Назначение и схемы трансмиссий
Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам (движителям) и изменения его по величине и направлению в зависимости от условий и требований движения. Общая схема трансмиссии определяется компоновкой автомобиля, числом и расположением ведущих мостов, видом трансмиссии.
К узлам и агрегатам трансмиссии в общем случае относятся:
· Сцепление;
· Коробка передач;
· Главная передача;
· Дифференциал;
· Приводные валы – полуоси;
Коробка
Коробка передач служит для изменения в широком диапазоне крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя на ведущие колёса автомобиля, при трогании с места, движении на подъём и движении автомобиля задним ходом, а также, для длительного разъединения двигателя и трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении автомобиля на холостом ходу по инерции.
На большинстве автомобилей устанавливают механические коробки передач с зубчатыми шестернями.
Двухвальные коробки передач с числом передач 4…5, применяют для переднеприводных автомобилей малого класса и заднеприводных - с задним расположением двигателя. Высшая передача чаще повышающая. Как правило, большинство передач синхронизировано.
Трёхвальные коробки передач используют для легковых автомобилей, выполненных по классической схеме, грузовых автомобилей малой и средней грузоподъёмности и автобусов.
Количество передач (ступеней) переднего хода обычно равно четырём или пяти, не считая передачи заднего хода.
В современных автомобилях применяются коробки с числом передач (ступеней) не менее четырёх.
В автомобилях малой грузоподъёмности применяются четырёхступенчатые коробки (автомобили УАЗ).
В большинстве случаев переключение ступенчатых коробок передач осуществляет водитель. Переключение передач в них осуществляется передвижением шестерён, которые входят поочерёдно в зацепление с другими шестернями или блокировки шестерён на валу с помощью синхронизаторов. Если между ведущей и ведомой шестернёй поместить промежуточную шестерню и через неё передавать крутящий момент, то ведомая шестерня изменит направление движения на обратное. Синхронизаторы выравнивают частоту вращения включаемых шестерён и блокируют одну из них с ведомым валом. Управление передвижением шестерён или синхронизатором осуществляет водитель при выключенном сцеплении.
В общем случае коробка передач состоит из: картера; ведущего вала с шестернёй; ведомого вала; промежуточного вала; оси шестерни заднего хода; блока передвижных шестерён; механизма переключения передач.
Перемещение шестерён при включении и выключении передач в коробке производится с помощью механизма переключения, который состоит из: рычага; ползунов; вилок переключения; фиксаторов; замков; предохранителя включения заднего хода.
Для включения передачи перемещают верхний конец рычага в определённое положение, при этом нижний конец рычага через переводную головку перемещает ползун с вилкой и шестернёй до включения выбранной передачи. Для удержания шестерён коробки передач во включённом или нейтральном положении служат шариковые фиксаторы. Чтобы переместить ползун при переключении передач, необходимо приложить усилие, достаточное для выталкивания шарика из выемки фиксатора.
Чтобы не допустить одновременного включения двух передач, применяют замок, который изготовлен в виде шариков или стержней, размещённых в горизонтальном канале между ползунами. Переместить один из ползунов невозможно, пока часть шарика или конец стержня не выйдет в выемку ползуна соседней передачи и не застопорит его.
Для предотвращения включения заднего хода при движении вперёд применяют предохранитель, который размещён в переводной головке. Его конструкция делает возможным включение заднего хода только при значительном усилии, приложенном к рычагу переключения или при перемещении рычага с выполнением дополнительного движения. В последнее время появляются конструкции ступенчатых коробок передач с автоматизированным переключением на базе микропроцессорной техники.
Бесступенчатые передачи фрикционного типа (вариаторы с гибкой связью) получили некоторое распространение на автомобилях малого класса, например: «Фиат Уно». Ведущими автомобильными фирмами мира («Форд», «Фольцваген» и др.) ведутся интересные разработки бесступенчатых передач этого типа. Это позволяет ожидать в ближайшие годы расширения применения коробок передач такого типа.
Наиболее широкое применение из всех типов бесступенчатых передач получили гидродинамические коробки передач (гидротрансформаторы), которые применяются в сочетании с автоматической управляемой ступенчатой коробкой гидромеханической передачи.
Дальнейшее совершенствование этих передач приведёт к более широкому применению их на автомобилях различного назначения.
Главная передача служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для уменьшения числа оборотов ведущих колес по отношению к числу оборотов карданного вала. Уменьшение частоты вращения механизмов трансмиссии после главной передачи приводит к увеличению крутящего момента и, соответственно, увеличивает силу тяги на колесах.
Дифференциалобеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными, между разными осями - межосевыми (в полноприводных трансмиссиях).
Трансмиссии по способу передачи крутящего момента разделяют на механические, гидравлические, электрические и комбинированные (гидромеханические, электромеханические). На отечественных автомобилях наиболее распространены механические трансмиссии, в которых передаточные механизмы состоят из жестких недеформируемых элементов (металлических валов и шестерен). На автобусах Ликинского и Львовского заводов, а также на большегрузных автомобилях БелАЗ применяют гидромеханические трансмиссии с автоматизированным переключением передач. Часть большегрузных автомобилей БелАЗ имеют электромеханическую трансмиссию с моторколесами.
Схема трансмиссии автомобиля. Она определяется его общей компоновкой: размещением двигателя, числом и расположением ведущих мостов, видом трансмиссии.
Рисунок 3.1 - Схемы трансмиссий:
а - автомобиля 4X2, б - переднеприводного автомобиля 4X2, в - автомобиля 4X4, г - автомобиля 6X4
Автомобили с механической трансмиссией и колесной формулой 4X2 имеют чаще всего переднее расположение двигателя, задние ведущие колеса и центральное размещение агрегатов трансмиссии (автомобили ЗИЛ-130, МАЗ-5335, ГАЗ-24 и др.). Здесь двигатель 1, сцепление 2 и коробка передач 3 (рис. а) объединены в один блок и образуют силовой агрегат. Крутящий момент от коробки передач 3 передается карданной передачей 4 на ведущий задний мост 5.
Существенные отличия имеет трансмиссия переднеприводного автомобиля ВАЗ-2108 с колесной формулой 4X2 (рис. 6). Особенностью этой схемы является выполнение ведущим переднего моста с управляемыми колесами. Это потребовало объединения в единый силовой агрегат двигателя 1, сцепления 2, коробки передач 3, механизмов ведущего моста 5 (главную передачу и дифференциал), карданных шарниров 6 равных угловых скоростей, соединенных с передними управляемыми колесами.
На (рис. в) представлена схема трансмиссии автомобиля с передним и задним ведущими мостами (автомобиль УАЗ-469). Отличительной особенностью этой схемы является применение в трансмиссии раздаточной коробки 7, которая через промежуточные 9 карданные валы передает крутящий момент переднему 8 и заднему 5 ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется устройство для включения и выключения переднего моста и дополнительная понижающая передача, позволяющая значительно увеличить крутящий момент на колесах автомобиля в необходимых случаях.
Схема механической трансмиссии трехосных грузовых автомобилей КамАЗ представлена на (рис. г). На этих автомобилях средний 10 и задний 5 мосты являются ведущими. Крутящий момент к ним передается одним карданным валом 4, а в главной передаче среднего моста предусмотрен межосевой дифференциал и проходной вал, передающий крутящий момент на карданный вал 11 привода заднего моста. В других схемах трансмиссий трехосных автомобилей передача крутящего момента к ведущим мостам может производиться раздельно карданными валами от раздаточной коробки (автомобиль Урал-375).
Схемы гидромеханических трансмиссий предусматривают объединение в едином блоке двигателя и гидромеханической коробки передач, крутящий момент от которой передается ведущим колесам через карданный вал и механизмы заднего моста как в обычной механической трансмиссии.
На автомобилях (БелАЗ) с электромеханической трансмиссией дизельный двигатель приводит во вращение генератор постоянного тока, энергия от которого передается по проводам в электродвигатели колес. Колесный электродвигатель монтируют в ободе колеса совместно с понижающим механическим редуктором. Такая конструкция называется электромотор-колесом.
Контрольные вопросы
1. Каково назначение трансмиссии и агрегатов автомобиля?
2. Назовите особенности схем трансмиссии.
3. Что вы узнали про автомобиль, их типы и основные части?
4. Каковы основные агрегаты автомобиля?
Лекция 4.
АВТОПОЕЗДА
ПЛАН
4.1 Классификация автопоездов и их преимущества
4.2 Автомобили-тягачи и тяговые свойства автопоездов
4.3. Тягово-сцепные устройства автопоездов