Назначение трансмиссии


Что такое трансмиссия автомобиля?

Трансмиссия является одной из автомобильных систем, имеющих в своём составе различные узлы и детали. Их основная задача — передавать усилие от мотора на ведущий мост. Однако это лишь поверхностное представление о трансмиссии современного автомобиля, на самом деле она требует более подробного изучения.

Внимание. Система трансмиссии не только передаёт крутящий момент (КМ) от двигателя к колёсам машины, но и влияет на направление вращения и частоту, контролирует распределение усилия между осями.

Типы трансмиссий

На сегодняшний день в автомобильной промышленности нашли применение 4 типа трансмиссий.

Механическая коробка передач

Самой известной и старейшей является МКПП или механическая коробка передач. В этой трансмиссии вращение передаётся посредством работы шестерёнок, управление над которыми водитель осуществляет вручную.

Сильные стороны МКПП — довольно высокий КПД, хорошая экономия горючего, простота конструкции и надёжность, недорогое обслуживание. Что касается недостатков, то это низкий комфорт управления — современному автолюбителю не по душе каждый раз «дёргать» за ручку. Сегодня это неудобно, учитывая степень загруженности городских дорог и большое количество светофоров.

Несмотря на техническую архаичность, МКПП пока остаётся лидером среди остальных типов трансмиссий, устанавливаемых на автомобили в наши дни. Эксперты объясняют такой расклад низким бюджетом производства механических коробок передач.

Принцип работы «механики» осуществляется в паре со сцеплением. Узел позволяет временно разъединять силовой агрегат от трансмиссии, что даёт возможность быстро переключать передачи без ущерба для коробки и двигателя. Регулируется сцепление водителем из салона, путём нажатия ногой на педаль.

МКПП состоит из шестерёнок и осей валов. Сегодня большей частью применяются шестерни с косым зубом. Они менее шумные и прочные, отличаются максимальным сроком службы. Отдельного внимания заслуживают синхронизаторы, позволяющие обходиться без двойного выжима.

Роботизированная трансмиссия

«Робот» или роботизированная трансмиссия отличается от «механики» способом управления — здесь контролирует электроника, а не водитель. Хотя «робот» способен работать и в режиме полуавтоматическом, когда автомобилист сам переключает ступени, используя селектор или рулевые лепестки.

Плюсом роботизированной коробки можно смело назвать комфортность управления — нет необходимости каждый раз тянуть за рычаг. Что касается минуса, то основным является задержка при переключении, наблюдаемая многими владельцами автомобиля. Известны и другие недостатки — отсутствие плавности хода и резкие рывки.

Интересно. Озабоченные большим количеством недостатков роботизированной коробки передач, современные инженеры придумали эффективный выход из ситуации. В наши дни «робот» синхронизируют с 2 сцеплениями, что позволяет быстрее переключать ступени. Такой вариант называется селективной КПП.

Автоматическая коробка передач

«Автомат» или автоматизированная коробка передач — по популярности на втором месте после МКПП. Является сложной трансмиссией, состоящей из множества элементов, включая датчики. АКПП работает не со сцеплением, а с гидротрансформатором.

Принцип работы «автомата» схож с «роботом» тем, что переключение ступеней возможно как вручную, так и без помощи водителя. Однако АКПП не имеет характерного недостатка роботизированной коробки передач — резких рывков при переключении скоростей.

Недостатком АКПП по праву названа дороговизна. Её однозначно нельзя назвать и экономичной для автовладельца — расходует много масла. Это наряду с тем, что ремонт «автомата» обходится в большую сумму.

Различают 2 типа АКПП: с гидравликой и электроникой.

  1. Гидроавтомат считается самой простой коробкой, работающей в паре с турбинами рабочей жидкости.
  2. Электронная АКПП — модернизированный вариант гидроавтомата, позволяющий выбирать режимы Sport, Econom и Winter.

Бесступенчатая трансмиссия

Вариатор — это коробка, не имеющая ступеней переключения. Она так и называется — бесступенчатая КПП. Передача КМ в такой трансмиссии осуществляется цепью или ремнём, а передаточное соотношение регулируется шкивом.

Основные достоинства вариатора: увеличение ресурса автомотора, плавность хода и полное отсутствие рывков при передвижении. Что касается недостатков, то это медленный разгон и дорогое обслуживание.

Агрегаты трансмиссии автомобиля

Трансмиссию иначе можно назвать совокупностью определённых механизмов и агрегатов. Помимо КПП, в их число входят: сцепление, главная передача, дифференциал и кардан.

Диск сцепления

Путём воздействия на сцепление при остановке машины водителю не приходится глушить двигатель — включается нейтральная скорость, и коробка отсоединяется от мотора. В процессе езды сцепление вновь совмещает вращающийся двигатель и коробку.

Основная задача сцепления — соединять и отсоединять КПП с двигателем, делая это как можно плавнее. Размещается узел между силовой установкой и коробкой передач.

В трансмиссии автомобиля сцепление играет роль проводника. Именно оно передаёт усиление с объекта на объект. Управляет механизмом водитель, сидящий за рулём машины. Посредством педали он воздействует на привод, соответственно, осуществляется передача усилия.

Различают 3 типа привода, хотя в автомобилестроении чаще применяются лишь два: механический и гидравлический. Электрогидравлический привод такое распространение не получил.

Сцепление состоит из ряда функциональных элементов:

  • дисков, тесно взаимосвязанных между собою;
  • маховика, соединённого с корзиной — относится к самым прочным элементам, выдерживающим большие нагрузки;
  • вилки выключения, разжимающей диски при нажатии педали;
  • первичного вала коробки, на который передаётся КМ.

Принято различать «сухое» и «мокрое» сцепление.

  1. Первый тип осуществляет передачу усилия напрямую между диском мотора и КПП, благодаря силам трения. Он часто устанавливается на внедорожники, оснащённые полным приводом.
  2. «Мокрое» сцепление — использует гидротрансформаторное масло. Жидкость находится между обоими дисками. Такой вариант более надёжен, но стоит дороже обычного сцепления.

Главная передача

Это устройство предназначается для передачи КМ непосредственно к ведущему мосту. Состоит узел из полуоси, ведомой и ведущей шестерней, полуосевых шестерней и шестерней-сателлитов.

Основная задача главной передачи — увеличивать КМ силового агрегата и уменьшать частоту вращения ведущих колёс. На переднеприводных автомобилях этот узел расположен в КПП рядом с дифференциалом, а на заднеприводных — в картере моста.

Принято различать одинарную передачу и двойную, часто встречающуюся на грузовиках с увеличенным передаточным числом.

Дифференциал

Предназначен для передачи, изменения и распределения КМ. Один из конструктивных элементов трансмиссии. В зависимости от привода автомобиля располагается:

  • в картере — задний привод;
  • в КПП — передний привод;
  • в раздатке — полный привод.

Конструктивная особенность дифференциала заключается в наличии планетарного редуктора. А в зависимости от зубчатой передачи, принято различать:

  • конический дифференциал, используемый в качестве межколёсного;
  • цилиндрический, который ставится между осями автомобилей с полным приводом;
  • червячный — универсальный вариант, используемый и между колёсами, и между осями.

Дифференциал состоит из:

  • корпуса или чашки, воспринимающей КМ от главной передачи;
  • ведомой шестерни, жёстко зафиксированной на корпусе;
  • осей с вращающимися сателлитами;
  • шестерёнок.

Карданная передача

Кардан состоит из валов, промежуточной опоры, шарниров и шлицов, муфты.

  1. Задний вал кардана наделён 2 шарнирами, позволяющими плавно передавать КМ от КПП к главной передаче при езде автомобиля по кочкам.
  2. Шарниры с крестовинами дают возможность передачи КМ под углом.
  3. Шлицы предназначены гасить колебания автомобильного кузова.

Кардан — это один из важнейших узлов. Если передача бывает неправильно отрегулирована, возникают сложности в работе трансмиссии: неприятный шум, вибрационные колебания и другие неисправности.

Назначение трансмиссии автомобиля

Тем самым, назначение трансмиссии — связывать двигатель с ведущим мостом автомобиля, передавать КМ и перераспределять его между колёсами, а также изменять и направлять вращение.

Внимание. Благодаря работе трансмиссии мощность ДВС трансформируется в полезный вращательный момент. Автомобиль легко стартует с места, и едет дальше с определённо заданной скоростью.

 

Основные симптомы неисправности трансмиссии:

  • западание или заедание педали муфты;
  • появление шума в области сцепления;
  • наличие рывков при старте;
  • пробуксовка автомобиля;
  • утечка трансмиссионной жидкости.

Чтобы трансмиссия максимально эффективно выполняла свои функции, рекомендуется регулярно её обслуживать, своевременно выявлять и устранять неисправности.

osnova35.ru

Назначение, типы и конструктивные особенности трансмиссий автомобилей

 

содержание   .. 29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

 

 

27. Назначение, типы и конструктивные особенности трансмиссий автомобилей

 

27.1. Назначение и классификация

 

            Трансмиссией называется силовая передача, осуществляющая связь двигателя с ведущими колесами автомобиля. Трансмиссия служит для передачи от двигателя к ведущим колесам мощности и крутящего момента, необходимых для движения автомобиля.

            Крутящий момент Мк (рис. 3.1), подведенный от двигателя к ведущим колесам, стремится сдвинуть их относительно поверхности дороги в сторону, противоположную движению автомобиля. Вследствие этого из-за противодействия дороги на ведущих колесах возникает тяговая сила Рт, которая направлена в сторону движения и является движущей силой автомобиля.

            Тяговая сила Рт вызывает возникновение на ведущем мосту толкающей силы Рх,

Рис. 3.1. Движущие силы автомобиля

В зависимости от того, какие колеса автомобиля являются ведущими (передние, задние или те и другие), мощность и крутящий момент могут подводиться только к передним, задним или передним и задним колесам одновременно. В этом случае автомо­биль является соответственно переднеприводным, заднеприводным и полноприводным. На автомобилях применяются трансмиссии различных типов (рис. 3.2). Наибольшее распространение на автомобилях получили механические ступенчатые трансмиссии и гидромеханические трансмиссии. Другие типы трансмиссий на автомобилях имеют ограниченное применение.

Рис. 3.2. Классификация трансмиссий

            Конструкция трансмиссии зависит от типа автомобиля, его назначения и взаимного расположения двигателя и ведущих колес. Трансмиссия оказывают значительное влияние на эксплуатационные свойства автомобиля. Так, при ухудшении технического состояния механизмов трансмиссии: сцепления, главной передаче и дифференциала повышается сопротивление движению автомобиля и ухудшаются тягово-скоростные свойства, проходимость, топливная экономичность и экологичность автомобиля. В трансмиссию входят, Рис. 3.3:

Рис. 106. Схема трансмиссии автомобиля:

I — сцепление;   2 — коробка   передач;    з — карданная   передача;    4 — главная   передача;  5 — дифференциал;  6 — полуось

            

 

 

27.2. Механические ступенчатые и гидрообъемная трансмиссии.

 

            В механических ступенчатых трансмиссиях передаваемый от двигателя к ведущим коле­сам крутящий момент изменяется ступенчато в соответствии с передаточным числом трансмиссии (рис. 3.3, а), которое равно произведению передаточных чисел шестеренных (зубчатых) механизмов трансмиссии.

На автомобиле с колесной формулой 4x2, передним расположением двигателя и задними ведущими колесами (рис. 3.4, α ÷ в) в трансмиссию входят сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4, главная передача 6, дифференциал 7 и полуоси 8. Крутящий момент от двигателя 1 через сцепление 2 передается к коробке передач 3, где изменяется в соответствии с включенной передачей. От коробки передач крутящий момент через карданную передачу 4 подводится к главной передаче 6 ведущего моста 5, в которой увеличивается, и далее через дифференциал 7 и полуоси 8 — к задним ведущим колесам.

Механические трансмиссии легковых автомобилей с колесной формулой 4x2 могут иметь и другое расположение двигателя, сцепления и коробки передач у ведущего моста — задние ведущие колеса и двигатель 1 сзади (рис. 3.4, б) или передние ведущие колеса и двигатель 1 спереди (рис. 3.4, в).

Рис. 3.4. Схемы механических трансмиссий автомобилей с различными

колесными формулами: α, б, в – 4x2 1- двигатель; 2 -сцепление; 3— коробка передач; 4— карданная передача; 5 — ведущий мост; 6 —главная передача; 7 — дифференциал; 8 — полуоси; 9 — карданный шарнир;10 — раздаточная коробка;

                                     11 — межосевой дифференциал

Трансмиссии (Рис.3.4.а) переднее расположение двигателя обеспечивает равномерное распределение нагрузки между передними и задними колесами и возможность размещения сидений между ними в зоне меньших колебаний кузова. Недостатком является необходимость применения сравнительно длинной карданной передачи с промежуточной опорой.

             Трансмиссии (Рис.3.4.б) заднее расположение двигателя и трансмиссии обеспечивает лучшие обзорность и размещение сидений в кузове между мостами автомобиля, лучшую изоляцию салона от шума двигателя и отработавших газов. Однако ухудшаются управляемость, устойчивость автомобиля и безопасность водителя и переднего пассажира при наездах и столкновениях.

            Трансмиссии (Рис.3.4.б,в) не имеют карданной передачи между коробкой передач и ведущим мостом и включают в себя сцепление 2, коробку передач 3, главную передачу, дифференциал и привод ведущих колес, который осуществляется не полуосями, а карданными передачами. При этом в приводе к ведущим управляемым колесам применяются карданные шарниры 9 равных угловых скоростей. Такие трансмиссии улучшает управляемость и устойчивость автомобиля, но при движении на скользких подъемах дороги возможно пробуксовывание ведущих колес вследствие уменьшения на них нагрузки.

            Механическая трансмиссия автомобиля с колесной формулой 4x4 с передним расположением двигателя 1 (рис. 3.4, г) кроме сцепления 2, коробки передач 3, карданной передачи 4 и заднего ведущего моста 5 дополнительно включает в себя передний ведущий управляемый мост и раздаточную коробку 10, соединенную с этим мостом и коробкой передач 3 карданными передачами.

Рис. 3.4. Схемы механических трансмиссий автомобилей с   различными колесными формулами г - 4x4: 1- двигатель; 2 -сцепление; 3— коробка передач; 4— карданная передача; 5 — ведущий мост; 6 —главная передача; 7 — дифференциал; 8 — полуоси; 9 — карданныйшарнир;10 — раздаточная коробка;

                                     11 — межосевой дифференциал

            Крутящий момент от раздаточной коробки подводится к переднему и заднему ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется устройство для включения привода переднего ведущего моста или межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между ведущими мостами автомобиля. Передний ведущий мост имеет главную передачу, дифференциал и привод колес в виде карданных передач с шарнирами 9 равных угловых скоростей, обеспечивающих подведение крутящего момента к передним ведущим управляемым колесам.

            У автомобилей с колесной формулой 6x4 (рис. 3.4, д) крутящий момент к среднему (промежуточному) и заднему ведущим мостам может подводиться одним общим валом. В этом случае главная передача среднего моста имеет проходной ведущий вал. У автомобиля с колесной формулой 6x6 (рис. 3.4, е) крутящий момент к среднему и заднему ведущим мостам может подводиться и раздельно — двумя валами. В раздаточной коробке этих автомобилей имеется специальное устройство для включения привода переднего моста или межосевой дифференциал 11 распределяющий крутящий момент между ведущими мостами.

Рис. 3.4. д,е Схемы механических трансмиссий автомобилей с  различны колесными формулами д,– 6x4; е–6x6: 1- двигатель; 2 -сцепление; 3— коробка передач; 4— карданная передача; 5 — ведущий мост; 6 —главная передача; 7 — дифференциал; 8 — полуоси; 9 — карданный шарнир;10 — раздаточная коробка; 11 — межосевой дифференциал

            Автомобили с колесной формулой 8*8 (рис. 3.4, ж) обычно имеют потележечное расположение ведущих мостов, при котором сближены ведущие мосты — первый со вторым и третий с четвертым. При этом первые два моста являются управляемыми.

Рис. 3.4. Схемы механических трансмиссий автомобилей с  различными 

                                  колесными формулами ж - 8x8:

При установке двух двигателей 1 трансмиссия таких автомобилей имеет два сцепления 2, две коробки передач 3 и две раздаточные коробки 10 с межосевыми дифференциалами 11. При этом автомобиль может двигаться при одном работающем двигателе. По сравнению с другими типами трансмиссий механические трансмиссии проще по конструкции, имеют меньшую массу, более экономичны, надежнее в работе и имеют высокий КПД, равный 0,8...0,95.

            Недостатком их является разрыв потока мощности при переключении передач, что снижает тягово-скоростные свойства и ухудшает проходимость автомобиля. Кроме того, правильность выбора передачи и момента переключения передач зависит от квалификации водителя, а частые переключения передач в условиях города приводят к сильной утомляемости водителя.

            Гидрообъемная трансмиссия. Этот вид трансмиссии представляет собой бесступенчатую передачу автомобиля.

            В гидрообъемной трансмиссии (рис. 3.5 над осью симметрии) двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в действие гидронасос 2, соединенный трубопроводами с гидромоторами 3, валы которых связаны с ведущими колесами автомобиля.

 

 

Рис. 3.5. Схемы гидрообъемной (над осью симметрии) и   электрической (под осью симметрии) трансмиссий: 1– двигатель; 2 — гидронасос; 3 — гидромотор; 

                                   4—  электродвигатель; 5 — генератор

При работе двигателя гидродинамический напор жидкости, создаваемый гидронасосом в гидромоторах ведущих колес, преобразуется в механическую работу. Ведущие колеса с гидромоторами, установленными в них, называются гидромотор-колесами. На рис. 3.6 представлена простейшая схема устройства и работы гидрообъемной передачи, в которой используется гидростатический напор жидкости. При вращении коленчатого вала двигателя через кривошип 2 и шатун 3 производится перемещение поршня 4 гидронасоса.

            Жидкость из гидронасоса через трубопровод 9 подается в цилиндр гидродвигателя, поршень 8 которого перемещает через шатун 7кривошип 5 и приводит во вращение ведущее колесо 6.

Рис. 3.6. Схема гидрообъемной передачи: 1 — двигатель; 2, 5 — кривошипы;

                       3, 7 — шатуны; 4, 8 — поршни; 6 —колесо; 9 — трубопровод

В действительности гидрообъемные передачи, применяемые на автомобилях, гораздо сложнее, чем представленная на рис. 3.6. Так, они включают в себя роторные гидронасосы плунжерного типа, колесные гидродвигатели, магистрали высокого и низкого давления, редукционные клапаны, охладитель, дренажную и подпитывающую системы (резервуар, фильтр, охладитель, насос, редукционный и предохранительный клапаны).

Достоинством гидрообъемной трансмиссии является бесступенчатое автоматическое изменение ее передаточного числа и передаваемого крутящего момента, что обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, облегчает и упрощает управление автомобилем и снижает утомляемость водителя и, следовательно, повышает безопасность движения. Благодаря гидрообъемной трансмиссии повышается проходимость автомобиля вследствие непрерывного потока мощности и плавного изменения крутящего момента. По сравнению с механической гидрообъемная трансмиссия имеет большие габаритные размеры и массу, меньшие КПД, долговечность и более высокую стоимость. Гидрообъемная трансмиссия сложна в изготовлении и требует надежных уплотнений.

            Электрическая трансмиссия. Такая трансмиссия представляет собой бесступенчатую передачу, в которой крутящий момент изменяется плавно, без участия водителя, в зависимости от сопротивления дороги и частоты вращения коленчатого вала двигателя. В электрической трансмиссии (см. рис. 3.5 под осью симметрии) двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в действие генератор 5. Ток от генератора поступает к электродвигателям 4 ведущих колес автомобиля.

            Ведущее колесо с установленным внутри электродвигателем 1 (рис. 3.7) называется электромотор-колесом. Крутящий момент от электродвигателя к колесу передается через колесный редуктор 2. При применении быстроходных электродвигателей в ведущих колесах используются понижающие зубчатые передачи.

Рис. 3.7. Электромотор-колесо: 1 — электродвигатель; 2 — редуктор

Достоинством электрической трансмиссии является бесступенча­тое автоматическое изменение ее передаточного числа. Это обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, упрощает и облегчает управление автомобилем и снижает утомляемость водителя, в результа­те повышается безопасность движения. Кроме того, повышается проходимость автомобиля вследствие непрерывного потока мощности и плавного изменения крутящего момента. Повышается также долговечность двигателя из-за уменьшения динамических нагру­зок и отсутствия жесткой связи между двигателем и ведущими колесами. Однако КПД электрической трансмиссии не превыша­ет 0,75, что ухудшает тягово-скоростные свойства автомобиля. Кроме того, расход топлива по сравнению с механической транс­миссией повышается на 10... 20 %.             Электрическая трансмиссия так­же имеет большую массу и высокую стоимость.

 

 

27.3. Гидромеханическая, электромеханическая трансмиссии.

 

            Гидромеханическая трансмиссия. Такая комбинированная трансмиссия состоит из механизмов механической и гидравли­ческой трансмиссий. В гидромеханической трансмиссии передаточное число и крутящий момент изменяются ступенчато и плавно (см. рис. 3.3, в).

Рис. 3.8. Схема гидромеханической трансмиссии: 1 — двигатель; 2 — гидромеханическая коробка передач; 3 — карданная передача; 4 — главная передача;

                                         5 — дифференциал; 6 — полуоси

В гидромеханическую трансмиссию (рис. 3.8) входят гидроме­ханическая коробка передач 2, включающая гидротрансформатор и механическую коробку передач, карданная передача 3, главная передача 4, дифференциал 5 и полуоси 6.

            Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления, и в нем передача крутящего момента от двигателя 1 к трансмиссии происходит за счет гидродинамического (скоростного) напора жидкости. Гидротрансформатор плавно автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки. При этом крутящий момент от гидротрансформатора передается к механической коробке передач, в которой передачи включаются с помощью фрикционных механизмов. Применение гидротрансформатора обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, уменьшает число переключений передач, почти в 2 раза повышает дол­говечность двигателя и механизмов трансмиссии. Снижается также вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки.

            Недостатком гидромеханической трансмиссии являются более низкий КПД, что ухудшает тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля, более сложная конструкция и большая масса, а также высокая стоимость в производстве, которая составляет около 10 % стоимости автомобиля.

            Электромеханическая трансмиссия. Такая комбинированная трансмиссия состоит из элементов механической и электрической трансмиссий. На рис. 3.9 показана схема электромеханической трансмиссии автобуса большой вместимости.

Рис. 3.9. Схема электромеханической трансмиссии: 1 — электродвигатель;

   2 — карданная передача; 3 — ведущий мост; 4 — двигатель; 5 — генератор

Двигатель 4 внутреннего сгорания расположен в задней части автобуса и приводит в действие гене­ратор 5. Ток, вырабатываемый генератором, подводится к элект­родвигателю 1. Крутящий момент от электродвигателя через карданную передачу 2 подводится к ведущему мосту 3 и далее через главную передачу, дифференциал и полуоси к ведущим колесам автобуса. Сцепление и коробка передач в трансмиссии отсутствуют, так как при возрастании сопротивления дороги уменьшается частота вращения электродвигателя и автоматически увеличивается крутящий момент, подводимый к ведущим колесам автобуса.

Отсутствие педали сцепления и рычагов переключения коробки передач существенно облегчает работу водителя автобуса, который в условиях города работает с частыми остановками. Кроме того, электромеханическая трансмиссия повышает проходимость и безопасность движения. Недостатками электромеханической трансмиссии по сравнению с механической являются меньший КПД, не превышающий 0,85, что ухудшает тягово-скоростные свойства и топливную экономичность (расход топлива увеличива­ется на 15...20%), а также большие габаритные размеры и масса.

            Трансмиссии автопоездов. Автопоезда, состоящие из автомобиля-тягача и прицепов или полуприцепов, могут иметь трансмиссии различного типа в зависимости от назначения автопоезда. Так, на автопоездах, предназначенных для работы по дорогам с твердым покрытием, трансмиссию имеет только автомобиль-тягач. На автопоездах, рассчитанных на работу в условиях бездорожья, для повышения их проходимости прицепы и полуприцепы обычно оборудуются ведущими мостами.

            Мощность и крутящий момент к этим мостам могут подводиться от двигателя автомобиля-тягача через механическую, гидравлическую или электрическую трансмиссию. Для привода дополнительного оборудования автопоезда (лебедки, насоса подъема грузового кузова и др.) в трансмиссии имеется коробка отбора мощности, которая присоединяется к коробке передач.

 

 

 

 

 

 

 

содержание   .. 29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

 

zinref.ru

Назначение трансмиссии и её общие данные.

Поиск Лекций

Трансмиссия или силовая передача, служит для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам. На автомобилях так называемых классических моделей двигатель установлен в передней части машины, а ведущими являются задние колеса, что обусловливает необходимость применения трансмиссии, состоящей из нескольких механизмов.

При движении автомобиля коленчатый вал двигателя развивает до 5800 об/мин, а ведущие колеса при этом вращаются со скоростью не более 1300 об/мин. Следовательно, даже при благоприятных дорожных условиях колеса автомобиля вращаются в четыре с лишним раза медленнее коленчатого вала.

А при неблагоприятных дорожных условиях, когда возрастает сопротивление движению машины и приходится двигаться с невысокой скоростью, это отношение возрастает.

Трансмиссия- совокупность кинематически связанных между собой механизмов и агрегатов преднозначенных для передачи мощности (крутящего момента) от двигателя к исполнительным механизмам.

Она позволяет изменить передаваемый крутящий момент, частоту вращения и направления валов.

 

Различают:

 

Механические -в коробках передач содержат лишь шестеренчатые и фрикционные устройства. Преимущества их состоят в высоком коэффициенте полезного действия компактности и малой массе, надежности в работе, относительной простоте в производстве и эксплуатации. Недостатком механической трансмиссии является ступенчатость изменения передаточных чисел, снижающая использование мощности двигателя. Большое время на переключение передач рычагом усложняет управление машиной.

 

Гидромеханические -имеют гидромеханическую коробку передач, в состав которой входят гидродинамический преобразователь момента и механический редуктор. Преимущества этих трансмиссий состоят в автоматическом изменении крутящего момента в зависимости от внешних сопротивлений, возможности автоматизации переключения передач и облегчении управления, фильтрации крутильных колебаний и снижении пиковых нагрузок, действующих на агрегаты трансмиссии и двигатель, и в повышении вследствие этого надежности и долговечности поршневого двигателя и трансмиссии.

Основным недостатком этих трансмиссий является сравнительно низкий КПД из-за низкого КПД гидропередачи. Необходимо иметь специальную систему охлаждения и подпитки гидроагрегата, что увеличивает габариты . Без специальных автологов или фрикционов не обеспечиваются торможение двигателем и пуск его с буксира.

Электромехенические -имеют электрические генераторы и тяговые электродвигатели и обеспечивают автоматическое изменение крутящего момента в соответствии с изменением сопротивления движению. За щёт электромагнитных сил. Применению электротрансмиссий препятствовали сравнительно большие габариты и масса электрических машин. Однако успехи электротехнической промышленности открывают возможности создания малогабаритных электрических машин.

На пожарных автомобилях так как используются дополнительные механизмы (насосы, компресора) кроме основной трансмиссии для привода ведущих колёс устанавливают дополнительную трансмиссию.

Основная транссмисия состоит из механизма сцепления, коробки передач, главной передачи, дифференциала и полуосей.

При эксплуатации автомобиля возникает необходимость изменять не только скорость движения и величину подводимого к колесам момента, но также маневрировать, останавливаться, двигаться задним ходом. Выполнение всех этих действий становится возможным благодаря тому, что развиваемый двигателем крутящий момент подводится к ведущим колесам через механизмы, составляющие трансмиссию автомобиля. К этим механизмам относятся:

- Сцепление - однодисковое, сухое;

Позволяет на непродолжительное время отсоединить силовую передачу от двигателя и обеспечивать плавное включение трансмиссии при трогании автомобиля с места или при переключении передач.

При нажатии на педаль вал поворачивается и через рычаги и тягу действует на вилку выключения сцепления, а она – на муфту выключения сцепления с выжимным подшипником. Муфта с подшипником перемещается и нажимает на внутренние концы рычагов, которые отводят своими наружными концами нажимной диск от ведомого диска. При этом нажимные пружины сжимаются – сцепление выключено, и крутящий момент от двигателя к трансмиссии не передаётся. После отпускания педали муфта выключения сцепления с подшипником возвращаются в исходное положение под действием пружин. Под действием нажимных пружин нажимной диск прижимается к маховику – сцепление включено, крутящий момент передаётся от двигателя к коробке передач. Плавную передачу крутящего момента при включении сцепления обеспечивают демпферные пружины, вмонтированные в ведомый диск.

 

Рис 2. Сцепление.

 

- Коробка передач - трехходовая, с синхронизатором на третей и четвертой

передачах (рис. 3)

 

Передаточные числа

Первая передача 6,48

Вторая передача 3,09

Третья передача 1,71

Четвертая передача 1,0

Задний ход 7,9

Механическая, четырехступенчатая, снабжена синхронизаторами. Тип управления - механический,предназначена для преобразования крутящего момента двигателя и длительного отсоединения двигателя от ведущих колес.

Коробка передач имеет четыре передачи вперед и одну назад.

для получения плавного зацепления и бесшумной работы коробки передач шестерни постоянного зацепления выполнены с косыми зубьями.

Рис 3. Коробка передач.

1- ведущий вал; 2 – шестерня ведущего вала; 3- фиксатор; 4- штифт; 5- рычаг переключения; 6 и 14- шестерни третьей передачи; 7 и 13 – шестерни второй передачи; 8- шестерни первой передачи и заднего хода; 9- фланец ведомого вала; 10- ведомый вал; 11- шестерня первой передачи промежуточного вала; 12- блок шестерни заднего хода; 15- картер;16- шестерня постоянного зацепления;17- промежуточный вал; 18- синхронизатор.

 

- Карданная передача - открытого типа, имеет карданы с игольчатыми подшипникам. Имеет два вала и три кардана, снабжена промежуточной опорой.

Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от выходного вала коробки передач к заднему мосту при изменяющемся угле между осями вала коробки передач и ведущего вала главной передачи.

 

-Главная передача -коническая, гипоидного типа, передаточное число 6,83

служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для уменьшения числа оборотов ведущих колес по отношению к числу оборотов карданного вала.

 

-Дифференциал-обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге.

-Две полуоси- связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам.

­­-Раздаточная коробка - имеет две передачи: прямую и пониженную с передаточным числом 1,982. Служит для подключения вспомогательных механизмов таких как насос.

 

 

Каждый из механизмов выполняет определенные функции.

Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время.

 

Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам.

Рис.4.Схема трансмиссии в общем виде.

4- двигатель, 5-корбюратор, 8- коробка передач, 10- задний мост,

12-13- карданный вал, 16- тормоза.

 

 

poisk-ru.ru

Назначение и типы трансмиссий

Количество просмотров публикации Назначение и типы трансмиссий - 600

Лекции КАиТ ч.2

Опасные факторы взрыва.

Основными поражающими факторами взрыва являются ударная волна (воздушная – при взрыве в газовой среде – или гидравлическая – при взрыве в жидкой среде) и осколочные поля.

Воздушная ударная волна образуется за счёт энергии, выделœенной в центре взрыва, которая приводит к возникновению в нем очень высокой температуры и огромного давления.

Продукты взрыва, воздействуя на окружающие слои воздуха, создают в нем затухающее волновое поле, в котором переносятся на значительные расстояния тепловая, акустическая и кинœетическая энергия взрыва.

В воздушном пространстве образуются подвижные зоны сжатия и разрежения слоев воздуха, давление в которых будет значительно отличаться от нормального атмосферного. По сферической границе сжатия возникает фронт ударной волны.

Взрыв внутри объекта характерен тем, что ударная волна распространяется в ограниченном преградами объёме помещения, в связи с этим, с учетом дополнительного давления отражения, его разрушающее действие значительно больше, чем на открытой местности.

Осколочные поля – площади территории, поражаемые разлетающимися осколками разорвавшихся объектов и объектов, разрушенных ударной волной.

Осколочные поля условно делятся на 2 зоны:

- площадь, на которой разлетаются до 80 % осколков;

- площадь, на которой разлетаются 20 % осколков (ее размер в 20 раз больше предыдущей).

1 Общие сведения

Трансмиссией принято называть силовая передача, осуществляющая связь двигателя с ведущими колесами автомобиля.

Трансмиссия служит для передачи от двигателя к ведущим колесам мощности и крутящего момента͵ необходимых для движения автомобиля.

Учитывая зависимость оттого, какие колеса автомобиля являются ведущими, мощность и крутящий момент могут подводиться только к передним, задним или передним и задним колесам одновременно. В этом случае автомобиль является соответственно переднеприводным, заднеприводным и полноприводным.

По конструкции трансмиссию делят на механическую, гидрообъёмную, электрическую, гидромеханическую, электромеханическую. По изменению крутящего момента на ступенчатую, бесступенчатую и комбинированную.

Наибольшее распространение на автомобилях получили механические ступенчатые трансмиссии и гидромеханические трансмиссии. Другие типы трансмиссий на автомобилях имеют ограниченное применение.

Конструкция трансмиссии зависит от типа автомобиля, его назначения и взаимного расположения двигателя и ведущих колес. Характер изменения передаваемого крутящего момента в разных типах трансмиссий различен (рисунок 1.1).

а) б) в)

а − ступенчатой; б − бесступенчатой; в − гидромеханической: I−IV − ступени

скоростей; Мк − крутящий момент; — скорость автомобиля.

Рисунок 1.1 − Графики изменения крутящего момента в трансмиссиях

1.1.2 Механические ступенчатые трансмиссии

В механических ступенчатых трансмиссиях передаваемый от двигателя к ведущим колесам крутящий момент изменяется ступенчато в соответствии с передаточным числом трансмиссии (рисунок 1.1, а), ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ равно произведению передаточных чисел шестеренных (зубчатых) механизмов трансмиссии.

На автомобиле с колесной формулой 4x2, передним расположением двигателя и задними ведущими колесами (рисунок 1.2, а) в трансмиссию входят сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4, главная передача 6, дифференциал 7 и полуоси 8. Крутящий момент от двигателя 1 через сцепление 2 передается к коробке передач 3, где изменяется в соответствии с включенной передачей. От коробки передач крутящий момент через карданную передачу 4 подводится к главной передаче 6 ведущего моста 5, в которой увеличивается, и далее через дифференциал 7 и полуоси 8 − к задним ведущим колесам.

Для легковых автомобилей такое взаимное расположение двигателя и механизмов трансмиссии обеспечивает равномерное распределœение нагрузки между передними и задними колесами и возможность размещения сидений между ними в зоне меньших колебаний кузова. Недостатком является крайне важно сть применения сравнительно длинной карданной передачи с промежуточной опорой.

Механические трансмиссии легковых автомобилей с колесной формулой 4x2 могут иметь и другое расположение двигателя, сцепления и коробки передач у ведущего моста − задние ведущие колеса и двигатель 1 сзади (рисунок 1.2, б) или передние ведущие колеса и двигатель 1 спереди (рисунок 1.2, в). Такие трансмиссии не имеют карданной передачи между коробкой передач и ведущим мостом и включают в себя сцепление 2, коробку передач 3, главную передачу, дифференциал и привод ведущих колес, который осуществляется не полуосями, а карданными передачами. При этом в приводе к ведущим управляемым колесам применяются карданные шарниры 9 равных угловых скоростей.

Эти трансмиссии просты по конструкции, компактны, имеют небольшую

массу и экономичны.

а) б) в)

г) д) е)

ж)

а−в − 4х2; г − 4х4; д − 6х4; е − 6х6;ж − 8х8: 1 − двигатель; 2 − сцепление;

3 − коробка передач; 4 − карданная передача; 5 − ведущий мост; 6 − главная передача;

7 − дифференциал; 8 − полуоси; 9 − карданный шарнир;

10 − раздаточная коробка; 11 − межосœевой дифференциал

Рисунок 1.2 − Схемы механических трансмиссий автомобилей

Заднее расположение двигателя и трансмиссии (рисунок 1.2, б) обеспечивает лучшие обзорность и размещение сидений в кузове между мостами автомобиля, лучшую изоляцию салона от шума двигателя и отработавших газов. При этом ухудшаются управляемость, устойчивость автомобиля и безопасность водителя и переднего пассажира при наездах и столкновениях.

Переднее расположение двигателя и трансмиссии (рисунок 1.2, в) улучшает управляемость и устойчивость автомобиля, но при движении на скользких подъемах дороги возможно пробуксовывание ведущих колес вследствие уменьшения на них нагрузки.

Механическая трансмиссия автомобиля с колесной формулой 4х4 с передним расположением двигателя 1 (рисунок 1.2, г) дополнительно включает в себя передний ведущий управляемый мост 5 и раздаточную коробку 10, соединœенную с этим мостом и коробкой передач 3 карданными передачами. Передний ведущий мост имеет главную передачу, дифференциал и привод колес в виде карданных передач с шарнирами 9 равных угловых скоростей.

У автомобилей с колесной формулой 6x4 (рисунок 1.2, д) крутящий момент к среднему и заднему ведущим мостам может подводиться одним общим валом.

У автомобиля с колесной формулой 6x6 (рисунок 1.2, е) крутящий момент к среднему и заднему ведущим мостам может подводиться и раздельно − двумя валами. В раздаточной коробке этих автомобилей имеется специальное устройство для включения привода переднего моста или межосœевой дифференциал 11, распределяющий крутящий момент между ведущими мостами.

Автомобили с колесной формулой 8x8 обычно имеют потелœежечное расположение ведущих мостов, при котором сближены ведущие мосты − первый со вторым и третий с четвертым.

При установке двух двигателœей 1 (рисунок 1.2, ж) трансмиссия таких автомобилей имеет два сцепления 2, две коробки передач 3 и две раздаточные коробки 10 с межосœевыми дифференциалами 11.

По сравнению с другими типами трансмиссий механические трансмиссии проще по конструкции, имеют меньшую массу, более экономичны, надежнее в работе и имеют высокий КПД, равный 0,8...0,95. Недостатком их является разрыв потока мощности при переключении передач, что снижает тягово−скоростные свойства и ухудшает проходимость автомобиля. Механические трансмиссии также не обеспечивают полного использования мощности двигателя и простоты управления автомобилем.

1.1.3 Механическая бесступенчатая трансмиссия

Это фрикционная трансмиссия, в которой для плавной передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам используется сила трения.

На рисунке 1.3 приведена схема клиноременной передачи, которая представляет собой фрикционную бесступенчатую передачу.

Крутящий момент от двигателя через сцепление передается конической шестерне 14 реверс−редуктора. Эта шестерня находится в зацеплении с шестернями 13 и 10, соединяемыми с валом 12 муфтой 11, перемещающейся на шлицах вала. На концах вала 12 установлены ведущие шкивы 9 передачи, от которых крутящий момент через зубчатые ремни 8 трапецеидального сечения передается на ведомые шкивы 7 и далее через колесные редукторы 5 на ведущие колеса автомобиля.

Эта передача выполняет также функции межколесного дифференциала. Передача применяется на некоторых моделях легковых автомобилей.

Механические бесступенчатые передачи не получили широкого распространения и имеют ограниченное применение на автомобилях из−за недостаточной надежности их работы.

1 − трубопровод; 2 − полость; 3, 6 − пружины; 4 − груз; 5 − редуктор;

7, 9 − шкивы; 8 − ремень; 10, 13, 14 − шестерни; 11 − муфта; 12 − вал

Рисунок 1.3 − Схема клиноременной передачи

1.1.4 Гидрообъемная трансмиссия

Этот вид трансмиссии представляет собой бесступенчатую передачу автомобиля.

В гидрообъемной трансмиссии (верхняя половина рисунка 1.4) двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в действие гидронасос 2, соединœенный трубопроводами с гидромоторами 3, валы которых связаны с ведущими колесами автомобиля. При работе двигателя гидродинамический напор жидкости, создаваемый гидронасосом в гидромоторах ведущих колес, преобразуется в механическую работу.

1 − двигатель; 2 − гидронасос; 3 − гидромотор;

4 − электродвигатель; 5 − генератор

Рисунок 1.4 − Схема гидрообъемной и электрической трансмиссии

Гидрообъемные передачи, применяемые на автомобилях, включают роторные гидронасосы плунжерного типа, колесные гидродвигатели, магистрали высокого и низкого давления, редукционные клапаны, охладитель, дренажную и подпитывающую системы.

Преимуществом гидрообъемной трансмиссии является бесступенчатое автоматическое изменение ее передаточного числа и передаваемого крутящего момента͵ что обеспечивает плавное трогание автомобиля с места͵ облегчает и упрощает управление автомобилем. Она также повышает проходимость автомобиля в результате непрерывного потока мощности и плавного изменения крутящего момента.

По сравнению с механической гидрообъемная трансмиссия имеет большие габаритные размеры и массу, меньшие КПД, долговечность и более высокую стоимость. Она сложна в изготовлении и требует надежных уплотнений.

1.1.5 Электрическая трансмиссия

Это бесступенчатая передача, в которой крутящий момент измеряется плавно, без участия водителя, исходя из сопротивления дороги и частоты

вращения коленчатого вала двигателя.

В электрической трансмиссии (нижняя половина рисунка 1.4) двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в действие генератор 5. Ток от генератора поступает к электродвигателям 4 ведущих колес автомобиля.

Ведущее колесо с установленным внутри электродвигателœем принято называть электромотор−колесом. Крутящий момент от электродвигателя к колесу передается через колесный редуктор.

Преимуществом электрических трансмиссий является бесступенчатое автоматическое изменение ее передаточного числа. Это обеспечивает плавное трогание автомобиля с места͵ упрощает и облегчает управление автомобилем и снижает утомляемость водителя, в результате повышается безопасность движения. Вместе с тем, повышается проходимость автомобиля вследствие непрерывного потока мощности и плавного изменения крутящего момента. Повышается также долговечность двигателя из−за уменьшения динамических нагрузок и отсутствия жесткой связи между двигателœем и ведущими колесами. При этом у электрических трансмиссий КПД не превышает 0,75, что ухудшает тягово−скоростные свойства автомобиля. Вместе с тем, расход топлива по сравнению с механическими трансмиссиями повышается на 10...20 %. Электрические трансмиссии также имеют большую массу и высокую стоимость.

1.1.6 Гидромеханическая трансмиссия

Это комбинированная трансмиссия, которая состоит из механизмов механической и гидравлической трансмиссий. В гидромеханической трансмиссии передаточное число и крутящий момент изменяются ступенчато и плавно (рисунок 1.1, в).

В гидромеханическую трансмиссию (рисунок 1.5) входят гидромеханическая коробка передач 2, включающая гидротрансформатор и механическую коробку передач, карданная передача 3, главная передача 4, дифференциал 5 и полуоси 6.

1 – двигатель; 2 – гидромеханическая коробка передач; 3 – карданная передача;

4 – главная передача; 5 – дифференциал; 6 – полуоси

Рисунок 1.5 – Схема гидромеханической трансмиссии

Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления, и в нем передача крутящего момента от двигателя 1 к трансмиссии происходит за счёт гидродинамического (скоростного) напора жидкости. Гидротрансформатор плавно автоматически изменяет крутящий момент исходя из нагрузки. При этом крутящий момент от гидротрансформатора передается к механической коробке передач, в которой передачи включаются с помощью фрикционных механизмов. Применение гидротрансформатора обеспечивает плавное трогание автомобиля с места͵ уменьшает число переключений передач, что снижает утомляемость водителя, улучшает проходимость автомобиля, почти в два раза повышается долговечность двигателя и механизмов трансмиссии вследствие уменьшения в трансмиссии динамических нагрузок и крутильных колебаний. Снижается также вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки.

Недостатком гидромеханической трансмиссии являются более низкий КПД, что ухудшает тягово–скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля, более сложная конструкция и большая масса, а также высокая стоимость.

1.1.7 Электромеханическая трансмиссия

Это комбинированная трансмиссия, которая состоит из элементов механической и электрической трансмиссий.

На рисунке 1.6 показана схема электромеханической трансмиссии автобуса большой вместимости. Двигатель 4 внутреннего сгорания расположен в задней части автобуса и приводит в действие генератор 5. Ток, вырабатываемый генератором, подводится к электродвигателю 1. Крутящий момент от электродвигателя через карданную передачу 2 подводится к ведущему мосту 3 и далее через главную передачу, дифференциал и полуоси к ведущим колесам автобуса. Сцепление и коробка передач в трансмиссии отсутствуют.

Отсутствие педали сцепления и рычагов переключения коробки передач облегчает работу водителя. Вместе с тем, электромеханическая трансмиссия повышает проходимость и безопасность движения. Недостатками электромеханической трансмиссии по сравнению с механической являются меньший КПД, не превышающий 0,85, что ухудшает тягово–скоростные свойства и топливную экономичность, а также большие габаритные размеры и масса.

1 – электродвигатель; 2 – карданная передача; 3 – ведущий мост;

4 – двигатель; 5 – генератор

Рисунок 1.6 – Схема электромеханической трансмиссии

1.2 Назначение и типы раздаточных коробок

Появление раздаточных коробок (РК) сформировало важное научно-техническое направление в автомобилестроении – создание механизмов и систем управления приводом ведущих колес и мостов, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ на протяжении многих десятков лет успешно развиваться, наделяя машины новыми свойствами. Благодаря им, существенно расширилась сфера эксплуатации автомобилей, способных ездить по бездорожью.

С появлением раздаточных коробок лексикон автомобилистов пополнился такими понятиями, как "полный привод", "многоприводный", "внедорожный", "4x4" и т. д. Раздаточные коробки предназначены для выполнения следующих функций:

– распределять крутящий момент между ведущими мостами таким образом, чтобы обеспечивалась наилучшая проходимость автомобиля без возникновения негативного явления – ʼʼциркуляции мощностиʼʼ в трансмиссии;

– увеличивать крутящий момент на ведущих колесах в пределах, необходимых для преодоления сопротивления качению колес при движении по плохим дорогам и бездорожью, а также на крутых подъемах;

– обеспечивать устойчивое движение автомобиля с малой скоростью при работе двигателя в режиме максимального крутящего момента.

Причём от правильного выбора параметров РК во многом зависит себестоимость перевозки грузов. Дело в том, что они оказывают существенное влияние на тягово-скоростные и топливно-экономические свойства машин.

Раздаточные коробки выполняют по схемам с блокированным, дифференциальным или со смешанным приводом.

1.2.1 Раздаточные коробки с блокированным приводом

Особенностью коробки с блокированным приводом является то, что она обеспечивает синхронное вращение колес разных мостов, а крутящие моменты распределяются пропорционально силам сопротивления качению. Так, в случае если задний мост имеет весовую нагрузку 60% от общей массы автомобиля с колесной формулой 4х4, а на передний приходится 40%, то силы сопротивления качению колес заднего и переднего мостов будут относиться друг к другу как 60:40. В таком же соотношении на ровном шоссе будут находиться и моменты, приложенные к валам.

На практике из-за неровностей дороги и непрямолинœейности движения

колеса разных осœей проходят разное расстояние, и синхронность их вращения провоцирует возникновение ʼʼциркуляции мощностиʼʼ в трансмиссии, при которой дополнительно нагружаются зубчатые передачи, подшипники, валы, что в итоге приводит к их повышенному износу при параллельном увеличении потребления топлива. Шины, частично снижающие остроту негативных явлений при ʼʼциркуляции мощностиʼʼ, подвергаются повышенному нагреву и износу. Пример раздаточной коробки с блокированным приводом приведён на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 – Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ-63

1.2.2 Раздаточные коробки с дифференциальным приводом

У раздаточных коробок с дифференциальным приводом крутящий момент передается от ведущего вала к ведомым через дифференциал. По этой причине выходные (ведомые) валы такой раздаточной коробки могут вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями. Распределœение моментов между ведущими осями автомобиля определяются конструкцией дифференциала и местом его положения в кинœематической схеме. Дифференциал, размещенный в раздаточной коробке, называют межосœевым в отличие от межколесного, установленного в ведущем мосту.

При повороте автомобиля с раздаточной коробкой, оснащенной дифференциалом, колеса управляемого моста вращаются быстрее колес неуправляемых мостов, поскольку проходят больший путь. Разность в скоростях компенсирует межосœевой дифференциал. Следует заметить, что соотношение

между крутящими моментами на валах дифференциала остается постоянным и равным внутреннему передаточному числу дифференциала. Поскольку силовой поток через дифференциал передаваться не может, ʼʼциркуляция мощностиʼʼ полностью исключена. Пример раздаточной коробки с дифференциальным приводом приведён на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 – Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ-66

1.2.3 Раздаточные коробки со смешанным приводом

В раздаточных коробках со смешанным приводом одни ведомые валы связаны между собой так, что имеют одинаковую угловую скорость, а другие соединœены через дифференциал. К ʼʼсмешаннымʼʼ можно отнести и коробки с блокируемым дифференциалом, или с устройствами, повышающими трение в дифференциале.

Силовой поток, подводимый от основной коробки передач или гидромеханической трансмиссии, может распределяться раздаточной коробкой на один передний и один или два задних моста автомобиля (4х4 или 6х6), на два передних и два задних моста – на телœежки (8х8), на ведущие колеса одного из бортов, на правый и левый борт автомобиля. В соответствии с этим раздаточные коробки называются: межосœевые, межтелœежечные, межколесные, межбортовые.

Существует две схемы полного привода: с постоянным подводом мощности к передним колесам и с отключаемым передним мостом. В последнем случае при движении по хорошей дороге передний мост отключают от трансмиссии, что сказывается на повышении топливной экономичности автомобиля.

Следует иметь ввиду, что отключать передний мост на дорогах плохого качества не всœегда целœесообразно, так как потери в отключенном приводе переднего моста могут оказаться весьма значительными, что скажется на общем сопротивлении движению автомобиля и, следовательно, на его топливной экономичности. Пример тому из отечественной автомобильной истории: на автомобиле 6х6 ʼʼУралʼʼ-375 вначале устанавливали муфту отключения переднего моста͵ а затем от нее отказались. Пример раздаточной коробки со смешанным приводом приведён на рисунке 1.9:

Рисунок 1.9 – Раздаточная коробка автомобиля УАЗ

1.2.4 Раздаточные коробки с тандемным приводом

В США, странах Западной Европы и у нас в настоящее время на трехосных автомобилях широко применяется тандемный привод, при котором крутящий момент к заднему мосту передается сквозным валом через средний мост. Раздаточная коробка при трех ведущих мостах имеет в данном случае два выходных вала. Пример такой конструкции – раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-131, который показан на рисунке 1.10. В ней на прямой передаче силовой поток на средний и задний мосты передаются без потерь, а на передний – через один полюс зацепления при включении нижней правой зубчатой муфты. На первой ступени силовой поток передается на средний и задний мосты через два полюса (включена нижняя левая муфта), а на передний мост – через один полюс. При такой схеме коробка имеет высокий КПД и конструктивно получается простой.

Рисунок 1.10 – Раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-131

1.2.5 Раздаточные коробки с несимметричным дифференциалом

Раздаточные коробки с несимметричным дифференциалом применяют на автомобилях большой грузоподъемности. На двух- и трехосных автомобилях крутящий момент может распределяться в следующей пропорции: на передний мост – 1/3, на задний (или задние) – 2/3. Это достигается выбором эпициклического зубчатого колеса дифференциала, диаметр которого в 2 раза больше диаметра солнечного колеса в планетарном механизме.

Примером может служить раздаточная коробка с несимметричным дифференциалом двухосного автомобиля МАЗ-502. Коробка имеет две понижающие передачи. Дифференциал распределяет крутящий момент: на передний мост – 1/3, на задний – 2/3. На труднопроходимой местности дифференциал раздаточной коробки можно блокировать. Передний мост в этой конструкции не отключается.

Раздаточная коробка автомобилей ʼʼУралʼʼ-375 первых образцов (приведена на рисунке 1.11) аналогично тому, как и коробка вездехода МАЗ-502 имеет две понижающие передачи и планетарный несимметричный дифференциал. С помощью зубчатой муфты, установленной на нижнем валу, можно выполнять три операции: муфта в крайнем правом положении – передний мост включен, силовой поток по мостам распределяется через дифференциал. Сегодня в коробках этого типа муфта блокирует только дифференциал, вал же от раздаточной коробки на передний мост целый.

В раздаточной коробке четырехосных автомобилей МАЗ с симметричным дифференциалом, установленным между двумя передними и задними ведущими мостами, силовой поток к ним подводится через два нижних выходных вала коробки, которые соединяются с дополнительными раздаточными редукторами. От этих редукторов привод идет к ведущим мостам. Коробка имеет прямую и понижающую передачи и выполнена по схеме с промежуточным валом. Передачи включаются верхней муфтой, а блокируется дифференциал нижней муфтой с помощью пневмопривода.

Рисунок 1.11 – Раздаточная коробка автомобиля ʼʼУралʼʼ-375

1.2.6 Раздаточные коробки с разными передаточными числами

В случае если в раздаточной коробке нет крайне важно сти иметь две передачи, то она выпускается с одной прямой передачей, имеющей передаточное число равное единице, или с одной понижающей передачей. Коробки первого типа применялись на американских военных автомобилях ʼʼВиллисʼʼ, немецких Unimog S 404, отечественных ГАЗ-67 и -67Б; коробки второго типа ставились на армейские автомобили ЗИЛ.

Раздаточные коробки, как правило, изготавливаются в виде отдельного агрегата͵ который крепится самостоятельно на раме или непосредственно на картере коробки передач. Реже раздаточные коробки и коробки передач объединяет общий картер.

Чаще всœего раздаточные коробки выпускаются с двумя передачами, прямой и понижающей, представляя собой четырехвальный демультипликатор, смонтированный в едином корпусе. Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ-63, к примеру, соединялась с основной коробкой карданным валом, имела специальную зубчатую муфту включения переднего моста. В этом случае устранялась возможность появления ʼʼциркуляции мощностиʼʼ при прямолинœейном движении автомобиля.

При создании коробки передач следующего поколения для автомобиля ГАЗ-66 удалось отказаться от зубчатой муфты, осуществив включение моста передвижением каретки, сидящей на промежуточном валу. Общий вес агрегата стал меньше на 5 кг при упрощении конструкции деталей. В коробке передач автомобилей УАЗ с двумя понижающими передачами введена блокировка валов, связанных с передним и задним ведущими мостами автомобиля. В случае возникновения ʼʼциркуляции мощностиʼʼ между мостами силовой поток не будет проходить через зубчатые колеса, а пойдет непосредственно по сблокированным валам. Это уменьшает износ деталей коробки и увеличивает ее КПД.

В раздаточной коробке автомобиля ЗИЛ-157К две понижающие ступени (раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-157К показана на рисунке 1.12). Передачи переключаются верхней кареткой. Передний мост отключается зубчатой муфтой. При включенной муфте передний и средний мосты соединœены напрямую. Между этими мостами циркулирующая мощность имеет наибольшую величину, так как передний мост управляемый. Между средним и задним мостами величина циркулирующей мощности невелика, так как они неуправляемые и близко

расположены один к другому.

Рисунок 1.12 – Раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-157К

Заметим, что в раздаточных коробках схемы с дифференциальным приводом применяют в случае, в случае если привод к переднему мосту предназначен не только для повышения проходимости, но и для постоянного использования сцепного веса, приходящегося на переднюю ось, для разгрузки заднего моста и увеличения суммарной тяговой силы на ведущих колёсах. При движении полноприводного автомобиля по дорогам с твёрдым и сухим покрытием наличие межосœевого дифференциала в раздаточной коробке целœесообразно, поскольку позволяет предотвратить циркуляцию паразитной мощности.

Схему с прямой передачей и блокированным приводом целœесообразно использовать в тех случаях, когда привод к переднему мосту предназначен только для повышения проходимости на участках с пониженным сцеплением ведущих колёс и включается кратковременно.

Современные раздаточные коробки, как правило, двухступенчатые и имеют вал отбора мощности для привода стационарных установок при включённой нейтрали. Одна ступень должна быть повышающая - для движения по дорогам с твёрдым и сухим покрытием, вторая - понижающая (для движения по бездорожью).

referatwork.ru

Трансмиссия автомобилей

Опубликовать

Продать работу

Министерство образования Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики Реферат Тема: «Трансмиссия автомобилей» Выполнил студент 3-ого курса Специальность 100.101 Иванов В.И. Санкт-Петербург 2010

Содержание Введение 1. Назначение и типы 2. Механические ступенчатые трансмиссии 3. Механическая бесступенчатая трансмиссия 4. Гидрообъемная трансмиссия 5. Электрическая трансмиссия 6. Гидромеханическая трансмиссия 7. Трансмиссии автопоездов Список использованной литературы Введение Трансмиссией называется силовая передача, осуществляющая связь двигателя с ведущими колесами автомобиля. Трансмиссия служит для передачи от двигателя к ведущим колесам мощности и крутящего момента, необходимых для движения автомобиля.

1. Назначение и типы Крутящий момент Мк(рис. 1), подведенный от двигателя к ведущим колесам, стремится сдвинуть их относительно поверхности дороги в сторону, противоположную движению автомобиля. Вследствие этого из-за противодействия дороги на ведущих колесах возникает тяговая сила РТ, которая направлена в сторону движения и является движущей силой автомобиля. Тяговая сила РТ  вызывает возникновение на ведущем мосту толкающей силы РХ  которая от моста через подвеску передается на кузов и приводит в движение автомобиль. В зависимости от того, какие колеса автомобиля являются ведущими (передние, задние или те и другие), мощность и крутящий момент могут подводиться только к передним, задним или передним и задним колесам одновременно. В этом случае автомобиль является соответственно переднеприводным, заднеприводным и полноприводным. Переднеприводные и заднеприводные автомобили имеют ограниченную проходимость и предназначены для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием, на сухих грунтовых дорогах. Такие автомобили имеют колесную формулу, т.е. соотношение между общим числом колес и числом ведущих колес, с обозначением 4 х 2. В этой формуле первая цифра представляет собой общее число колес автомобиля, а вторая — число ведущих колес. Если ведущие колеса двухскатные (грузовые автомобили, автобусы) и, следовательно, общее их число равно шести, то колесная формула этих автомобилей имеет также обозначение 4x2. Рис. 1. Движущие силы автомобиля Полноприводные двухосные автомобили и трехосные автомобили с двумя задними ведущими мостами обладают повышенной проходимостью. Они способны двигаться по плохим дорогами и вне дорог. Их колесные формулы имеют соответственно обозначения 4 х 4 и 6 х 4. Полноприводные трехосные и четырехосные автомобили имеют высокую проходимость. Они могут преодолевать рвы, ямы и подобные препятствия. Их колесные формулы обозначаются соответственно 6 х 6 и 8 х 8. Колесная формула характеризует не только проходимость автомобиля, но и тип его трансмиссии. На автомобилях применяются трансмиссии различных типов (рис. 2). Наибольшее распространение на автомобилях получили механические ступенчатые трансмиссии и гидромеханические трансмиссии. Другие типы трансмиссий на автомобилях имеют ограниченное применение. Рис. 2. Типы трансмиссий автомобилей Конструкция трансмиссии зависит от типа автомобиля, его назначения и взаимного расположения двигателя и ведущих колес. Характер изменения передаваемого крутящего момента в разных типах трансмиссий различен (рис. 3).

Рис. 3. Графики изменения крутящего момента в трансмиссиях: а — ступенчатой; 6 — бесступенчатой, в — гидромеханической; I— IV — ступени скоростей; Мк — крутящий момент; v — скорость автомобиля Трансмиссия и ее техническое состояние оказывают значительное влияние на эксплуатационные свойства автомобиля. Так, при ухудшении технического состояния механизмов трансмиссии и нарушении регулировок в сцеплении, главной передаче и дифференциале повышается сопротивление движению автомобиля и ухудшаются тягово-скоростные свойства, проходимость, топливная экономичность и экологичность автомобиля. 2. Механические ступенчатые трансмиссии В механических ступенчатых трансмиссиях передаваемый от двигателя к ведущим колесам крутящий момент изменяется ступенчато в соответствии с передаточным числом трансмиссии (см. рис. 3, а), которое равно произведению передаточных чисел шестеренных (зубчатых) механизмов трансмиссии. Передаточным числом шестеренного механизма называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. На автомобиле с колесной формулой 4x2, передним расположением двигателя и задними ведущими колесами (рис. 4, а) в трансмиссию входят сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4, главная передача 6, дифференциал 7 и полуоси 8. Крутящий момент от двигателя 1 через сцепление 2 передается к коробке передач 3, где изменяется в соответствии с включенной передачей. От коробки передач крутящий момент через карданную передачу 4 подводится к главной передаче 6 ведущего моста 5, в которой увеличивается, и далее через дифференциал 7 и полуоси 8 — к задним ведущим колесам. Для легковых автомобилей такое взаимное расположение двигателя и механизмов трансмиссии обеспечивает равномерное распределение нагрузки между передними и задними колесами и возможность размещения сидений между ними в зоне меньших колебаний кузова. Недостатком является необходимость применения сравнительно длинной карданной передачи с промежуточной опорой.       Рис.4. Схемы механических трансмиссий автомобилей с различными колесными формулами: а –в — 4x2; г — 4x4; д — 6x4; е — 6x6; ж — 8x8; 1 — двигатель; 2 —сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданная передача; 5 — ведущий мост; 6 —главная передача; 7 — дифференциал; 8 — полуоси; 9 – карданный шарнир;10 — раздаточная коробка;  11 — межосевой дифференциал

Механические трансмиссии легковых автомобилей с колесной формулой 4x2 могут иметь и другое расположение двигателя, сцепления и коробки передач у ведущего моста — задние ведущие колеса и двигатель 1 сзади (рис. 4, б) или передние ведущие колеса и двигатель спереди (рис. 4, в). Такие трансмиссии не имеют карданной передачи между коробкой передач и ведущим мостом и включают в себя сцепление 2, коробку передач 3, главную передачу, дифференциал и привод ведущих колес, который осуществляется не полуосями, а карданными передачами. При этом в приводе к ведущим управляемым колесам применяются карданные шарниры 9 равных угловых скоростей. Эти трансмиссии просты по конструкции, компактны, имеют небольшую массу и экономичны. Заднее расположение двигателя и трансмиссии (см. рис. 4, б) обеспечивает лучшие обзорность и размещение сидений в кузове между мостами автомобиля, лучшую изоляцию салона от шума двигателя и отработавших газов. Однако ухудшаются управляемость, Устойчивость автомобиля и безопасность водителя и переднего пассажира при наездах и столкновениях. Переднее расположение двигателя и трансмиссии (см. рис. 4, в) улучшает управляемость и устойчивость автомобиля, но при движении на скользких подъемах дороги возможно пробуксовывание ведущих колес вследствие уменьшения на них нагрузки. Механическая трансмиссия автомобиля с колесной формулой 4 х 4 с передним расположением двигателя / (рис. 4, г) кроме сцепления 2, коробки передач 3, карданной передачи 4 и заднего ведущего моста 5 дополнительно включает в себя передний ведущий управляемый мост и раздаточную коробку 10, соединенную с этим мостом и коробкой передач 3 карданными передачами. Крутящий момент от раздаточной коробки подводится к переднему и заднему ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется устройство для включения привода переднего ведущего моста или межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между ведущими мостами автомобиля. Передний ведущий мост имеет главную передачу, дифференциал и привод колес в виде карданных передач с шарнирами 9 равных угловых скоростей, обеспечивающих подведение крутящего момента к передним ведущим управляемым колесам. У автомобилей с колесной формулой 6x4 (рис. 4, д) крутящий момент к среднему (промежуточному) и заднему ведущим мостам может подводиться одним общим валом. В этом случае главная передача среднего моста имеет проходной ведущий вал. У автомобиля с колесной формулой 6x6 (рис. 4, е) крутящий момент к среднему и заднему ведущим мостам может подводиться и раздельно — двумя валами. В раздаточной коробке этих автомобилей имеется специальное устройство для включения привода переднего моста или межосевой дифференциал 11, распределяющий крутящий момент между ведущими мостами. Автомобили с колесной формулой 8x8 обычно имеют потележечное расположение ведущих мостов, при котором сближены ведущие мосты — первый со вторым и третий с четвертым. При этом первые два моста являются и управляемыми. При установке двух двигателей 1 (рис. 4, ж) трансмиссия таких автомобилей имеет два сцепления 2, две коробки передач 3 и две раздаточные коробки 10 с межосевыми дифференциалами 11. При этом автомобиль может двигаться при одном работающем двигателе. По сравнению с другими типами трансмиссий механические трансмиссии проще по конструкции, имеют меньшую массу, более экономичны, надежнее в работе и имеют высокий КПД, равный 0,8... 0,95. Недостатком их является разрыв потока мощности при переключении передач, что снижает тягово-скоростные свойства и ухудшает проходимость автомобиля. Кроме того, правильность выбора передачи и момента переключения передач зависит от квалификации водителя, а частые переключения передач в условиях города приводят к сильной утомляемости водителя. Механические трансмиссии также не обеспечивают полного использования мощности двигателя и простоты управления автомобилем. 3. Механическая бесступенчатая трансмиссия Это фрикционная трансмиссия, в которой для плавной передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам используется сила трения. На рис. 5 приведена схема клиноременной передачи, которая представляет собой фрикционную бесступенчатую передачу. Крутящий момент от двигателя через сцепление передается конической шестерне 14 реверс-редуктора. Эта шестерня находится в зацеплении с шестернями 13 и 10, соединяемыми с валом 12 муфтой 11, перемещающейся на шлицах вала. На концах вала 12 установлены ведущие шкивы 9 передачи, от которых крутящий момент через зубчатые ремни 8 трапецеидального сечения передается на ведомые шкивы 7 и далее через колесные редукторы 5 на ведущие колеса автомобиля. Передаточное число клиновой передачи, равное отношению рабочих радиусов R2:R1 шкивов, зависит от положения ремня 8. Оно регулируется пружиной 6, соответственно сдвигающей половины ведомого шкива 7, и пружиной 3, раздвигающей половины ведущего шкива 9, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и вакуума в полости 2, соединенной трубопроводом / с впускным коллектором двигателя. При трогании автомобиля с места пружины 3 и 6 обеспечивают наибольшее передаточное число, и в этом случае половины ведомого шкива сдвинуты, а ведущего — раздвинуты. Рис. 5. Схема клиноременной передачи: 1 — трубопровод; 2 — полость; 3, 6 — пружины; 4 — груз; 5 — редуктор; 7, 9 – шкивы; 8 — ремень; 10, 13, 14 — шестерни; 11 — муфта; 12 — вал; R1 R2 – радиусы шкивов При разгоне автомобиля действующие силы от грузов 4 центробежного регулятора и вакуума в полости 2 преодолевают силу пружин 3 и 6, сдвигают половины ведущего шкива 9 и раздвигают половины ведомого шкива 7. Таким образом, осуществляется бесступенчатое изменение передаточного числа и, следовательно, крутящего момента. Эта передача выполняет также функции межколесного дифференциала. Передача применяется на некоторых моделях легковых автомобилей. Механические бесступенчатые передачи не получили широкого распространения и имеют ограниченное применение на автомобилях из-за недостаточной надежности их работы. 4. Гидрообъемная трансмиссия Этот вид трансмиссии представляет собой бесступенчатую передачу автомобиля. В гидрообъемной трансмиссии (верхняя половина рис. 6) двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в действие гидронасос 2, соединенный трубопроводами с гидромоторами 3, валы которых связаны с ведущими колесами автомобиля. При работе двигателя гидродинамический напор жидкости, создаваемый гидронасосом в гидромоторах ведущих колес, преобразуется в механическую работу. Ведущие колеса с гидромоторами, установленными в них, называются гидромотор-колесами. Рабочее давление в системе в зависимости от конструкции гидроагрегатов — 10...50 МПа. На рис. 7 представлена простейшая схема устройства и работы гидрообъемной передачи, в которой используется гидростатический напор жидкости. При вращении коленчатого вала двигателя через кривошип 2 и шатун 3 производится перемещение поршня 4 гидронасоса. Жидкость из гидронасоса через трубопровод 9 подается в цилиндр гидродвигателя, поршень 8 которого перемещает через шатун 7 кривошип 5 и приводит во вращение ведущее колесо 6. Рис. 6. Схема гидрообъемной (верхняя половила схемы) и электрической (нижняя половина) трансмиссии: 1 — двигатель; 2 — гидронасос; 3 — гидромотор; 4 — электродвигатель; 5 — генератор Преимуществом гидрообъемной трансмиссии является бесступенчатое автоматическое изменение ее передаточного числа и передаваемого крутящего момента, что обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, облегчает и упрощает управление автомобилем и снижает утомляемость водителя и, следовательно, повышает безопасность движения. Она также повышает проходимость автомобиля в результате непрерывного потока мощности и плавного изменения крутящего момента. В действительности гидрообъемные передачи, применяемые на автомобилях, гораздо сложнее, чем представленная на рис. 7. Так, они включают роторные гидронасосы плунжерного типа, колесные гидродвигатели, магистрали высокого и низкого давления, редукционные клапаны, охладитель, дренажную и подпитывающую системы (резервуар, фильтр, охладитель, насос, редукционный и предохранительный клапаны). Рис. 7. Схема гидрообъемной передачи: 1 — двигатель; 2, 5 — кривошипы; 3, 7 — шатуны; 4, 8 — поршни; 6 —колесо; 9 — трубопровод По сравнению с механической гидрообъемная трансмиссия имеет большие габаритные размеры и массу, меньшие КПД, долговечность и более высокую стоимость. Она сложна в изготовлении и требует надежных уплотнений. 5. Электрическая трансмиссия Это бесступенчатая передача, в которой крутящий момент измеряется плавно, без участия водителя, в зависимости от сопротивления дороги и частоты вращения коленчатого вала двигателя. В электрической трансмиссии (см. нижнюю половину рис. 6) двигатель 1 внутреннего сгорания приводит в действие генератор 5. Ток от генератора поступает к электродвигателям 4 ведущих колес автомобиля. Ведущее колесо (рис. 8) с установленным внутри электродвигателем 1 называется электромотор-колесом. Крутящий момент от электродвигателя к колесу передается через колесный редуктор 2. При применении быстроходных электродвигателей в ведущих колесах используются понижающие зубчатые передачи. Преимуществом электрических трансмиссий является бесступенчатое автоматическое изменение ее передаточного числа. Это обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, упрощает и облегчает управление автомобилем и снижает утомляемость водителя, в результате повышается безопасность движения. Кроме того, повышается проходимость автомобиля вследствие непрерывного потока мощности и плавного изменения крутящего момента. Повышается также долговечность двигателя из-за уменьшения динамических нагрузок и отсутствия жесткой связи между двигателем и ведущими колесами. Однако у электрических трансмиссий КПД не превышает 0,75, что ухудшает тягово-скоростные свойства автомобиля. Кроме того, расход топлива по сравнению с механическими трансмиссиями повышается на 10...20 %. Электрические трансмиссии также имеют большую массу и высокую стоимость. Рис. 8. Электромотор-колесо: 1 — электродвигатель; 2 — редуктор

6. Гидромеханическая трансмиссия Это комбинированная трансмиссия, которая состоит из механизмов механической и гидравлической трансмиссий. В гидромеханической трансмиссии передаточное число и крутящий момент изменяются ступенчато и плавно (см. рис. 3, в). В гидромеханическую трансмиссию (рис. 9) входят гидромеханическая коробка передач 2, включающая гидротрансформатор и механическую коробку передач, карданная передача 3, главная передача 4, дифференциал 5 и полуоси 6. Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления, и в нем передача крутящего момента от двигателя 1 к трансмиссии происходит за счет гидродинамического (скоростного) напора жидкости. Гидротрансформатор плавно автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки. При этом крутящий момент от гидротрансформатора передается к механической коробке передач, в которой передачи включаются с помощью фрикционных механизмов. Применение гидротрансформатора обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, уменьшает число переключений передач, что снижает утомляемость водителя, улучшает проходимость автомобиля, почти в два раза повышается долговечность двигателя и механизмов трансмиссии вследствие уменьшения в трансмиссии динамических нагрузок и крутильных колебаний. Снижается также вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки.

Рис. 9. Схема гидромеханической трансмиссии: 1 — двигатель; 2 — гидромеханическая коробка передач; 3 — карданная передача; 4 — главная передача; 5 — дифференциал; 6 — полуоси Недостатком гидромеханической трансмиссии являются более низкий КПД, что ухудшает тягово-скоростные свойства и топливную экономичность автомобиля, более сложная конструкция и большая масса, а также высокая стоимость в производстве, которая составляет около 10 % стоимости автомобиля. Электромеханическая трансмиссия. Это комбинированная трансмиссия, которая состоит из элементов механической и электрической трансмиссий. На рис. 10 показана схема электромеханической трансмиссии автобуса большой вместимости. Двигатель 4 внутреннего сгорания расположен в задней части автобуса и приводит в действие генератор 5. Ток, вырабатываемый генератором, подводится к электродвигателю 1. Крутящий момент от электродвигателя через карданную передачу 2 подводится к ведущему мосту 3 и далее через главную передачу, дифференциал и полуоси к ведущим колесам автобуса. Сцепление и коробка передач в трансмиссии отсутствуют, так как при возрастании сопротивления дороги уменьшается частота вращения электродвигателя и автоматически увеличивается крутящий момент, подводимый к ведущим колесам автобуса. Режим работы двигателя в различных дорожных условиях зависит только от подачи топлива, которая осуществляется педалью. Отсутствие педали сцепления и рычагов переключения коробки передач существенно облегчает работу водителя автобуса, который в условиях города работает с частыми остановками. Кроме того, электромеханическая трансмиссия повышает проходимость и безопасность движения. Недостатками электромеханической трансмиссии по сравнению с механической являются меньший КПД, не превышающий 0,85, что ухудшает тягово-скоростные свойства и топливную экономичность (расход топлива увеличивается на 15... 20 %), а также большие габаритные размеры и масса. Рис. 10. Схема электромеханической трансмиссии: 1 – электродвигатель; 2 — карданная передача; 3 — ведущий мост; 4 — двигатель; 5 — генератор 7. Трансмиссии автопоездов Автопоезда, состоящие из автомобиля-тягача и прицепов или полуприцепов, могут иметь различного типа трансмиссии в зависимости от назначения автопоезда. Так, на автопоездах, предназначенных для работы по дорогам с твердым покрытием, трансмиссию имеет только автомобиль-тягач. На автопоездах, рассчитанных на работу в условиях бездорожья, для повышения их проходимости прицепы и полуприцепы обычно оборудуются ведущими мостами. Мощность и крутящий момент к этим мостам могут подводиться от двигателя автомобиля-тягача через механическую, гидравлическую или электрическую передачи. Для привода дополнительного оборудования автопоезда (лебедки, насоса подъема грузового кузова и др.) в трансмиссии имеется коробка отбора мощности, которая присоединяется к коробке передач.

Похожие работы:Производство газового оборудования для автомобилей и специфика перевода автомобилей на газовое топливоТрансмиссияТрансмиссия автомобиля УАЗ 31512Трансмиссия автомобиля УАЗ-31512ТО и ТР автомобилейКража автомобилейРемонт автомобилей 2Охранные системы автомобилейТехнология ремонта автомобилей

baza-referat.ru

Типы и характеристики трансмиссий

 Современные автомобили: типы и характеристики трансмиссий.

Для тех, кто тем или иным образом связан с эксплуатацией автомобилей, в значительной степени интересна информация о существующих видах трансмиссий, сути их различий, особенностей, достоинств и недостатков. Не менее интересен вопрос о том, сколько же всего видов трансмиссий эксплуатируется в автомобильной промышленности, и почему какой-либо один из всех существующих – не может заменить остальные.

Для того чтобы получить ответ на эти вопросы, необходимо, прежде всего, разобраться с основной концепцией функциональности коробки передач.

Коробка передач (КП) – механизм, конструкционно размещенный между двигателем и колесами, основная функция которого – изменение крутящего момента ВВ (выходного вала) любого типа двигателя с целью создания наиболее оптимальных режимов его работы. Как правило, система шестерен, валов и муфт переключения, размещенных внутри полости специальной камеры, которая предотвращает попадание загрязняющих фрагментов на поверхность трущихся деталей, а так же способствует предотвращению потерь горюче-смазочных материалов, разбрызгивающихся внутри полости камеры. Изначально, этот механизм имел форму, близкую к правильному прямоугольнику, и именно поэтому, назывался «коробкой скоростей», однако, с введением технологических модернизаций, последствием которых явилось изменение скорости вращения ВВ и крутящего момента, передаваемого как рабочей части станка, так и машины, агрегат стал именоваться коробкой переключения передач (КПП).

Коробка передач – изменения от первых конструкций к современным модификациям.

Механические коробки передач относятся к категории основных агрегатов в автомобиле, прошедшие сложное развитие от самых простых двухступенчатых устройств, при помощи которых обеспечивалось движение вперед-назад, до конструктивно сложного механизма, при помощи которого режим движения осуществляется в наиболее оптимальном режиме. Длительный период в автомобилях использовались всего лишь три передачи (без учета заднего хода). Использование в конструкции автомобилей четырехступенчатых агрегатов было достаточно краткосрочным, поскольку они практически сразу подверглись модернизации, вследствие которой автоиндустрия перешла на пятискоростные КПП. В наше время на мировой авторынок выведены автомашины, оснащенные шестиступенчатыми КПП, но в эксклюзивных моделях мировых производителей можно встретить и семиступенчатые коробки.

Как правило, низшие уровни передач обеспечивают высокий показатель тягового усилия, что позволяет автомобилю плавно начать движение, преодолевать, без разгоняющего момента, достаточно высокие подъемы, а так же осуществлять движение по бездорожью, на плохом полотне дороги или по пересеченной местности. Режимы промежуточных передач позволяют начать автомобилю движение плавно, без рывков, до прямой передачи (как правило – 4-й скорости). Появление 5-й (а также – каждой последующей) передачи, дало возможность осуществлять движение по ровному полотну трассы на высоких скоростях, но, при этом, обороты двигателя остаются сравнительно небольшими, что позволяет значительно экономить используемое топливо, а так же повысить ресурс мотора.

Разделение по типам и основным характеристикам механических КПП.

Основным отличительным признаком механических КПП являет разделение по количеству валов.

Наиболее распространенные – трехвальные, имеют:

  • Ведомый (первичный) вал, который при включенной скорости соединен с маховиком двигателя;
  • Ведущий (вторичный) вал, в котором фланец соединен с карданной передачей;
  • Промежуточный (дополнительный) вал, связующий между собой первичный и вторичный, а так же изменяющий передаточное число в момент выбора водителем нужного режима движения.

Во многих конструкциях автомобилей, имеющих передний привод или предусматривающих заднее расположение двигателя, используются двухвальные КПП, в которых отсутствует промежуточный вал, вследствие чего в них исключена возможность включения режимов прямой передачи, при этом конструкционные возможности данного вида МКПП, предоставляют возможность создавать оптимальные режимы управления машиной.

Так же следует отметить, что механические КПП имеют различия в режимах переключения, которые разделяются на:

  • Несинхронизированный, в котором водителю необходимо осуществлять повышенный контроль над выполняемым переключением передач, поскольку при переходе на наиболее высокие передачи нужен двойной отжим, а при переходе на более низкие – выполнение перегазовки.
  • Синхронизированный, в котором специально установленные оригинальные синхронизаторы обеспечивают упрощенный режим эксплуатации, при котором переключение производится без перегазовок и двойных отжимов.

Безусловным достоинством механической КПП является ее конструктивная возможность к буксировке автомобиля любым способом:

  • Используя буксировочный трос;
  • Методом жесткой сцепки;
  • Посредством частичной погрузки на транспортер.

Кроме того, любая запчасть КПП может быть легко отремонтирована, поскольку и пары шестерен, и вал выходной демультипликатора, а так же вилки переключения и используемые синхронизаторы (как правило, на современных автомобилях это синхронизатор 1-й и 2-й передачи оригинал Артикул12JS160T-1701170 и синхронизатор 3-й и 4-й он же 5-й и 6-й передачи Артикул JS130T-1701180), заменяются очень легко.

Появление и модернизация автоматической КПП.

Следует признать, что синхронизаторы механической коробки передач обеспечивают удобный режим переключения скоростного режима автомобиля, но при этом нельзя отрицать, что такое управление требует повышенной концентрации внимания при выборе скоростей. Функциональные возможности автоматической трансмиссии избавляют автомобилистов от всех неудобств и моральных перегрузок, упрощая процесс управления автотранспортом.

Изучение планетарных трансмиссий и эксперименты с ними начались достаточно давно, и впервые были опробованы на популярной модели Ford-T, однако, полноценная версия работающей автоматизированной трансмиссии, в которой предельно минимизировано участие водителя, была создана компанией General Motors. Коробка была оснащена четырьмя передачами и в ее системе автоматизированного переключения предусмотрено использование гидромуфты, которая, в свою очередь, со временем эволюционировала в новую форму – гидротрансформатор, в котором реактор обеспечивал переключение в наиболее плавных и эффективных режимах.

Современный гидротрансформатор.

В классической версии АКПП современного автомобиля гидромуфта вытеснена гидротрансформатором, в котором, наряду с турбинным и насосным колесами, имеется ротор, чаще обозначаемый – реактором.

Заполняющее гидромуфту масло, обеспечивает через планетарный механизм трансмиссии, плавный процесс трансформации крутящего момента, который исходит от двигателя. При этом величина крутящего момента, изменяемая автоматически (в зависимости от дорожных условий и скорости автомобиля), обеспечивает плавную смену режимов движения при щадящих нагрузках на трансмиссию. Насосное колесо в АКПП приводится во вращение коленвалом двигателя, а турбинное – связано с ведущим валом КП. Крутящий момент, равномерно распределенный по лопастям колеса турбинного, передается на ведущие колеса машины.

Несомненным преимуществом АКПП с гидротрансформатором, является комфортность в управлении, а так же максимальная надежность (относительно иных видов коробок, не предусматривающих необходимость ручного переключения режимов передач).

В то же время нельзя отрицать и наличие некоторых недостатков:

  • автомобиль, на котором установлена АКПП имеет более высокий показатель расхода топлива по сравнению с МКПП;
  • машина с АКПП может подвергаться буксировке только в исключительных случаях, при строжайшем соблюдении всех необходимых предосторожностей, и на очень короткие расстояния. В данном случае – наиболее оптимальными являются услуги эвакуатора.

АКПП секвентального типа

По принципу работы секвентальные АКПП не имеют существенных отличий от простых механически передач, которые в этом типе агрегатов переключаются автоматически, посредством специальной гидромеханической системы. Поскольку при секвентальных АКПП управление осуществляется электронной системой машины, не требуется наличие педали сцепления. Секвентальность (иными словами – последовательность, англ.) означает строгую очередность переключения передач: пошаговый переход от низшей к – высшей, и наоборот, что предполагает переключение вперед-назад только при прохождение каждой ступени передачи строго по порядку, что крайне удобно на автомобилях спортивного класса, в условиях критического дефицита времени на принятие решения.

Нашли свое применение секвентальные КПП и на механизмах тракторного типа, поскольку на большинстве из них используется множество передач с широким диапазоном изменений крутящего момента.

Роботизированные КПП

   

Техническое устройство и принципы действия роботизированной КП в большой степени совпадают с техническими характеристиками стандартной механической трансмиссии. Она имеет те же три вида основных валов (ведомый, ведущий, промежуточный), идентичные шестерни, а так же передаточные числа. Термином «Робот» принято обозначать управляющие всем процессом в ходе эксплуатации специальные приспособления – «сервоприводы» и «актуаторы», которые в необходимый момент производят соединение и разъединение коробки с маховиком мотора, а так же вводят-выводят из соединительного зацепления шестерни вала. Управление этим процессов осуществляется специальным электроблоком, передающим управляющую команду на электродвигатель, который оснащен редуктором, а в некоторых случаях – на устройство с гидроприводом.

При оснащении автомобиля роботизированной КП водитель может осуществлять управление транспортным средством в автоматическом режиме, доверив контроль над ситуацией компьютеру, либо использовать для переключения передачи рычаг или лепестковый селектор, который находится вод рулем автомобиля.

К недостаткам роботизированной коробки передач можно отнести:

  • невозможность при езде в сложных условиях, плавного управления сцеплением, поскольку при частом переключении передач чувствуется дискомфорт;
  • длительное размыкание ведомого и ведущего дисков, дают ощущение небольших временных провалов, при переходе с одной передачи, на другую, в результате чего зачастую нарушается приемистость двигателя и происходит некоторое снижение скорости машины.

Роботизированные КПП, оснащенные двойным сцеплением.

Эта модификация роботизированной КП была создана для решения выше перечисленных проблем, что стало возможным благодаря установке сдвоенной структуры сцепления. Использование этой конструкции привело к значительному повышению интеллектуальных возможностей агрегата, что выразилось в возможности предупреждающего выбора следующего режима скорости, и включения его заранее, наряду с еще работающей передачей. Кроме того, этот вид КА отличается не только наличием двух сцеплений, но и конструктивным использованием двух первичных валов. В такой модификации, в тот момент, когда первая из передач уже ведет передачу крутящего момента на ведущий вал, вторая – ожидает своей очереди в полной готовности, включенная через 2-ой первичный вал, будучи еще разъединенной со своим ведущим валом. При таком взаимодействии время перехода с позиции одной передачи на другую, заметно сокращается, маневренность автомобиля становится более предсказуемой, а управление им более комфортным.

Как правило, роботизированные агрегаты трансмиссии этого типа выпускаются в шестиступенчатой модификации.

Следует отметить, что скорость перехода с одного режима передачи на другой в роботизированных коробках преселективного агрегата практически молниеносна, а управление им – максимально комфортно.

Вариатор

Как агрегат автоматической трансмиссии, вариатор имеет существенные преимущества:

  1. В его конструкции не предусмотрено наличие излишних шестерен и валов, в связи с чем, нет необходимости для изменения крутящего момента на определенное значение, систематически отключать двигатель от трансмиссии.
  2. У него нет явно выраженных ступеней передач, определенных каким либо фиксированным передаточным числом.
  3. Крутящий момент, переданный вариатором на ведущий вал, постоянно меняется, в зависимости от того, каким образом расположен клиновый ремень по отношению к конусообразным шкивам.
  4. Мягкий и плавный ход трансмиссии, оснащенной вариатором, практически идеален.

Учитывая это, можно с уверенностью говорить о том, что вариаторы – несомненно, являются революционной конструкцией, за которыми – будущее автомобилестроения, хотя пока они могли справляться только с мощностью небольших автомобилей.

Типтроник. Истинное значение термина.

Термин «Типтроник», появившийся в обиходе автолюбителей, достаточно не нов, хотя многие, не зная его точного значение, применяют его как одно из названий коробки передач. Это ошибочное мнение, поскольку прямое значение этого термина относится не к самой коробке, а к ее функциональной возможности, которая возникает вследствие установки в ее конструкцию дополнительного устройства.

Использование в автомобиле стандартизированной формы автоматизированной коробки передач, не дает возможности осуществлять полноценный контроль над некоторыми динамическими параметрами. К примеру – при этом не возможно форсированное ускорение, торможение двигателем, или же принудительный переход на режим пониженной передачи. В этом случае, функция «типтроник», при помощи которой решаются эти проблемы, обеспечивается связанной с электроблоком управления системой вспомогательной регулировки скоростей, при помощи рычага селектора.

Безусловно, это устройство может быть признано универсальным, и его использование целесообразно как в классических автоматических трансмиссиях, так и в роботизированных модификациях коробок передач, и даже в вариаторах.

Инновационные разработки современных трансмиссий.

Бессмысленно спорить о личностных приоритетах в управлении автомобилями. Для кого-то управление автомобилем в механическом режиме, чувствуя даже небольшие изменения в его поведении и исправляя их посредством переключения передач вручную – более привычно, кто-то отдаст предпочтение автомату, вариатору или роботу, упрощающим процесс вождения и значительно сокращающим время обучения управления автомобилем, но в то же время, необходимо понимать, что мировое автомобилестроение все больше уделяет внимание постоянно внедряемым инновациям, которые ведутся в сфере автоматических трансмиссий, все больше внедряя в новые модели, выпускаемые на рынок, новые, прогрессивные решения, упрощающие управление автомобилем и повышающие безопасность находящихся в нем людей.

Нельзя отрицать, что внедрение в конструкцию автомобиля инновационных трансмиссий с программируемым управлением, ведут к существенному удорожанию стоимости автомобиля, но при этом следует помнить, что это один из ключевых агрегатов, обеспечивающих высокую комфортность и безопасность автомобиля. Уже сегодня эксперты мирового рынка в области автомобилестроения с уверенностью заявляют о полномасштабном внедрении в современные конструкции выпускаемых машин автоматических и роботизированных трансмиссий, за которыми, по их мнению, будущее данной отрасли.

Ведущими автомобильными корпорация и концернами мира, усиленными темпами, помимо трансмиссий с двойным сцеплением, ведутся разработки по созданию более совершенных агрегатов, а также исследования по расширению возможностей применения вариаторов.

Подведем итоги

Учитывая выше изложенный анализ КПП, выбирая в автосалоне автомобиль, который вы хотели бы приобрести, будьте предельно внимательны. Не всегда менеджеры по продажам правильно формулируют название агрегата, установленного в автомобиле, заведомо лукавя, обозначая его конструктивные особенности. Именно поэтому, целесообразно лично убедиться в том, какой вид трансмиссии установлен на машине – АКПП, коробка-робот или вариатор. Помните, что эти конструкции различаются не только в комфортности управления, но и имеют существенные отличия при движении в условиях загруженности дорог, гарантийном ремонте, ценах на запчасти и обслуживание, которые для вариаторов и роботов значительно выше, нежели для АКПП.

euro-gearbox.ru


Смотрите также