Особенности устройства коробок передач

Содержание

Введение

1.Виды коробок передач

2.Устройство трехвальной механической коробка передач

3.Устройство двухвальной механической коробки передач

4.Рекомендации по эксплуатации МКПП

Заключение

Список использованных источников

Введение

Независимо от модели автомобиля, для того, чтобы он работал, необходимо иметь сцепление и трансмиссию. Сцепление позволяет эффективно передавать вращение от вала двигателя и отсоединять его от трансмиссии (и в свою очередь, от ведущих колес) и поэтому автомашина может спокойно стоять без движения во время остановки. Задача трансмиссии заключается в том, чтобы обеспечить широкий передаточный диапазон коробки скоростей для обеспечения обычного диапазона скоростей во время движения.

Коробка передач– механизм, передающий крутящий момент от двигателя к колесам, в результате чего автомобиль приводится в движение. Современные технологии в автомобилестроении позволяют выбирать между четырьмя видами КПП – механической, автоматической, роботизированной и вариаторной.

Основное предназначение коробки переключения передач — изменение крутящего момента по величине и направлению и передача его от двигателя к ведущим колесам. Иначе говоря, с помощью коробки передач при постоянной мощности двигателя осуществляется изменение силы тяги на ведущих колесах автомобиля. Кроме того, коробка передач позволяет включить движение задним ходом, а также на неограниченное время (в отличие от сцепления) разъединять двигатель и ведущие колеса автомобиля.

Механическая коробка передач (сокращенное название МКПП) пока остается самым распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя. Свое название коробка получила от механического (ручного) способа переключения передач. Все вышесказанное обусловило актуальность данной темя курсовой работы.

1.Виды коробок передач

Самая первая коробка, появившаяся на свет, была механической. Главное ее достоинство – высокий КПД и легкий вес. Автомобили с «механикой» разгоняются динамичнее и потребляют меньше топлива. Механическая коробка передач относится к ступенчатым коробкам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими словами, имеет свое передаточное 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.

Скорость автомобиля при движении на передаче с заданным передаточным числом i определяется по формуле:

,

где: Va — скорость автомобиля; N — число оборотов двигателя; — радиус качения колеса; S — путь, пройденный автомобилем; nk — число оборотов колеса на определённом отрезке пути; i0 — передаточное число главной передачи.

В зависимости от числа ступеней различают следующие конструкции:

·  четырехступенчатая коробка передач;

·  пятиступенчатая коробка передач;

·  шестиступенчатая коробка передач;

·  и выше.

Наибольшее распространение на современных автомобилях получила пятиступенчатая коробка передач.

Из всего многообразия конструкций МКПП можно выделить коробки двух основных видов:

·  трехвальная коробка передач;

·  двухвальная коробка передач.

Существуют синхронизированные и несинхронизированные механические коробки передач.

В несинхронизированной МКПП включение передач осуществляется полностью водителем вручную. Так как при переключении передачи скорость шестерён различна, муфта переключения не может просто перейти с одной из них на другую. Поэтому водителю приходится ждать момента, когда окружные скорости шестерён сравняются. Для этого служит способ, называемый «двойным выжимом»: для переключения между низшей и высшей передачей сначала нажимают педаль сцепления, выключают передачу, отпускают сцепление, затем снова нажимают на его педаль и включают нужную передачу. При переключении с высшей передачи на низшую применяют «двойной выжим с перегазовкой» — тот же процесс, но когда коробка находится в нейтрали производят «перегазовку» — нажимают на педаль акселератора. Все эти меры нужны для грубого выравнивания окружных скоростей шестерён и облегчения переключения передач.

В синхронизированной МКПП, включение всех передач (или некоторых) в определённом смысле частично автоматизировано. Специальные устройства — синхронизаторы — не дают включающей муфте перейти с одной шестерни на другую, пока их скорость не выравняется (что также выполняется синхронизатором). У большинства современных легковых автомобилей синхронизированы все имеющиеся передачи, иногда — все передачи переднего хода. У большинства отечественных автомобилей передача заднего хода не имеет синхронизатора.

В крупных городах, отягощенных пробками, автомобилисты все чаще отдают предпочтение автоматическим коробкам передач. Помимо простоты использования в плюсы «автомата» можно добавить увеличение срока работы некоторых запчастей и плавность хода во время переключения, отсутствие откатывания во время трогания с места. Такая коробка переключения передач имеет низкий КПД. Заменой сцепления в АКПП является гидротрансформатор, который может работать неэффективно, в таком случае резко увеличивается расход топлива и ухудшается динамика разгона.

Роботизированная коробка передач представляет собой нечто среднее между МКПП и АКПП: от первой она унаследовала механизм устройства, а от второй – простоту использования. Принцип работы такой коробки состоит в выжимании сцепления сервоприводами по команде электроники, вследствие чего переключается передача. Автомату она уступает в четкости переключений, поэтому роботов обычно ставят на недорогие модели. За исключением элитных суперкаров, в которых электроника настроена на таком уровне, что передачи переключаются не хуже, чем на МКПП, совершенно без усилий со стороны водителя.

Четвертый вид трансмиссии – вариатор, главная его особенность – отсутствие передач. Передаточное число в ней меняется без ступеней. Таким образом, работа мотора постоянно происходит в оптимальном режиме. Благодаря вариаторной КПП снижается расход топлива. Вариаторные коробки передач пока не очень распространены в автопромышленности – каждый производитель придумывает собственный способ адаптации вариатора к машине. Основным минусом вариатора является его несовместимость с многолитражными моторами. Еще одна проблема бесступенчатой коробки – меньшая экономичность и динамика разгона по сравнению с механической коробкой. По виду вариаторная коробка похожа на автоматическую – управление трансмиссией происходит также с помощью рычага, где выбирается необходимый режим езды.

2.Устройство трехвальной механической коробка передач

Трехвальная коробка передач устанавливается, как правило, на заднеприводные автомобили.

Трехвальная коробка передач имеет следующее устройство (рис.1):

·  ведущий (первичный) вал;

·  шестерня ведущего вала;

·  промежуточный вал;

·  блок шестерен промежуточного вала;

·  ведомый (вторичный) вал;

·  блок шестерен ведомого вала;

·  муфты синхронизаторов;

·  механизм переключения передач;

·  картер (корпус) коробки передач.

Ведущий вал обеспечивает соединение со сцеплением. На валу имеются шлицы для ведомого диска сцепления. Крутящий момент от ведущего вала передается через соответствующую шестерню, находящуюся с ним в жестком зацеплении.

Промежуточный вал расположен параллельно первичному валу. На валу располагается блок шестерен, находящийся с ним в жестком зацеплении.

Ведомый вал расположен на одной оси с ведущим. Технически это осуществляется за счет торцевого подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал. Блок шестерен ведомого вала не имеет закрепления с валом и поэтому свободно вращается на нем. Блок шестерен промежуточного и ведомого вала, а также шестерня ведущего вала находятся в постоянном зацеплении.

Между шестернями ведомого вала располагаются муфты синронизаторов (обиходное название синхронизаторы). Работа синхронизаторов основана на выравнивании (синхронизации) угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. Муфты имеют жесткое зацепление с ведомым валом и могут двигаться по нему в продольном направлении за счет шлицевого соединения. На торцах муфты имеют зубчатые венцы, которые могут входить в соединение с соответствующими зубчатыми венцами шестерен ведомого вала. На современных коробках передач синхронизаторы устанавливаются на всех передачах.

Механизм переключения трехвальной коробки передач обычно располагается непосредственно на корпусе коробки. Конструктивно он состоит из рычага управления и ползунов с вилками. Для предотвращения одновременного включения двух передач механизм оснащен блокирующим устройством. Механизм переключения передач может также иметь дистанционное управление.

Картер коробки передач служит для размещения конструктивных частей и механизмов, а также для хранения масла. Картер изготавливается из алюминиевого или магниевого сплава.

Принцип работы трехвальной механической коробки передач. При нейтральном положении рычага управления крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается. При перемещении рычага управления, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора. Муфта обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и ведомого вала. После этого, зубчаты венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу. Коробка передач осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Движение задним ходом обеспечивается соответствующей передачей коробки. Изменение направления вращения осуществляется за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси.

3.Устройство двухвальной механической коробки передач

Двухвальная механическая коробка передач применяется на переднеприводных легковых автомобилях.

Двухвальная коробка передач имеет следующее устройство (рис.2):

·  ведущий (первичный) вал;

·  блок шестерен ведущего вала;

·  ведомый (вторичный) вал;

·  блок шестерен ведомого вала;

·  муфты синхронизаторов;

·  главная передача;

·  дифференциал;

·  механизм переключения передач;

·  картер коробки передач.

Ведущий вал, также как и в трехвальной коробке, обеспечивает соединение со сцеплением. На валу жестко закреплен блок шестерен.

Параллельно ведущему валу расположен ведомый вал с блоком шестерен. Шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. На ведомом валу жестко закреплена ведущая шестерня главной передачи. Между шестернями ведомого вала установлены муфты синхронизаторов.

С целью уменьшения линейных размеров, увеличения числа ступеней в ряде конструкций коробок передач вместо одного ведомого вала устанавливаются два и даже три ведомых вала. На каждом из валов жестко закреплена шестерня главной передачи, которая находится в зацеплении с одной ведомой шестерней - по сути три главных передачи.

Главная передача и дифференциал передают крутящий момент от вторичного вала коробки к ведущим колесам автомобиля. Дифференциал при необходимости обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм переключения передач двухвальной коробки, как правило, дистанционного действия, т.е. расположен отдельно от корпуса коробки. Связь между коробкой и механизмом может осуществляться с помощью тяг или тросов. Наиболее простым является тросовое соединение, поэтому оно чаще используется в механизмах переключения.

Механизм переключения передач двухвальной коробки имеет следующее устройство: рычаг управления; трос выбора передач; рычаг выбора передач; трос включения передач; рычаг включения передач; центральный шток переключения передач с вилками; блокирующее устройство.

Под выбором передачи понимается поперечное движение рычага управления относительно оси автомобиля (движение к паре передач), под включением передачи – продольное движение рычага (движение к конкретной передаче).

Основное отличие заключается в особенностях работы механизма переключения передач.

Движение рычага управления при включении конкретной передачи разделяется на поперечное и продольное. При поперечном движении рычага управления усилие передается на трос выбора передач. Тот, в свою очередь, воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг осуществляет поворот центрального штока вокруг оси и, тем самым, обеспечивает выбор передач.

При дальнейшем продольном движении рычага усилие передается на трос переключения передач и далее на рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное перемещение штока с вилками. Соответствующая вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и осуществляет блокирование шестерни ведомого вала. Крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса.

4.Рекомендации по эксплуатации МКПП

Как правило, коробка передач ― довольно надежный агрегат, исправно работающий на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля. Достаточно лишь следить за уровнем масла и при необходимости подливать его либо менять.

В процессе эксплуатации автомобиля следует правильно пользоваться коробкой передач во избежание поломок и преждевременного износа.

1. Стараться двигаться преимущественно на прямой передаче, при техническом наличии её на автомобиле, так как при этом путь крутящего момента получается наиболее коротким, и в его передаче не задействованы лишние шестерни (момент передают только первичный и вторичный валы, которые на прямой передаче соединяются в одно целое; при этом шестерни промежуточного вала, естественно, продолжают вращаться, но крутящего момента не передают), что увеличивает КПД трансмиссии и уменьшает износ;

2. Переключение передач производить согласно приведённым в инструкции к автомобилю значениям максимальной и минимальной скорости на каждой передаче;

3. Включение задней передачи при движении автомобиля вперёд, даже на небольшой скорости, категорически недопустимо.

4. Не следует допускать длительной езды на скорости выше 20 км/ч с выжатым сцеплением, особенно на заднеприводных автомобилях, где это может привести к быстрому износу выжимного подшипника сцепления; нажимать педаль сцепления следует резко, а отпускать — плавно, но не допуская пробуксовки и не трогая акселератор, что значительно ускоряет износ;

5. Недопустимо на скользкой дороге двигаться с выключенным сцеплением или коробкой передач на нейтральной передаче;

6. Следует применять приём торможения двигателем — совместно с торможением автомобиля производится поочередное переключение передач с высшей ступени на низшую. При этом происходит более эффективная остановка автомобиля тормозом и двигателем.

7. Недопустимо переключать передачи в поворотах, так как это может привести к заносу; до начала поворота следует перейти на низшую передачу, а по мере его прохождения — слегка нажать на педаль акселератора.

8. Для облегчения работы синхронизаторов, следует:

При переходе с низшей передачи на более высокую — переключение производить в два приёма, с некоторой паузой в нейтрали;

При переходе с высшей передачи на более низкую, переключение производить в один приём.

9. После использования наката при движении под уклон, в конце его необходимо делать «перегазовку» во избежание преждевременного износа сцепления и коробки переключения передач. Это нужно для того, чтобы уравнять обороты вращения колес с оборотами вращения коленчатого вала двигателя, который в это время работает на холостом ходу. Надо выжать педаль сцепления, довести газом обороты двигателя до предполагаемых для комбинации текущей скорости и предполагаемой передачи и включить эту повышенную передачу. К примеру после съезда с горки накатом скорость автомобиля 60 км/ч; нужно прикинуть, какая передача лучше всего подойдет для этой скорости, к примеру 4-я передача, а затем — какие обороты разовьет двигатель на 4-й передаче на скорости 60 км/ч (примерно 2000 об/мин), и «перегазовать» двигатель до этих оборотов (опытный водитель делает это «на глазок» на уровне автоматизма).

10. Необходимо постоянно проверять уровень масла в картере МКПП и своевременно производить его замену, так как при длительной работе в КПП масло превращается в абразив за счёт повышения содержания частичек металла, неизбежно отделяющихся от шестерён в процессе их естественного износа, что в свою очередь значительно ускоряет износ.

Заключение

Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы о преимуществах и недостатках механической коробки передач.

Преимущества:

1.  Небольшие цена и масса.

2.  Высокий КПД.

3.  Не требует отдельной системы охлаждения.

4.  Высокая топливная экономичность и динамика разгона.

5.  Относительная простота и отработанность конструкции.

6.  Достаточно высокая надёжность.

7.  Шире набор специальных техник вождения для водителя.

8.  Автомобиль с МКПП легко пускается «с толкача», может буксироваться на любое расстояние с любой скоростью.

9.  МКПП допускает полное разобщение двигателя и трансмиссии.

Недостатки:

1.  Утомляющее некоторых водителей переключение передач, особенно в городском цикле и движении в пробках.

2.  Необходимость наличия специфического навыка для достижения плавного переключения передач без рывков.

3.  Переключение передач сопряжено со временным разобщением двигателя и трансмиссии, что увеличивает время переключения.

4.  Как и у любой ступенчатой КПП, невозможно плавное изменение передаточного отношения при разумном количестве ступеней.

5.  Малый ресурс сцепления.

Поэтому на спортивных автомобилях и автомобилях со спортивным имиджем почти всегда устанавливаются МКПП. Грузовые автомобили и «жёсткие» внедорожники также, как правило, имеют механические коробки передач.

Список использованных источников

1.Зеленин С.Ф., Молоков В.А. Устройство автомобиля. – М: РусьАвтокнига, 2005. - 80 с.

2.Кленников, В. М., Ильин, Н. М., Буралев, Ю. В. Автомобиль категории «В»: Учебник для ПТУ. — 3-е, перераб. и доп.. — М.: Транспорт, 1984. — 320 с.

3.Коллектив авторов НИИАТ под ред. Лапшина, В.И. Краткий Автомобильный Справочник НИИАТ. — 10-е изд. — М.: Транспорт, 1983. — 220 с.

4.Передерий В.П. Устройство автомобиля. - М.: ФОРУМ, 2008. - 288 с.

5.Шестопалов, К. С. Легковой автомобиль: Учеб. пособие для подготовки водителей ТС категории «В». — 2-е, испр. и доп.. — М.: Издательство ДОСААФ, 1980. — 240 с.

6.Яковлев В.Ф. Учебник по устройству легкового автомобиля. Учебная литература. – М.: ИД Третий Рим, 2010. - 80 с.

7.Школа Володина.

8.URL: http://volodin-school.narod.ru/mech_auto.html

9.http://www.avtotut.ru/repair/equipment/KPP/

10.http://systemsauto.ru/box/mkpp.html

11.http://www.autosecret.net/avtosecret/469-avtomat-mehanika

12.Материалы из Википедии — свободной энциклопедии.