Файл: Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие.pdf

а) ЗХ

J X .,

Рис. VI. 1. Схемы коробок передач: а, б, в, г — легковых; д, е, ж, з — грузовых

автомобилей;

І — ѴІ — номера включаемых передач; ЗХ — передача заднего хода; І —ІІ — диапазоны передач5

чаются синхронизаторами. Шестерни заднего хода вынесены от­ дельно (в картер удлинителя). Включение заднего хода произ­ водится перемещением паразитной шестерни по стрелке. Коробки передач, выполненные по схемам на рис. VI. 1, д, е, ж и з, приме­ няются на грузовых автомобилях.

По схеме на рис. VI. 1, д выполнены четырехступенчатые коробки передач .грузовых автомобилей Ульяновского и Горь­ ковского автомобильных заводов.

Пятиступенчатые коробки по схеме на рис. VI. 1, е выполняются в двух вариантах. На автомобилях Минского и Уральского авто­ заводов применяют коробки с высшей ускоряющей передачей.

передачи переднего и одну заднего хода, и дополнительной ко­ робки, установленной на входе в основную. Дополнительная коробка имеет прямую передачу (II диапазон) и понижающую (/ диапазон). Обозначим отношение передаточных чисел смежных передач основной коробки через q. Тогда при работе на II диапа­ зоне получим ряд передаточных чисел q°, q1, q2 и q3. Если пере­

даточное число понижающей передачи принять ]/ q, то при ра­ боте на / диапазоне получим передаточные числа <7 °'5; q'<5; q2 - 5 и q3-5. Как видно, передаточные числа / диапазона, кроме низшей передачи, укладываются в интервалы между передаточными чис­ лами II диапазона, т. е. имеет место уплотнение ряда передаточ­ ных чисел и общий диапазон увеличивается до q3-5. Переключе­ ние передач в коробке осуществляется зубчатыми муфтами, так как при малых интервалах между передаточными числами вырав­ нивание скоростей включаемых элементов легко осуществляется без синхронизаторов путем двойного выключения сцепления.

По такой схеме выполняются коробки, выпускаемые фирмами «Заурер», «Вилем» и др.

В многоступенчатой коробке передач (рис. ѴІ.1,з) дополни­ тельная коробка устанавливается на выходе основной, которая имеет пять передач переднего хода. Отношение передаточных чисел

смежных передач примем У q. Передаточное число понижающей передачи дополнительной коробки выполняется достаточно боль­ шим, например q--b\ II диапазон дополнительной коробки — прямая передача.

При работе на II диапазоне получается ряд передаточных чи­ сел <7 °; q°-s; q'; У ’5 и q2. Переключение на / диапазон даст про­ должение этого ряда <7 2'5; q3\ q3y 'q4 и q4'5. В этой схеме дополни­ тельная коробка дает удвоение числа передач и расширение диа­ пазона.

Вследствие, большого интервала передаточных чисел дополни­

130

переключения передач в дополнительной коробке применен много­ дисковый синхронизатор.

Для коробок передач с неподвижными осями валов величина межцентрового расстояния определяется по формуле

^_____

ßУ^М/п maxi

где Л4,П1ШХ— максимальный крутящий момент двигателя, Н-м. Коэффициент а для коробок передач имеет значения:

2 . Осевые силы, действующие на косозубые шестерни проме­ жуточного вала, должны уравновешиваться. Для этого углы спирали косозубых шестерен каждой передачи должны удовле­

где ß,; rt — угол спирали и радиус начальной окружности ше­ стерни промежуточного вала і-й передачи; ßn, rn — угол спирали и радиус начальной окружности шестерни привода промежуточ­ ного вала.

Однако полностью уравновесить осевые силы' не всегда пред­ ставляется возможным. В коробках передач легковых автомоби­ лей углы ß — 30 ч - 45°, для грузовых автомобилей ß = 20 ч - 30°.

Ширина венца шестерни b выбирается в зависимости от модуля в следующих пределах: прямозубые шестерни — b — (4,4 ч - 7) тю косозубые шестерни — b = (7 ч - 8 ,6 ) ms.

На рис. VI.2 показана конструкция коробки передач легко­ вого автомобиля. Ее кинематическая схема была рассмотрена раньше.

Надежность конструкции коробки в большой мере опреде­ ляется жесткостью картера, валов, подшипников и точностью установки шестерен на валу. При малой жесткости нагрузка по длине зубьев шестерен распределяется неравномерно и они прежде­ временно изнашиваются.

Для обеспечения высокой жесткости шестерни промежуточного вала выполнены в одном блоке, а шестерня первичного вала за одно целое с валом. Вторичный вал установлен на трех опорах.

Вторичный вал по диаметру увеличивают. Обычно в среднем сечении диаметр 0,53—0,62 от межцентрового расстояния.

Конструкция коробки передач грузового автомобиля показана на рпс. VI.3. Здесь шестерни промежуточного вала выполнены отдельно и поставлены на сегментных шпонках (ГОСТ 8795—68). Такая конструкция обеспечивает возможность их замены при ремонте.

Скользящие шестерни в коробках передач устанавливают на

Возможны три способа центровки шестерен на шлицевом валу: по наружному диаметру D, по внутреннему диаметру d и по боко­ вым сторонам. Для эвольвентных шлицев центровка по d не при­ меняется. Шлицы работают на смятие и наибольшая прочность обеспечивается при центровке по боковым сторонам. Она приме­ няется в тех случаях, когда при работе изменяется направление крутящего момента, действующего на шестерню.

Центровка по диаметру обеспечивает повышенную точность. При невысокой твердости отверстия его обрабатывают протяжкой, центрирование осуществляется по наружному диаметру шлицев и вал шлифуется. При повышенной твердости шлифуются и отвер­ стие, и вал, посадка осуществляется по внутреннему диаметру.

В современных коробках скользящие шестерни применяются только для первой передачи и заднего хода, которые используются редко. Для остальных передач применяются косозубые шестерни постоянного зацепления, включаемые синхронизаторами или муфтами.

Для легковых автомобилей преимущественно применяются синхронизаторы с блокирующими кольцами (см. рис. VI.7, а), а для грузовых с блокировочными пальцами (рис. VI.7, б и VI.6 ).

В многоступенчатых коробках при малом интервале переда­ точных чисел с целью сокращения осевых размеров и стоимости коробки применяют зубчатые муфты без синхронизаторов. Срок службы шестерен постоянного зацепления выше скользящих. Они не подвержены торцовому износу, который имеет место у скользящих шестерен при включении во время движения авто­ мобиля.

Для повышения точности установки шестерен постоянного зацепления часто применяют их посадку на вторичном валу без игольчатых подшипников или втулок. Заедание сопряженных

133

134

!

Рис. VI.3. Коробка передач грузового автомобиля:

поверхностей предотвращается путем их фосфатирования. Для подвода смазки на валу фрезёруются канавки (рис. VI.3).

На картере коробки предусматриваются люки для установки коробки отбора мощности, а на промежуточном валу устанавли­ вается шестерня отбора мощности. Модуль шестерни 4,25. Размер люка по ГОСТ 12323—66.

Для отбора мощности может использоваться одна из шестерен передач.

Картеры коробок выполняют литыми из чугуна, а в некоторых случаях для снижения веса из алюминиевого сплава. Необходи­ мая жесткость достигается введением ребер и местных утолщений.

Для установки валов применяют роликовые цилиндрические и шариковые подшипники со стопорным кольцом. Отверстия в кар­ тере под подшипники растачиваются на проход. Допуск на меж­ центровое расстояние по 7-й степени точности (ГОСТ 1643—56).

Посадка наружных колец в расточке картера плотная или напряженная по 2-му классу точности. Кольца шариковых под­ шипников фиксируются крышкой и стопорным кольцом. Крышка подшипника первичного вала одновременно служит для центровки картера коробки передач относительно картера сцепления и на­ правляющей муфты выключения сцепления.

Внутренние кольца подшипников на валу устанавливаются с небольшим натягом (глухая посадка). Кольца шариковых под­ шипников крепятся гайками со стопорными устройствами. Кони­ ческие роликовые подшипники применяют в коробках передач для особо тяжелых условий работы, где имеются значительные осевые силы, действующие в обоих направлениях.

§26. ПЛАНЕТАРНЫЕ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Всравнении с вальными планетарные коробки имеют следую­ щие преимущества:

несколько выше к. п. д., так как часть мощности передается переносным движением без потерь;

при тех же диаметрах шестерен можно получить большее пере­ даточное число;

валы и подшипники центральных шестерен и водила не воспри­ нимают радиальных нагрузок от сил, действующих в зацеплении; переключение передач производится фрикционами и тормозами, что облегчает автоматизацию процесса переключения и допускает

переключение без разрыва в передаче мощности.

Планетарные коробки передач сложнее и дороже в изготовле­ нии. Для них характерно наличие трубчатых соосных валов, сложных в изготовлении многодисковых фрикционов и тормозов, занимающих много места и увеличивающих габариты коробки. Подшипники сателлитов нагружены значительными центробеж­ ными силами.

С увеличением числа передач сложность конструкции значи­ тельно возрастает. Кроме потерь на трение в зубьях, подшипниках

135