Призначення і будова коробки переміни передач
Практична робота №3
Трансмісія та коробка передач автомобіля
3.1 Мета роботи: вивчення будови, роботи трансмісії автомобілів та визначення її основних параметрів; вивчити призначення, конструктивні схеми і взаємодію деталей коробок передач автомобілів; з'ясувати класифікацію коробок передач; ознайомитися з принциповими схемами їх і розрахунком передавальних чисел для різних передач.
3.2 Обладнання: схеми трансмісій, плакати, підручники, автомобіль
ГАЗ-53А, коробки передач ГАЗ-53А, Москвич-412, ВАЗ 2108.
Загальні відомості
Трансмісія – це комплекс складальних одиниць, який служить для зміни (трансформації) і передачі крутного моменту двигуна ведучим колесам автомобіля.
Трансмісія служить також для плавного рушання автомобіля з місця зміни його швидкості і напрямку руху (вперед, назад), тривалої зупинки без вимикання двигуна, здійснення чи полегшення повороту.
За способом зміни крутного моменту трансмісії діляться на ступінчаті, безступінчаті і комбіновані.
За способом дії трансмісії можуть бути механічними, гідравлічними, електричними, або комбінованими гідромеханічними, електромеханічними тощо.
Основні показники трансмісії будь-якого типу: коефіцієнти трансформації і корисної дії (ККД), передавальне відношення.
Коефіцієнт трансформації трансмісії:
,
де М, Ме – відповідно крутний момент на ведучих колесах автомобіля і на валу колінчастого вала двигуна.
Значення ефективного крутного моменту Ме двигуна ( Н.м) визначають за формулою:
Me = 9550 (Ne / ne).
Крутний момент на ведучих колесах автомобіля:
.
Передавальне відношення трансмісії:
,
де 
– передавальні числа відповідно коробки передач, головної передачі і кінцевої передачі.
Ступінчасті трансмісії складаються з зубчатих коліс різних типів. У цій трансмісії при переході з одного режиму роботи до іншого крутний момент змінюється через інтервали, кратні передавальним числам.
При ступінчастій трансмісії існують режими, на яких неможливо повністю використовувати потужність двигуна.
Безступінчасті трансмісії забезпечують безперервність і автоматичність процесу зміни крутного моменту. Вони дозволяють на будь-якому режимі повніше використовувати потужність двигуна. Але вони більш складні за конструкцією і мають менший ККД.
Безступінчасті трансмісії можуть бути фрикційними (механічними), електричними і гідравлічними.
Комбіновані трансмісії – це поєднання однієї із безступінчастих передач із ступінчатою, яка має допоміжне значення. Вони дозволяють розширити діапазон зміни крутного моменту і зберегти переваги безступінчастої трансмісії.
Механічна трансмісія складається з механічних пристроїв, передач і складальних одиниць.
У неї входять: муфта зчеплення, коробка передач, карданна передача, головна передача, диференціал, кінцеві передачі.
 |
nд=2750 хв-1
Ne=105,2 кВт
Рисунок 3.1– Кінематична схема трансмісії автомобіля ЗІЛ-130.
Кількість зубів шестерень коробки передач автомобіля ЗІЛ-130 наведено в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1– Кількість зубів коробки передач автомобіля ЗІЛ-130
| Шес-терні | |||||||||||||||||
| Число зубів |
 |
Рисунок 3.3 – Кінематична схема трансмісії автомобіля ГАЗ-53А.
Кількість зубів шестерень коробки передач автомобіля ГАЗ-53А наведено в таблиці 3 2.
Таблиця 3.2– Кількість зубів шестерень коробки передач автомобіля ГАЗ-53А
| Шес-терні | ||||||||||
| Число зубів |
Кінематичну схему коробки передач автомобіля ВАЗ 2108 наведено на рисунку 3.4.
Кількість зубів шестерень коробки передач автомобіля ВАЗ 2108 наведено в таблиці 3.3 (на проміжному валу парні номери шестерень; Z11=Z13).
Таблиця 3.3– Число зубів коробки переміни передач автомобіля ВАЗ 2108
| Шестерні | ||||||||||||
| Число зубів |
ККД коробки передач визначають за формулою:
,
де 
ККД зубчастого зачеплення;
ККД підшипників;
де к і l – число відповідно циліндричних зубчастих пар і пар підшипників у коробці переміни передач, через які на даній передачі послідовно передається потужність; для легкових автомобілів і вантажних з одноступеневою головною передачею к = 2; l = 3.
Рисунок 3.4 – Схема коробки передач ВАЗ 2108 (А1, А2, В1, В2 – підшипники)
Призначення і будова коробки переміни передач
Коробка переміни передач (КПП) призначена для зміни за величиною і напрямком крутного моменту та передачі його від двигуна до ведучих коліс, а також зміни їх кутової швидкості. Крім того, вона забезпечує тривале роз'єднання двигуна і ведучих коліс, причому на необмежений термін.
На рисунку 3.5 наведено схему роботи тривалової коробки передач
1 - первинний вал, 2 - важіль перемикання передач, 3 - механізм перемикання передач, 4 – ведений вал, 5 - зливна пробка; 6 – проміжний вал, 7 - картер коробки передач
Рисунок 3.5 – Схема роботи тривалової коробки передач.
Тривалова коробка передач має ведучий, проміжний і ведений вали. Ведучий вал з'єднується зі зчепленням. Крутний момент від муфти зчеплення двигуна передається через шестерню, що жорстко закріплена на ведучому валу, на паралельно розташований проміжний вал. На ньому жорстко закріплено блок шестерень.
Ведений і ведучий вали розташовано на одній осі, що здійснюється за рахунок підшипника на ведучому валу, в який входить ведений вал. Це забезпечує незалежне обертання валів одного від другого.
Шестерні веденого вала вільно обертаються на ньому. Між ними розташовуються муфти синхронізаторів, які жорстко зчеплені з веденим валом, але можуть рухатися по ньому в поздовжньому напрямку за рахунок шліцьового з'єднання і завдяки зубчастим вінцям – з'єднуватись з відповідними зубчастими вінцями шестерень веденого вала. При з'єднанні синхронізатором первинного та вторинного валів (минаючи шестерні) отримують пряму передачу. Передавальне число прямої передачі дорівнює одиниці. На прямій передачі шестерні обертаються вхолосту і не зношуються.
Рух заднім ходом забезпечується за рахунок проміжної шестерні заднього ходу, яка встановлюється на окремій осі.
Двовалова коробка передач включає: ведучий вал, з'єднаний зі зчепленням
На валу жорстко закріплено блок шестерень. Проміжний вал відсутній. Паралельно ведучому валу розташовано ведений вал із блоком шестерень.
|
Шестерні веденого валу знаходяться в постійному зачепленні з шестернями ведучого вала і вільно обертаються на валу. На веденому валу жорстко закріплена ведуча шестерня головної передачі. Між шестернями веденого вала встановлені муфти синхронізаторів. Принцип роботи аналогічний принципу роботи тривалової коробки. Однак прямої передачі в двоваловій коробці немає. Кожна передача, крім заднього ходу, створюється однією парою шестерень, а не двома, як у триваловій коробці. Це підвищує ККД двовалової коробки, але обмежує величини передавальних чисел. Тому застосовується вона тільки в легкових автомобілях. Вихідними даними для розрахунку коробки передач є максимальний крутний момент двигуна, частота обертання колінчастого вала і передавальні числа коробки передач.
При виконані даного практичного заняття: вибирають тип і розробляють кінематичну схему коробки передач; визначають число ступенів і передавальні числа на різних передачах; визначають ККД коробки передач і крутний момент на веденому валу.
3.4.1 Розрахунок кількості зубів шестерень коробки передач
Послідовність розрахунку наступна.
Накреслюється кінематична схема; позначаються шестерні номерами по порядку, визначаються ведучі і ведені шестерні; задаються передавальні числа передач; встановлюється, які шестерні задіяні в кожній з передач коробки переміни передач; визначається число зубів ведучої шестерні; обчислюється кількість зубів шестерень всіх передач коробки.
На рисунку 3.6 наведено кінематичну схему триступеневої коробки передач.
Рисунок 3.6 – Кінематична схема триступеневої коробки передач
На рисунку 2.6: 1 – ведучий вал; 5 – ведений вал; 6 – проміжний вал; 2 –
синхронізатор; 3,4 – вилки переміщення синхронізаторів;  – ведуча шестерня ведучого вала;  – блок шестерень, жорстко скріплених з проміжним валом;  – ведучі шестерні веденого вала;  – проміжна шестерня заднього ходу автомобіля.
Передавальне число передачі визначається із відношення добутку числа зубів шестерні, на яку передається крутний момент, до числа зубів ведучих шестерень. Наприклад, для наведеної на рисунку 2.6 кінематичної схеми передавальне число коробки на першій передачі визначиться за формулою :
 .
Для забезпечення паралельності валів суми чисел зубів кожної пари шестерень повинні бути рівними, оскільки модуль і кут нахилу зубців у всіх шестерень коробки однаковий.
Тобто для схеми на рисунку 2.5 повино бути:
При виконанні лабораторної роботи проводиться чисельний розрахунок числа зубів шестерень коробки передач автомобіля Москвич 412, накреслюється її кінематична схема, за допомогою якої розраховуються передавальні числа всіх ступенів коробки.
ККД коробки передач автомобіля визначають за формулою:
 ,
де ККД зубчастого зачеплення;
ККД підшипників; 
де к і l – число відповідно циліндричних зубчастих пар і пар підшипників у коробці переміни передач, через які на даній передачі послідовно передається потужність; для легкових автомобілів і вантажних з одноступеневою головною передачею.
Моменти на вихідному валу коробки передач автомобіля Мі, Н∙м, визначають за формулою:
де Мmax – максимальний крутний момент, на вході в коробку передач, Н∙м;
 – передавальне число передачі КПП.
|
Питання для самоперевірки
1. Для чого призначена трансмісія в автомобіля?
2. За якими формулами визначають основні параметри трансмісії?
3. Яке призначення коробки переміни передач?
4. Охарактеризуйте типи трансмісій автомобілів.
5. Як називаються вали в КПП?
6. Покажіть на схемі, через які шестерні передається крутний момент на тій або іншій передачі?
7. За якими формулами визначають передавальне число ступенів коробки передач?
8. Як визначити ККД коробки передач?
9. Запишіть формулу для визначення крутного моменту на ведучих колесах автомобіля.
10. Дайте характеристику вивченій коробці передач.
11. Чому в автомобільних коробках передач застосовують косозубі шестерні?
12. Покажіть, через які шестерні передається крутний момент на тій або іншій передачі?
13. Поясніть призначення і будову синхронізатора.
14. Як відбувається мащення підшипників і шестерень при роботі коробки передач?