Автомобиль малого класса, с разработкой коробки передач

Все шестерни коробки передач находятся  в постоянном зацеплении.

Для включения передач I – VIII служат синхронизаторы 25 и 32, а для включения «ползущей» передачи и заднего хода – муфта 21. Они установлены на шлицах вторичного вала.

Конструкция синхронизаторов и  их работа аналогичны синхронизаторам  пятиступенчатой коробки передач грузовых автомобилей ЗИЛ. Однако эти синхронизаторы имеют шесть, а не три блокирующих пальца.

Механизм переключения передач в коробках с демультипликатором.

Механизм переключения коробки передач находится в отдельном корпусе, который прикреплен к крышке коробки передач. В механизм входят (рис. 12) рычаг 33 переключения передач, рычаг 4 включения передач, серьга 34 и вал 35. Рычаг включения передач закреплен на валу 35, а рычаг 33 переключения передач связан с валом шарнирно. Пружинный демпфер 37 предназначен для фиксации его промежуточных ходов.

При перемещении рычага 33 вперед или  назад серьга 34 вместе с валом 35 поворачиваются. При этом рычаг 4 включения своим нижним концом перемещает тот ползун механизма переключения передач, в пазу головки которого он находится.

На ползунах 2 закреплены вилки 8 переключения передач, с помощью которых перемещаются по шлицам вторичного вала каретки  синхронизаторов 25, 32 и муфта 21.

В нейтральном положении рычага 33 рычаг 4 находится в среднем фиксированном положении, и его нижний конец входит в паз головки ползуна III и IV передач.

При перемещении рычага 33 вправо рычаг 4 включения перемещается влево, и  его нижний конец последовательно входит в пазы головок ползунов I – IV передач, которые при включении прямой передачи (u_k = 1) в демультипликаторе преобразуются соответственно в передачи V – VIII.

Механизм включения передач  размещен в крышке 7 (см. рис. 12) коробки и состоит из трех ползунов 2 с вилками, головок 3 ползунов, трех шариковых фиксаторов 6 с пружинами и замочного устройства, состоящего из двух пар шариков и штифта между ними. Фиксаторы исключают самопроизвольное выключение передач, а замочное устройство – одновременное включение двух и более передач.

11. Демультипликатор

Размещен в отдельном картере 18, прикрепленном сзади к картеру 30 коробки передач. Он представляет собой двухступенчатый планетарный редуктор и имеет две передачи: прямую (u_k = 1) и понижающую (u_k = 3,3).

Демультипликатор включает в себя вал 15 с сателлитами 11 и их осями, солнечную шестерню 10, коронную шестерню 12 со ступицей, блокировочный диск 13 и синхронизатор 17.

Вал демультипликатора установлен на шариковом подшипнике и через  сателлиты связан с солнечной и коронной шестернями. Для включения передач демультипликатора на валу 15 размещен синхронизатор, конструкция и работа которого аналогичны синхронизаторам 25 и 32 коробки передач. Солнечная шестерня 10 установлена на шлицевом конце вторичного вала 29 коробки передач.

Демультипликатора 

Механизм переключения передач состоит из вилки 14, вала вилки и рычага вала. Привод механизма переключения – пневматический. В привод входят блок клапанов 5, пневматический цилиндр 9 и соединительные шланги.

Блок клапанов имеет два клапана, которые работают последовательно. Сжатый воздух к блоку подводится из пневмосистемы автомобиля. При  включении «ползущей», I – IV передач и заднего хода сжатый воздух поступает в пневмоцилиндр 9, включая низшую передачу демультипликатора. При включении V – VIII передач поступивший в пневмоцилиндр сжатый воздух включает в демультипликаторе прямую передачу.

Детали коробки передач и  демультипликатора смазываются маслом, заливаемым в их картеры. Система смазывания –смешанного типа: под давлением, разбрызгиванием и масляным туманом. Масляный насос 19 под давлением подает масло к подшипникам коробки передач и демультипликатора. Остальные их детали смазываются разбрызгиванием масла и масляным туманом.

12.Управление коробок передач.

 Управление автоматической  коробкой передач.

Управление автоматической трансмиссией осуществляется с помощью гидравлической системы. В автоматических коробках с полностью электронным управлением гидравлические датчики заменены электрическими приводами, но при этом сам принцип управления не меняется.  
 
Одной из центральных частей гидравлической системы является масляный насос, основная функция которого заключается в поддержании давления в системе на необходимом уровне. Поскольку масляный насос вращается с частотой коленвала двигателя, так как приводится в движение с помощью ступицы гидротрансформатора, необходимо обеспечить постоянный уровень давления, не зависимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. Сохранение давления на постоянном уровне необходимо для правильной работы блока клапанов - если давление отклоняется от нормального уровня, происходит сбой. Обеспечение постоянного давления в гидравлической системе реализуется с помощью клапана регулировки давления, а также конструктивными особенностями самого масляного насоса. 
 
Назначение блока клапанов – обработка и преобразование входящих сигналов в сигналы управления приводами. Принцип его работы немного схож с работой электронной печатной платы, только последняя работает с цифровыми сигналами, а блок клапанов автоматической трансмиссии – с давлением рабочей жидкости. 
 
По своему строению блок клапанов является сложнейшей и высокоточной механической системой. Самое интересное, что система в состоянии решать логические задачи – в зависимости от уровня давления в двух контурах принимается решение о формировании управляющего сигнала третьему контуру. Структура блока клапанов напоминает лабиринт, поскольку состоит из каналов с рабочей жидкостью. Операции сравнения давления в контурах осуществляются с помощью различных клапанов в каналах, пружинок и шариков. 
 
Входной информацией для блока клапанов является скорость, нагрузка на двигатель и режим работы АКПП, которые поступают от центробежного регулятора, дроссельной заслонки и рычага переключения коробки соответственно. Эта информация передается на исполнительные устройства – актюаторы, которые в зависимости от условий меняют свое состояние. Количество актюаторов зависит от модели трансмиссии: от количества передач, тормозных элементов в планетарных передачах, необходимости в блокировке гидротрансформатора.  
 
В качестве дополнительных входных сигналов в автоматических трансмиссиях нового поколения выступают также сигналы датчиков кик-дауна, клапана-модулятора, системы АБС и прочих. В полностью электронных коробках гидравлические датчики заменяются электронными системами, но принцип работы блока клапанов, не зависимо от вида датчиков остается неизменным. Именно поэтому все изменения и модернизации современных АКПП не затрагивают блок клапанов, он очень жестко связан с конструкцией коробки и, в случае его изменения, понадобиться менять всю конструкцию, а это весьма затратно. Компании-производители идут другим путем: блок клапанов проектируется таким образом, чтобы со временем можно было подключать новые актюаторы. Эта функция дает возможность, не затрачивая дополнительных средств, быстро модернизировать трансмиссию. Фактически, коробка получает новую ступень, компания - новый продукт, и все это с минимальными расходами. 
 
АКПП с электрическим «мозгом» могут иметь функцию самообучения. Такие коробки называют адаптивными, они самостоятельно выбирают оптимальную передачу в зависимости от ряда факторов. Для определения персонального стиля вождения система анализирует положение и активность использования акселератора, сопоставляет скорость и крутящий момент и изменяет передачу, подстраиваясь, в том числе, под текущую обстановку: движение по городу, в пробках. Функция осуществляется с помощью создания искусственных сигналов, поступающих на блок клапанов.  
Немаловажной деталью, обеспечивающей управление АКПП, является напорный клапан. Он отвечает за повышение давления, подаваемого к актюаторам, когда необходимо добиться их отклика в любых условиях. Неполадки с напорным клапаном приводят к тому, что могут не включаться одна или несколько высших передач.

Управление полуавтоматической коробкой передач (рис.13)

 
Вот уже на протяжении пятьдесяти лет прежде, чем купить машину, покупатель должен принять решение, какую коробку передач выбрать — автоматическую или ручную. В обоих случаях есть свои плюсы и минусы. Те, кто выбирает автоматическую коробку передач, обычно получают машину, которой можно управлять без каких-либо усилий со стороны водителя. Это обычно нравится женщинам. А вот некоторые мужчины-водители жалуются, что с автоматической коробкой передач они плохо чувствуют машину. 
Было много попыток скрестить автоматическую и ручную коробки передач. Еще на заре изобретения автоматической трансмиссии в 30-х годах, компании “Крайслер» и «Плакард» пытались привнести в ручную коробку передач некоторые элементы автоматической коробки. Такая коробка передач называлась полуавтоматической. Коробка передач Tiptronic работает по-другому. Это автоматическая коробка передач с элементами ручной коробки передач. В 1990 году «Порше» вышел на рынок с автомобилем “Порше 911», в которой была представлена новая автоматическая коробка передач под названием Tiptronic. В основе коробки автомат Типтроник лежит автоматическая коробка передач с ручным переключением ручки скоростей. Со временем принцип коробки передач Tiptronic взяли на вооружение такие компании, как “Крайслер» и «БМВ», хотя назвали свои коробки по-другому из-за того, что «Порше» зарегистрировал название Tiptronic, как торговую марку.  
Когда система акпп Типтроник не задействована, то коробка работает, как обычная автоматическая коробка передач. В этом случае решение о необходимости переключения скоростей принимает бортовой компьютер. Управление переключением скоростей через Tiptronic осуществляется либо с помощью дополнительного паза на ручке переключения скоростей, либо через кнопки управления, находящиеся прямо на руле так же, как и в гоночных машинах. Обычно на панели управления показана действующая скорость. Для переключения на более высокую скорость нужно нажать «+», а для понижения скорости «-».  
 
Коробка передач Tiptronic позволяет управлять трансмиссией напрямую, минуя бортовой компьютер. Таким образом, благодаря кпп Типтроник, водитель может моментально взять управление переключением скоростей в свои руки, например, если ему нужно тормозить двигателем. В Tiptronic есть специальная защита, которая следит, чтобы ручное управление не повредило двигатель. Через определенное время неактивности Типтроник, бортовой компьютер снова берет управление переключением скоростей на себя.  
 
Tiptronic обычно идет как дополнение класса «спорт» к автоматической или ручной коробке передач автомобиля. Tiptronic позволяет водителю устанавливать режим увеличения скорости с задержкой.  
 
Очень быстро коробки передач, дополненные Tiptronic, показали свое превосходство над обычными автоматическими коробками передач. Однако, коробка Типтроник унаследовал все недостатки ручки автоматического переключения скоростей, которые не характерны для ручной коробки передач. Это, прежде всего, более тяжелая и грузная коробка передач, а также задержка переключения скоростей даже в ручном режиме на скоростях от 0 до 100 км/ч. Так Tiptronic на модели «Ауди - А5» дает задержку в 0,1 секунд, а на модели «Порше-Кайман С» задержка в переключении скоростей достигает 0,7 секунд.  К положительным моментам АКПП типтроник можно отнести экономию топлива, хотя она и меньше, чем при ручной коробке передач.

Управление механической коробкой передач

Механическая коробка передач(сокращенное название МКПП см. рис. 14) пока остается самым распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя. Свое название коробка получила от механического

Рис. 14.

(ручного) способа переключения  передач.

Механическая коробка передач относится к ступенчатым коробкам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (илипередачей) называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими словами, имеет своепередаточное число.

Передаточным числом называется отношение  числа зубьев ведомой шестерни к  числу зубьев ведущей шестерни. Разные ступени коробки передач имеют  разные передаточные числа. Низшая ступень  имеет наибольшее передаточное число, высшая ступень – наименьшее.

13. Основные детали коробки передач.

Ведущий вал коробки передач вращается на двух подшипниках: передний конец вала на игольчатом подшипнике, запрессованном в болт маховика, а задний — на подшипнике, установленном в отверстие картера коробки передач. Упорное разрезное кольцо, установленное на ведущем валу, препятствует смещению подшипника и вала назад. От смещения вперед он удерживается крышкой заднего подшипника, которая закреплена болтами с моментом затяжки 1,6-2 кгс-м. На переднем конце ведущего вала нарезаны шлицы для скользящей посадки ведомого диска сцепления. В средней части вала, находящейся внутри коробки передач, нарезана косозубая шестерня, которая находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней первой передачи и промежуточной ведомой шестерней заднего хода. Осевая сила, возникающая при передаче крутящего момента ведущим валом, воспринимается шариковым подшипником. За шестерней на заднем конце ведущего вала имеются эвольвентные шлицы, входящие в зацепление со ступицей промежуточного вала. Уплотнение ведущего вала осуществляется самоподвижным резиновым сальником с масло сгонной резьбой.

Промежуточный вал коробки передач пустотелый, выполнен заодно с ведущей шестерней второй передачи. Вращается вал на двух подшипниках: переднем роликовом и заднем шариковом, установленных в отверстии картера коробки передач. На промежуточном валу на двухрядных игольчатых подшипниках вращаются ведущие шестерни третьей и четвертой передач. Для ограничения осевых перемещений, возникающих на косозубых шестернях при передаче крутящего момента, установлены упорные фигурные шайбы. Необходимый осевой разбег шестерен в пределах 0,26-0,39 мм обеспечивается длиной втулок.

Ведомый вал выполнен заодно целое с ведущей шестерней главной передачи и вращается на трех подшипниках, запрессованных в картер коробки передач. Передний подшипник двухрядный, упорный, конический, запрессован в переднюю спинку картера и воспринимает радиальное и осевое усилия от главной передачи. От осевых перемещений, возникающих под действием осевых сил на стальных зубьях при передаче крутящего момента, подшипник фиксируется крышкой, которая крепится к картеру четырьмя болтами моментом 3,2-4 кгс-м.

Синхронизаторы предназначаются для выравнивания скоростей вращающихся деталей силовой передачи при переключении передач. В коробке передач предусмотрены два синхронизатора: для четвертой и третьей передач и для второй и первой. Синхронизаторы имеют одинаковое устройство и одни и те же размеры, но в синхронизаторе второй и первой передач муфтой служит ведомая шестерня заднего хода. Ступица синхронизатора внутренними шлицами надета на шлицы промежуточного вала и удерживается на нем вместе с другими деталями, шайбами и гайкой. На наружной поверхности ступицы нарезаны шлицы, по которым может перемещаться муфта синхронизатора. Кроме шлицев, на ступице вырезаны на разных расстояниях один от другого три продольных паза, в которых помещены три штампованных сухаря с выступами на середине. Сухари прижаты к шлицам муфты двумя пружинными кольцами, причем выступы сухарей входят в кольцевую проточку муфты. С обеих сторон ступицы установлены латунные блокирующие кольца. На торцах этих колец, обращенных к ступице, сделано по три паза, в которые входят концы сухарей. Блокирующие кольца имеют внутреннюю коническую поверхность, которая соответствует конической поверхности венцов синхронизатора шестерен. На конической поверхности колец нарезана мелкая резьба. В цилиндрическую проточку на верхней поверхности муфты синхронизатора входит вилка включения передач. Она разрывает пленку между блокирующими кольцами и конической поверхностью шестерни включаемой передачи при их соприкосновении, вследствие чего между кольцом и конической поверхностью возникает повышенное трение. Снаружи на кольцах имеются короткие прямые зубцы, такие же, как и на соседних с ними венцах синхронизатора шестерен. Эти зубцы соответствуют впадинам между шлицами муфты синхронизатора, в результате чего муфта, перемещаясь в осевом направлении, может входить в зацепление своими шлицами с зубцами блокирующих колец и с зубчатыми венцами. Муфты и ступицы подбираются на заводе комплектами, таким образом обеспечивается плавное и легкое скольжение муфты по ступицам с минимальным зазором. На автомобиле ЗИЛ – 130 применяют синхронизатор  инерционного типа.

            Заключение

В результате выполнения данного курсового  проекта была сконструирована и  рассчитана трехвальная коробка  передач. Курсовой проект включает в  себя определение параметров автомобиля, расчет элемента конструкции автомобиля – трехвальной коробки передач, а также графическую часть.Была достигнута поставленная цель, а именно, закреплены полученные знания и приобретены навыки  по конструированию и расчету коробки передач.

Список литературы

1. Лукин, П.П. Конструирование и расчет автомобиля / П.П. Лукин, Г.А. Гаспарянц, В.Ф. Родионов. - М.: Машиностроение, 1984. – 376 с., ил.
2. Ицкович, Г.М. Сборник задач и примеров расчета по курсу деталей машин / Г.М. Ицкович, С.А. Чернавский, В.А. Киселев. - М.: Машиностроение, 1975. - 286 с., ил.
3. Проектирование трансмиссий автомобиля, справочник. / Под ред. А. И. Гришкевича. - М.: Машиностроение, 1984.
4. Автомобили: конструкция и элементы расчета автомобиля: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В. К. Вахламов. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 480с.
5. Расчет тяговой динамики и топливной экономичности автомобиля, учебное пособие. / Под ред. Л. А. Черепанов, 2001. – 40с.
6. Перчаткин Ю. В., В. Н. Ушаков Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Автомобили». - Орск: ГОУ ОГУ, 2006г. – 34с.
7. Бухарин Н. А., Прозоров В. С., Щукин М. М., Автомобили. Конструкция, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля. Учебное пособие для вузов. Л., «Машиностроение», 1973.
8. Иванов В. В., Илларионов В. А., Морин М. М. Основы теории автомобиля и трактора. М., «Высшая школа», 1997.
9. Краткий автомобильный справочник НИИАТ.