Автомобиль малого класса, с разработкой коробки передач

Рис. 3.

Требования к ступенчатым  коробкам передач.  
 
К основным требованиям, которые предъявляют к ступенчатым коробкам передач, следует отнести обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств автомобиля; высокий КПД; легкость управления; безударное переключение передач; бесшумность работы; невозможность включения одновременно двух передач или передачи заднего хода при движении вперед; надежное удержание передач во включенном и нейтральном положениях; простоту конструкции и небольшую стоимость; малые габаритные размеры и массу; удобство обслуживания и ремонта; надежность конструкции.

Чтобы удовлетворить первое требование, необходимо правильно выбрать число  ступеней в коробке передач и  их передаточные числа. При увеличении числа ступеней можно обеспечить режимы работы двигателя, близкие к наивыгоднейшим с точки зрения динамичности и топливной экономичности автомобиля. Однако в этом случае усложняется конструкция, возрастают габаритные размеры и масса коробки передач, а также затрудняется управление автомобилем. Вместе с тем увеличение числа ступеней обычно вызывает увеличение времени, в течение которого происходит разрыв потока мощности, что может ухудшить динамичность автомобиля.

Легкость управления коробкой передач  зависит от ее конструктивной схемы, способа переключения передач и типа привода переключения. Этому помогают стартеры в нутри которых имеется зубчатый бендекс. Передачи переключают с помощью подвижных шестерен (кареток), зубчатых муфт, муфт синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Наиболее просты и компактны коробки передач с переключающими каретками. Однако каретки не могут обеспечить безударного переключения передач, поэтому приходится применять специальные способы переключения, притормаживая или ускоряя ведомые части сцепления двигателем; Долговечность коробки передач при этом оказывается совершенно недостаточной. Зубчатые муфты несколько повышают ее долговечность, так как удары при переключении воспринимает большее число зубьев муфт и включаемых шестерен. Вместе с тем и в этом случае удары полностью не исключены, а конструкция коробки передач получается более сложной.

Для безударного переключения передач  устанавливают синхронизаторы, которые  однако усложняют конструкцию, а также увеличивают габаритные размеры и массу коробки передач. Поэтому наибольшее распространение получили коробки передач, в которых высшие передачи : переключают синхронизаторами, а низшие — зубчатыми муфтами и каретками.

В планетарных коробках передачи переключают, используя фрикционные или электромагнитные устройства, иногда применяемые и  в коробках передач с неподвижными валами.

Шум при работе коробки передач, зависящий в основном от типа установленных  в ней шестерен, значительно уменьшается при замене прямозубых шестерен косозубыми или шевронными (последние используют очень редко).

5. Бесступенчатые коробки передач.

Бесступенчатые коробки передач  обеспечивают получение бесконечного ( в определенном интервале) множества  передаточных чисел. По принципу работы эти коробки бывают механические, гидравлические и электрические. 
Бесступенчатые коробки передач позволяют в заданном интервале передаточных чисел получать бесконечное их число. По принципу действия они могут быть механические, гидравлические и электрические. 
Бесступенчатые коробки передач позволяют получить в некотором ограниченном диапазоне любое передаточное число. Принципиальные схемы гидродинамических преобразователей. В связи со сложностью создания бесступенчатых коробок передач и относительно большого количества недостатков их конструкций в последнее время проблему увеличения маневренности и производительности трактора решают путем создания коробок передач с переключением на ходу. В этой связи применение увеличителей крутящего момента, рассмотренных нами ранее, является частным решением этой проблемы, так как они позволяют менять скорость трактора только в пределах одной передачи. 
Барабан 12 тросом 14 связан с маховичком бесступенчатой коробки передач 2, что позволяет задавать ту или иную скорость вращения наружного цилиндра вискозиметра и соответственно регистрировать задаваемые градиенты скорости в деформируемом материале. При одновременном изменении величины напряжений сдвига и скорости деформации исследуемого материала барабан 12 поворачивается вокруг его оси, и индикатор 11 перемещается вдоль барабана. Это дает возможность получить на закрепленной на нем бумаге кривую течения материала. 
Измерительный узел. Наружный цилиндр приводится во вращение через двухступенчатый редуктор и бесступенчатую коробку передач от асинхронного электродвигателя. Скорость вращения наружного цилиндра измеряется центробежным тахометром.

Так как при эксплуатации условия  движения непрерывно меняются, то передаточное число в бесступенчатой коробке передач также должно постоянно изменяться. Не говоря о том, что для водителя явилось бы крайне утомительным непрерывно изменять передаточное число, вряд ли возможно всегда иметь включенной наивыгоднейшую передачу. Поэтому для бесступенчатой передачи безусловно необходима автоматическая регулировка передаточного отношения. Такая регулировка является более простой, так как она не ограничена, как при ступенчатой передаче, но должна, однако, работать непрерывно и последовательно, в соответствии как с имеющимися условиями, так и с учетом желаемых изменений. 
Специалисты многих крупных автомобильных фирм придерживаются мнения, что для легковых автомобилей малого и среднего класса перспективным решением является механическая бесступенчатая коробка передач с металлическим клиновым ремнем и электронным управлением. Предварительные результаты исследований показали, что автомобили с современными бесступенчатыми передачами расходуют топлива на 4 - 5 % меньше, чем оснащенные пятиступенчатой механической коробкой передач, и на 8 % меньше, чем автомобили с гидромеханической передачей. Все большее распространение получает привод на передние колеса, что уменьшает дополнительные потери в трансмиссии при повышении устойчивости автомобиля.

Капиллярная приставка к литьевой машине. Любой ротационный вискозиметр состоит из следующих узлов: измерительных поверхностей, заключенных в термостати-рующую камеру; привода ( электродвигатель или свободно падающий груз); ступенчатой или бесступенчатой коробки передач; системы измерения крутящего момента или частоты вращения рабочей поверхности.

Для оценки реологических свойств  материалов необходимо располагать  кривыми течения, полученными в  широких пределах изменения скорости деформации исследуемого материала. Это  достигается за счет установки ступенчатых и бесступенчатых коробок передач между измерительной поверхностью ротационного прибора и электродвигателем. Ступенчатые механические коробки передач ( иначе называемые шестеренчатыми редукторами) позволяют получать ( по числу передач) несколько значений скоростей деформаций, но они громоздки и имеют низкий коэффициент полезного действия. Их целесообразно применять в приборах для исследования ньютоновских материалов. Более предпочтительными являются бесступенчатые коробки передач, которые могут быть механического ( фрикционного) и гидравлического типа. Бесступенчатые механические коробки передач ( иногда называемые вариаторами) занимают небольшой объем и позволяют непрерывно изменять скорость вращения измерительной поверхности в широких пределах. 
С этой точки зрения, идеальной является бесступенчатая коробка передач: достигнув наибольшей мощности, двигатель так и не снизит ее. Следовательно, из него будет выжато все возможное. 
Гидродинамический трансформатор относится к числу автоматических и не требует для себя никаких дополнительных - регулирующих органов. В этом заключается их главное достоинство по сравнению с другими типами бесступенчатых коробок передач. Клиноременные вариаторы наиболее просты и достаточно надежны, благодаря чему они получили наибольшее распространение среди вариаторов в общем машиностроении. Их успешно применяют в металлорежущих станках, текстильных машинах, мотороллерах и специальных колесных машинах повышенной проходимости в качестве бесступенчатых коробок передач.

Электросхема вискозиметра Л. М. Цылева и И. А. Попова. Это прибор, на котором измерения вязкости производятся как при постоянной, так и непрерывном изменении скорости вращения наружного цилиндра. Он предназначен для исследования жидкостей и пластичных материалов. От асинхронного электродвигателя / через бесступенчатую коробку передач 2 приводится во вращение наружный цилиндр 3 вискозиметра. 
При обычной ступенчатой коробке передач на низшую передачу переходят в том случае, когда величина тяговой силы на ведущих колесах оказывается недостаточной для преодоления сопротивлений движению. При этом появляется некоторый неиспользованный запас мощности и, следовательно, ухудшается топливная экономичность. Этот неиспользованный запас мощности двигателя может быть сведен к нулю в случае применения бесступенчатой коробки передач с бесконечно большим числом ступеней. Такая коробка передач позволяет получать любое передаточное число между валом двигателя и ведущими колесами, является наивыгоднейшей в данных условиях движения. Для оценки реологических свойств материалов необходимо располагать кривыми течения, полученными в широких пределах изменения скорости деформации исследуемого материала. Это достигается за счет установки ступенчатых и бесступенчатых коробок передач между измерительной поверхностью ротационного прибора и электродвигателем. Ступенчатые механические коробки передач ( иначе называемые шестеренчатыми редукторами) позволяют получать ( по числу передач) несколько значений скоростей деформаций, но они громоздки и имеют низкий коэффициент полезного действия. Их целесообразно применять в приборах для исследования ньютоновских материалов. Более предпочтительными являются бесступенчатые коробки передач, которые могут быть механического ( фрикционного) и гидравлического типа. Бесступенчатые механические коробки передач ( иногда называемые вариаторами) занимают небольшой объем и позволяют непрерывно изменять скорость вращения измерительной поверхности в широких пределах.

 

Электрические трансмиссии

 

Достоинства электрических трансмиссий

 

1. Повышение средней скорости движения
2. Экономия горючего до 30% на 100 км пути
3. Простота и легкость управления
4. Широкий диапазон регулирования тягового усилия (в 10 и более раз).
5. Отсутствие жесткой связи между генератором и электомотором, что позволяет облегчить размешение агрегатов и позволяет применить нове методы компоновки.

 

Эти положительные свойства обуславливаются  характеристикой тяговых электромоторов, которые обеспечивают  изменение  силы тяги по кривой, близкой к гиперболе.

В свою очередь работа электромоторов определяется характеристикой генератора, который связан механически с двигателем и электрически с электродвигателями. С одной стороны, генератор имеет те же угловую скорость и крутящий момент, а следовательно, и мощность, что и двигатель, а с другой – он питает током электромоторы с непрерывно меняющимся напряжением и силой тока.

Таким образом, независимо от водителя электортрансмиссия обеспечивает при  почти неизменной угловой скорости вала и режиме двигателя движение машины по дороге, имеющей различный профиль и грунт.

В силу указанных особенностей электротрансмиссия увеличивает срок службы двигателя  и обегчает работу водителя.

 

Недостатки  электротрансмиссии

 

1. Несколько сниженный КПД, по сравнению с механической трансмиссией.
2. Большая масса.
3. Не обеспечивается возможность торможения двигателем.

 

Основные элементы электротрансмиссии и предъявляемые  к ней требования

 

Основными элементами электротрансмиссии являются:

1. Генератор, который, будучи соединен с первичным двигателем, преобразовывает механическую энергию в электрическую;
2. Электомоторы, которые электрические соеденены с генератором и механически с ведущими колесами, преобразовывают электрическую энергию снова в механическую и передают ее на ВК;
3. Аппараты управления, которые позволяют получить необходимые характеристики ТЭД.

 

Электротрансмиссия должна обеспечить:

1. Запуск двигателя;
2. Прямолинейное движение;
3. Остановку;
4. Движение задним ходом;
5. Поворот с рекуперативным торможением.

 

К  этим специальным требованиям  также добавляются общетехнические требования:

1. Малые габариты и масса;
2. Надежная работа агрегатов трансмисси в условиях, определнных техническим заданием;
3. Простота монтажа и демонтажа;
4. Минимальное количество регулеровок;
5. Безотказность в работе.

 

Классификация

Электрические  трансмиссии делятся на:

1. Собственно электрические;
2. Электромеханические.

Под электормеханическими трансмиссиями  понимаются такие, в которых необходимый  диапазон изменения крутящего момента  определяется не только электромашинами (генераторами и электромоторами), но и механическими агрегатами.

По количеству электромоторов электромеханические  трансмиссии подразделятюся также  на:

1. Двухмоторные;
2. Одномоторные.

В одномоторных трансмиссиях поворот  на всех радиусах осуществляется с  помощью механических устройств.

Соответственно способу расширения диапазона регулирования момента при помощи механической ступени могут существовать две схемы электромеханических трансмиссий:

1. С последовательным включением механической ступени (например немецкий танк «Мышонок»);
2. С параллельным подводом мощности одновременно электрическим и механическим путем (наиболее применимый метод).

 

Гидростатический привод

Преимущество гидростатического  привода — это возможность  плавно изменять передаточное отношение  в большом диапазоне, обеспечивать плавное трогание и разгон автомобиля, простое реверсирование и быстрое изменение скоростного режима движения автомобиля благодаря малым вращающимся массам.

В гидростатической трансмиссии применяются  осевые поршневые насосы и гидромоторы. Поршневые насосы могут работать при высоких давлениях — в настоящее время не редки давления рабочей жидкости до 35 МПа (350 кгс/см2), что позволяет снизить их размеры и массу, а также уменьшить сечения соединительных трубопроводов. Осевые поршневые насосы могут иметь постоянный или переменный рабочий объем. Плунжеры, соединенные с наклонной плитой с помощью штоков-шатунов со сферическими наконечниками на обоих концах, движутся возвратно-поступательно в цилиндрах. Выходной вал наклонной плиты установлен в шарикоподшипниках и служит для привода насоса.