Коробка передач

Коробка передач — обязательный агрегат трансмиссии АТС, так как поршневой ДВС имеет недостаточный диапазон изменения крутящего момента и числа оборотов, необходимый в условиях эксплуатации. Бензиновые ДВС имеют диапазон 3 раза, дизельные 1,4 раза. Диапазон частот 3 ед. Необходимо иметь диапазон 10…12 раз, что и обеспечивает коробка передач.

Лекция №12

Таким образом, назначением коробки передач является изменение в широких пределах тягового усилия на ведущих колесах АТС и скорости движения транспортного средства за счет изменения передаточного числа.

Передаточное число коробки передач равно отношению частот ее ведущего и ведомого валов.

В зависимости от характера изменения передаточного числа различают следующие типы коробок передач: ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные.

В зависимости от характера связи между ведущим и ведомым валами различают: механические, гидравлические, электрические и комбинированные.

В зависимости от способа управления различают: автоматические и неавтоматические.

Наибольшее распространение на АТС получили ступенчатые механические коробки передач с зубчатыми механизмами.

Указанный тип коробки передач позволяет обеспечить в более полной мере требования, предъявляемые к коробке передач:

1. Обеспечение оптимальных тягово-скоростных и топливно-экономичных свойств автомобиля при существующей внешней характеристике двигателя;

2. Бесшумность при работе и переключении передач;

3. Легкость управления;

4. Высокий КПД.

Основы конструкции ступенчатых механических коробок передач

В основе принципа действия ступенчатой механической коробки лежит принцип изменения величины оборотов и передаваемого момента меду двумя зубчатыми механизмами в виде колес цилиндрической формы, контактирующих между собой посредством зубьев и располагаемых на подвижных либо неподвижных осях. Из двух, находящихся в зацеплении зубчатых колес, меньшее называется шестерней, большее — колесом.

Типы ступенчатых механических коробок передач

В зависимости от подвижности осей различают коробки передач:

1. с неподвижными осями;

2. с подвижными осями (планетарные);

3. комбинированные.

По числу ступеней:

1. 3-х ступенчатые;

2. многоступенчатые.

По типу зубчатого зацепления:

1. прямозубые;

2. косозубые;

3. шевронные;

4. смешенные.

По способу переключения передач:

1. с подвижными зубчатыми колесами (каретками);

2. с муфтами легкого включения;

3. с синхронизаторами.

По способу управления:

1. с непосредственным управлением;

2. с дистанционным управлением;

3. полуавтоматические;

4. автоматические.

На современных АТС наибольшее распространение получили коробки передач с неподвижными осями валов шестерни.

В зависимости от числа валов:

1. двухвальные;

2. трехвальные;

3. многовальные.

На современных АТС для увеличения передач коробки к ней подсоединяются дополнительные редукторы, которые могут устанавливаться до коробки — делитель, после коробки — демультипликатор.

Принципиальная схема трехступенчатой трех вальной

с неподвижными осями механической коробки передач

с непосредственным управлением

Согласно схемы, включение прямой и второй передачи обеспечивается при помощи специального устройства, называемого зубчатой муфтой (муфтой легкого включения). Включение первой передачи и задней обеспечивается перемещением шестерни (каретки).

В трансмиссии современных переднеприводных автомобилей устанавливаются двухвальные коробки передач.

Схема механической ступенчатой двухвальной коробки передач

Особенности конструкций устройств безударного включения передачи

Применение вышерассмотренных устройств включения передач обеспечивают переключение передач в коробке при наличии ударных нагрузок на зубья. Применение зубчатых колес-кареток упрощает конструкцию коробки передач, но при этом в момент

Принцип действия синхронизатора

Синхронизатор выравнивает, за счет имеющихся в его конструкции поверхностей трения, угловые скорости вращения соединяемых зубчатых венцов не позволяя, за счет присутствия блокирующего устройства, зубчатым венцам основных частей муфты войти в соприкосновение до момента выравнивания угловых скоростей этих венцов.

В современных коробках передач синхронизаторы устанавливают на всех передачах переднего хода, а на некоторых коробках, и заднего хода.

Типы синхронизаторов

Наибольшее распространение получили синхронизаторы инерционного типа, которые блокируют включенную зубчатую муфту до тех пор, пока кинетическая энергия детали, вращающейся вместе с ведомым диском, не будет поглощена работой трения в синхронизаторе. Этот момент времени соответствует полному равенству угловых скоростей синхронизируемых элементов.

Синхронизаторы могут быть одностороннего, для включения одной передачи, и двухстороннего, для включения двух передач, действия.

Основные элементы инерционного синхронизатора

1. Выравнивающий — фрикционный элемент, поглощающий энергию касательных сил.

2. Блокирующий — устройство, препятствующее перемещению включающей зубчатой муфты до полного выравнивания угловых скоростей.

3. Включающий — зубчатая муфта, включающая передачу.

Лекция 13

Схема инерционного синхронизатора

При перемещении рычага 1 перемещается кольцо муфты включения, которое заставляет перемещаться ступицу передачи 3. В результате перемещения упорная конусная поверхность ступицы соприкасается с конусом включаемой шестерни. Возникает трения, результатом которого является начало вращения шестерни 4. Вращение происходит с проскальзыванием до тех пор, пока угловые скорости не выровняются. Дальнейшее перемещение рычага 1 приводит к контакту муфты 2 с зубьями 5 шестерни 4. Наличие конусной поверхности на торцах зубьев муфты и шестерни приводит к возможности входа в контакт зуба во впадину. Для фиксации момента включения и предотвращения самовыключения передачи, синхронизатор может иметь специальное пружинное устройство:

Кроме пружинного, существуют конусные замковые устройства:

Наличие осевых сил приводит к выбору зазора а и прижатию зубьев друг к другу.

На современных коробках применяются замковые устройства, в основе которых лежит использование различной ширины шлицов в средней части. В средней части 1 шлицы имеют большую толщину чем в частях ⅡиⅢ, которые разделены канавками 1.

Системы управления

Ступенчатая коробка передач имеет неавтоматическое управление. В основе системы управления лежит возможность конструкции обеспечить соединение шестерни вторичного вала с необходимой шестерней промежуточного вала и блокирование первичного и вторичного вала обмотки, т.е. необходимо обеспечить перемещение муфт включения передач, расположенных на вторичном валу.

Согласно представленных ранее схем, перемещение муфт обеспечивается рычагами включения, выполненных в виде вилок, контактирующих с муфтой включения.

Управление вилкой обеспечивается одним рычагом управления, который перемещается, либо непосредственным усилием водителя (коробка с непосредственным включением), или через систему рычагов. Рычаг управления может располагаться в полу или на рулевой колонке.

Устройство системы включения передач коробки,

предотвращающее одновременное включение нескольких

передач и фиксирующее включенную передачу

Для фиксации рычага в нейтральном положении он может быть подпружинен. Для предотвращения произвольного включения задней передачи, система предусматривает дополнительное сопротивление перемещению рычага.

Наличие пазов 1 и 2 обеспечивают отсутствие возможности включения другой передачи без выхода в нейтральное положение.

3. Пружина сопротивления включению 3 х.

4. Пружина фиксации нейтрального положения коробки передач.

Механическая ступенчатая коробка передач планетарного типа

Планетарные коробки передач используют в конструкции трансмиссии автомобилей как правило, с автоматической системой управления. Одной из разновидностей которой является гидромеханическая передача.

Схемы планетарных механизмов с одинарными сателлитами

1. Солнечное колесо.

Лекция №15

Все рассмотренные фрикционные коробки: клиноременные, в виде лобового трансформатора, в виде тороидного трансформатора, в виде многодисковой фрикционной муфты, в виде 2-х дисковой муфты, имеют основной недостаток — значительный износ рабочих поверхностей колес.

Импульсные бесступенчатые передачи

Изменяя радиус изменяется величина момента, передаваемого от колеса 1 к колесу 2, которое устанавливается на валу посредством муфты свободного хода, т.е. передача момента осуществляется лишь в одном направлении. Возвратное движение рычага 3 момент не передает. Установка нескольких рычагов для привода колеса 2 через собственные муфты свободного хода позволяет уменьшить неравномерность (импульсность) передаваемого момента.

Существуют импульсные передачи, в которых передаваемый момент образуется за счет смещения центра масс вращающегося ведущего колеса.

При этом возникают инерционные моменты, частота которых зависит от величины смещения центра масс и скорости вращения ведущего колеса. Подобные механизмы работают, как правило, в составе планетарных передач.

Подобные передачи обладают более высоким КПД и имеют передаточное число от 0 до 10.

Гидравлические передачи

На АТС для изменения передаточных чисел, передаваемой величины крутящего момента, используют гидротрансформаторы.

Гидротрансформатор состоит из насосного колеса 1, турбинного колеса 2 и реактора 3.

При вращении насосного колеса 1, захватываемая им жидкость, посредством лопастей, отбрасывается на аналогичные лопасти турбинного колеса. С турбинного колеса жидкость попадает на лопатки реактора 3 и возвращается на вход насосного колеса, т.е. образуется замкнутая циркуляция жидкости в полости А. При этом насосное колесо передает энергию жидкости в виде потока, который передает свою энергию турбинному колесу. Величина энергии и силового воздействия на лопасти зависит от величины и направления абсолютной скорости жидкости. При этом абсолютная скорость жидкости в потоке в любой его точке равна сумме окружной скорости, с которой вращается данная точка вместе с колесом, и относительной скорости, с которой жидкость движется вдоль лопаток колеса. Силовое воздействие потока на лопатки каждого колеса складывается из 2-х сил: активной, с которой поток действует на колесо при входе, и реактивной, с которой поток действует на колесо при выходе из него. При этом направление силы на входе любого колеса соответствует направлению абсолютной скорости на выходе предыдущего колеса. Направление силы на входе обратно направлению абсолютной скорости на выходе этого колеса, поэтому лопатки турбинного колеса — выпуклые в сторону направления вращения насосного колеса, а лопатки реактора, выпуклые в обратную сторону. При такой форме лопаток колес на турбинном (выходном) колесе 2 возникает момент, стремящийся вращать его в том же направлении вращения насосного колеса, а на реакторе возникает момент, стремящийся вращать его в противоположную от насосного колеса сторону.

Этим обеспечивается увеличение момента на выходном турбинном колесе. Если из рассмотренной конструкции исключить реактор, то образуется обыкновенная гидромуфта, которая не изменяет, а лишь передает крутящий момент.

Отношение момента на турбинном колесе к моменту на насосном — коэффициент трансформации, который равен 2…4.

При увеличении скорости АТС коэффициент уменьшается, т.е. приближается к 1.

Автомобильный гидротрансформатор, представленный на схеме, имеет реактор 3, установленный на валу 4 посредством муфты свободного хода 5.

Присутствие муфты в конструкции, позволяет, при изменении величины и направления реактивного момента на колесе, отключать реактор — гидротрансформатор работает как муфта. С уменьшением угловой скорости реактора и турбинного колеса муфта свободного хода заклинивает и гидротрансформатор работает в обычном режиме.

Недостаток:

Не обеспечивает необходимого изменения величин передаточных чисел в трансмиссии. Поэтому на АТС гидротрансформатор устанавливается совместно с дополнительной коробкой в виде демультипликатора. Подобная конструкция называется комбинированной коробкой передач, или гидромеханической (ГМП).

Схема ГМП

В качестве дополнительной коробки может быть использована планетарная коробка передач.

Поскольку изменение момента в гидротрансформаторе происходит автоматически, то и управление коробкой выполняется автоматическим.

Включение прямой передачи дополнительной коробки обеспечивается при помощи специального устройства, которое блокирует диск 2 и диск 3 выходного вала.

Для включения пониженной передачи служит устройство 4, которое блокирует диск 2 и диск 5 привода пониженной передачи.

Для включения заднего хода устанавливают специальное устройство 6, которое перемещает муфту 7 в необходимом направлении и включает задний ход.

Автоматизация управления устройствами блокировки 1,4,6 может осуществляться при помощи электро- либо пневмо- либо гидросистемы. В основе принципа автоматического включения блокировочных устройств лежит следующая конструкция:

на вращающемся валу, посредством пружины, установлен груз. При вращении вала с различной скоростью изменяется величина центробежной силы, действующей на груз.

Определенному положению груза может соответствовать расположение:

1. контактов электрической сети при электрическом управлении устройствами 1,4 и 6;

2. при гидроуправлении или пневмоуправлении перемещение груза открывает каналы подачи под давлением жидкости, воздуха к устройствам 1,4,6 управления передачами.

Для работы ГМП в принудительном режиме устанавливают сцепление 8, которое блокирует гидротрансформатор, исключая его из работы.

Принудительным включением может быть включение рычага, имитирующего рычаг механической коробки передач, либо кнопочное управление.

Гидрообъемные коробки передач

Используются, как правило, на специальных транспортных шасси, на которых установлено специальное оборудование.

Подобные схемы коробок передач используются для привода колес прицепов и полуприцепов автопоездов.

Раздаточные коробки

Для обеспечения привода колес нескольких осей АТС в трансмиссии устанавливается раздаточная коробка, простейшая схема которой имеет вид:

В современных конструкциях полноприводных автомобилей раздаточные коробки дополнительно оснащаются межосевым дифференциалом.

Лекция №16

Представленная схема с межосевым дифференциалом позволяет распределять крутящий момент между осями АТС в отношении 1:1, т.е. это так называемый симметричный дифференциал.

На большегрузных многоосных автомобилях с несколькими ведущими осями устанавливаются раздаточные коробки с несимметричным дифференциалом.

Подобные схемы имеют раздаточные коробки автомобилей КамАЗ-4310 и УраЛ-4320.

Раздаточные коробки АТС повышенной проходимости могут совмещаться с демультипликатором, т.е. оснащаться понижающей передачей.

Подобные схемы имеют раздаточные коробки полноприводных автомобилей повышенной проходимости УАЗ, ГАЗ-66, ЗиЛ-131.

Отличительной особенностью автомобилей ЗиЛ является присутствие пневмоэлектропривода включения переднего моста.

Лекция №15

Все рассмотренные фрикционные коробки: клиноременные, в виде лобового трансформатора, в виде тороидного трансформатора, в виде многодисковой фрикционной муфты, в виде 2-х дисковой муфты, имеют основной недостаток — значительный износ рабочих поверхностей колес.

Импульсные бесступенчатые передачи

Изменяя радиус изменяется величина момента, передаваемого от колеса 1 к колесу 2, которое устанавливается на валу посредством муфты свободного хода, т.е. передача момента осуществляется лишь в одном направлении. Возвратное движение рычага 3 момент не передает. Установка нескольких рычагов для привода колеса 2 через собственные муфты свободного хода позволяет уменьшить неравномерность (импульсность) передаваемого момента.

Существуют импульсные передачи, в которых передаваемый момент образуется за счет смещения центра масс вращающегося ведущего колеса.

При этом возникают инерционные моменты, частота которых зависит от величины смещения центра масс и скорости вращения ведущего колеса. Подобные механизмы работают, как правило, в составе планетарных передач.

Подобные передачи обладают более высоким КПД и имеют передаточное число от 0 до 10.

Гидравлические передачи

На АТС для изменения передаточных чисел, передаваемой величины крутящего момента, используют гидротрансформаторы.

Гидротрансформатор состоит из насосного колеса 1, турбинного колеса 2 и реактора 3.

При вращении насосного колеса 1, захватываемая им жидкость, посредством лопастей, отбрасывается на аналогичные лопасти турбинного колеса. С турбинного колеса жидкость попадает на лопатки реактора 3 и возвращается на вход насосного колеса, т.е. образуется замкнутая циркуляция жидкости в полости А. При этом насосное колесо передает энергию жидкости в виде потока, который передает свою энергию турбинному колесу. Величина энергии и силового воздействия на лопасти зависит от величины и направления абсолютной скорости жидкости. При этом абсолютная скорость жидкости в потоке в любой его точке равна сумме окружной скорости, с которой вращается данная точка вместе с колесом, и относительной скорости, с которой жидкость движется вдоль лопаток колеса. Силовое воздействие потока на лопатки каждого колеса складывается из 2-х сил: активной, с которой поток действует на колесо при входе, и реактивной, с которой поток действует на колесо при выходе из него. При этом направление силы на входе любого колеса соответствует направлению абсолютной скорости на выходе предыдущего колеса. Направление силы на входе обратно направлению абсолютной скорости на выходе этого колеса, поэтому лопатки турбинного колеса — выпуклые в сторону направления вращения насосного колеса, а лопатки реактора, выпуклые в обратную сторону. При такой форме лопаток колес на турбинном (выходном) колесе 2 возникает момент, стремящийся вращать его в том же направлении вращения насосного колеса, а на реакторе возникает момент, стремящийся вращать его в противоположную от насосного колеса сторону.

Этим обеспечивается увеличение момента на выходном турбинном колесе. Если из рассмотренной конструкции исключить реактор, то образуется обыкновенная гидромуфта, которая не изменяет, а лишь передает крутящий момент.

Отношение момента на турбинном колесе к моменту на насосном — коэффициент трансформации, который равен 2…4.

При увеличении скорости АТС коэффициент уменьшается, т.е. приближается к 1.

Автомобильный гидротрансформатор, представленный на схеме, имеет реактор 3, установленный на валу 4 посредством муфты свободного хода 5.

Присутствие муфты в конструкции, позволяет, при изменении величины и направления реактивного момента на колесе, отключать реактор — гидротрансформатор работает как муфта. С уменьшением угловой скорости реактора и турбинного колеса муфта свободного хода заклинивает и гидротрансформатор работает в обычном режиме.

Недостаток:

Не обеспечивает необходимого изменения величин передаточных чисел в трансмиссии. Поэтому на АТС гидротрансформатор устанавливается совместно с дополнительной коробкой в виде демультипликатора. Подобная конструкция называется комбинированной коробкой передач, или гидромеханической (ГМП).

Схема ГМП

В качестве дополнительной коробки может быть использована планетарная коробка передач.

Поскольку изменение момента в гидротрансформаторе происходит автоматически, то и управление коробкой выполняется автоматическим.

Включение прямой передачи дополнительной коробки обеспечивается при помощи специального устройства, которое блокирует диск 2 и диск 3 выходного вала.

Для включения пониженной передачи служит устройство 4, которое блокирует диск 2 и диск 5 привода пониженной передачи.

Для включения заднего хода устанавливают специальное устройство 6, которое перемещает муфту 7 в необходимом направлении и включает задний ход.

Автоматизация управления устройствами блокировки 1,4,6 может осуществляться при помощи электро- либо пневмо- либо гидросистемы. В основе принципа автоматического включения блокировочных устройств лежит следующая конструкция:

на вращающемся валу, посредством пружины, установлен груз. При вращении вала с различной скоростью изменяется величина центробежной силы, действующей на груз.

Определенному положению груза может соответствовать расположение:

3. контактов электрической сети при электрическом управлении устройствами 1,4 и 6;

4. при гидроуправлении или пневмоуправлении перемещение груза открывает каналы подачи под давлением жидкости, воздуха к устройствам 1,4,6 управления передачами.

Для работы ГМП в принудительном режиме устанавливают сцепление 8, которое блокирует гидротрансформатор, исключая его из работы.

Принудительным включением может быть включение рычага, имитирующего рычаг механической коробки передач, либо кнопочное управление.

Гидрообъемные коробки передач

Используются, как правило, на специальных транспортных шасси, на которых установлено специальное оборудование.

Подобные схемы коробок передач используются для привода колес прицепов и полуприцепов автопоездов.

Раздаточные коробки

Для обеспечения привода колес нескольких осей АТС в трансмиссии устанавливается раздаточная коробка, простейшая схема которой имеет вид:

В современных конструкциях полноприводных автомобилей раздаточные коробки дополнительно оснащаются межосевым дифференциалом.

Главные передачи

Главные передачи обеспечивают увеличение крутящего момента и уменьшение частоты вращения до необходимой ведущим колесам.

Передаточное число главных передач находится в пределах от 5 до 9едениц.

— грузовые АТС

— легковые АТС

Изменение величины крутящего момента обеспечивается установкой в конструкции шестерен. В зависимости от числа зубчатых пар, главные передачи бывают: одинарные (с одной зубчатой парой) и двойные.

В зависимости от конструкции главные передачи могут быть: цилиндрические и конические.

В зависимости от компоновки передачи различают: центральные и разнесенные.

Схемы главных передач

Одинарная главная передача

Коническая одинарная

Впервые такие главные передачи были установлены на ЗиМ.

Двойные главные передачи

Подобные схемы используются в ведущих мостах КамАЗа и ЗиЛа.

Двойные главные передачи с цилиндрическими шестернями

Большое передаточное число главных передач грузовых АТС обеспечивается, как правило, двойными главными передачами, однако рассмотренные схемы двойных главных передач приводят к увеличению габаритов этой передачи.

Для уменьшения габаритов ее выполняют в виде двух отдельных редукторов. Подобные схемы называют разнесенными главными передачами. Как правило, вторая передача устанавливается у ведущих колес.

Схема разнесенной главной передачи с бортовыми редукторами

цилиндрического типа

Подобные схемы используются для главных передач АТС повышенной проходимости и позволяют увеличивать высоту колеи (УАЗ-3151(469) и ЛуАЗ-969).

На большегрузных автомобилях, автобусах используются разнесенные схемы главных передач с планетарными редукторами.

Подобные схемы используются в конструкциях главных передач МАЗа, а так же автобусов ЛАЗ, ЛиАЗ, Икарус на которые устанавливаются ведущие мосты RABA, а так же на КамАЗ с колесной формулой 4×2.

Дифференциалы

Рассмотренные схемы главных передач обеспечивают передачу момента к ведущим колесам АТС имеют существенный недостаток — отсутствие возможности перераспределения крутящего момента между колесами при изменении условий их движения, а так же возможности вращения колес с различными угловыми скоростями.

Для устранения указанного недостатка в приводе ведущих колес устанавливают специальное распределительное устройство — дифференциал.

Дифференциалы устанавливают в приводе колес одной оси, а так же в приводе осей колес. Эти дифференциалы были рассмотрены при изучении схем раздаточных коробок.

Схема межколесного симметричного конического дифференциала

1 — полуосевые шестерни;

2 — сателлиты;

3 — ось сателлитов;

4 — корпус дифференциала.

Указанная схема имеет существенный недостаток: при уменьшении момента сопротивления на одном из колес, момент начинает передаваться на это колесо, в результате чего резко уменьшается проходимость.

Для устранения недостатка дифференциал может блокироваться посредством специального устройства, блокирующего подвижность сателлита. Дифференциал с блокировкой устанавливается на ГАЗ-4301.

Кроме блокировки дифференциала принудительным способом используют специальные конструкции, в которых происходит самоблокировка в случае изменения сопротивлений на колесах. Наибольшее распространение получили так называемые кулачковые дифференциалы повышенного трения, устанавливающиеся на ГАЗ-66.

1 — звездочки дифференциала;

2 — сухарики;

3 — обойма.

При равных величинах момента на звездочках (на колесах) сухарики блокируют подвижность одной звездочки относительно другой и они вращаются с одинаковой угловой скоростью. Когда изменяется момент на звездочках происходит возникновение возможности проскальзывания сухарика. Перемещение сухарика происходит с разложением направления вектора скоростей в точках контакта сухаря со звездочками, при этом на кулачках отстающей звездочки скорость скольжения сухарика будет направлена в сторону вращения этой звездочки, а на кулачках забегающей — в противоположную. В результате — на сколько уменьшится угловая скорость отстающего колеса, на столько возрастет угловая скорость забегающего. Возникновение силы трения увеличивает тангенциальную составляющую реакции на отстающей звездочке и уменьшает на забегающей. Происходит перераспределение моментов между звездочками. Крутящий момент на отстающем колесе увеличивается в 3…5 раз по сравнению с моментом на забегающем колесе.

Подобные схемы устанавливаются так же на автомобилях ГАЗ-31022.

Лекция №17

Приводные устройства трансмиссии

Обеспечивают передачу крутящего момента между узлами, агрегатами элементами трансмиссии, а так же колесам АТС. Особенностью передачи крутящего момента в трансмиссии приводными устройствами является необходимость обеспечить передачу момента между валами, располагаемыми под углом друг к другу или изменяющими постоянно свое положение.

Передача момента между неподвижными валами обеспечивается специальными конструкциями, представляющими собой полый либо сплошной вал, контактирующий с соединяемыми валами при помощи соединительных устройств в виде муфт, шлицов, резьбовых соединений.

Разновидностью подобных валов являются специальные устройства, передающие момент от главной передачи к ведущим колесам АТС. Подобные устройства называют полуоси.

В зависимости от особенностей соединения полуоси со ступицей колеса различают 3 основных типа полуосей:

1. Полностью разгруженные;

2. На ¾ разгруженные;

3. Полуразгруженные.

Термин «разгруженность» устанавливает степень разгрузки полуоси от восприятия ей изгибающего момента, возникаемого от реакции дороги, действующей на колесо.

Схема полностью разгруженной полуоси

Схема на ¾ разгруженной полуоси

Встречается крайне редко (ГАЗ-67, ГАЗ-М20)

Схема полуразгруженной полуоси

Устройство передачи крутящего момента между валами, находящимися не соосно, либо изменяющими свое положение в пространстве представляют собой карданные, цепные и ременные передачи.

В трансмиссии современных автомобилей цепные и ременные передачи встречаются крайне редко. Наибольшее распространение получили карданные передачи, основным элементом которых являются карданные шарниры.

В трансмиссии АТС используются 2 основных типа карданных шарниров:

1. Карданные шарниры неравных угловых скоростей (Гука);

2. Карданные шарниры равных угловых скоростей (ШРУС).

Термин «равенство угловых скоростей» определяется обеспечением равенства угловых скоростей ведущего и ведомого валов при установке между ними шарнира.

Схема шарнира Гука

В результате работы шарнира, плоскости, на которых происходит перемещение вилок шарнира, не совпадают между собой. Несовпадение плоскостей и приводит к тому, что при равномерном вращении ведущей вилки и ведущего валас постоянной угловой скоростью, ведомый вал будет вращатся неравномерно. Степень неравномерности тем больше, чем больше угол между валами. Подобные конструкции шарниров при установке их в привод требуют для устранения неравномерности вращения присутствия двух карданных шарниров.

В трансмиссии современных автомобилей карданные передачи с шарнирами Гука устанавливаются в устройствах передачи крутящего момента от коробко передач (раздаточной коробки) к главной передаче в АТС с классической компоновкой и присутствии главной передачи в ведущем мосту автомобиля.

Схема карданной передачи автомобиля

Постоянное изменение положения оси колеса относительно оси ведущего вала в передаче требует присутствия в конструкции специального компенсирующего устройства 1, позволяющего компенсировать изменение расстояния между ведущим и ведомым валами

Компенсирующее устройство 1 — шлицевое устройство.

Согласно особенности динамики карданной передачи необходимо чтобы расстояние между валами было как можно меньше, т.е. длинна карданного вала в передаче ограничена. Поэтому карданная передача на автомобиле может иметь дополнительную опору и представлять собой в это случае 2 карданных вала с дополнительным шарниром.

Шарнир 1 может отсутствовать, либо быть замененным резиновой муфтой.

Ходовая часть Подвеска - упругая связь колес с кузовом представляющая собой набор рычагов, пружин и амортизаторов. С точки зрения комфорта, подвеска должна давать колесам по возможности максимум свободы, чтобы двигаться по колдобинам и ямам дорожной поверхности, обеспечивая при этом минимум перемещений расположенного над ней кузова. Нельзя забывать, что перемещения кузова должны контролироваться в трех направлениях: в вертикальном (вверх и вниз), в продольном (вперед и назад) и в поперечном (влево и вправо). Хотя главная задача шасси - это комфорт и управление, в реальности есть еще два фактора, которые конструктор шасси должен принимать в расчет. Первый из них — эффективное использование пространства. Компоненты шасси и больше всего элементы подвески должны по возможности «вписываться» в пространство салона и багажника и основные механические компоненты. Обычно не допускается, за исключением специальных, спортивных автомобилей, когда элементы подвески занимают существенную часть пространства внутри кузова. Вторым фактором является структурная эффективность. Если крепления подвески передают нагрузки на кузов в удобных и предпочтительно в четко выделенных точках, сам кузов может быть сделан легче. Распределение большей части нагрузок в сторону от точек крепления, которые могут располагаться или слишком низко или близко друг к другу, как это происходит в некоторых подвесках с двойными рычагами, может привести к значительному увеличению веса.

Ходовая часть — совокупность устройств, соединяющих опорные элементы с несущей системой.

Назначение ходовой части — обеспечить подвижность СТС по опорной поверхности.

Требования:

1. Создать надежный контакт опорных элементов с дорожной поверхностью;

2. Обеспечить минимальную нагрузку на дорогу;

3. Обеспечить восприятие реакции дороги на АТС.

Составные элементы ходовой части АТС:

1. Мосты;

2. Несущая система (остов).

Несущая система

Несущая система — составная часть шасси, воспринимающая усилия от перевозимого груза, пассажиров, а так же реакцию дороги на АТС.

В случае отсутствия данной ф-ии у кузова несущая система представляет собой пространственную конструкцию, обеспечивающую выполнение указанной функции.

Различают следующие типы несущих систем АТС:

1. Рамные;

2. Хрептовые;

3. пространственные.

Наибольшее распространение получили рамные, основными элементами которых являются лонжероны 1 и поперечины (траверсы) 2.

Лонжероны могут располагаться параллельно друг-другу либо под углом.

Хребтовые (стержневые) — несущая система представляет собой трубчатую конструкцию, на которой крепятся все элементы.

Пространственные несущие системы встречаются редко: специальные автомобили.

Мосты

Мост — совокупность устройств, соединяющих опорные элементы с несущей системой.

В зависимости от типа колес, соединенной с несущей системой. Мосты могут быть: ведомые, ведущие, управляемые и управляющие.

Требования к мостам

¾ восприятие нагрузки от АТС;

¾ передаче усилий от колес на АТС;

¾ обеспечение функционального назначения соединенных колес.

Основные составные элементы моста:

1. Упругие элементы;

2. Направляющие устройства;

3. Гасящие устройства.

Типы упругих элементов: рессоры, пружины, торсионы.

Направляющие устройства

Обеспечивают кинематическую связь колес с несущей системой.

Существует 3 типа кинематической связи колес с несущей системой АТС: независимая, зависимая и балансирная.

Независимая связь не обеспечивает зависимость положения одного колеса оси, по отношению к несущей системе, в зависимости от положения второго колеса.

Лекция №18

Кинематические схемы направляющих устройств

Направляющее устройство подвески обеспечивает:

¾ Одну степень свободы при независимой подвеске колес, создавая возможность вертикального направления перемещения колеса;

¾ Имеет две степени свободы при зависимой подвеске, создавая возможность вертикального, либо близкого к нему, перемещения оси колес;

¾ Изоляция кузова от дорожного шума.

При зависимой подвеске колеса одной оси соединяются балкой, которая при помощи направляющих устройств, в виде пространственного механизма с двумя степенями свободы, обеспечивает связь колес с несущей системой. Основными элементами пространственного механизма являются рычаги.

Боковые силы в подвеске воспринимаются элементом направляющего устройства, в виде поперечной штанги (штанги Панара, тяги Панара), которая располагается в поперечной плоскости оси колес. При зависимой подвеске обеспечивается возможность перемещения колеса в плоскости, близкой к вертикальной, за счет направляющих устройств, которые различают по числу рычагов: однорычажные, двухрычажные и многорычажные.

Однорычажные направляющие устройства

независимых подвесок

Двухрычажные направляющие устройства

Представляют собой пространственные механизмы, при этом рычаги направляющего устройства могут быть равной и различной длинны.

В настоящее время широкое распространение получили рычажно-телескопические подвески.

Гасящие устройства

АМОРТИЗАТОРЫ

Обеспечивают гашение колебаний кузова, колес, путем преобразования энергии колебаний в тепловую энергию, и рассеивание ее в окружающую среду.

В зависимости от типа рабочего элемента, поглощающего энергию колебаний, амортизаторы могут быть: гидравлические, пневматические, механические и комбинированные. Наибольшее распространение получили амортизаторы гидравлического типа.

В зависимости от направления гашения колебаний, прямом либо обратном, амортизаторы могут быть: двухстороннего действия, либо одностороннего действия. Односторонние в настоящее время практически не применяются (МЗМА-401).

В зависимости конструкции устройства воспринимающего колебания амортизатора, амортизаторы могут быть: рычажного типа и телескопические.

Телескопические амортизаторы могут быть: двухтрубные и однотрубные.

Двухтрубные телескопические амортизаторы представляют собой два цилиндра, располагаемые один в другом и работающие при давлении 2,5…5МПа.

Рычажные: 10…20МПа.

Схема двухтрубного телескопического

гидравлического амортизатора

При обратном движении работа идет в обратном порядке. При резком увеличении давления в ту или иную сторону, срабатывает клапан 5 или 4, обеспечивая проход жидкости и создавая сопротивление движению этой жидкости.

Однотрубный амортизатор

Особенность конструкции заключается в наличии в амортизаторе изолированной компенсационной полости. Преимущество — простота конструкции, небольшое число деталей, масла. Недостаток — длина, проблемы с уплотнением.

Устанавливаются на кабинах грузовых автомобилей.

Гидравлические амортизатора в настоящее время заменяют газовыми амортизаторами, которые имеют аналогичный принцип действия, основанный на использовании упругих качеств сжимаемого воздуха.

Балансирные подвески

Относятся к категории независимых подвесок и обеспечивают связь колес двух осей, близко расположенных друг к другу, с несущей частью АТС. Основным элементом подвески является ось балансира, которая может быть разрезной либо цельной. Существует три основных типа балансирных подвесок.

Подвески с пневматическими

упругими элементами

В автомобилестроении используется три основных типа:

¾ Круглые пневмобаллоны;

¾ Рукавные вневмобаллоны;

¾ Диафрагменные.

Пневматические упругие элементы имеют не линейную характеристику, которую можно изменять в широких пределах, а значит подстраивать под изменяющуюся нагрузку, условия движения колес, изменять высоту крена автомобиля.

Круглые пневмобаллоны

Бывают односекционные, двухсекционные и трехсекционные.

Оболочка имеет каркас из кордной ткани. Условное обозначение баллона — номинальный диаметр номинальная высота в статическом положении. Указанные размеры пневмобаллона в миллиметрах. Допускаемое давление 0,5…0,6МПа.

Лекция №19

Рукавные упругие элементы

Имеют следующие преимущества: меньшие размеры и масса.

Основным элементом является поршень, воздействующий на оболочку с избыточным давлением.

Гидропневматические упругие элементы имеют внутри газ либо воздух под высоким давлением. Изготавливают в виде цилиндра, сжатие газа в котором обеспечивает поршень.

Передача давления от поршня газу осуществляется через жидкость (как правило, масло).

Общая схема пневмоподвески

1 — компрессор;

2 — ресивер;

3 — регулятор;

4 — дополнительный ресивер;

5 — пневмобаллон.

Дополнительный баллон 4 служит для перекачки воздуха из пневмобаллона при его работе, чем обеспечивает плавность и мягкость подвески.

Регулятор 3 обеспечивает возможность поддержания необходимого уровня положения несущей системы относительно балки моста 6.

Схема гидропневматической подвески

Насос 1 нагнетает жидкость в аккумуляторе 2. В аккумуляторе имеется мембрана 3, над которой находится сжатый газ (воздух, азот). Давление в аккумуляторе поддерживается при помощи регулирующего устройства 4.

Из аккумулятора жидкость поступает в гидропневмобаллон 5, обеспечивая упругие и гасящие свойства подвески. Изменяя давление жидкости, поступающей в пневмобаллон, изменяют характеристики подвески.

Стабилизирующие устройства

Обеспечивают сохранение положения несущей системы относительно оси колес АТС в поперечной плоскости.

Принцип действия стабилизирующего устройства основан на создании силы сопротивления указанному перемещению. При изменении положения одного из колес оси относительно несущей системы, стремящегося к изменению положения этой системы, стабилизирующее устройство вызывает противодействующую силу Р на втором колесе, препятствующую этому изменению.

Подобные устройства обеспечивают необходимую устойчивость автомобиля при повороте АТС, когда причиной изменения положения несущей системы относительно оси колес является центробежная сила.

Стабилизирующее устройство ходовой части АТС устанавливается в конструкциях как зависимых, так и независимых подвесок, как передней, так и задней оси.

(ГАЗ-31105 имеет стабилизирующее устройство на обеих осях).

Балки мостов

Обеспечивают соединение подвески с несущей системой. Балки мостов, как правило, это основной элемент моста автомобиля, обеспечивающий функции колес оси, на которых устанавливается мост.

Типы балок определяются типом подвески колес оси и функциями колес оси.

Балки передних управляемых ведомых колес, как зависимого так и независимого типа, могут быть кованными или штампованными, неразъемной конструкции.

Балки ведущих мостов могут быть разъемными и неразъемными, со специальными полостями, в которых устанавливаются элементы передачи крутящего момента к ведущим колесам (полуоси, дифференциал).

Балки первой конструкции обеспечивают более технологическую конструкцию с позиции технического обслуживания главной передачи ведущего моста, которая собирается из отдельного элемента и устанавливается на балку.

Балки второго типа имеют составные элементы конструкции, которые в свою очередь являются составными элементами главной передачи.

Тормозное управление

Обеспечивает создание сил, препятствующих движению АТС, либо удерживающих его в неподвижном состоянии.

Основные элементы:

1. Тормозные механизмы;

2. Устройства восприятия управляющего воздействия со стороны водителя;

3. Устройства передачи управляющего воздействия водителя к тормозным механизмом.

Рис. 5. Схема трансмиссии с гидрозамедлителем:

1 — воздушный ресивер; 1 — блок клапанов;

3 — теплообменник; 4 — замедлитель; 5 — датчик температуры жидкости; 6 — коробка передач; 7 — электронный блок управления; 8 — магистраль охлаж­дения; 9 — переключатель режимов замедлителя.

Тормозные механизмы

В зависимости от места создания сил, препятствующих движению АТС, тормозные механизмы могут быть: колесные, трансмиссионные и кузовные.

В зависимости от типа сил, оказывающих сопротивление движению, тормозные механизмы могут быть: сцепные, аэродинамические.

Сцепные тормозные механизмы являются основными на АТС, обеспечивая режим экстренного так и служебного торможения автомобиля.

Типы тормозных механизмов

1. Колодочные:

2. Дисковые;

Рис. 8. Дисковый тормоз переднего колеса.

3. Ленточные.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Как отмечалось ранее, система управления – основной составной элемент в конструкции шасси АТС

Назначение – создание и обеспечение возможности управляемого процесса движения АТС

.

Тормозная система ( тормозное управление )

ТОРМОЗ (от греч. tormos — отверстие для гвоздя, препятствующее вращению колеса), механизм или устройство для уменьшения скорости движения машины. Может иметь механический (в т. ч. пневматический или гидравлический) и электрический привод. Торможение обычно осуществляется силами трения или при взаимодействии магнитных полей

- совокупность устройств создающих и обеспечивающих возможность удержания АТС в неподвижном состоянии, относительно опорной поверхности, и снижения скорости движущегося АТС, вплоть до полной остановки.

Функции системы – управление автотранспортным средством;

- обеспечение активной безопасности процесса движения

Принцип действия системы – создание силы сопротивления движению АТС

Типы сил, сопротивления движению АТС

- удерживающие АТС в неподвижном состоянии;

- препятствующие совершаемому процессу движению АТС.

– воздействие на трансмиссию

- воздействие на колеса

- воздействие на несущую систему

Способы создания (получения ) сил – искусственный т.е. создание сил сопротивления движению (тормозных сил)

- естественный т.е. использование сил сопротивления, возникаемых при движении АТС

– блокировка подвижности ходовой части АТс

- создании дополнительного сопротивления со стороны среды передвижения АТС (парашют )

-создание препятствия со стороны опорной поверхности ( упор )

- фиксирование транспортного средства относительно опорной поверхности

ТИПЫ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ

В зависимости от выполняемых функций различают

Основные тормозные системы – совокупность устройств обеспечивающих процесс управления АТС

Дополнительные тормозные системы - совокупность устройств обеспечивающих и создающих возможность активной безопасности АТС

В зависимости от способа создания тормозных сил

Создающие сопротивление движению С искусственным созданием сил сопротивления движению ( Статические (независимые)) -активные

Использующие существующие сопротивления движению ( динамические –парашют

В зависимости от типа сил сопротивления движению

ТИПЫ ОСНОВНЫХ ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ

Рабочая тормозная система – совокупность устройств, обеспечивающих и создающих возможность

Стояночная тормозная система – совокупность устройств обеспечивающих и создающих силы, удерживающие АТС в неподвижном состоянии

В зависимости от режима работы различают

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 1739; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!