Методическая разработка открытого урока на тему: «Устройство и принцип работы механической КПП»

Коробки передач

Тема урока:

Коробки передач

Цель урока:

Ознакомление с конструкцией и принципом действия механических ступенчатых коробок передач.

Задачи:

• Ознакомиться с типами и классификацией коробок передач.
• Понять принцип действия механических ступенчатых коробок передач по кинематическим схемам.
• Научиться определять передаточное число коробки на различных передачах.
• Ознакомиться с конструкцией двухвальной коробки передач.

Коробка передач является вторым звеном трансмиссии, устанавливается после сцепления и имеет прямую связь с её ведомым (и) диском (дисками).

Коробка передач выполняется в виде механического редуктора , который выполняет следующие функции:

• изменение передаточного числа трансмиссии;
• изменение направления движения (вперёд-назад) автотракторной техники;
• разъединение двигателя от трансмиссии на длительное время;
• использование заглушенного двигателя и трансмиссии как дополнительной стояночной тормозной системы.

По способу изменения передаточного числа коробки передач могут быть:

• ступенчатыми;
• бесступенчатыми;
• комбинированными.

Ступенчатые коробки передач имеют конкретный набор дискретных передаточных чисел (ступени), которые может реализовать водитель в зависимости от дорожных условий или рода выполняемой работы.

Бесступенчатые коробки передач позволяют плавно изменять передаточное число от минимального до максимального значения и наоборот.

Комбинированные коробки пе редач имеют несколько диапазонов передаточных чисел, построенных по ступенчатой схеме, а внутри каждого диапазона передаточное число может изменяться плавно.

По способу управления коробки передач бывают:

• неавтоматические – обязательно участие водителя;
• автоматические – без участия водителя;
• полуавтоматические – участие водителя при необходимости.

Конструктивно коробки передач выполняются в виде механического редуктора, изменяющего передаточное число трансмиссии ступенчато или бесступенчато по воле водителя или по команде электронного блока управления (бортового компьютера).

Механические ступенчатые коробки передач принято подразделять по следующим признакам:

• по числу передач : 4-хступенчатые, 5-ступенчатые, … , многоступенчатые ;
• по числу валов : 2-хвальные, 3-хвальные, многовальные .

Двухвальные коробки передач

Двухвальные коробки передач отличаются простотой конструкции, компактностью, высоким КПД, но не позволяют получить большие передаточные числа.

По этой причине они применяются преимущественно на переднеприводных легковых автомобилях .

Двухвальная коробка передач ВАЗ-2108

Коробка передач ВАЗ-2109

Коробка передач Ford

1 – первичный вал ;

2 – дифференциал ;

3 – вторичный вал .

Нейтраль

Первая передача

Вторая передача

Третья передача

Четвёртая передача

Пятая передача

Задний ход

Синхронизаторы

Синхронизаторы предназначены для выравнивания угловых скоростей вращения зубчатого колеса и вала.

Выравнивание угловых скоростей выполняется за счёт сил трения при соприкосновении ведущего и ведомого звеньев.

По конструкции синхронизаторы бывают:

• блочные;
• пальцевые;
• дисковые;

Блочный синхронизатор

1 – блокирующее кольцо ;

2 – ступица ;

3 – зубчатая муфта ;

4 – пружина ;

5 – сухарик ;

6 – шарик .

Блочный синхронизатор

Работа блочного синхронизатора

Дисковый синхронизатор

Пальцевый синхронизатор

Пальцевый синхронизатор

Трёхвальные коробки передач

Трёхвальные коробки передач имеют прямую передачу с высоким КПД, позволяют получать большие по сравнению с двухвальными коробками передаточные числа, поэтому они нашли применение на заднеприводных легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъёмности

Принцип работы трёхвальной КП

Схема 3-хвальной 3-хступенчатой КП

Сцепление и КП автомобиля ЗиЛ-431410

Многовальные коробки передач

Многовальные коробки передач находят применение на большегрузных автомобилях и тракторах большого тягового класса, так как они имеют более широкий спектр передач (до 20 и более), что позволяет выбирать оптимальный режим движения с точки зрения технологии выполнения транспортной работы или технологии выполнения агротехнических, дорожно-строительных и иных видов работ.

На большегрузных автомобилях многовальная коробка передач получается путём соединения обычной трёхвальной коробки с одной или двумя дополнительными двухступенчатыми коробками.

Так, например, коробка передач автомобиля КамАЗ-5350 состоит из основной трёхвальной пятиступенчатой коробки А и дополнительной двухступенчатой коробки (делителя) Б , установленной перед основной коробкой

Простой планетарный механизм

А – солнечное колесо

В – эпицикл (коронное колесо)

С – сателлиты

D - водило

Простой планетарный механизм

Особенность планетарных механизмов заключается в том, что комбинируя разные варианты выбора ведущего и ведомого звеньев и затормаживая третий элемент механизма можно получить разные передаточные числа и разные направления вращения ведомого звена .

В планетарных механизмах должно соблюдаться следующее кинематическое соотношение между числами зубьев:

Передаточное число механизма:

Солнечное колесо – ведущее, а водило – ведомое. Коронное колесо заторможено.

Передаточное число:

Водило – ведущее звено, коронное колесо – ведомое, а солнечное колесо заторможено.

Передаточное число:

Водило – ведущее звено, солнечное колесо – ведомое, коронное колесо заторможено.

Передаточное число:

Солнечное колесо – ведущее звено, коронное колесо – ведомое, а водило заторможено.

Передаточное число:

Коронное колесо – ведущее звено, солнечное колесо – ведомое, а водило заторможено.

Передаточное число:

Конечной частью демультипликатора выступает водило 11 , к которому через фланец 12 присоединяется карданный вал.

Демультипликатор снабжён синхронизатором, состоящим из корпуса (ступицы) 13 , соединённого жёстко со ступицей коронной шестерни 7 , двух конических колец 9 и зубчатой муфты 14.

При перемещении зубчатой муфты 14 назад до зацепления её зубьев с зубчатым венцом муфты блокировки 10 происходит жёсткое соединение коронной шестерни 6 с водилом 11 , что приводит к блокировке всего планетарного механизма – все детали механизма вращаются как одно целое. В этом случае передаточное число демультипликатора:

При перемещении зубчатой муфты 1 4 вперёд до зацепления её зубьев с зубчатым венцом муфты блокировки 8 происходит жёсткое соединение коронной шестерни 6 с картером демультипликатора, что приводит к блокировке (остановке ) коронной шестерни 6 . В этом случае крутящий момент, поступающий от вторичного вала 2 , передаётся через солнечную шестерню 3 на сателлиты 5 , которые, обкатываясь относительно неподвижной коронной шестерни 6 , приводят во вращение водило 11 . Передаточное число демультипликатора:

где: – число зубьев сателлита;

- число зубьев солнечной шестерни.

Механизм переключения передач

Механизм переключения передач предназначен для:

• выбора необходимой передачи;
• включения выбранной передачи;
• выключения текущей передачи.

Механизм монтируется в крышке коробки передач и включает в себя:

• штоки;
• вилки;
• фиксаторы штоков;
• замковое устройство;
• предохранитель включения заднего хода.

Механизм переключения передач

Предохранитель, фиксатор, замковое устройство

Механизм переключения передач

Привод коробок передач

Привод предназначен для управления переключением передач .

Привод может быть:

• непосредственным;
• дистанционным.

Непосредственный привод применяется на грузовых автомобилях капотной компоновки и легковых заднеприводных автомобилях с передним расположением двигателя .

Дистанционный привод применяется на грузовых автомобилях бескапотной компоновки и легковых переднеприводных автомобилях .

Непосредственный привод КП ИЖ-2126

Непосредственный привод

Дистанционный привод КП КамАЗ-5320 и МАЗ-5335

Пневмопривод делителя КП КамАЗ