Введение

1. Назначение

2. Общее устройство коробки передач

3. Главная передача с дифференциалом

4. Автоматические коробки передач

5. Неисправности коробки передач

6. Заключение

Литература

Введение

Автомобилю приходится двигаться со скоростями от очень маленькой до сотни-другой километров в час – а потому диапазон, в котором изменяются обороты колес, получается огромным – раз в 50. Но двигатель внутреннего сгорания способен эффективно работать лишь в интервале 2000–6000 об/мин, то есть менять скорость вращения коленчатого вала всего раза в три. Поэтому и приходится между ним и колесами ставить ту самую коробку, чтобы получить требуемую скорость движения при близких к оптимальным оборотах двигателя.

На различных автомобилях устройство коробки передач может отличаться, но принципиальная схема остаётся примерно одинаковой. Во втором разделе мы рассмотрим общее её устройство.

В четвёртом разделе мы выясним можно-ли заставить коробку передач работать, автоматически подстраиваясь к режиму движения. Рассмотрим три самых распространенных сегодня варианта.

В пятом разделе будут рассмотрены основные неисправности коробки передач и способы их устранения.

Назначение

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 грузо-подъемности - пять ступеней.

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.

В простой ступенчатой коробке передач (рис. 1) 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.1. 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 числа 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,

где z8 - число зубьев ведомого зубчатого колеса 8; z1 - 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 z3 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 Мд в u1 раз, т. е.

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.

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 соединяются непосредственно через зубчатые колеса 1 и 2 (u3 = 1). Прямая передача является основной передачей, используемой при движении автомобиля по хорошей дороге.

Переключение передач выполняют 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. 1 условно изображено в плоскости чертежа. Для включения передачи заднего хода зубчатое колесо 3 передвигают назад, вводя его в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 5 передачи заднего хода, свободно вращающимся на своей оси.

Общее устройство коробки передач

На различных автомобилях устройство коробки передач может отличаться, но принципиальная схема остаётся примерно одинаковой. В этом разделе мы рассмотрим общее её устройство.

Коробка передач (рис. 1) механическая, трехходовая, четырехступенчатая, с четырьмя передачами вперед и одной назад. Зубчатые колеса первой, второй, третьей и четвертой передач косозубые. Ведущее и ведомое зубчатые колеса заднего хода прямозубые. Промежуточное зубчатое колесо заднего хода косозубое.

Передаточные числа пар зубчатых колес коробки передач

первой передачи......................................... 3,8

второй передачи......................................... 2,118

третьей передачи........................................ 1,409

четвертой передачи.................................... 0,964

заднего хода............................................... 4,156

Картер коробки передач представляет собой блочную конструкцию, разделенную перегородками на три секции. В первой секции со стороны маховика размещена главная передача. Во второй секции размещены зубчатые колеса первой и второй передач и зубчатые колеса заднего хода, а в третьей секции - зубчатые колеса третьей и четвертой передач. Первая и вторая секции сообщаются между собой и имеют общее отверстие для слива масла, закрытое пробкой с вклеенным постоянным магнитом для сбора металлических частиц, попавших в масло. Третья секция сообщается с полостью задней крышки и также имеет отверстие для слива масла, закрытое такой же пробкой. В третьей секции между зубчатыми колесами третьей и четвертой передач установлено зубчатое колесо привода спидометра. В передней части картера коробки передач крепится картер сцепления, к задней - задняя крышка. Посадочные места картера коробки передач обработаны совместно с картером сцепления, поэтому они заменяются в комплекте.

Рис. 2. Коробка передач:

1 - задняя крышка; 2 - шток ползуна; 3 - уплотнитель; 4 - задняя втулка;5 - передняя втулка; 6 - крышка картера; 7 - прокладка; 8 - втулка; 9 - ведущая шестерня четвертой передачи; 10 - шайба; 11 - ступица; 12 - муфта третьей и четвертой передач; 13 - игольчатый подшипник; 14 - кольцо блокирующее; 15 - шестерня третьей передачи; 16 - подшипник роликовый; 17 - промежуточный вал; 18 - рычаг; 19 - стопорное кольцо; 20 - ведущий вал коробки передач; 21 - крышка; 22 - ведущая шестерня (ведомый вал) главной передачи; 23 - крышка переднего подшипника; 24 - маслосливная пробка; 25 - регулировочная прокладка; 26 - упорный подшипник ведущей шестерни; 27 - регулировочная прокладка; 28 - ведомая шестерня первой передачи; 29 - шайба; 30 - ведомая шестерня заднего хода; 31 - ведомая шестерня второй передачи; 32 - ведомая шестерня третьей передачи; 33 - ведущая шестерня привода спидометра; 34 - ведомая шестерня четвертой передачи; 35 - задний подшипник ведущей шестерни; 36 - картер коробки передач; 37 - прокладка; 38 - шайба; 39 - гайка; 40 - шайба; 41 - шлицевой вал ведущей шестерни заднего хода; 42 - промежуточная ведущая шестерня заднего хода; 43 - промежуточная ведомая шестерня заднего хода; 44 - втулка оси; 45 - ось шлицевого вала; 46 - сухарь; 47 - пружина; 48 - заглушка; 49 - ведомая шестерня привода спидометра; 50 - уплотнитель; 51 - ведущая шестерня; 52 - вал; 53 - корпус редуктора; 54 - шестерня; 55 - ведомый вал. Схема работы синхронизатора: а - нейтральное положение передач; б - начало синхронизации; в - передача включена

Ведущий вал коробки передач вращается на двух подшипниках: передний конец вала на игольчатом подшипнике, запрессованном в болт маховика, а задний - на подшипнике, установленном в отверстие картера коробки передач. Упорное разрезное кольцо, установленное на ведущем валу, препятствует смещению подшипника и вала назад. От смещения вперед он удерживается крышкой заднего подшипника, которая закреплена болтами с моментом затяжки 1,6-2 кгс-м. На переднем конце ведущего вала нарезаны шлицы для скользящей посадки ведомого диска сцепления. В средней части вала, находящейся внутри коробки передач, нарезана косозубая шестерня, которая находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней первой передачи и промежуточной ведомой шестерней заднего хода. Осевая сила, возникающая при передаче крутящего момента ведущим валом, воспринимается шариковым подшипником. За шестерней на заднем конце ведущего вала имеются эвольвентные шлицы, входящие в зацепление со ступицей промежуточного вала. Уплотнение ведущего вала осуществляется самоподвижным резиновым сальником с масло сгонной резьбой.

Промежуточный вал коробки передач пустотелый, выполнен заодно с ведущей шестерней второй передачи. Вращается вал на двух подшипниках: переднем роликовом и заднем шариковом, установленных в отверстии картера коробки передач. На промежуточном валу на двухрядных игольчатых подшипниках вращаются ведущие шестерни третьей и четвертой передач. Для ограничения осевых перемещений, возникающих на косозубых шестернях при передаче крутящего момента, установлены упорные фигурные шайбы. Необходимый осевой разбег шестерен в пределах 0,26-0,39 мм обеспечивается длиной втулок.

Ось шлицевого вала заднего хода запрессована в отверстия передней и средней стенок картера и дополнительно удерживается усом крышки, входящим в паз на переднем конце оси. Диаметр переднего конца оси на 27 мм больше диаметра остальной части на 0,04 мм. Соответственно увеличено и отверстие в передней стенке картера, что облегчает сборку и разборку узла.

Ведомый вал выполнен заодно целое с ведущей шестерней главной передачи и вращается на трех подшипниках, запрессованных в картер коробки передач. Передний подшипник двухрядный, упорный, конический, запрессован в переднюю спинку картера и воспринимает радиальное и осевое усилия от главной передачи. От осевых перемещений, возникающих под действием осевых сил на стальных зубьях при передаче крутящего момента, подшипник фиксируется крышкой, которая крепится к картеру четырьмя болтами моментом 3,2-4 кгс-м.

Синхронизаторы предназначаются для выравнивания скоростей вращающихся деталей силовой передачи при переключении передач. В коробке передач предусмотрены два синхронизатора: для четвертой и третьей передач и для второй и первой. Синхронизаторы имеют одинаковое устройство и одни и те же размеры, но в синхронизаторе второй и первой передач муфтой служит ведомая шестерня заднего хода. Ступица синхронизатора внутренними шлицами надета на шлицы промежуточного вала и удерживается на нем вместе с другими деталями, шайбами и гайкой. На наружной поверхности ступицы нарезаны шлицы, по которым может перемещаться муфта синхронизатора. Кроме шлицев, на ступице вырезаны на разных расстояниях один от другого три продольных паза, в которых помещены три штампованных сухаря с выступами на середине. Сухари прижаты к шлицам муфты двумя пружинными кольцами, причем выступы сухарей входят в кольцевую проточку муфты. С обеих сторон ступицы установлены латунные блокирующие кольца. На торцах этих колец, обращенных к ступице, сделано по три паза, в которые входят концы сухарей. Блокирующие кольца имеют внутреннюю коническую поверхность, которая соответствует конической поверхности венцов синхронизатора шестерен. На конической поверхности колец нарезана мелкая резьба. В цилиндрическую проточку на верхней поверхности муфты синхронизатора входит вилка включения передач. Она разрывает пленку между блокирующими кольцами и конической поверхностью шестерни включаемой передачи при их соприкосновении, вследствие чего между кольцом и конической поверхностью возникает повышенное трение. Снаружи на кольцах имеются короткие прямые зубцы, такие же, как и на соседних с ними венцах синхронизатора шестерен. Эти зубцы соответствуют впадинам между шлицами муфты синхронизатора, в результате чего муфта, перемещаясь в осевом направлении, может входить в зацепление своими шлицами с зубцами блокирующих колец и с зубчатыми венцами. Муфты и ступицы подбираются на заводе комплектами, таким образом обеспечивается плавное и легкое скольжение

муфты по ступицам с минимальным зазором. На автомобиле ЗИЛ – 130 применяют синхронизатор инерционного типа.

Рис. 4. Механизмы переключения и управления коробкой передач:

1 - рычаг; 2 - чехол; 3, 33 - пружина; 4 - упорная чашка; 5 - шаровая чашка; 6 - крышка; 7 - опорная втулка; 8 - вкладыш; 9 - стопорный болт; 10 - рычаг включения заднего хода; 11 - шток переключения задней передачи; 12 - шток переключения третьей и четвертой передач; 13 - замок верхних штоков; 14 - шток ползуна; 15 - толкатель замков; 16 - ползун переключения передач; 17 - вилка третьей и четвертой передач; 18 - крышка; 19 - пружина; 20 - шарик фиксатора; 21 - шток переключения первой и второй передач; 22 - замок нижних штоков; 23 - контргайка; 24 - шайба; 25 - болт; 26 - гайка; 27 - муфта; 28 - вал; 29 - крышка туннеля пола; 30 - чехол; 31 - ползун; 32 - направляющая чашка; 34 - демпфирующее кольцо; 35 - кронштейн; 36 - болт крепления механизма; 37 - корпус; 38 - коврик; 39 - стопорное кольцо.

Переключение передач осуществляется с помощью муфт, вилок и трех подвижных штоков (рис. 4), параллельных друг другу и расположенных в одном ряду. Штоки перемещаются в отверстиях, расточенных в задней и средней стенках картера коробки передач. Концы штоков, входящие в полость задней крышки, имеют пазы, в которые входит ползун переключения. Для фиксации рабочих положений штоков на их поверхности имеются углубления, в которые входят фиксаторы в виде шариков, прижатых пружинами, расположенными во втулках. Втулки запрессованы в отверстия картера и закрыты общей крышкой. Для предотвращения включения сразу двух передач установлено блокирующее устройство, состоящее из верхнего и нижнего замков и толкателя. Управление коробкой передач осуществляется рычагом на туннеле пола кузова. Нижний палец рычага шарнирно соединен с ползуном механизма управления коробкой передач. Ползун при помощи вала и резиновой упругой муфты соединен с ползуном коробки передач. На задней крышке коробки передач установлен выключатель фонарей заднего хода, который включается специальным выступом, выполненным на штоке включения заднего хода.

Главная передача с дифференциалом

Главная передача увеличивает крутящий момент и передаёт его от карданного вала к полуосям под прямым углом. Главная передача может быть одинарной, состоящей из одной пары шестерён, и двойной, состоящей из двух пар шестерён. Передаточные числа главных передач автомобилей следующие: ЗИЛ – 130 – 6,45; ГАЗ – 53А – 6,83; ГАЗ – 24 «Волга» - 4,1.

Главная передача с дифференциалом расположена между картером сцепления и картером коробки передач и конструктивно изготовлена в одном блоке с коробкой передач (рис. 5). Ведущая шестерня главной передачи одновременно выполняет и функции ведомого вала коробки передач, который вращается на трех опорах. Между буртом переднего подшипника и передней стенкой картера установлены регулировочные прокладки, определяющие положение ведущей шестерни. Ведомая шестерня главной передачи крепится на корпусе дифференциала болтами и вместе с дифференциалом вращается на двух конических подшипниках, установленных в корпусах. Корпуса подшипников вставляются в боковые отверстия картера коробки передач и сцепления и крепятся к нему гайками. Конические подшипники ведомой шестерни крепятся регулировочными гайками, которыми устанавливается боковой зазор в зацеплении главной пары в пределах 0,1-0,22 мм. Стопорение регулировочных гаек осуществляется стопорами, входящими в их пазы. В корпусе дифференциала размещены сателлиты и полуосевые шестерни. Полуосевые шестерни имеют фасонный паз, в который сухарями вставляется полуось. Для защиты главной передачи от пыли и грязи, а также от вытекания смазки из картера, на полуоси устанавливается защитный резиновый чехол, внутри которого помещаются корпус манжеты и манжета. Корпуса манжет имеют маслосгонную резьбу: левый корпус - левую, правый - правую. Для их отличия на конце втулки левого корпуса сделана проточка (А). Для предохранения манжетного устройства от грязи на расстоянии 224 мм от фланца на полуоси установлен грязеотражатель.

Рис. 5. Ступица заднего колеса, главная передача и полуоси:

1 - гайка; 2 - шплинт 3 - упорная шайба; 4 - колпак декоративный; 5 - манжета; 6 - тормозной барабан; 7 - гайка крепления колеса; 8 - щит тормоза; 9 - ступица; 10 - рычаг задней подвески; 11 - вилка кардана ведущая; 12 - фланец; 13 - болт; 14 - штифт стопорный; 15 - полуось; 16 - крышка; 17 - палец полуоси; 18 - сухарь полуоси; 19- корпус манжеты правый; 20 - шестерня полуоси; 21- чехол; 22 - корпус левый; 23 - манжета; 24 - грязеотражатель; 25 - подшипник крестовины кардана; 26 - иголки подшипника; 27 - стопорное кольцо; 28 - уплотнитель; 29 - колпачок; 30 - пресс-масленка; 31 - крестовины; 32 ,- ведомая вилка; 33 - подшипник ступицы; 34 - распорная втулка; 35 - корпус подшипников; 36 - болт; 37 - болт крепления тормозного барабана; 38 - диск колеса; А - проточка на левом корпусе 22.

Полуось соединяется с карданным шарниром шлицевым соединением и стопорится штифтом. Карданный шарнир состоит из двух вилок, крестовины, подшипников, манжет и стопорных колец. Ступица заднего колеса вращается на двух конических подшипниках (одного размера), запрессованных в корпус. Между внутренними обоймами подшипников установлена пластмассовая распорная втулка. С обеих сторон корпуса подшипники защищены манжетами. Со стороны колеса в корпус вставлена ступица до упора во внутреннюю обойму подшипника. В шлицевую часть ступицы входит вал с карданным шарниром. Крепится вал к ступице гайкой и шплинтуется. Этой же гайкой регулируется зазор в подшипниках. К фланцу ступицы шестью болтами крепится тормозной барабан.

Автоматические коробки передач

Сегодня актуальны три основных типа автоматических коробок передач.

Автомобилю приходится двигаться со скоростями от черепашьей до сотни-другой километров в час – а потому диапазон, в котором изменяются обороты колес, получается огромным – раз в 50. Но двигатель внутреннего сгорания способен эффективно работать лишь в интервале 2000–6000 об/мин, то есть менять скорость вращения коленчатого вала всего раза в три. Поэтому и приходится между ним и колесами ставить ту самую коробку, чтобы получить требуемую скорость движения при близких к оптимальным оборотах двигателя.

Кстати, не все известные моторы требуют применения такого преобразователя на шестеренках. Например, паровая машина и электродвигатель развивают немалый крутящий момент, что называется, "от нуля" – именно поэтому в троллейбусах (как и в паровозах) нет ни третьей педали, ни рычага коробки передач.

Итак, ДВС для автомобилей – мотор не самый лучший. А поскольку скорой замены ему пока нет, совсем без коробки передач в ближайшие годы обойтись не удастся. Но вот заставить ее работать, автоматически подстраиваясь к режиму движения, можно, причем даже несколькими способами. Рассмотрим три самых распространенных сегодня варианта.

ПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА С ГИДРОТРАНСФОРМАТОРОМ

Парадокс: устройство, наиболее сложное по механике и гидравлике, прижилось на серийных автомобилях, пожалуй, раньше других – в 1955 году в американской технической литературе уже рассматривались конструкции доброго десятка "автоматов" разных фирм! А самая первая трехступенчатая планетарная коробка передач была создана "Кадиллаком" еще в… 1906 году.

Рис. 6. Классический "автомат": 1 – колесо насоса; 2 – колесо турбины; 3 – кожух; 4 – блок управления (работает автоматически или по командам от рычага либо кнопок на рулевом колесе); 5 – солнечная шестерня; 6 – шестерни-сателлиты; 7 – коронная шестерня.

Применяемые в таких "автоматах" планетарные коробки передач получили свое название за шестерни-сателлиты, вращающиеся вокруг центральной (солнечной) шестерни, подобно планетам. Рассказ о принципе работы таких систем занял бы слишком много места. Скажем лишь, что их использование в автоматической трансмиссии обусловлено крайней простотой изменения передаточного отношения: достаточно лишь притормозить тот или иной вращающийся элемент или соединить их между собой посредством специальной фрикционной муфты. Эти процессы относительно легко поддаются автоматизации.

Но просто переключать шестерни недостаточно: автомобиль не должен разгоняться рывками. Поэтому такая коробка всегда дополняется гидротрансформатором – он плавно изменяет соотношение между скоростями вращения входного и выходного валов (а также между крутящим моментом на входе и на выходе) в довольно узком диапазоне (обычно от 1:1 до 1:2,3). Вот теперь, когда на место привычной и небольшой механической коробки с шестеренками взгромоздился сложный гидромеханический агрегат (рис. 1), водитель может расслабиться и почти забыть о рычаге под правой рукой и педали под левой ногой. Почти – потому что задний ход или специальный режим для тяжелых условий (а в последнее время появились еще режимы для скользкой дороги, интенсивного разгона) все-таки надо включать самому.

Российскому водителю прелести езды с "автоматом" до недавних пор не были знакомы, если не считать городских автобусов ЛиАЗ, переключение передач в которых сопровождалось ощутимыми рывками, да недоступных правительственных "членовозов".

Отметим здесь же характерные недостатки этой классической конструкции: большие потери мощности (а значит, перерасход топлива и потеря динамики), дороговизна, сложность и громоздкость. Что касается надежности, то в современных коробках-автоматах эта проблема решена и ресурс при надлежащем обслуживании достигает сотен тысяч километров. (Правда, при покупке подержанной иномарки следует проявить максимум осторожности, ведь стоило бывшему владельцу залить в гидротрансформатор что-нибудь кроме фирменного "Дексрона" (Dexron) или отбуксировать закапризничавшую машину без погрузки ведущих колес на эвакуатор – и вам обеспечен ремонт стоимостью, превышающей самые пессимистические ожидания.)

БЕССТУПЕНЧАТЫЙ ВАРИАТОР

Устройство известно давным-давно и подкупает кажущейся простотой: клиновой ремень да пара разрезных шкивов (рис. 2). Сдвигая или раздвигая диски одного из них, можно плавно изменять передаточное отношение в достаточно широких пределах. Вариатор уже давно нашел применение в легких машинах типа снегоходов, квадрициклов и т. п., но на пути внедрения в полноразмерный автомобиль встала проблема надежности. Передача значительного крутящего момента так нагружала ремень, что говорить о приемлемом сроке его службы не приходилось. Пожалуй, только голландская фирма ДАФ первой отважилась поставить вариатор на серийную легковую машину, но на ее наследнице "покрупнее" от него отказались.

Рис. 7. Клиноременный вариатор: 1 – "ремень" вариатора; 2 – разрезной шкив; 3 – при малом зазоре между щеками шкива передаточное отношение максимальное; 4 – при большом зазоре – минимальное.

Прорыв принесла технология конца двадцатого века: наборный "ремень", состоящий из стальной ленты и стальных же трапецеидальных сегментов, нанизанных на нее. Система получила название CVT (Continous Variable Transmission – бесступенчато варьируемая трансмиссия). Ныне она завоевывает позиции во все более тяжелых классах автомобилей с мощными двигателями. Езда на "Хонде-Сивик" с "Си-Ви-Ти" дает совершенно необычные ощущения: прибавляешь газ, стрелка тахометра застывает где-то около 4000 и ровное, без рывков и провалов, ускорение вдавливает в спинку сиденья, пока другая стрелка – спидометра – не подберется к цифре 200! Конструкция вариатора позволила легко осуществить и ручной режим управления: достаточно ввести в память компьютера несколько фиксированных значений передаточного отношения, и его можно будет переключать вручную рычагом или кнопками. Так сделано, например, в новом "ФИАТ-Пунто", где "передач"… семь! Что до ресурса, то при надлежащем исполнении он также достигает сотен тысяч километров, да и поменять "ремень" технически несложно, разве что дорого.

Кстати, существовавшая до недавнего времени проблема передачи большого крутящего момента уже решена конструкторами "Ауди", применившими "ремень", стальные звенья которого связаны между собой сложным переплетением и способны передавать до 280 Н.м! А японцы предполагают в недалеком будущем обойтись вообще без ремня, применив конический фрикционный вариатор.

Рис. 8. Конический фрикционный вариатор.

КВАЗИАВТОМАТИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ

Рис. 9. Квазиавтоматическая трансмиссия: 1 – вилка выключения сцепления, управляемая от электронного блока; 2 – тарельчатая пружина; 3 – ведомый диск; 4 – маховик; 5 – муфты включения передач; 6 – шестерни; 7 – валы.

Увы, ничего более подходящего в автомобильном языке пока не нашлось: фирмы применяют собственные названия – "стептроник", "селеспид".., суть которых одна. Речь идет об автоматическом управлении обычной пятиступенчатой коробкой передач и сцеплением (рис. 3). Можно сказать, здесь проблема решена в лоб: вместо рук и ног педалью и рычагом управляют пневмогидроцилиндры или соленоиды, а команды им выдает электронный мозг, соединенный со множеством датчиков. Ясно, что такое решение стало возможным только недавно, но оно уже начало вовсю вытеснять классические автоматы. Ведь подобная система, по определению, не влечет дополнительных потерь мощности, а значит, не влияет на экономичность и динамику автомобиля. Более того, правильно написанная программа управления обеспечит разгон по оптимальному алгоритму, на что обычно способен лишь водитель-ас. К тому же нетрудно ввести и "ручное" управление – кнопками на руле или рычажком в полу. Причем автоматика не позволит водителю совершить серьезную ошибку – например, не вовремя включить задний ход или передачу, не соответствующую возможностям двигателя в данном режиме. Ресурс не будет отличаться от ресурса обычной коробки, а, может быть, даже повысится: ведь автоматика позаботится о плавном переключении и включении сцепления. Ну а электроника сейчас стала, пожалуй, надежнее механики. Ведутся подобные разработки и в НАМИ, и если бы не хроническое безденежье, мы бы уже отчитывались об испытаниях "автоматической" "Оки" или "Лады".

Насколько же в реальности "автоматические" удобства меняют характеристики автомобилей? Обратимся к любопытным тестам наших немецких коллег. Они взяли по паре совершенно одинаковых автомобилей – с автоматической трансмиссией и без нее – и сняли характеристики. Классический "автомат" с гидротрансформатором представляли "Порше" и "Опель", CVT – понятное дело, "Хонда", а новомодную механическую коробку с автоматическим управлением – "Альфа-Ромео" и "Мерседес" А-класса. Результаты подтвердили: "автомат" с гидротрансформатором тяжел, отбирает мощность и прожорлив; вариатор полегче, тоже ухудшает динамику, но почти не увеличивает аппетит; механика с автоматическим управлением несколько вяловата, зато экономит бензин. И самый любопытный вариант – автоматическое сцепление в одной из версий А-класса: динамику почти не портит, расход топлива даже уменьшает. То, что это действительно так, доказывает и редакционный опыт эксплуатации "Оки-Престиж", оснащенной системой ЭПС (подробнее о ней см. ЗР, 1999, № 7).

Ну а теперь немного всезнающей статистики. На диаграмме 1 в теплых тонах показаны механические ручные коробки передач, в холодных – "автоматы". Как видите, доля машин с автоматическими коробками растет и к 2000 году составит около 17%. При этом коробки с гидротрансформатором, бывшие в 1980 году единственным вариантом "автоматов", столь же неуклонно сдают позиции системам из механических коробок с автоматическим управлением и вариаторам. По некоторым прогнозам, к 2010 году гидротрансформатор станет реликвией. Хотя… "Ситроен" только что предложил "автоматическую" "Ксару" с планетарной коробкой, алгоритм управления которой позволяет сэкономить топливо по сравнению с "механикой", управляемой среднестатистическим водителем! Из той же диаграммы видно, что в 2000 году на новых машинах не станет четырехступенчатых механических коробок – более того, все чаще будут встречаться шестиступенчатые агрегаты. Если же вернуться в день сегодняшний, то доля машин, оборудованных автоматической трансмиссией, показана на диаграмме 2: она составляет от 4% (малый класс) до 93% (класс "люкс").

СООТНОШЕНИЕ ВЫПУСКА МАШИН С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ТРАНСМИССИЙ

ДОЛЯ МАШИН С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ (по классам)

Неисправности коробки передач

Хаpактеpные признаки:

Трудность переключения передачи;

Самопроизвольное выключение;

Шум, течь масла;

Одновременное включение двух передач;

Сильные стуки или скрежет в работе.

Основные неисправности коробки передач и способы их устранения удобно представить в форме таблицы.

Таблица 1.

Заключение

В этой работе были рассмотрены такие вопросы как назначение, устройство, принцип действия, неисправности, коробки перемены передач. Мы выяснили, что по принципу действия коробки передач могут быть механическими и автоматическими, рассмотрели их отличия.

Мы также выяснили что не все известные моторы требуют применения такого преобразователя на шестеренках. Например, паровая машина и электродвигатель развивают немалый крутящий момент, что называется, "от нуля" – именно поэтому в троллейбусах (как и в паровозах) нет ни третьей педали, ни рычага коробки передач. ДВС для автомобилей – мотор не самый лучший. А поскольку скорой замены ему пока нет, совсем без коробки передач в ближайшие годы обойтись не удастся.

В одном из разделов были рассмотрены основные неисправности коробки передач и способы их устранения.

Данную работу можно использовать при изучении курса автомобилей, как в школе, так и в средних специальных и высших учебных заведениях.

Литература

1. Вершигора В.А., Пятков К.Б., Автомобили ВАЗ. – М.: “Транспорт” 1973. – 366 с.

2. Игнатов А.П., Новокшенов К.В., Пятков К.Б., Альбом по устройству и эксплуатации автомобилей ВАЗ-2108, ВАЗ-2109. – М.: “Третий Рим” 1996. – 80 с.

3. Каленников В.М., Ильин Н.М., Буралёв Ю.В., Автомобиль категории В, 4-е изд., стереотип. М.: Транспорт, 1986. – 320 с., ил., табл.

4. Калисский В.С. и др., Автомобиль: Учебник для водителя третьего класса, Учебник. – М.: Транспорт 1978. – 448 с., ил.

5. Михайловский Е.В., Серебряков К.Б., Тур Е.Я., Устройство автомобиля, Учебник. – М.: “Машиностроение” 1987. – 350 с.

6. Роговцев В.Л., Пузанков А.Г., Олдфильд В.Д., Устройство и эксплуатация автотранспортных средств, Учебник. – М.: “Транспорт” 1996. – 430 с.

Все автомобили с двигателями внутреннего сгорания непременно оснащены коробками передач. Любой автолюбитель знает, сколько всего существует и каких разновидностей этого устройства, а также принимает факт, что самой распространенной на сегодняшний день является механическая коробка передач. Ее краткое обозначение – МКПП. Основное отличие, помимо конструкционных и показательных, заключается в том, что переключение передач полностью контролируется водителем. Разберемся подробнее, что собой представляет названная разновидность КП.

Как работает механическая КП? Что она из себя представляет? Давайте разберемся.
Механическая коробка передач выполняет простую и понятную функцию: смена передаточного отношения скорости вращения колесам от мотора. Важная составляющая часть её – передаточный механизм зубчатого (чаще всего) вида. Мы уже выяснили, что функционирует механическая КП путем манипуляций водителя, который самостоятельно решает, какое в настоящий момент значение передаточных чисел требуется для корректной работы всего авто.Отсюда и название – механическая, что предполагает полностью ручное управление.

Принцип работы МКПП

В общем и целом, КП – это ступенчатые редукторы закрытого типа. В себе они содержат зубчатые шестеренки, которые в зависимости от востребованности в данный момент могут быть сцеплены и могут изменять обороты и меж входным и выходным валами, а так же их частоту.

Важно! «Проще говоря, принцип действия механической коробки передач состоит в том, что на различных ступенях входного и выходного валов происходит переключение (вручную) и соединение различных комбинаций шестеренок». Следует рассмотреть ещё один важный вопрос: устройство МКПП.

Стоит понимать, что сама по себе любая коробка передач не сможет функционировать отдельно от других, не менее важных узлов автомобиля. Одним из них является сцепление. Данный узел осуществляет разъединение мотора и трансмиссии в требуемый момент времени. Это позволяет осуществлять переключение передач без последствий для автомобиля при сохранении оборотов двигателя.Наличие сцепление и необходимость его применения обусловлена тем, что МКПП пропускает через свои шестерни большой по значению крутящий момент.Так же важно знать, что любая коробка передач при условии классической конструкции имеет оси валов, на которые нанизаны зубчатые шестеренки. О них мы упоминали ранее. Корпус при этом обычно называют «картером». А самыми распространенными компоновками являются трех- и двухвальные.

В первых расположены:

• ведущий вал;
• промежуточный вал;
• ведомый вал.

Ведущий вал обычно соединяется со сцеплением, а уже по нему осуществляются перемещения особого диска (его называют диском сцепления). Далее вращение уходит к промежуточному валу, который крепко соединен с шестеренкой первичного вала.При рассмотрении конструктивных особенностей МКПП следует брать во внимание особое расположение ведомого вала. Часто он соосен с ведущей осью, и соединены они посредством подшипника, что находится внутри ведущего вала. Такое устройство обеспечивает независимость их вращений. Блоки шестерней с ведомого вала не зафиксированы, а сами шестерни ограничены специальными муфтами. Они так же могут смещаться по оси.При включенной нейтральной передаче обеспечивается свободное вращение шестеренок. Тогда муфты приобретают разомкнутое положение. После того, как водителем выжато сцепление, а передача переключена, скажем, на первую, специальная вилка в КП переместит муфту таким образом, что она зацепится за требуемую пару шестеренок. Так осуществляется передача вращения и усилия, направленного от двигателя.

Такое устройство и принцип работы очень похожи с трехосной версией МКПП.Стоит отметить, что двухвальные механические коробки передач обладают большим коэффициентом полезного действия, но из-за особенностей своей конструкции и связанного с этим ограничения на допустимо возможное повышение передаточного числа используются только в легковых автомобилях.Также важным элементом в конструкции механических коробок переключения передач являются синхронизаторы.

Ранее, когда первые образцы таких КП ими не оснащались, водителям приходилось осуществлять двойной выжим для равнения окружных скоростей шестерней. С появлением синхронизаторов эта необходимость исчезла.Следует отметить, что синхронизаторы не применяются для коробок передач с большим их числом (когда речь идет, скажем, о 18 ступенях), ведь с технической точки зрения комплектации такого формата просто невозможна. Так же для увеличения скорости переключения передач синхронизаторы не применяются при конструировании спорткаров.Синхронизаторы функционируют таким образом: когда управляющий переключает передачи, муфта смещается к нужной шестерне. Усилия поступают на блокировочное кольцо муфты, и при имеющейся силе трения поверхности зубьев начинают своё взаимодействие.Механическая коробка передач принцип работы имеет, как мы выяснили, доступный и ясный. Рассмотрим теперь вопросы, касающиеся переключение передач.

Переключение передач

Теперь, когда мы знаем, как работает коробка передач механического принципа управления, важно разобраться с самим процессом переключения. За этот процесс ответственным выступает специальный механизм.Автомобили с задним приводом оснащаются рычагом переключения именно на самой МКПП. Механизм же скрыт в корпусе, а рычаг позволяет производить управление. Этот вариант расположения характеризуется некоторыми преимуществами и недостатками. Среди достоинств:

• доступность и простота с точки зрения конструкционных решений;
• четкое переключение;
• высокий срок службы.

К недостаткам относятся:

• невозможность расположить мотор в задней части машины;
• невозможность применения на автомобилях с передним приводом.

Если автомобили оснащены передним приводом, то рычаги предусмотрены на полу между сидением водителя и сидением пассажира, на панели руля или же на приборной панели.Конструктивные особенности в переключении передач автомобилей с передним приводом тоже обладают своими преимуществами и недостатками. Среди первых выделяются особенный комфорт в расположении и удобство переключения, отсутствие вибраций на рычаге, относительно высокая свобода с точки зрения дизайнерской и инженерной компоновки.

Недостатки, главным образом, представлены относительно небольшой долговечностью, вероятностью возникновения люфтов, а так же потребности регулировки тяги. К тому же, такой вариант в конструкции и расположении рычага обладает меньше четкостью, чем при расположении на корпусе МКПП.Любому, кто интересуется темой разнообразия коробок передач, следует ознакомиться с плюсами и минусами конкретно механической КП, ведь она – это своего рода «мать» всех последующих вариантов исполнения и функционала коробок переключения.

Плюсы и минусы механических коробок передач

Разумеется, идеальной коробки передач просто не существует. Но несравненными преимуществами именно механической являются:

1. Относительная дешевизна конструкции по сравнению с аналогами.
2. Небольшая масса и завидный КПД (коэффициент полезного действия).
3. Отсутствие особых требований к охлаждению.
4. Преимущество с точки зрения экономии и лучшая среди аналогов динамика разгона.
5. Высокая надежность и высокий ресурс эксплуатации.
6. Наличие возможности применять различные техники (что важно для асов и водителей со стажем) и стили вождения при некоторых условиях (например, во время гололедицы и при езде по бездорожью).

1. Машину с МКПП можно завести посредством толчка и осуществить её буксировку максимально легко и удобно на большие расстояния при любой скорости.
2. Наличие возможности рассоединения двигателя и трансмиссии.

Впечатляющий список. Поговорим о недостатках. Среди них:

1. Потребность при переключении полного разобщения между силовым механизмом и трансмиссией, а это оказывает влияние на время осуществления переключения.
2. Для достижения плавности переключения, придется долго набивать руку и копить опыт.
3. Идеальной плавности добиться не получится вообще, так как число ступеней в современных авто с механической коробкой передач колеблется от 4 до 7.
4. Относительно малый ресурс на узле сцепления
5. Статистические данные, говорящие о том, что водители, предпочитающие механику, более подвержены утомлениям в пути.

В завершение статьи рассмотрим краткий курс езды на МКПП для не имеющих опыта водителей.

Механическая коробка для «чайников». 9 важных деталей

Новичку, приобретшему авто с механической коробкой, требуется ознакомиться с важными нюансами в обращении с коробкой и уяснить некоторые моменты.Начнем по порядку. Для чего нужны передачи? Для того, чтобы выбирать, какая именно и при каких условиях будет наилучшей для применения в требуемой вам ситуации (погодные условия, качество дорожного покрытия и т.п.)

Важно! Освоение расположения передач. Важным моментом является синхронное нажатие педали сцепления с одновременным переключением скоростей.

1. Запуск мотора. Схема: «нейтралка» — сцепление – запуск двигателя. И никак иначе.

2. Правильное применение сцепления. Выжимать – строго до конца и не больше 2 секунд. Бережем машину.

3. Похвальная координация и гладкие действия. Сцепление. Скорость (например, первая). Бросаем сцепление (медленно, конечно же), при этом так же медленно принимаемся за газ.

4. «Дауншифтинг». Проще говоря, при понижении скорости важно понижать и передачи, точно так же, как осуществлялось их повышение при разгоне.

5. Задний ход. Никогда и ни при каких обстоятельствах не рекомендуется включать заднюю передачу до момента, пока авто не остановится.

6. Паркуемся. Мотор заглушен, выжато сцепление, включена первая передача, ручной тормоз в рабочем положении. Все просто.

Непонятно, трудно и нудно? Больше практики! Только при условии постоянного и непрерывного вождения описанные принципы и тонкости будут не просто сводом правил или законов, а чем-то естественным и понятным.

Заключение

Механической коробки передач устройство и принцип работы, как мы выяснили, довольно интересны, хоть вместе с тем и сложны для восприятия. Работает МКПП исключительно вкупе с двигателями внутреннего сгорания. Такой тип конструкции и принципов в управлении наделяет рассмотренный тип коробки передач определенными превосходствами перед своими аналогами, которые всё чаще начинают занимать лидирующие по продажам места на рынке. Однако не стоит забывать, что наиболее практичной, хоть и не совсем на первый неопытный взгляд простой в использовании, является именно МКПП.
Познакомьтесь с «механикой» поближе, и вы будете приятно удивлены!

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.

В коробках передач с прямым управлением возможны два ва­рианта конструкции: с непосредственным и дистанционным уп­равлением. В первом случае рукоятка управления устанавливается непосредственно на коробке передач, и нижний ее конец находится внутри коробки. Это самый простой вариант, но он возможен только

Рис. 3.20. Вариант конструкции механизма управления коробкой передач

при расположении коробки передач вблизи места водителя. При дистанционном управлении, когда коробка передач удалена от во­дителя, между ней и рукояткой управления располагается система тяг и рычагов, иногда весьма длинная и сложная.

В самой коробке передач основными деталями механизма пе­реключения обычно являются скользящие ползуны, которые жестко связаны с вилками (7, 2, 7 на рис. 3.20) и вильчатыми втулками (5, 6 там же).

Втулки имеют впадины, в которые может заводиться нижний конец рычага управления, располагающегося обычно на верхней крышке. Для того чтобы верхний конец рычага располагался в удобном для водителя месте, крышку коробки в необходимых случаях удлиняют вперед или назад за пределы картера (рис. 3.21) или ус­танавливают рычаг на задней крышке.

Манипуляции рычагом состоят из двух движений. При попе­речном качании его нижний конец, перемещаясь по канавке, об­разованной впадинами находящихся в нейтральном положении виль­чатых втулок, вводится в зацепление с той из них, которая уста­новлена на ползуне предполагаемой к включению передачи. Затем продольным перемещением рычага производится собственно вклю­чение передачи. Первое движение является избирательным, а второе исполнительным. Введение рычага в зацепление с крайними виль­чатыми втулками не представляет трудностей, так как для этого достаточно довести рычаг до упора в боковую стенку впадины этих

Рис. 3.21. Вариант конструкции механизма управления коробкой передач

Рис. 3.22. Вариант конструкции механизма управления коробкой передач

втулок. Установка же нижнего конца рычага против средней втулки коробок весьма затруднена и сильно усложняла бы управление ко­робкой, если бы ее приходилось выполнять на ощупь. Для иск­лючения этого применяются различные конструктивные приемы, из которых наибольшее распространение получили два следующих.

Первый заключается в том, что во впадину крайней втулки, об­служивающей наиболее редко включаемые передачи (или передачу), вводится подпружиненный упор. Этот упор (на рис. 3.22 он обозначен позицией 1 и установлен в промежуточном рычаге) ограничивает свободное поперечное качание рычага двумя оставшимися втулками, и выбор любой из них трудностей не вызывает. Для введения рычага в зацепление с третьей втулкой необходимо за счет дополнительного усилия, приложенного к рычагу, преодолеть сопротивление пружины. Оригинальное конструктивное выполнение этого технического приема (подпружиненный шарик 7) показано на рис. 3.21.

Во втором случае перемещение рычага ограничивается непо­движным упором, и для включения передачи (обычно такое кон­структивное решение используется для заднего хода) необходимо нажать на рычаг вниз, что приведет к опусканию специального его выступа ниже поверхности упора.

В легковых автомобилях для удобства управления, часто при помощи дополнительных пружин (2 на рис. 3.21), фиксируют рычаг в зацеплении с втулкой двух наиболее используемых передач.

Для снижения вибраций рычага в его конструкцию вводят ре­зиновые вставки.

В одной коробке часто соседствуют различные способы вклю­чения передач, которые требуют разных величин осевого переме­щения подвижных элементов и прикладываемых к ним сил. Так, включение шестерен непосредственным перемещением и зубчатыми муфтами происходит при незначительных силах, а принудительное выравнивание скоростей шестерен синхронизатором требует боль­ших осевых усилий.

С другой стороны, при использовании синхронизаторов и, осо­бенно, при включении передач с помощью зубчатых муфт величины осевых перемещений вилок меньше, чем при включении непосред­ственным перемещением шестерен. Однако величина перемещений рычага управления при включении-выключении разных передач не должна быть существенно различной. Это повлекло бы за собой неудобство управления, заключающееся в том, что некоторые пе­ремещения рычага были бы чрезмерно велики или же другие, будучи малыми, требовали бы приложения больших усилий. Для решения этой проблемы применяют механизмы, имеющие в приводе к раз­личным вилкам разные передаточные числа. Под передаточным числом в данном случае понимается отношение исполнительного хода рукоятки рычага к соответствующему ходу вилки.

В связи с тем что в современных конструкциях коробок боль­шинство передач синхронизировано, практически требуется умень­шение передаточного числа лишь в приводе к вилкам заднего хода и низших передач. Обычно это достигается введением дополни­тельного рычага между ползуном и вилкой или между основным рычагом и вильчатой втулкой (как на рис. 3.22, где промежуточный рычаг 2 передает усилие на втулку 3). Известны и другие способы решения этого вопроса, например использование для передачи уси­лия ползунам разных участков нижнего конца рычага.

Включение фонарей заднего хода легковых автомобилей про­изводится нажатием соответствующим ползуном на шток включа­теля.

В тех случаях, когда конструктору удается сблизить ступицу вилки с вильчатой втулкой, их делают в виде одной детали (4 на рис. 3.5). Крепятся вилки и втулки к ползунам болтами с коническим концом. Ввиду невозможности в процессе эксплуатации контроли­ровать состояние данного соединения, предохранение от самоот­ворачивания болтов должно отличаться повышенной надежностью и осуществляется почти всегда вязальной проволокой.

Для исключения самопроизвольного перемещения подвижных элементов применяются фиксаторы. В конструкции, показанной на рис. 3.5, они состоят из подпружиненных шариков 5 и лунок 6 на ползунах по числу фиксированных положений ползуна. Иногда по конструктивным и технологическим соображениям фиксаторы располагают непосредственно в шестернях (8 на рис. 3.9).

Если водитель случайно установит нижний конец рычага сразу против двух вильчатых втулок, то при дальнейшем движении рычага могло бы произойти одновременное включение двух пе­редач, что при движении автомобиля привело бы к блокированию и поломке коробки передач. С целью недопущения этого при­меняют специальные замки. Они включают в себя: плунжеры (позиция 3 на рис. 3.20) или пары шариков (22 на рис. 3.5), расположенные между ползунами, и штифт (4 на рис. 3.20 и 21 на рис. 3.5), скользящий в отверстии среднего ползуна. Если ползунов всего два, то штифт отсутствует. При нейтральном положении коробки все лунки замка (8 на рис. 3.20) на ползунах находятся на одной прямой. Расстояние между донышками двух лунок, обращенных друг к другу, превышает длину плунжера или два диаметра шариков на величину глубины одной лунки. При выведении какого-либо ползуна из нейтрального положения шарики выталкиваются кромкой его лунки, смещаются и заходят в лунки других ползунов, запирая их в нейтральном положении, из которого один из этих ползунов можно вывести только после возвращения в нейтральное положение первого ползуна. Штифт 4 (рис. 3.20) предназначен для смещения плунжера или шариков и запирания одного крайнего ползуна при выведении из нейт­рального положения другого крайнего ползуна.

В некоторых конструкциях запирание коробки производится плунжером или другой деталью, входящей во впадину вильчатой втулки всегда, когда ее покидает нижний конец рычага управления (выступы 3 на рис. 3.21).

Наиболее простым получается обычно привод коробки передач авто­мобиля классической компоновочной схемы, даже если, как в конструкции, изображенной на рис. 3.21, между ры­чагом переключения и вильчатыми втулками расположен ряд других дета­лей. В других случаях, как правило, не удается расположить рычаг переключе­ния передач непосредственно на ко­робке и применяют дистанционный привод. Наиболее распространенные принципиальные схемы такого привода (рис. 3.23) отличаются степенью разде­ления в приводе избирательного и ис­полнительного движений.

Ввиду большого количества подвиж­ных скользящих соединений в дистан­ционном приводе почти всегда имеются значительные зазоры, которые услож-

Рис. 3.23. Конструктивные схе­мы дистанционных приводов управления коробками передач

няют управление коробкой и повышают склонность деталей привода к вибрациям. Для уменьшения зазора применяют подпружиненные шарики (как, например, 4 и 5 на рис. 3.21), распирающие детали. Их устанавливают в соединениях, имеющих наибольшие зазоры, причем только в направлении избирательного движения, так как усилие при исполнительном движении во много раз больше и уп­ругость привода в этом случае вредна.

При наличии на автомобиле многоступенчатой коробки передач механизм управления ею заметно усложняется. Обычно в таких случаях для облегчения работы водителя используют преселекторное управление коробкой передач.

Преселекторным называют управление с предварительным из-биранием, при котором водитель дважды воздействует на органы управления. Первым воздействием он выбирает передачу, которую намеревается включить в дальнейшем (автомобиль при этом про­должает движение на передаче, включенной ранее). В нужный мо­мент водитель вторым воздействием, уже на другой орган управ­ления, осуществляет переход на избранную передачу. Данный способ обычно применяют для облегчения управления коробкой, когда требуется совершать одновременно два переключения передач в основной и дополнительной коробке. На рычаге управления ко­робкой передач в этом случае располагают небольшой рычажок, посредством которого водитель при помощи пневматического или электропневматического устройства предварительно выбирает пе­редачу. Переключение на выбранную передачу происходит после срабатывания специального клапана включения, на шток которого воздействует нажатая до упора педаль сцепления.

Схема управления многоступенчатой коробкой передач зависит от того, имеет она делитель или демультипликатор. В последнем случае при разгоне автомобиля водитель, при включенной низшей передаче демультипликатора, последовательно переключает передачи основной коробки от низшей до высшей. Затем, установив основную коробку передач в нейтральное положение, он должен переключить демультипликатор на высшую - прямую передачу и еще раз пе­ребрать ряд передач основной коробки.

Система управления, при которой водитель, манипулируя ры­чагом коробки передач, должен держать в уме момент переключения демультипликатора, создает большие неудобства. На рис. 3.24показан механизм управления показанной на рис. 3.10 коробки передач, из­бавляющий водителя от этих проблем. В такой конструкции рычаг 7 имеет два пера

Рис. 3.24. Вариант конструкции механизма управления много­ступенчатой коробкой передач

В указанном ряду передаточных чисел все передачи основной коробки, за исключением первой, используются дважды, образуя девять передач. Первая передача и передача заднего хода могут быть включены только при включении понижающей передачи де­мультипликатора.

При управлении коробкой передач водитель должен иметь воз­можность четко и быстро устанавливать рычаг / в любое из пяти положений, соответствующих положениям рычага 7«б-е». Для этого на валу 3 установлена пружина 10, распирающая две шайбы и позволяющая рычагу 7 свободно (без дополнительного сжатия пру­жины) качаться между положениями «в-д». Положения «5» и «е» водитель выбирает, чувствуя сопротивление пружины 10, а для фик­сации рычага в среднем положении «г» предназначен фиксатор 14, взаимодействующий с гребнями на ступице рычага 7.

Привод данной коробки передач сложен, имеет довольно много соединений деталей с зазорами, из-за чего свободные (за счет сум­марного зазора) перемещения рычага / могут быть большими. Они снижают четкость управления, и для устранения этого недостатка в конструкцию введен фиксатор 15, удерживающий рычаг 1 в среднем продольном положении.

Ошибочное включение низшей передачи демультипликатора при высоких скоростях движения автомобиля в тот момент, когда пе­редача основной коробки уже включена, а сцепление еще выключено, приведет к увеличению частоты вращения ведомого диска сцепления выше допустимой величины, что повлечет за собой разрушение его накладок центробежными силами. Для предотвращения этого систему управления коробкой передач дополняют устройством, пред­отвращающим такое включение.

Механическая трансмиссия автомобиля предназначена для изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к колесам. Она отсоединяет двигатель от ведущих колес машины. Объясним из чего состоит механическая коробка передач - как работает.

• 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.

Схема работы: 1 - первичный вал; 2 - рычаг переключения; 3 - механизм переключения; 4 - вторичный вал; 5 - сливная пробка; 6 - промежуточный вал; 7 - картер.

Картер содержит основные детали трансмиссии. Он крепится к картеру сцепления, который закреплен на двигателе. Т.к. при работе шестерни испытывают большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом .

Валы вращаются в подшипниках, установленных в картере. Они имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Механизм переключения служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона авто. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает их от самопроизвольного выключения.

Требования к коробке передач

• Обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств
• высокий КПД
• легкость управления
• безударное переключение и бесшумность работы
• невозможность включения одновременно двух передач или заднего хода при движении вперед
• надежное удержание передач во включенном положении
• простоту конструкции и небольшую стоимость, малые размеры и массу
• удобство обслуживания и ремонта

Легкость управления зависит от способа переключения передач и типа привода. Передачи переключают с помощью подвижных шестерен, зубчатых муфт, синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Для безударного переключения устанавливают синхронизаторы, которые усложняют конструкцию, а также увеличивают размеры и массу трансмиссии. Поэтому наибольшее распространение получили те, в которых высшие передачи переключают синхронизаторами, а низшие - зубчатыми муфтами.

Как работают шестерни?

а) Передаточное отношение одной пары шестерен
Возьмем две шестерни и сосчитаем число зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

б) Передаточное отношение двух шестерен
На рисунке б) у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») - 20, у четвертой («Г») - 40. Дальше простая арифметика. Первичный вал и шестерня «А» вращаются со скоростью 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, т.е. она имеет 1000 об/мин, а т.к. шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее - 500 об/мин. От двигателя на первичный вал приходит - 2000 об/мин, а выходит - 500 об/мин. На промежуточном валу в это время - 1000 об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже - двум. Общее передаточное число этой схемы 2х2=4. То есть в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу, по сравнению с первичным. Обратите внимание, что если выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса авто, что соответствует нейтральной передаче.

Задняя передача, т.е. вращение вторичного вала в другую сторону , обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет 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.

Передаточные числа

Первая и передача заднего хода - самые «сильные». Двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно. А при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах мотору не хватает сил. Поэтому приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения , чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелую машину. Далее, увеличив скорость и сделав некоторый запас инерции, можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью и так далее. Обычный режим движения – на четвертой (в городе) или пятой (на трассе) - они самые скоростные и экономичные.

Какие бывают неисправности?

Рычаг переключения переводится спокойным плавным движением, с микропаузами в нейтральной позиции, чтобы сработали синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок. При грамотном обращении с ним и периодической замене масла в «коробке», она не сломается до конца срока службы.

Шум при работе, зависящий в основном от типа установленных шестерен, значительно уменьшается при замене прямозубых шестерен косозубыми. Правильная работа также зависит от обслуживания в срок.

Главная » Вопросы » Механизмы управления ступенчатыми коробками передач. Тема: коробка переменных передач автомобиля Описание устройства клиноременного вариатора