Устройство механической коробки передач

Устройство механической коробки передач

 

В предыдущей статье мы познакомились с задачами, которые выполняет механическая коробка передач, а также расчетом ее основных показателей.  Пришло время рассмотреть ее устройство. Вот о том, каково устройство механической коробки передач, мы и поговорим в этой статье.

 

 

 

В современном автомобилестроении различа­ются:

  • Соосные коробки передач;
  • Несоосные коробки передач.

 

Они могут быть выполнены в виде:

  • Коробки передач со скользящими шестернями (устаревший вариант);
  • Коробки передач с включением всех передач зубчатыми кулачковыми муфтами (бесшумная коробка передач);
  • Синхронизированной коробки передач;
  • Автоматической коробки передач.

 

Автоматические коробки передач всегда явля­ются соосными.

 

Соосные коробки передач

 

Валы привода и отбора мощности расположены на одной осевой линии (рис. 17 «Конструкция и принцип действия соосной четырехступенчатой коробки передач с прямой передачей«). Направление вращения вторичного вала коробки передач со­впадает с направлением вращения первичного вала. Коробка передач имеет три вала, поэтому иногда именуется трехвальной:

  • Первичный вал (1);
  • Промежуточный вал (4);
  • Вторичный вал (16).

 

Соосные коробки передач устанавливаются на автомобилях классической компоновки с задним приводом, к примеру BMW, Mercedes-Benz или автомобилях промышленного назначения.

 

Конструкция и принцип действия соосной четырехступенчатой коробки передач с прямой передачей

 

Шестерни 6,8 и 10 свободно вращаются на вторичном валу коробки передач на игольчатых подшипниках. При переключении передачи они соединяются с вторичным валом коробки передач с геометрическим замыканием (без вращения) через скользящие муфты с синхронизаторами. Неподвижные шестерни 2,3,5,7,9,13 и 15 — это шестерни, которые жестко соединены с соответствующим валом.

 

Передача заднего хода включается с помощью подвижной шестерни заднего хода (14). Все переключения передач переднего хода всегда выполняются скользящими муфтами на вторичном валу коробки передач. Процесс передачи крутящего момента нагляд­но показан на схеме, изображенной под черте­жом коробки передач.

Схема передачи крутящего момента при вклю¬чении прямой передачиНа рисунке включена третья передача. Крутя­щий момент передается от первичного вала (1) через шестерни привода промежуточного вала (2) и (3) на промежуточный вал (4) и далее через неподвижную шестерню (9) на подвижную ше­стерню (10), которая жестко подключена к вто­ричному валу коробки передач (16) с помощью скользящей муфты включения (12) и ее ступицы (синхронизатора). На всех передачах переднего хода, кроме прямой передачи, крутящий момент передается через две зубчатые ступени, то есть через четыре шестерни. (Под зубчатой ступенью понимаются две шестерни, находящиеся в заце­плении.) Через зубчатую ступень, образованную шестернями (2 и 3), приводится промежуточный вал (4). Поэтому другое название этой зубчатой ступени — постоянная привода. На четвертой, прямой передаче крутящий момент передается от первичного вала (1) непосредственно на вторич­ный вал коробки передач (16). На рисунке 18 «Схема передачи крутящего момента при вклю­чении прямой передачи» наглядно показан процесс передачи крутящего момента на прямой передаче.

 

При работающем на холостом ходу двигателе и невыключенном сце­плении, когда рычаг переключения передач на­ходится в нейтральном положении (нейтральной передаче или «нейтрали»), все шестерни коробки передач — за исключением подвижной «паразит­ной» шестерни заднего хода (14) и неподвижной шестерни (15) — также вращаются с частотой обо­ротов холостого хода.

 

Соосная пятиступенчатая коробка передач

 

Различаются два типа соосных пятиступенча­тых коробок передач.

Пятиступенчатая коробка передач, в которой прямой является пятая передача. На рисунке 19 «Пятиступенчатая коробка передач с прямой пятой передачей» схематично показана пятиступенчатая ко­робка передач автомобиля Porsche 928 с прямой пятой (высшей) передачей. (Шестерня заднего хода не изображена.)

 

Пятиступенчатая коробка передач с прямой пятой передачей

 

Пятиступенчатая коробка передач, в которой прямой является четвертая передача, а пятая (высшая) сделана ускоряющей (повышающей), то есть имеет передаточное отношение меньше единицы. Частота вращения вторичного вала при включении пятой передачи выше, чем частота вращения первичного вала (рис. 20 «Пятиступенчатая коробка передач с повышающей пятой передачей«).

 

Пятиступенчатая коробка передач с повышающей пятой передачей

 

Шестерни заднего хода (13,14 и 15) находятся в постоянном зацеплении и постоянно вращаются, поэтому они имеют косые зубья. Для включения передачи заднего хода муфта включения (19) смещается влево. При этом она жестко соединяет подвижную шестерню (15) с помощью синхронизатора (на рисунке не изображен) с вторичным валом коробки передач (16).

Процесс передачи крутящего момента на от­дельных передачах иллюстрирует схема, изобра­женная под чертежом коробки передач.

 

Коробки передач, изображенные на рисунках 17, 19 и 20, иллюстрируют два типа:

коробки передач с включением всех передач скользящими зубчатыми кулачковыми муфтами и синхронизированные коробки передач. (Для большей наглядности система синхронизации не изображена.)

Оба типа коробок передач имеют также другое название — бесшумные коробки пе­редач, что обусловлено низким уровнем шума во время их работы. Отличительные признаки: все зубчатые ступени, за исключением передачи за­днего хода, находятся в постоянном зацеплении и имеют косые зубья, которые способствуют под­держанию минимального уровня шума. Название «коробка передач с включением всех передач зубчатыми кулачковыми муфтами» означает: все передачи переднего хода включаются путем перемещения скользящих кулачковых муфт, то есть муфт включения.

 

В несоосной коробке передач валы привода и отбора мощности находятся не на одной осевой линии (рис. 21 «Несоосная четырехступенчатая коробка передач«). Направление вращения вто­ричного вала коробки передач не совпадает с на­правлением вращения первичного вала. Коробка передач имеет два вала, поэтому иногда именует­ся двухвальной:

  • Первичный вал (1);
  • Вторичный вал (2).

 

Вторичный вал несет также ведущую шестер­ню главной передачи. Шестиступенчатая несоо­сная коробка передач может быть трехвальной.

 

Несоосная четырехступенчатая коробка передач

 

Все переключения выполняются на первичном валу, вторичном валу или на обоих валах. В не­соосных коробках передач прямая передача не предусмотрена. Высшая передача всегда име­ет ускоряющее передаточное отношение (рис. 22 «Несоосная пятиступенчатая коробка передач«).

 

Несоосная пятиступенчатая коробка передач

 

Несоосные коробки передач имеют пять или шесть передач и используются на легковых авто­мобилях с передним приводом.

 

Коробка передач со скользящими шестернями

 

Для того, чтобы автомобиль мог двигаться назад, каждая коробка передач должна иметь переда­чу заднего хода (рис. 24 «Передача заднего хода«, шестерня (R)). Для этого между промежуточным и вторичным вала­ми расположена дополнительная «паразитная» промежуточная шестерня заднего хода, которая обеспечивает изменение частоты и направления вращения вторичного вала.

 

Передача заднего хода

 

Передача заднего хода в коробке передачКрутящий момент передается от промежуточ­ного вала не непосредственно на вторичный вал коробки передач, как в передачах переднего хода, а сначала на промежуточную шестерню заднего хода, и лишь затем уже на вторичный вал. Коли­чество зубьев этой шестерни не влияет на пере­даточное число передачи заднего хода.

На рисунке 23 (слева) показана схема рас­положения шестерен в передаче заднего хода, а на рисунке справа — в первой передаче (для срав­нения). Процесс переключения передач описан в пояснениях к рисункам 20 и 21.

Включение передач путем перемещения ше­стерен используется только для передачи заднего хода. В отличие от более старых типов коробок передач, в которых промежуточная шестерня за­днего хода является скользящей, в современных коробках передач передача заднего хода также синхронизирована.

Расположение шестерен заднего хода в короб­ке передач также зависит от схемы переключения передач (ср. рисунки 15 и 16).

Как уже упоминалось ранее, отдельные пере­дачи находятся в постоянном зацеплении, при этом подвижные шестерни на вторичном валу установлены на игольчатых подшипниках.

Для активизации передаточного отношения (включения передачи) между подвижной ше­стерней соответствующей зубчатой передачи и вторичным валом необходимо установить соеди­нение с силовым замыканием. Для этого между подвижными шестернями устанавливаются так называемые элементы переключения (рис. 25 «Между подвижными шестернями расположены так называемые элементы переключения«).

 

Между подвижными шестернями расположены так называемые элементы переключения

 

 

Коробка передач с включением всех передач зубчатыми кулачковыми муфтами

 

Один из самых старых вариантов включения передач — это зубчатая кулачковая муфта (рис. 26). Она состоит из ступицы синхронизатора с наружным зубчатым венцом (1), жестко соединенной с вторичным валом коробки передач, и скользящей муфты с внутренним зубчатым вен­цом (2), перемещающейся по ступице синхрони­затора.

 

Во время переключения передач муфта пере­мещается вилкой переключения передач (3) влево или вправо через короткие зубья (4) соот­ветствующей подвижной шестерни, в результате чего возникает соединение с вторичным валом. Однако при этом соединяемые детали (скользя­щая муфта и подвижная шестерня) должны вра­щаться с одинаковой частотой, иначе неизбежно раздастся треск или грохот.

 

зубчатая кулачковая муфта

 

Недостатком кулачковой муфты является то, что синхронное вращение можно достичь только за счет так называемого двойного выжима сце­пления при переключении на более высшую пере­дачу или двойного выжима сцепления с нажатием на педаль газа («перегазовкой») при переключе­нии на более низшую передачу.

 

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *