Классификация коробок передач

Классификация коробок передач по принципу работы трансмиссии коробки передач бывают механические и гидродинамические.

Классификация коробок передач по числу валов:

-         2х вальные;

-         3х вальные;

-         Многовальные (планитарные коробки передач или 2х, 3х поточные механические коробки).

Классификация коробок передач по числу передач и диапазонов бывают с 1м или 2мя диапазонами.

Классификация коробок передач по способу переключения передач с разрывом потока мощности и без разрыва потока мощности.

Коробки передач с разрывом потока мощности – способ переключения передач скользящими шестернями, зубчатыми или кулачковыми муфтами, синхронизаторами.

Коробки передач без разрыва потока мощности – переключение передач фрикционными муфтами, тракторы, audi TT 3,2 Quattro с двумя сцеплениями.

Классификация коробок передач по способу управления коробки передач бывают с ручным и автоматическим управлением.

Классификация коробок передач по способу смазки, с принудительной смазкой (МАЗ, КРАЗ), разбрызгивание.

Классификация коробок передач по способу перемещения осей – с неподвижными и с подвижными осями (планетарные).

Классификация коробок передач по числу степеней свободы – с 2мя и с 3мя степенями свободы.

Коробки передач должны иметь достаточное число передач с правильно выбранными передаточными числами, высокий КПД, небольшие размеры и вес (массу).

Коробки передач должны быть не сложными по конструкции, надежными и износостойкими в работе, простыми в управлении, удобными при обслуживании и ремонте.

Расчет коробки передач производится в следующем порядке:

1) Задаются числом передач и выбирают схему коробки передач;

2) Распределяют общее передаточное число трансмиссии;

3) Определяют передаточные числа коробки  передач на различных передачах;

4) Устанавливают число зубьев шестерен, вычисляют их модуль и основные размеры;

5) Вычерчивают в масштабе компоновочную схему коробки передач;

6) Определяют силы действия на валы и реакции их опор;

7) Рассчитывают валы на прочность и жесткость;

8) Подбирают подшипники.

При выбранной схеме коробки передач, ее основные параметры зависят от параметров шестерен, которые определяют расчетом на прочность и износ и уточняются при стендовых и дорожных испытаниях. Для коробки передач с неподвижными валами величина межцентрового расстояния ориентировочно определяется по величине максимального крутящего момента двигателя

Строение вариатора

Вариатор – это разновидность автоматической коробки передач, которая была изобретена еще давно, но получила популярность в современном мире.

Вариатор давно уже не новинка техники и автомобильные каталоги про него многое рассказывали, наверно каждый бывалый автомобилист слышал выражение «бесступенчатый вариатор».

Бесступенчатый вариатор изобрел знаменитый изобретатель и художник Леонардо Да Винчи еще 500 лет назад.

По внешнему облику вариатор ничем не отличается от обычной автоматической коробки передач, но строение вариатора совсем различно с устройством коробки передач автомат. Преимуществом вариатора является бессметное количество передач, и плавность, и легкость их включения. Изменение передаточного числа при разгоне с помощью вариатора понравится каждому автомобилисту, точное, без толчков и рывков, согласовано с водителем.

Вариаторы изготавливают нескольких типов:

-         Клиноременные вариаторы (со шкивами переменного диаметра);

-         Цепные вариаторы;

-         Тороидальные вариаторы;

Рассмотрим работу и строение клиноременного вариатора:

Два лежащих параллельно напротив друг друга цилиндра, стянутые резинкой. И вдруг эти механизмы начинают вращаться с одинаковой скоростью. В случае отличия диаметров цилиндров происходит изменение передаточного числа, так как один цилиндр совершает один поворот вокруг себя, а второй уже два поворота.

Строение вариатора очень похоже, практически одинаково, только диаметр применяемых цилиндров постоянно разный, что обеспечивает изменение передаточного числа вариатора при разгоне и замедлении. Вариатор состоит из двух шкивов похожих на конусы между которыми зажат клиновой ремень.

Плавное изменение передаточного отношения осуществляется за счет изменения радиуса изгиба ремня ведущего и ведомого диска.

Главное, чтобы конусы двигались друг к другу и обратно, тогда будет происходить произвольное изменение диаметров, и когда ремень будет соприкасаться с конусами своими ребрами, будет перемещаться в центр шкива и перекатываться по малому кругу конуса. А во время сближения конусов будет перекатываться по большому кругу. Теперь главное, чтобы был один ведущий вал, и один ведомый тогда можно легко обеспечить передачу передаточного отношения через шкив приводного вала. В качестве узла, который отвечает за регулирование направления вращения вала, выступает планетарная передача. В качестве ремня вариатора используется металлическая лента или широкая, прочная стальная цепь.

Для смазки цепи применяют специальную жидкость, с высоко стойкими свойствами, что обеспечивает хорошую контактность без проскальзывания и поддерживает качественную передачу крутящего момента.

Во время разгона вариатор меняет передаточное число в оптимальном режиме благодаря блоку управления, постоянно работая при максимальном крутящем моменте. Темп разгона остается на очень высоком уровне. Если автомобиль поднимается на возвышенность, вариатор понижает передачу.

К недостаткам вариатора можно отнести не большую мощность двигателя. Хочешь мощный автомобиль езди на механике или автомате.

{jcomments on}

Устройство коробки передач DSG

Конечно же, ездить на автомобиле с автоматической коробкой передач намного удобнее, за это можно и денег больше заплатить. Правда, для города использование автоматической коробки передач может быть неоправдана из-за повышения расхода топлива на 10-20%.

Автоматические коробки развиваются, конструкторы не спят, а постоянно совершенствуют технологии. Одну из таких новинок мы сейчас рассмотрим, а именно устройство коробки передач DSG.

Принцип работы коробки передач DSG

Основание автоматической коробки передач DSG состоит из пары механических коробок КП1 и КП2. Их организация была создана с необычным подходом. Первичный вал коробки передач имеет привод от собственного сцепления Сц1 и Сц2. То есть во время включенной передачи и работы, когда задействовано Сц1 (включает 1, 3, 5 и 7 передачи), Сц2 (включает 2,4,6, и передачу заднего хода) в это время выключено. Соответственно в зависимости от режимов разгона автомобиля работает или одна или другая коробка передач. Во время работы двигателя на холостом ходу отключаются оба сцепления. В автомобиле устанавливается специальное устройство «Мозги», которое следит за различными параметрами автомобиля и само принимает действия по плавности и времени переключения передачи. Правда задний ход автомобиля может включить только водитель.

Итак, давайте представим работу коробки передач DSG:

Например, нам надо перейти с третей на четвертую передачи, в это время крутящий момент передается на третью передачу, и в то же время включена четвертая, но сцепление разъединено. «Мозги» выключают первое сцепление и включают второе сцепление, и через некоторое время крутящий момент передается уже на 4 передачу.

Это устройство коробки передач DSG помогает избежать рывков и толчком во время переключения передач.

Если сравнить скорости переключения автоматической коробки передач DSG со скоростью переключения передач опытного гонщика, то лучшие показатели будут у коробки DSG. Главное, чтобы блок управления был отрегулирован правильно, и не было неисправностей в сцеплениях и коробке передач. Неисправность коробки DSG чревата дорогостоящим ремонтом. Для того, чтобы его избежать следует во-время проводить техническое обслуживание автомобиля. Давайте напоследок рассмотрим как заменить масло в коробке передач DSG самому.

Расчет сцепления

Расчет веса сцепления

Вес и простота конструкции фрикционного сцепления зависят в основном от числа ведомых дисков. Наибольшей простотой и наименьшим весом обладают однодисковые сцепления, которые и получили в настоящее время преимущественное распространение.

Вес сцепления ( с механизмом выключения, но без картера) составляет 0,3-0,6% от сухого веса шасси грузовых автомобилей. В случае применения двухдискового сцепления он повышается до 0.7%. В легковых автомобилях вес сцепления составляет 0,4-0,8% от их сухого веса.

Расчет сцепления автомобиля

Снижение ударной нагрузки в зубьях шестерен и муфт коробки передач при трогании с места и при переключении ступеней на ходу автомобиля, обеспечиваемое сцеплением, может быть определено при рассмотрении схемы.

Схема, поясняющая принцип работы фрикционного сцепления

Jm – момент инерции и ведущей части сцепления.

Ja – момент инерции условного маховика, эквивалентный поступательно движущейся массе автомобиля.

Jc – момент инерции ведомой части сцепления.

1,2 – шестерни постоянного зацепления.

3,4 – шестерни, подлежащие зацеплению на ходу автомобиля или при трогании с места.

Расчет момента инерции маховика

Момент инерции маховика Ja определяется из равенства кинетической энергии поступательно движущегося автомобиля и вращающегося маховика:

Сравним ударную загрузку, возникающую в зубьях соединяемых шестерен 3 и 4 без выключения сцепления и при его выключении.

Для определения ударной нагрузки, действующей на вторичный вал при переключении шестерен 3 и 4 без выключения сцепления, воспользуемся выражением:

Интегрируя это выражение  в предположении, что инерционный момент Mj=Pr3 действует в течении времени t, за которое угловая скорость вторичного вала повысится с Wa до W0, получим:

P – окружное усилие, действующее на зубья шестерен 3 и 4 в момент переключения.

r3 – радиус начальной окружности шестерни 3.

Аналогичное уравнение для промежуточного вала можно записать таким образом:

Где Wm – угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя. Сила P и время t в обоих уравнениях одинаковы. Из этих двух выражений находим результирующую скорость вращения:

Подставляя W0 d первое уравнение, найдем импульс момента, возникающего при переключении шестерен без выключения сцепления:

Если шестерни переключать при предварительном выключении сцепления, то маховик будет отсоединен и, следовательно, в последнем уравнении Jm следует приравнять к нулю. Следовательно:

Так как момент инерции ведомой части сцепления Jc во много раз меньше момента инерции Jm, соотношением Jc/Jm  можно пренебречь. Тогда:

Следовательно, благодаря сцеплению в данном случае импульс момента снизился в 50 раз при переключении передач на ходу автомобиля, что вполне обеспечивает необходимый срок службы шестерен в эксплуатации. Снижение импульса момента будет тем большим, чем меньше момент инерции Jc ведомой части сцепления. В дисковых фрикционных сцеплениях момент инерции ведомой части получается меньше, чем в конусных. Это, в частности, привело к тому, что конусные сцепления в настоящее время не применяют. Момент инерции Jc в дисковых сцеплениях (при заданном передаваемом крутящем моменте) практически не зависит от числа ведомых дисков, так как с увеличением их числа обычно удается уменьшить наружный диаметр дисков и сохранить момент инерции ведомой части двухдискового и многодискового сцепления таким же, как у однодискового.