2.4.3. Коробки передач

Рейтинг пользователей: / 1
ХудшийЛучший 
Машиностроение
Кинематические схемы. Механические коробки передач могут выполняться по раз­личным кинематическим схемам, наибольшее распространение из которых получили:
классическая трехвальная (рис. 2.4.5, 2.4.6);
2.4.52.4.6
 
с двумя приводными зубчатыми парами или передним делителем (рис. 2.4.7);
2.4.7 
комбинированная (рис. 2.4.8, 2.4.9).
Коробка передач, выполненная по клас­сической трехвальной схеме, включает пер­вичный вал 7, промежуточный вал 5 и вторич­ный вал 3 (рис. 2.4.5). Первичный вал непос­редственно воспринимает крутящий момент от двигателя и передает его на вторичный вал, что исключает какие-либо кинематические преобразования момента двигателя и обеспе­чивает включение прямой передачи. По клас­сической трехвальной схеме выполняют ко­робки передач с числом передач 4-6 для лег­ковых автомобилей, автобусов и грузовых ав­томобилей малой и средней грузоподъемности.
2.4.8 2.4.9
Двухвальная кинематическая схема ко­робки передач является частным случаем трех- вальной и получила достаточно широкое при­менение на легковых автомобилях с приводом на переднюю ось. Отсутствие приводных пар в коробке передач исключает первичный вал, а следовательно, прямую передачу, что является определенным недостатком этой схемы.
В кинематической схеме с двумя парами зубчатых колес крутящий момент от первично­го вала передается на промежуточный вал, что позволяет с помощью только одной дополни­тельной пары привода удвоить число ступеней в коробке передач, выполненной по трехваль- ной классической схеме.
При наличии встроенного делителя мож­но получить коробку передач с восьмью сту­пенями при том же числе зубчатых колес, осевых габаритных размерах, массовых показа­телях, что и у пятиступенчатой коробки пере­дач, выполненной по классической схеме. Коробки передач, выполненные по схеме с передним делителем, имеют число передач 8 - 10, а диапазон их передаточных чисел 9-10.
Отличительной особенностью коробок передач, выполненных по комбинированной схеме, является наличие основного редуктора и планетарного двухступенчатого демульти­пликатора 7 (рис. 2.4.9), установленного за основным редуктором коробки передач. По такой схеме выполняют коробки передач ав­томобилей большой и особо большой грузо­подъемности с числом передач 8 - 16 и широ­ким диапазоном передаточных чисел. При наличии основного редуктора трехвальной классической схемы число передач составляет 8 - 10, а схемы со встроенным делителем чис­ло передач 14 - 16*. Диапазон передаточных чисел при обычной схеме основного редуктора 11 - 13,5, а при наличии делителя 13,5 - 17. Диапазон передаточных чисел основного ре­дуктора 3,5 - 4,5.
Коробки передач, выполненные по ком­бинированной схеме, обладают рядом суще­ственных преимуществ, особенно ценных для высоконагруженных коробок передач с вход­ным крутящим моментом 1000 ... 2500 Н-м:
возможностью выполнения полностью синхронизированной коробки передач, что обусловлено малыми приведенными инерци­онными массами (малыми передаточными числами синхронизируемых передач основного редуктора и демультипликатора), а также от­ключением значительной доли инерционных масс благодаря обособленной синхронизации как в основном редукторе, так и в демульти­пликаторе;
наличием высокой несущей способности основного редуктора, определяемой малым диапазоном передаточных редуктора и воз­можностью обеспечения высокой жесткости валов без применения дополнительных опор и демультипликатора за счет его многопоточнос- ти, так как число сателлитов применяемых планетарных рядов равно 4 ... 5, что позволяет обеспечить ресурс коробок передач такого типа 600 тыс. - 1 млн. км;
легкой переключаемостью передач, опре­деляемой малыми как передаточными числа­ми, так и интервалами ступеней передаточных чисел;
обеспечением высокого КПД коробки передач вследствие ее работы в основном на заблокированном планетарном демультиплика­торе;
наилучшим использованием мощности двигателя, что сказывается на повышении тя­говых, разгонных и топливно-экономических показателей автомобилей и автопоездов, ввиду широкого диапазона передаточных чисел и малых интервалов ступеней и высокого КПД коробки передач.
Диапазон и плотность ряда передаточных чисел. Основными кинематическими парамет­рами коробки передач, в значительной степе­ни определяющими тяговые, разгонные и топ- ливно-экономические показатели автомоби­лей, являются диапазон и плотность ряда пе­редаточных чисел. Диапазон передаточных чисел определяется по формуле передаточные числа соответствен­но низшей и высшей передач; \\f - суммарный коэффициент сопротивления движению; для легковых и грузовых автомобилей \\f = 0,25 ... 0,45, для автомобилей высокой проходимости в пределах \\t = 0,6 ... 0,8; V - максимальная скорость автомобиля, км/ч; т - полная масса автомобиля (автопоезда), кг; М - максималь­ный крутящий момент двигателя, Н м; п - частота вращения коленчатого вала двигателя, соответствующая его максимальной мощности, мин1; г| - КПД, учитывающий потери в трансмиссии на низшей передаче; для легко­вых автомобилей г| = 0,92 ... 0,94, для грузо­вых автомобилей г| = 0,88 ... 0,92, для автомо­билей высокой проходимости Г| = 0,8 ... 0,85.
Для коробок передач легковых автомоби­лей и основных редукторов коробок передач, выполненных по комбинированной схеме, диапазон передаточных чисел находится в пределах 3,5 ... 4,5, при этом первое значение ближе к четырехступенчатым коробкам пере­дач, а второе - к пятиступенчатым. Для грузо­вых автомобилей средней грузоподъемности диапазон передаточных чисел составляет 7... 10, а коробка передач выполняется по классичес­кой трехвальной схеме или с передним дели­телем. Для автомобилей и автопоездов боль­шой и особо большой грузоподъемности диа­пазон должен находиться в интервале 12 ... 17. В данном случае коробки передач должны выполняться по комбинированной схеме.
Если диапазон d характеризует предель­ные тяговые и скоростные качества автомоби­ля, то интервал ступеней определяет среднюю скорость движения, а динамические качества автомобиля на всем диапазоне коробки пере­дач определяются отношением передаточных чисел смежных передач.
В коробках передач с передним делите­лем ряд передаточных чисел, как и в коробках передач, выполненных по комбинированной схеме, чаще всего выполняется по геометри­ческой прогрессии, в соответствии с чем ин­тервал чисел передаточных ступеней определя­ется по формуле
q = n~ifd,               (2.4.3)
где п - число передач.
Для автомобилей и автопоездов большой и особо большой грузоподъемности удельной мощностью двигателя 7,4 кВт/т и менее ин­тервал передаточных чисел ступеней должен быть 1,2 - 1,35, что обеспечит им высокие топливно-экономические и скоростные пока­затели.
Конструктирование коробок передач тре­бует проведения следующих основных видов расчетов по известным в общем машинострое­нии методикам, определяющих их эксплуата­ционные качества:
геометрических параметров зубчатых пар, определяющих кинематику коробок передач;
зубчатых колес на долговечность по из- гибным и контактным напряжениям при за­данном ресурсе;
на перегрузку низших передач с учетом предельно допустимого момента, пропускае­мого сцеплением;
валов на жесткость с определением допу­стимых прогибов и перекосов валов при за­данных расчетных номинальных нагрузках; подшипников на долговечность. Синхронизаторы. Для уравнивания угло­вых скоростей ведущих и ведомых элементов в коробках передач используются синхронизато­ры.
Применение в автомобильных коробках передач инерционных синхронизаторов обус­ловлено наличием специальных блокирующих элементов, которые не позволяют войти в зацепление зубчатой муфте до полного урав­нивания угловых скоростей синхронизируемых элементов независимо от прикладываемой силы.
Инерционный синхронизатор (рис. 2.4.10) включает в себя ступицу 7, по наруж­ной поверхности которой на шлицах может перемещаться в осевом направлении муфта 2, в пазах которой находятся фиксаторы, состо­ящие из сухарей 3> сферических пальцев 4 и пружин 5. В ступице% размещаются блокирую­щие кольца 6У конические поверхности кото­рых входят в соприкосновение с коническими фрикционными поверхностями зубчатых вен­цов 7, которые жестко связаны с шестернями 8. конструкции коробки передач и определяется при заданной силе синхронизации Рс форму­лой
При приложении силы синхронизации Рс муфта через фиксаторы и сухари прижима­ет блокирующие кольца к фрикционным ко­нусным поверхностям, на которых для увели­чения коэффициента трения выполнены спе­циальные спиральные канавки, что обеспечи­вает поворот блокирующего кольца, скосы на зубьях шлицев которого упираются в соответ­ствующие скосы шлицев муфты и, тем самым, позволяют переместиться в муфте в осевом направлении только после полного уравнива­ния угловых скоростей синхронизируемых элементов, и войти в зацепление с зубчатым венцом шестерни.
2.4.10
Угол блокировки синхронизатора, гаран­тированно обеспечивающий полную синхро­низацию при заданных геометрических пара­метрах синхронизатора, определяется форму­лой (рис. 2.4.10):
где - коэффициент трения скольжения ко­нусов трения на начальном этапе блокировки синхронизации, =0,06 ... 0,07; гс - средний радиус конусов трения, м; Гб - средний радиус скосов блокирующих зубьев, м; Рф - сила, создаваемая фиксаторами синхронизаторов, Н; Рс - сила, создающая синхронизирую­щий момент, Н; a - угол наклона конусов трения,
Время синхронизации, являющееся од­ним из основных расчетных параметров про­цесса синхронизации, определяет технический уровень как кинематической схемы, так и где Лпв - частота вращения первичного вала в момент начала синхронизации, мин1; J - мо­мент инерции ведущих частей коробки пере­дач, приведенный к первичному валу, Н-м-с2; гк - радиус качения колеса, м; - передаточ­ное число включаемой передачи; т - масса автомобиля, кг; £ - коэффициент, учиты­вающий инерцию вращающихся масс дета­лей трансмиссии и ходовой части, £ ~ 0,04 q - интервал ступеней переключаемых передач Я ^ 1; £ - ускорение свободного падения, м/с2 /о - передаточное число главной передачи %р - механический КПД трансмиссии; гм - средний радиус трения на муфте синхрониза­тора, м; \\t - коэффициент сопротивления движению, vy = / cosp ± sin р; - коэффи­циент трения качения колеса; р - угол наклона профиля дороги; Мтр и Мъ - момент соответ­ственно трения и ведения сцепления, приве­денный к первичному валу коробки передач, Н-м.
Верхний знак (Т) используется при рас­чете с переключением на высшую передачу, а нижний - на низшую.
После расчета этапа синхронизации не­обходимо провести расчет этапа десинхрони- зации или разблокирования синхронизации. Он заключается в определении необходимой для поворота включаемой шестерни вместе с промежуточным и первичным валами и свя­занным с ним диском сцепления на угол 5 , при котором блокирующие скосы фасок шли­цев полностью развернутся и позволят войти в зацепление друг с другом. Сила, необходимая для разблокирования синхронизатора, опреде­ляется для случая включения низшей синхро­низированной передачи на остановленном автомобиле при заданных предельно допусти­мых значениях тах> мъ
шах и *п> так как этот случай является наиболее тяжелым посравнению с разблокированием синхронизато­ра при переключении как с низшей на выс­шую, так и с высшей на низшую передачу. Сила разблокирования на муфте синхрониза­тора определяется формулой
перекрытие фасок скосов блокирующих элементов; /н - передаточное число низшей синхронизируемой передачи; fp - коэффици­ент трения скольжения на этапе разблокиро­вания; fp = 0,08 ... 0,12; /яд - масса поступа­тельно движущихся деталей привода управ­ления коробкой передач, кг; п^ - средний ра­диус опорной поверхности шестерни включае­мой передачи, м; /р - задаваемое время раз­блокирования; /р = 0,08 ... 0,15 с; Мтр и Мв max - предельно допустимые моменты со­ответственно трения и ведения сцепления, приведенные к первичному валу коробки пе­редач при минимально низких рабочих темпе­ратурах коробки передач, Н м; Рф - сила пред­варительно поджатой пружины фиксатора, Н; п - число пружин фиксаторов; у - угол лунки фиксаторов.
Расчетная сила разблокирования синхро­низатора на рукоятке рычага при включении передачи с учетом передаточного отношения механизма привода Рр 9 ••• 0>97.
Коробки передач подвергают следующим основным видам стендовых испытаний:
на статическую прочность с целью про­верки прочности картерных деталей, шестерен и валов;
шестерен на изгибную и контактную долговечность, а также контактную долговеч­ность подшипников;
синхронизаторов по отработке основных его геометрических и силовых параметров;
на долговечность синхронизаторов, опре­деляемую началом пробоя синхронизатора, когда в связи с износом спиральных канавок фрикционных поверхностей происходит паде­ние коэффициента трения ниже допустимой величины.


 

Поиск


Сейчас 45 гостей и 5 пользователей онлайн





Забыли данные входа на сайт?