Коробка переменных передач

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Ярославский государственный технический университет

Кафедра “Автомобильный транспорт”

Пояснительная записка к лабораторной работе по дисциплине “Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования”

“Коробка переменных передач”

Работу выполнил

Студент группы АТ-33

Жишко С.А.

2013

Коробка передач

Коробка передач представляет собой механизм, в котором шестерни (зубчатые колеса) можно сцеплять в различных комбинациях, получая различные передаточные числа - ступени и служит для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя ведущим колесам, изменения скорости и направления движения автомобиля, а также для длительного рассоединения двигателя от трансмиссии во время стоянки и при движении накатом. При трогании с места на подъем с грузом, быстром разгоне, а также при движении по плохим дорогам, крутящий момент, передаваемый от двигателя к ведущим колесам должен быть больше, чем при движении по горизонтальному участку дороги. Для этого на автомобилях применяют ступенчатые шестеренчатые коробки передач. Для движения вперед коробки передач автомобилей имеют четыре или пять ступеней и одну для движения назад. Обычно четыре передачи имеют легковые автомобили и малогабаритные автобусы, а также грузовые автомобили небольшой грузоподъемности, а вот пятиступенчатые передачи имеют автомобили большой грузоподъемности, а также коробки передач больших автобусов.

Чем больше число передач, тем лучше автомобиль приспосабливается к различным дорожным условиям. Чтобы коробка передач работала бесшумно, с минимальным износом, применяют зубчатые колеса с косыми зубьями.

В основном на автомобилях применяют простые ступенчатые передачи, переключение передач, в которых происходит передвижением зубчатых колес или передвижением муфт.

Рисунок 1. Ступенчатая передача

В передаче из двух шестерен меньшая шестерня является ведущей, а большая - ведомой. Крутящий момент на ведомой шестерне будет больше, чем на ведущей, во столько раз, во сколько число зубьев на ведомой шестерне больше, чем на ведущей. Частота вращения ведущей шестерни будет соответственно больше частоты вращения ведомой шестерни. Передаточным числом, называется число полученное от деления числа зубьев ведомой шестерни, на число зубьев ведущей шестерни.

Для получения вращающего момента, различного по величине, необходимого для работы автомобиля, в коробке передач имеются несколько пар шестерен с различными передаточными числами. Общее передаточное число получается при умножении передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче.

Если между ведомой и ведущей шестерней поместить промежуточную шестерню, и через нее подавать крутящий момент, то ведомая шестерня изменит направление движения на обратное.

На рисунке изображена трехступенчатая передача, которая имеет три скорости передние и одну заднюю. Картер коробки передач отлит из чугуна и имеет две крышки боковую и верхнюю, гнезда для крепления валов и осей. В нижней и боковой стенках картера сделаны отверстия для слива отработавшего масла и для заполнения коробки передач свежим.

Рисунок 2. Простейшая коробка передач. 1 - картер, 2 - шестерня первичного вала, 3 - зубчатый венец, 4 - рычаг переключения передач, 5 - ползуны, в - подвижная шестерня третьей и четвертой передач, 7 - подвижная каретка шестерен первой передачи и заднего хода, 8 - вилка, 9 - блок шестерен заднего хода, 10 - шестерня заднего хода, 11 - шестерня первой передачи, 12 - шестерня постоянного зацепления.

Ведущий вал коробки передач изготовлен из стали вместе с ведущей шестерней и зубчатым венцом. При зацеплении малой шестерни подвижной каретки 7 с шестерней 11 промежуточного вала, позволяет включить первую передачу. При этом частота вращения ведомого вала, будет значительно меньше, по сравнению с частотой вращения этого же вала, когда в зацеплении участвуют другие пары шестерен на переднем ходу, а крутящий момент будет наибольшим. В картере 1 закреплены три вала, ведущий, ведомый и промежуточный вал. Ведущий и ведомый валы расположены на одной оси. Ведомый вал имеет шлицы и передним концом опирается на роликовый подшипник, помещенный внутри заднего конца ведомого вала. Передача вращения от ведущего вала на ведомый происходит при помощи промежуточного вала. Ведущий вал находится в постоянном соединении с промежуточным валом, через шестерни 2 и 12.

Для включения двух оставшихся передних передач взаимодействуют две подвижные шестерни, закрепленные на шлицах ведомого вала и шестерни, жестко закрепленные на промежуточном валу.

Рычаг 4 передвигает подвижные шестерни ведомого вала через вилки 8, которые перемещаются вместе с ползунами 5.

Третья передача включается перемещением самой малой подвижной шестерни до зацепления ее с зубчатым венцом 3. В этом случае вращение происходит минуя промежуточный вал, от ведущего вала к ведомому.

Блок шестерен 9 используется для включения заднего хода. Блок шестерен установлен на оси, запрессованной в картере. При движении задним ходом вращающее движение от ведущего вала к ведомому происходит через шестерню заднего хода 10, расположенную на промежуточном валу и блок шестерен на подвижную каретку шестерен 7.Механизм переключения передач размещен на верхней крышке картера коробки передач.

коробка передача синхронизатор ступенчатый

Пятиступенчатая коробка передач

Устанавливается на автомобилях ЗИЛ. Пять передач предназначены для движения вперед и одна передача для движения назад. Коробка передач пятиступенчатая трехходовая, имеет два синхронизатора для включения второй и третьей, четвертой и пятой передач. Валы и шестерни расположены аналогично четырехступенчатой коробки передач, но на ведомом мосту и промежуточном добавлено по одной косозубой шестерне постоянного зацепления. Шестерни всех валов, кроме шестерен первой передачи, находятся в постоянном зацеплении. На промежуточном валу все шестерни закреплены шпонками, кроме шестерен первой передачи. Первую передачу включают перемещением вперед прямозубой шестерни 7.

Рисунок 3. Схема включения передач автомобиля ЗИЛ 1 - первичный вал, 2 - синхронизатор четвертой и пятой передач, 3 и 15 - шестерни четвертой передачи, 4 и 14 - шестерни третьей передачи, 5 - синхронизатор второй и третьей передачи, 6 и 11 - шестерни второй передачи, 7 - подвижная шестерня первой передачи и заднего хода, 8 - вторичный (ведомый )вал, 9 и 12 - малая и большая шестерня блока шестерен заднего хода, 10 - шестерня первой передачи, 13 - шестерня заднего хода, 16 - шестерня постоянного зацепления, 17 - промежуточный вал, 18 - блокирующее конусное кольцо.

Сливное отверстие картера закрыто пробкой с магнитом для улавливания металлических частиц. Сверху коробка передач закрыта крышкой, в которой размещен механизм переключения передач.

Первая передача включается перемещением вперед шестерни первой передачи 7 ведомого вала 8.

Вторая передача включается перемещением назад муфты синхронизатора 2 и 5 второй и третьей передач. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне второй передачи, закрепляя ее на ведомом валу.

Третья передача включается перемещением вперед муфты синхронизатора. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне третьей передачи, закрепляя ее на ведомом валу. При включении передних передач конусные блокирующие кольца 18 позволяют уравнять частоту вращения вторичного вала и включаемой шестерни, а затем синхронизатор жестко соединяет эту шестерню с валом.

Четвертая передача включается перемещением назад муфты синхронизатора 2 четвертой и пятой передач. Зубья муфты через венец закрепляют шестерню четвертой передачи на ведомом валу.

Пятая передача включается перемещением вперед этой же муфты синхронизатора 2. При этом наружные зубья муфты входят в зацепление с внутренними зубьями ведущего вала, жестко соединяя его непосредственно с ведомым валом (прямая передача), промежуточный вал в передаче крутящего момента не участвует.

Задний ход включается перемещением шестерни 7 первой передачи по шлицам ведомого вала назад до включения ее с шестерней 9 блока заднего хода. Чтобы заставить вторичный вал вращаться в обратную сторону, между ведущей шестерней промежуточного вала и ведомой шестерней ведомого вала, помещают шестеренку передачи заднего хода. Передача крутящего момента с промежуточного вала на ведомый будет происходить через эту шестеренку, вследствие чего ведомый вал будет вращаться в обратном направлении.

Механизм переключения передач смонтирован в крышке картера.

Для предотвращения движения назад, при включенных первых передачах, применяют предохранитель 7, который состоит из плунжера с пружиной и расположен в корпусе 10 рычага переключения передач.

Рисунок 4. Механизм переключения передач автомобиля ЗИЛ: а - устройство, б - предохранитель включения заднего хода, в - схема переключения рычага передач, 1 - крышка, 2 - ползуны, 3 - рычаг переключения передач, 4 - пружина фиксатора, 5 - шарик фиксатора передачи, 6 - вилки, 7 - предохранитель включения заднего хода, 8 - шарики замка, 9 - штифт замка, 10 - корпус рычага, 11 - промежуточный рычаг включения первой передачи и заднего хода, I-V - передачи, 3Х - задний ход.

Два шарика замкового устройства размещаются в крышке между ползунами 2 и штифтом. Выемки, на ползунах, при нейтральной передаче, располагаются против шариков 8. при перемещении среднего ползуна, два других ползуна оказываются запертыми шариками. В случае перемещения крайнего ползуна, шарик выходит из паза, перемещает соседний шарик, который входит в паз среднего ползуна, перемещает штифт 9, который давит на вторые шарики и запирает средний и другой крайние ползуны.

Для фиксации включенной передачи служит фиксатор, состоящий из пружины 4 и шарика 5. При включении передачи шарик под действием силы пружины входит в углубление ползуна 2 и препятствует его передвижению при включенной передаче.

Такое замковое устройство механизма переключения передач предотвращает одновременное включение двух передач.

Синхронизатор

Предназначен для бесшумного включения коробки передач переднего хода. Это возможно при выравнивании в момент включения частоты вращения включаемых в зацепление шестерен и ведомого вала. Четвертая и третья передачи для облегчения включения имеют синхронизатор инерционного типа (на автомобилях ЗИЛ-130).

Механизм синхронизатора собран на ступице 2.

Рисунок 5. Синхронизатор автомобиля ГАЗ а - детали; б - продольный разрез; 1 - блокирующие конусные кольца; 2 - ступица; 3 - сухарь; 4 - муфта; 5 - пружинные кольца; 6 - вилка; 7 - ведомая шестерня третьей передачи; 8 - вторичный вал; 9 - шестерня первичного вала и четвертой передачи; А - зубчатые венцы шестерен; Б - зубчатые венцы блокирующего кольца

Ступица 2 установлена на шлицах ведомого вала коробки передач. Ступица имеет внутри три продольных шлица для размещения сухарей 3, а снаружи зубья. В центре каждого шлица сделаны отверстия. Сухари 3 входят своими выступами в кольцевую канавку на внутренней поверхности муфты 4 включения третьей и четвертой передач. Шестерни 9 и 7 со стороны синхронизатора имеют зубчатый венец А и конические выступы, на которые опирается коническая поверхность блокирующего кольца 1.

При включении третьей передачи муфту передвигают из нейтрального положения назад, и ее шлицы входят в зацепление с зубчатым венцом шестерни 7, после чего эта шестерня может вращаться только вместе с ведомым валом. В начале своего перемещения муфта увлекает за собой три сухаря 3, которые, нажимая своими торцами на блокирующее кольцо 1, перемещают его в сторону включаемой шестерни 7 и заставляют внутреннюю конусную поверхность кольца прижиматься к конусной поверхности шестерни. В результате трения между соприкасающимися поверхностями этих деталей частоты вращения шестерни 7 и муфты 4 уравниваются, после чего муфта 4 под действием силы передаваемой от вилки включения, безударно сцепляется с венцом шестерни 7. Так же включается четвертая передача при перемещении муфты 4 вперед до зацепления ее шлицев с зубчатым венцом шестерни 9 ведущего вала.

Синхронизатор инерционного типа состоит из муфты с двумя зубчатыми венцами, закрепленными в пазах ведомого вала, двух блокирующих колец с коническими внутренними поверхностями, трех пальцев и трех сухарей с пружинами. В муфте имеются шесть отверстий, у которых по боковым поверхностях сделаны конусные выточки. Через три отверстия проходят пальцы, соединяющие блокирующие кольца, а через другие три отверстия - сухари с конусными выточками, внутри которых расположены пружины. В средней части пальцев нарезаны конусные фаски. При перемещении муфты синхронизатора, блокирующие кольца перемещаются вместе с ней и подходят до соприкосновения с конусной поверхностью выступа включаемой шестерни. Сдвиг блокирующего кольца по отношению к отверстиям диска происходит за счет разности частот вращения муфты синхронизатора и включаемой шестерни. Опираясь, на конические отверстия муфты, пальцы будут препятствовать дальнейшему перемещению муфты. Когда частота вращения шестерни и блокирующего кольца станет одинаковой, ничто не будет препятствовать дальнейшему движению муфты, сухари сходятся, пружины сжимаются, муфта перемещается и происходит бесшумное включение передачи

Раздаточная коробка

Раздаточная коробка служит для передачи крутящего момента к ведущим мостам и для включения и выключения переднего ведущего моста. Раздаточная коробка применяется на автомобилях повышенной проходимости с передним и задним ведущими мостами. Она может быть выполнена с дополнительной понижающей передачей или без нее.

В раздаточной коробке без дополнительной понижающей передачи вал заднего моста постоянно соединен с механизмами привода, а включение переднего привода осуществляется при помощи зубчатой муфты. Такая конструкция распределяет крутящий момент между колесами переднего и заднего ведущего моста в соответствии с силами сцепления дорожного покрытия с колесами автомобиля. Например, для того чтобы исключить проскальзывание передних управляемых колес при повороте на дорогах с усовершенствованным покрытием, передний мост отключается и включается только в трудных дорожных условиях, где требуется повышенная проходимость.

В раздаточных коробках более сложной конструкций применяют межосевой дифференциал. Он позволяет вращаться валам переднего и заднего привода с различными угловыми скоростями, тем самым устраняя проскальзывание передних колес относительно дороги при повороте. Межосевой дифференциал позволяет избежать потерь мощности двигателя и сэкономить топливо.

Дополнительная понижающая передача предназначена для того, чтобы еще больше увеличить силу тяги на ведущих колесах. Конструктивная схема такой раздаточной коробки отличается от простейшей наличием пары шестерен, повышающих передаточное число.

Передний мост включается перемещением передвижной шестерни промежуточного вала назад. При прямой передаче шестерня ведущего вала перемещается назад, и ее зубья зацепляются с внутренними зубьями шестерни ведомого вала. Включение пониженной передачи осуществляется перемещением шестерни ведущего вала вперед до зацепления с шестерней промежуточного вала. Механизм переключения передач размещается сбоку раздаточной коробки и включает в себя два ползуна и две вилки. Механизм переключения передач приводится в действие рычагами, размещенными в кабине водителя. Перед включением понижающей передачи необходимо выключить передний мост иначе понижающая передача не включится. Принцип действия раздаточной коробки аналогичен принципу переключения коробки передач.

В коробке передач, а также в раздаточной коробке применяют трансмиссионное масло, которое может быть летним или зимним. Трансмиссионное масло получают из мазута путем отстаивания. Такое масло обладает большей вязкостью, чем обычное моторное масло. Трансмиссионное масло отличается высокой способностью хорошо прилипать к смазываемым деталям.

Рисунок 6. Раздаточная коробка: 1 - предохранительный клапан; 2 - крышка люка; 3 - ведущая шестерня (шестерня включения прямой и понижающей передач); 4, 7 - подшипники вала привода заднего моста; 5 - ведомая шестерня спидометра; 6 - ведущая шестерня спидометра; 8, 20, 28, 43 - стопорные кольца; 9, 36 - сальники; 10 - вал привода заднего моста; 11, 37 - фланцы с отражателем; 12, 38 - гайки; 13, 19, 26, 39 - уплотнительные кольца подшипников; 14, 40 - крышки; 15, 41 - подшипники промежуточного вала; 16, 23 - крышки подшипников; 17 - промежуточный вал; 18, 25 - гайки; 21 - промежуточная шестерня; 22, 35 - подшипники вала привода переднего моста; 24 - вал привода переднего моста; 27 - упорная шайба; 29 - крышка картера; 30 - шестерня привода переднего моста; 31 - пробка сливного отверстия; 32 - подшипник шестерни; 33 - муфта выключения переднего моста; 34 - картер; 42 - заглушка; 44 - ведущий вал (вторичный вал коробки передач); 45 - подшипники ведущего вала (вторичного вал коробки передач); 46 - пробка маслоналивного (контрольного) отверстия; 47 - штуцер; 48 - упорная шайба; 49 - уплотнительное кольцо

Двухступенчатая раздаточная коробка с понижающей передачей, одним рычагом переключения, без межосевого дифференциала. Крутящий момент от коробки передач передается к ведущему валу раздаточной коробки. Ведомый вал постоянно соединен через карданную передачу с главной передачей ведущего заднего моста автомобиля. При включении привода переднего моста валы соединяются между собой зубчатой муфтой и вращаются с одинаковыми угловыми скоростями.

Раздаточная коробка состоит из чугунного картера с крышкой, ведущего, промежуточного и ведомого валов, вала привода переднего моста, зубчатых колес и зубчатой муфты выключения переднего моста.

Она прикреплена четырьмя болтами к задней стенке картера коробки передач и уплотнена герметиком. Центрирование раздаточной коробки относительно коробки передач осуществляется по наружной обойме двухрядного подшипника вторичного вала коробки передач. На задней части картера раздаточной коробки установлен механизм стояночного тормоза. В картере раздаточной коробки на подшипниках качения установлены ведущий и промежуточный валы, валы привода переднего и заднего мостов с прямозубыми шестернями. Ведущим валом для раздаточной коробки служит шлицевый конец вторичного вала коробки передач, он установлен в ведущую шестерню раздаточной коробки. Соосно с ведущим валом на двух шариковых подшипниках установлен вал привода заднего моста. Между подшипниками находится червячная шестерня привода спидометра.

Промежуточный вал, выполненный за одно целое с промежуточной шестерней понижающей передачи, вращается на одном роликовом и одном шариковом подшипниках.

Вал привода переднего моста, изготовленный за одно целое с шестерней, установлен в нижней части картера раздаточной коробки и вращается на двух шариковых подшипниках.

Механизм переключения раздаточной коробки состоит из двух штоков и двух вилок, расположенных в крышке картера раздаточной коробки. Вилки скользят по неподвижным штокам и снабжены шариковыми фиксаторами.

Размещено на Allbest.ru