Лабораторна робота № 9
Коробка передач призначається для зміни в широкому діапазоні крутного моменту, що передається від двигуна на ведучі колеса автомобіля при рушанні з місця та розганянні. Крім цього, коробка передач забезпечує рух автомобіля заднім ходом і дає змогу на тривалий час роз'єднувати двигун і ведучі колеса, що потрібно, коли двигун працює на холостому ходу під час руху автомобіля або на стоянці. На сучасних вітчизняних автомобілях застосовують переважно механічні ступінчасті коробки передач із зубчастими шестернями. Кількість передач переднього ходу звичайно дорівнює чотирьом або п'яти (без урахування передач заднього ходу). Передачі перемикаються пересуванням шестерень, які по черзі входять у зачеплення з іншими шестернями, або блокуванням шестерень на валу за допомогою синхронізаторів. Синхронізатори вирівнюють частоту обертання шестерень, що вмикаються, і блокують одну з них із веденим валом. Пересуванням шестерень або синхронізаторів керує водій при вимкненому зчепленні. Залежно від кількості передач переднього ходу коробки передач бувають триступінчастими, чотириступінчастими і т. д. У коробці передач автомобіля ГАЗ-53А(Рис. 9.1) є чотири передачі для руху вперед і одна заднього ходу. У постійному зачепленні знаходиться шестерня ведучого і проміжного валів, другий та третій передач проміжного і веденого валів. Передачі включають переміщенням шестірні першої передачі й синхронізатора, а задній хід включають переміщенням блоку, що складається з двох шестерень, розташованих на окремій осі. Механізм перемикання розміщений на верхній кришці.
Рис. 9.1 Коробка передач автомобіля ГАЗ-53А 1 — первинний вал; 2 — вимикач світла заднього ходу; 3 — фіксатор; 4 — важіль перемикання передач; 5 — шестірня третьої передачі; 6 — шестірня другої передачі;
11 — блок шестерень заднього ходу; 12 — підшипник; 14 — втулка; 15 — картер; 16 — проміжний вал; 17 — муфта.
Рис. 9.2 Ввімкнення шестерень в коробці передач автомобіля ГАЗ-53А на різних передачах.
Перша передача (Рис. 9.2, а) включається переміщенням шестірні першої передачі веденого вала назад, її зовнішні зуби входять в зачеплення з шестірнею першої передачі проміжного вала. Друга передача (Рис. 9.2, б) вмикається переміщенням шестерень першої передачі вперед, внутрішні зуби входять в зачеплення з боковим вінцем шестірні постійного зачеплення другої передачі, закріплюючи її на веденому валу. Третя передача (Рис. 9.2, в) включається переміщенням муфти синхронізатора назад. Внутрішні зуби муфти входять в зачеплення з боковим вінцем шестірні постійного зачеплення третьої передачі, закріплюючи її на веденому валу. Четверта передача (Рис. 9.2, г) включається переміщенням муфти синхронізатора вперед, і її зуби входять в зачеплення з вінцем ведучого вала, поєднуючи безпосередньо ведучий і ведений вали. Проміжний вал в передачі крутного моменту не бере участь. Задній хід (Рис. 9.2, д) включається переміщенням блоку шестерень заднього ходу на осі до введення в зачеплення їх з шестернями першої передачі проміжного і веденого валів.
Рис. 9.3 Коробка передач автомобіля ЗИЛ-130 1 — картер; 2, 8, 28, 33, 38-41, 46, 48-52 — шестерні, 3 — проміжний вал, 4 і 10 — каретка синхронізатора; 6, 21 і 34 — пальці; 7 — кільце; 9 — вторинний вал; 11 — первинний вал; 12 — кронштейн; 13 — задній підшипник; 14 — корпус; 15, 26, і 27 — повзуни; 16 — кришка; 17 — запобіжник; 18 і 20 — важелі; 19 і 42 — осі; 22 і 23 — вилки; 24 і 36 — пружини; 25, 31 і 35 — кульки; 29 — сапун; 30 — штифт; 32 і 45 — шарикопідшипники; 37 і 47 — пробки; 43 — пластина; 44 — барабан; 53 — втулка.
На автомобілі ЗИЛ-130(Рис. 9.3) встановлена п'ятиступінчата. Триходова коробка передач, що має п'ять передач для руху вперед і одну для руху заднім ходом. Коробка передач має два синхронізатора для включення другої і третьої, четвертої та п'ятої передач. Шестерні ведучого, проміжного і веденого валів, крім шестерні першої передачі, знаходяться в постійному зачепленні і мають косі зуби. На проміжному валу всі шестерні, крім шестерні першої передачі, виготовлені окремо і закріплені на ньому шпонками. На веденому валу шестерня першої передачі посаджена на шліцах, а решта шестерень можуть обертатися на валу вільно. Зливний отвір картера закрита пробкою. Зверху коробка передач закрита кришкою, в якій розміщений механізм перемикання передач. Два люка закриті штампованими кришками.
Рис. 9.4 Ввімкнення шестерень в коробці передач автомобіля ЗИЛ-130 на різних передачах.
Перша передача (Рис. 9.4, а) включається переміщенням шестірні першої передачі веденого вала вперед. Друга передача (Рис. 9.4, б) вмикається переміщенням муфти синхронізатора другої і третьої передач назад. Внутрішні зуби муфти входять в зачеплення з вінцем на шестерні другої передачі, закріплюючи її на веденому валу. Третя передача (Рис. 9.4, в) включається переміщенням муфти синхронізатора вперед. Внутрішні зуби муфти входять в зачеплення з вінцем на шестерні третьої передачі, закріплюючи її на веденому валу. Четверта передача (Рис. 9.4, г) включається переміщенням муфти синхронізатора четвертої та п'ятої передач назад. Зуби муфти через вінець закріплюють шестерню четвертої передачі на веденому валу. П'ята передача (Рис. 9.4, д) включається переміщенням вперед цієї ж муфти синхронізатора. При цьому зовнішні зуби муфти входять в зачеплення з внутрішніми зубами ведучого вала, поєднуючи його безпосередньо з веденим валом, проміжний вал в передачі крутного моменту не бере участь. Задній хід (Рис. 9.4, е) включається переміщенням шестірні першої передачі по шліцах веденого вала назад до включення її з шестірнею блоку заднього ходу. Передача крутного моменту з проміжного вала на ведений відбуватиметься через додаткову шестерню, внаслідок чого ведений вал буде обертатися у зворотному напрямку. Чотириступінчаста коробка передач автомобіля ВАЗ-2108(Рис. 9.5) складається з первинного 23 і вторинного 33 валів з шестернями і синхронізаторами, осі з проміжною шестірнею заднього ходу і приводу перемикання передач. В одному картері з коробкою передач змонтовані головна передача і диференціал. Картер 1 коробки передач з'єднаний шпильками з картером зчеплення 29, а задня його частина закрита кришкою 17, в яку запресований сапун 19. Для заправки коробки передач маслом та контролю за його рівнем є отвір, що закривається пробкою 3. Первинний вал 23 обертається в двох підшипниках 26 і 18. На передньому кінці вала 23 розташована муфта підшипника 31 вимикання зчеплення. Первинний вал виконаний у вигляді блоку ведучих шестерень І, ІІ, ІІІ, ІVпередач і заднього ходу. На шліцьовому кінці вала розташований ведений диск
Рис. 9.5 Чотириступінчаста коробка перемикання передач автомобіля ВАЗ-2108: 1 — картер коробки, 2 — пробка заливного і контрольного отвору, 3 — пробка зливного отвору; 4 — регулювальне кільце; 5 — привід лівого переднього колеса; 6 — ведена шестерня I передачі вторинного валу; 7 — муфта синхронізатора I, II передач з вінцем заднього ходу; 8 — ведена шестерня II передачі вторинного валу; 9 — стопорне кільце; 10 — наполегливе півкільце; 11 — ведена шестерня III передачі вторинного валу; 12 — маточина муфти синхронізатора III і IV передач; 13 — ведена шестерня IV передачі вторинного валу; 14 — голчастий підшипник шестерень вторинного валу; 15 — упорна шайба шестерні IV передачі; 16 — кульковий підшипник вторинного вала; 17 — задня кришка коробки передач; 18 — кульковий підшипник первинного валу; 19 — сапун; 20 — блокуючу кільце синхронізатора; 21 — ковзаюча муфта синхронізатора III і IV передач; 22 — сухар фіксатора; 23 — первинний вал; 24 — кулька фіксатора; 25 — вилка ковзної муфти синхронізатора III і IV передач; 26 — роликовий підшипник первинного валу; 27 — важіль вилки виключення зчеплення; 28 — втулка вилки виключення зчеплення; 29 — картер зчеплення; 30 — вилка вимикання зчеплення; 31 — підшипник виключення зчеплення; 32 — роликовий підшипник вторинного вала; 33 — вторинний вал; 34 — ведена шестерня головної передачі; 35 — роликовий конічний підшипник диференціала; 36 — коробка диференціала; 37 — сателіт; 38 — стопорное кільце піввісьової шестерні; 39 — піввісьова шестерня; 40 — ведуча шестерня приводу спідометра; 41 — привід правого переднього колеса; 42 — привід спідометра; 43 — вісь сателітів; 45 — захисний чохол шарніра приводу перемикання передач.
Вторинний вал 33 переднім кінцем спирається на роликовий циліндричний підшипник 32, заднім — на кульковий підшипник 16. На вторинному валу на голчастих підшипниках 14 встановлені ведені шестерні І, ІІ, ІІІ, ІV передач і синхронізатори. Привід перемикання передач складається з важеля перемикання передач, кульової опори, тяги, штока вибору передач і механізму вибору і перемикання передач. П'ятиступінчаста коробка передач виготовлена на базі чотириступінчастої і має основну конструктивну відмінність в тому, що задні частини первинного і вторинного валів подовжені для розташування на них ведучої і веденої шестерні 5 передачі та її синхронізатора. Двовальні коробки передач найчастіше застосовують на легкових автомобілях з передніми ведучими колесами. Кінематична схема двовальної коробки передач приведена на (Рис. 9.6) На ведучому-первинному валі такої коробки нерухомо розташовані ведучі зубчасті колеса: п'ятої – Z1, четвертої – Z3, третьої – Z5, другої – Z7 і першої – Z11 передач, а також зубчасте колесо заднього ходу – Z9.
Рис: 9.6 Кінематична схема двовальної п'ятиступінчастої коробки передач: 1 - синхронізатор п'ятої передачі; 2 - синхронізатор третьої і четвертої передач; 3 - синхронізатор першої і другої передач із зубчастим колесом заднього ходу; 4 - зубчасте колесо головної передачі; 5 - диск зчеплення
Рис. 9.7 Трансмісія легкового автомобіля ВАЗ-2109, що включає двовальну, п'ятиступінчасту коробку передач, зчеплення, головну передачу і диференціал (поперечне розташування): 1 - синхронізатор п'ятої передачі; 2, 3 - відповідно синхронізатори третьої та четвертої, першої та другої передач
Ведені зубчасті колеса Z2, Z4, Z6, Z8, Z10 і Z12 відповідних передач знаходяться в постійному зачеплені з переліченими ведучими колесами. На веденому - вторинному валі ці колеса розташовані на голчастих підшипниках — можуть вільно обертатись відносно вала. При позмінній частоті обертання ведучого вала всі ведені зубчасті колеса обертаються з різними частотами. Крутний момент від двигуна до ведучого вала підводиться за допомогою веденого диска 5 зчеплення. Для включення будь-якої з передач відповідне зубчасте колесо з'єднати з веденим валом. Таке з'єднання досягається за допомогою синхронізаторів 1, 2 або 3, в результаті чого змінений крутний момент передається на ведений вал і через нього підводиться до ведучого зубчастого колеса 4 головної передачі. Задній хід включається при введені проміжного (паразитного) зубчастого колеса в зачеплення одночасно з колесом Z9 заднього ходу ведучого вала і з колесом Z10, розташованим на синхронізаторі 3. Конструкція типової двовальної п'ятиступінчастої коробки передач легкового автомобіля показана на рис. 9.7. Коробка об'єднана в єдиному блоці зі зчепленням, головною передачею і диференціалом. Такий блок трансмісії розташований поперек автомобіля і, як правило, суміщений з картером двигуна. Для поліпшення тягово-динамічних властивостей сучасних автомобілів конструктори намагаються збільшувати кількість передач переднього ходу.
Рис. 9.8 Коробка передач з подіпьником автомобіля КамАЗ: а - загальний вигляд; б - схема пневмопривода подільника; 1 - ведучий вал подільника; 2 - зубчасте колесо ведучого вала подільника; 3 – ведучий вал коробки передач, 4 - синхронізатор подільника; 5 - синхронізатор IV та V передач; 6 - зубчасте колесо 4 передачі веденого вала; 7 - зубчасте колесо III передачі веденого вала, 8 - синхронізатор II і III передач; 9 - зубчасте колесо II передачі веденого вала; 10 - зубчасте колесо передачі заднього ходу; 11 - блок зубчастих коліс передачі заднього ходу; 12 - муфта включення переднього і заднього ходу і I передачі; 13 - зубчасте колесо першої передачі веденого вала; 14 - ведений вал; 15 - зубчастий вінець I передачі і проміжного вала; 16 - картер коробки; 17 - зубчастий вінець проміжного вала передачі заднього ходу; 18 - зубчастий вінець II передачі; 19 - зубчасте колесо III передачі проміжного вала; 20 - зубчасте колесо IV передачі проміжного вала; 21 - проміжний вал коробки передач; 22 - зубчасте колесо приводу проміжного валу коробки передач; 23 - зубчасте колесо приводу проміжного валу подільника; 24 - картер подільника; 25 - проміжний вал подільника; 26 - перемикач крана управління; 27 - кран керування; 28 - редукційний клапан; 29 - пневмоциліндр; 30 - повітророзподільник; 31 - клапан включення подільника; 32 - упор штока клапана.
На вантажних автомобілях КамАЗ(Рис. 9.8), що працюють як тягачі, встановлюють п'яти ступінчасту коробку передач із переднім приставним двоступінчастим редуктором-подільником передач, котрий у поєднанні з основною коробкою дає змогу мати десять передач переднього ходу й дві передачі заднього ходу. Завдяки подільнику загальне передаточне число кожної передачі зменшується приблизно в 1,225 раза. Подільник передач (рис. 9.4) за конструкцією становить додатковий редуктор, картер 7якого жорстко пристикований до картера коробки передач. У картері подільника розміщено ведучий 2 і проміжний 6вали, пару зубчастих шестерень Зі 1, синхронізатор 5і механізм перемикання. Проміжний вал подільника постійно з’єднаний іі шліцами з проміжним валом коробки передач. Шестірня З ведучою вала обертається на ньому вільно
Рис. 9.9 Ввімкнення шестерень в коробці передач з дільником автомобіля КамАЗ-5320 на різних передачах.
Подільник забезпечує дві передачі: пряму й підвищувальну. Пряма передача не змінює передаваного моменту від двигуна до коробки передач. Вона вмикається переміщенням синхронізатора вправо, в результаті чого ведучий вал подільника й ведучий вал коробки передач жорстко блокуються. Підвищувальна передача подільника вмикається, коли синхронізатор переміщується вліво. В цьому разі шестірня Зблокується синхронізатором на ведучому валу подільника, а крутний момент передається з шестірні 3 на шестірню 1 проміжного вала й далі на проміжний вал коробки передач. При цьому передаваний крутний момент зменшується на передаточне число подільника й частота обертання зростає на таке саме значення. Це дає змогу експлуатувати автомобіль при невеликих навантаженнях з підвищеною швидкістю руху, що сприяє економії палива. Для зменшення зносу зубчастих коліс і шуму, що виникають внаслідок удару зубів при перемиканні передач, служать синхронізатори для вирівнювання кутових швидкостей зубчастих коліс, які з'єднуються! Синхронізаторами зазвичай установлюють на передачі, які найчастішу перемикаються. Передачі заднього ходу, як правило, не мають синхронізаторів, так як цими передачами користуються порівняно рідко. На автомобілях ЗИЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320 синхронізовані друга, третя, четверта і п'ята передачі. У легкових автомобілів в даний час синхронізовані всі передачі переднього ходу. Синхронізатор коробки передач автомобіля ЗИЛ-130 являє собою пересувну муфту (рис. 9.10, а) з диском, на який діє вилка перемикання, і з зубчастими вінцями 6. Муфта 1 встановлена на шліцах веденого вала. Диск муфти має по три отвори для фіксуючих пальців 5, що з'єднують його з двома зблокованими конусними кільцями 2, і для блокуючих пальців 3, які жорстко пов'язують конусні кільця. Між половинками фіксуючих пальців 5 розташовані дві пружини 4. У нейтральному положенні (рис. 9.10, б) корпус синхронізатора розташований посередині між зубчастими колесами, при цьому між конусними кільцями 2 й конусними поверхнями коліс є зазори, блокувальні пальці 3 розташовуються з кільцевими зазорами в центрі отвору муфти. При включенні передачі муфта синхронізатора, переміщаючи фіксуючі пальці 5, притискає конусне кільце 2 до конусу зубчастого колеса 7. Муфта, поєднана з веденим валом, і зубчасте колесо, пов'язане з проміжним валом, мають різні частоти обертання. Під дією сил тертя, що виникають між конічними поверхнями, кільце 2 повертається щодо диска муфти до зіткнення блокуючих конусних фасок отворів диска з блокуючими пальцями, відбувається блокування кілець і муфти (рис. 9.10, в). Після вирівнювання частот обертання зубчастого колеса і веденого вала, а отже, конусних кілець з пальцями 3 і муфти блокуюча дія пальців 3 закінчується, муфта переміщається далі, а її зуби безшумно входять в зачеплення із зубчастим вінцем зубчастого колеса 7 (рис. 9.10, г). Синхронізатор такого типу, що забезпечує включення передачі після вирівнювання частот обертання з'єднувальних елементів, називається інерційним.
Рис. 9.10 Синхронізатори автомобілів: 1-Муфта синхронізатора; 2-конусне кільце; 3-блокуючий палець; 4-пружина; 5-фіксуючий палець; 6-зубчастий вінець муфти; 7 - зубчасте колесо; 8-внутрішній зубчастий вінець зубчастого колеса; 9-обойма вилки перемикання; 10 - прорізи корпусу; 11-корпус; 12-штифт; 13 - виступ муфти; 14-фіксатор; 15-сухар фіксатора.
Контрольні питання:
1. Призначення коробки перемикання передач. 2. Намалювати схему чотирьохступеневої механічної трьох вальної КПП ГАЗ-53А. 3. П’ятиступенева трьохвальна механічна КПП ЗИЛ-130. Намалювати кінематичну схему. 4. П’ятиступенева КПП ВАЗ-2108 5. П’ятиступенева КПП із дільником автомобіля КамАЗ. 6. Синхронізатор. 7. Механізм перемикання передач. Лабораторна робота № 9
|
7 — шестірня першої передачі; 8 — сапун; 9 — вторинний вал; 10, 13 — шайби;
зчеплення.
й має зубчастий вінець для и взаємодії із синхронізатором, закріпленим за допомогою зубчастої муфти 4.
