря подшипникам в виде двух бронзовых втулок, запрессованных в проушины поворотных кулаков, и упорному подшипнику 16, установленному между поворотным кулаком и проушиной балки переднего моста. Осевой зазор между поворотным кулаком и проушиной балки.
Рис. 153 - Элементы привода к передним ведущими колесам автомобиля Г АЗ-66:
1 - ведущий фланец; 2 ~ канал подвода воздуха; 3 - крышка фланца; 4 и 5 ~ гайки подшипников; 6 - стопорная шайба; 7 - подножка; 8 - ступица; 9 ~ наружный кулак; 10 - запорный воздушный кран; 11 - колесо; 12 - блок сальников; 13 - шкворень; 14 ~ рычаг; 15 - втулка; 16 - сальник; 17 - шаровая опора; 18 - внутренний кулак; 19 - цапфа; 20 - тормозной диск регулируют установкой шайб 12.
В подшипниках ступицы колеса закладывают пластичный смазочный материал, вытеканию которого препятствует сальник.
В конических отверстиях ушко в левого поворотного кулака закреплены гайками рычаги 13 и 21 рулевого привода. Болты 20 на рычагах 21 ограничивают предельные углы поворота колес, упираясь в балку переднего моста. Масленки 22 служат для смазывания упорного подшипника 16 и бронзовых втулок поворотной цапфы.
7 ..У большинства ДВС есть один большой недостаток. Это несовпадение скорости вращения маховика с скоростью вращения колес. Зачастую большинство силовых агрегатов вращается с оборотами до 6000, вращать колеса на таких оборотах просто недопустимо. Для тех, кто знает устройство автомобиля, коробка передач - механизм знакомый. Для тех, кто не знает, эта статья прояснит ситуацию.
Кроме этого, максимум крутящего момента в большинстве агрегатов возможен лишь в небольшом промежутке оборотов. Это где-то посередине минимального числа оборотов и максимального. Наибольшую мощность можно развить лишь на максимальных оборотах маховика.
К примеру, мотор ВАЗ-2106 выдает рабочие показатели в 800-5400 оборотов. Но максимальный уровень крутящего момента появляется на средних оборотах. Для того чтобы двигатель мог работать в оптимальных режимах при различных условиях, применяют системы трансмиссии. В автомобилях в качестве системы трансмиссии применяется МКПП. Давайте рассмотрим назначение и устройство коробки передач.
Как это работает?
Если кратко рассказать о принципах работы, то здесь несколько зубчатых шестерен в корпусе коробки могут входить и выходить из зацепления по воле водителя. При этом образуются передачи с различными передаточными отношениями.
Механическая коробка всегда используется и работает вместе с системой сцепления. Это отключение ДВС и трансмиссии. Отключать мотор нужно в момент переключения передач. Устройство механической коробки передач не предусматривает возможности, когда в момент смены передачи через систему трансмиссии проходит большой крутящий момент.
Валы и зубчатые колеса
Традиционные механические КПП - это определенный набор валов, которые смонтированы в корпусе или же картере. Эти валы посредством подшипников вращаются вокруг своих осей. Шестерни установлены непосредственно на валах. Устройство коробки передач может быть разным, в зависимости от количества валов. Так, различают двухвальную систему и трехвальную.
Трехвальные системы
Эти коробки переключения передач применяются в составе трансмиссий авто, оснащенных задним приводом. Здесь можно выделить наличие устройств для синхронизации, а также специальные колеса, которые жестко на обычных передачах. Еще здесь же есть реверсивная шестерня для движения задним ходом.
Устройство коробки передач подразумевает наличие специальных валов. Это первичный, вторичный валы, а также специальный вал между ними.
Итак, главный, или первичный, вал через систему сцепления работает напрямую с мотором. Ведомый вал работает в паре с карданом. А вот промежуточный предназначен для того, чтобы передать энергию вращения с ведущего вала на ведомый.
Особенности конструкции трансмиссии
В большинстве конструкций коробок и первичный вал, и вторичный смонтированы друг за другом. При этом ведомый имеет опору на базе подшипника, который, в свою очередь, смонтирован в хвостовой части ведущего вала. Устройство механической коробки передач не предусматривает какой-либо жесткой связи между этими валами. Они могут свободно работать вне зависимости друг от друга.
Что касается промежуточного вала, то он располагается в большинстве конструкций между ведущим и ведомым. Все эти валы оснащены блоком зубчатых колес. Для того чтобы снизить шумы и вибрации при работе этой системы, зубцы на колесах сделаны косыми.
На ведущем валу установлено всего одно зубчатое колесо. Оно смонтировано жестко. Оно отвечает за передачу крутящего момента промежуточному валу. Вторичный, или ведомый, вал оснащен блоком шестеренок, которые могут свободно вращаться, однако по продольной оси они перемещаться не способны. Для того чтобы включить передачу, они при помощи блокировочного устройства могут блокироваться. В этом состоянии они смогут получить энергию вращения от вала.
Против каждого колеса первичного и вторичного валов располагаются шестеренки, которые жестко смонтированы на промежуточном валу. Они находятся в зацеплении с другими шестернями постоянно. Ведущий вал оснащен лишь одним зубчатым колесом, момент с первичного вала на промежуточный передается всегда. Включение той или иной передачи идет благодаря подключению определенной шестерни, установленной на ведомом валике.
Как переключаются передачи?
Устройство коробки передач - это не только набор валов и зубчатых колес. Это еще и специальные муфты. Они не похожи на зубчатые колеса и имеют другую конструкцию. Они прочно крепятся каждая к своему валу и находятся во вращении вместе с ним. Они могут двигаться по продольной оси.
Со стороны шестеренок ведомого вала, которые направлены к муфтам, установлены специальные венцы или вилки. Другие венцы расположены непосредственно на муфтах.
Когда водитель двигает рычаг и хочет выбрать другую передачу, то через специальный привод при помощи ползунов срабатывают вилки, которые двигают муфты продольно. Специальная замковая система не позволяет при этом включить несколько передач сразу. Это вполне возможно, если бы рычаг включал два ползуна. Замковый механизм фиксирует ползуны в нейтральной позиции в тот момент, когда движется третий ползун. Так исключается работа двух передач одновременно.
Затем муфта направляется к нужной шестеренке. Венцы их встречаются. Муфта все это время вращается вместе со своим валом. Она соединяется с шестерней, тем самым блокируя ее. Затем они начинают вращаться вместе, и КПП передает вращение на колесный привод.
Синхронизаторы
Устройство коробки передач включает в себя также специальные устройства. При том принципе работы, который описан выше, КПП будет работать с шумами, вибрациями и ударами. Также водитель должен будет сам угадывать, когда муфта и шестеренка будут работать на одних и тех же оборотах. А иначе нужная передача просто не включится.
Современные коробки не используют обычные и самые простые муфты. В таких моделях применяют так называемые синхронизаторы. Они призваны уравнять скорость вращения зубчатого колеса и муфты. Также они не позволяют муфте блокировать колесо.
Устройство и принцип работы коробки передач двухвального типа
Здесь есть все те же, уже знакомые, ведомый и ведущий вал, а вот промежуточный отсутствует. Эти коробки устанавливают на переднеприводные авто. Валы вращаются в параллельных осях, а смонтированы они друг за другом. Момент вращения отдается с одного из зубчатых колес на фиксированную на ведомом валу при помощи синхронизатора ведомую шестеренку. Здесь отсутствует возможность прямой передачи, а принцип работы такой же, как и в трехвальной системе.
Преимущества
Среди преимуществ можно выделить компактные размеры и высокий коэффициент полезного действия. Это получается благодаря меньшему количеству зубчатых колес. В качестве недостатка можно выделить невозможность использования прямой передачи. И еще такая коробка может применяться лишь с легковыми авто в силу сложностей с большими передаточными числами.
Устройство коробки передач ВАЗ
В автомобилях ВАЗ применяются пятиступенчатые механические КПП. Зачастую конструкция представляет собой двухвальную систему. Эта система также снабжена дифференциалом. На первичном валу установлены ведущие зубчатые колеса с 1 по 4 передачи, а 5-я шестерная - съемная. Они соединяются c ведомыми шестеренками.
Конструкция системы переключения состоит из рычага, шаровой опоры, системы тяг, механизма для подбора необходимой передачи.
В целом, большинство моделей оснащаются именно такой коробкой. Она представляет собой модернизированную версию 4-ступенчатой модели, а детали оттуда максимально унифицированы.
От механики к автомату
Когда устройство и работа коробки передач более-менее понятны, можно рассмотреть работу автоматической коробки. Это гораздо интересней. Многие новички уверены, что автомат - это непосредственно коробка и гидротрансформатор.
Гидротрансформатор- это отдельная система. Состоит он из двух машин с лопастями. Это центробежный насос, а также турбины. Между этих двух машин расположен реактор. Это специальное направляющее устройство. Колесо насоса жестко скреплено с коленвалом ДВС. Турбинное колесо находится в жестком соединении с валом КПП. В зависимости от того, в каком режиме работает двигатель, реактор может как вращаться, так и быть блокированным обгонной муфтой.
Устройство автоматической коробки передач немного сложней. Энергия расходуется на перекачку масла. Здесь съедаются приличное ее количество. Кроме того, много полезной энергии съедается и работой насоса, который создает давление в масло-каналах. В этих коробка КПД ниже, чем в механике.
Энергия вращения передается при помощи масляных потоков. Они отбрасываются на турбину насосом. Между насосом и турбиной есть зазоры, а лопасти имеют специальную геометрию, которая улучшает циркуляцию жидкости. Так как здесь нет жесткой связи с мотором и КПП, то можно останавливать мотор даже с включенной передачей.
Планетарные передачи
Если вращать одни элементы, но при этом фиксировать другие, тогда можно менять передаточные числа. Планетарные системы получают вращение от вала гидротрансформатора.
Устройство автоматической коробки передач отличается от стандартной "механики" тем, что любую передачу можно включить, и при этом не будет разрыва потоков мощности. Если одна передача выключается, другая тут же включается. При этом водитель не чувствует рывков. Но это не про спортивные коробки.
