Классификация коробок передач

Устройство автомобилей

Коробка передач

Назначение и основные функции коробок передач

Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя на ведущие колеса по величине и направлению. Это позволяет обеспечить оптимальную силу тяги и скорость движения автомобиля, а также движение задним ходом.

Кроме того, коробка передач позволяет разобщать коленчатый вал двигателя от ведущих колес во время остановки или стоянки автомобиля или при движении накатом с работающим двигателем.
От коробки передач может производиться отбор мощности на привод дополнительного оборудования.

Преобразующие свойства коробки передач характеризуются величиной передаточных чисел.

Передаточным числом называют отношение числа зубьев ведомого зубчатого колеса к числу зубьев ведущего зубчатого колеса или отношение частоты вращения ведущего зубчатого колеса к частоте вращения ведомого колеса. Общее передаточное число какой-либо передачи определяется как произведение передаточных чисел всех пар зубчатых колес, участвующих в передаче крутящего момента на данной передаче, или как отношение частоты вращения входного вала ( ωвх ) к частоте вращения выходного вала ( ωвых ):

Изменение передаточного отношения позволяет:

    при постоянной мощности двигателя увеличивать силу тяги на ведущих колесах пропорционально увеличению сил сопротивления движению и тем самым обеспечивать проходимость и улучшать топливную экономичность автомобиля;

двигаться с малыми скоростями, которые не могут быть обеспечены двигателем внутреннего сгорания, с максимальными или заданными скоростями движения;

  • обеспечивать интенсивный разгон автомобиля.
  • Высокие тяговые качества и экономичность автомобиля обеспечиваются заданным диапазоном и плотностью ряда передаточных чисел коробки передач.

    Диапазоном передаточных чисел называется отношение общего передаточного числа низшей передачи к общему передаточному числу высшей передачи, который на современных автомобилях высокой проходимости может быть от 10 до 13.

    Отношение передаточных чисел соседних передач называется плотностью ряда передаточных чисел. Чем больше число передач, тем выше плотность ряда.
    Увеличение числа передач, с одной стороны, сопровождается лучшим использованием мощности двигателя, повышением топливной экономичности, с другой стороны, увеличением массы, усложнением конструкции и снижением надежности, а также затруднением выбора оптимальной для данного режима движения передачи.

    Классификация коробок передач

    По характеру изменения передаточных чисел коробки передач подразделяются на бесступенчатые, ступенчатые и комбинированные.
    Бесступенчатые коробки передач применяются в бесступенчатых трансмиссиях. В качестве бесступенчатых коробок передач на автомобилях применяют гидравлические трансформаторы, вариаторы, гидрообъемные и электрические передачи. Они способны плавно изменять величину крутящего момента в автоматическом режиме.
    Однако диапазон изменения передаточного числа у таких коробок передач невелик, поэтому чаще их применяют в сочетании с механическими ступенчатыми коробками передач для расширения диапазона передаточных чисел. Такие коробки передач называются комбинированными .

    Механические ступенчатые коробки передач отличаются простотой, надежностью и удобством в техническом уходе, но с их помощью можно изменять крутящий момент лишь ступенчато (скачкообразно). Это сопряжено с определенными динамическими нагрузками на двигатель и трансмиссию, особенно, если управляет автомобилем водитель недостаточной квалификации.

    В механических ступенчатых коробках передач выбор оптимального передаточного числа (оптимальной передачи) осуществляется водителем вручную. Каждая передача способна обеспечивать движение автомобиля в узком интервале тяговых усилий, передаваемых ведущим колесам, определяемых частотами вращения коленчатого вала, близкими к номинальной частоте.

    Тем не менее, в настоящее время ступенчатые коробки передач широко применяются на многих автомобилях.

    К отдельному типу механических КПП относятся роботизированные коробки передач , или коробки-роботы. От обычных ступенчатых механических коробок передач классического типа их отличает то, что управление сцеплением и переключением передач осуществляется автоматически при помощи специальных сервоустройств и приводов, которые, чаще всего, управляются электроникой.
    Такие коробки сочетают в себе достоинства автоматических КПП, освобождая водителя от обязанностей по управлению, и механических КПП, отличающихся простотой конструкции, низкой стоимостью, надежностью и способствующих топливной экономичности и динамичности автомобиля.

    Коробка передач

    Коробка передач, коробка переключения передач, коробка перемены передач (устаревшее), КПП, КП. Механизм, часть трансмиссии автомобиля или мотоцикла, станка или иного промышленного механизма, предназначенный для изменения частоты вращения приводного вала и крутящего момента, а следовательно, и тягового усилия на ведущих колесах автомобиля и скоростей движения, для обеспечения движения задним ходом, а также для длительного разобщения двигателя от ведущих колес при работе двигателя на холостом ходу.

    Содержание

    Назначение коробок передач

    Чаще всего коробки передач применяются на транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания, поскольку ДВС не обладают необходимой для плавного изменения скорости движения гибкостью. Диапазон частоты вращения ведущих колес автомобиля простирается от 0, до 1800 об/мин (максимальное значение может быть больше у спортивных автомобилей и мотоциклов). Диапазон частоты вращения коленчатого вала поршневого ДВС – от 500-800, до 5-9 тысяч об/мин. КП обеспечивает плавное увеличение или уменьшение скорости движения при оптимальном использовании максимального крутящего момента двигателя, который достигается обычно при средней частоте оборотов коленчатого вала поршневого двигателя (около 3-4 тысячах об/мин). Помимо этого КП позволяет менять направление движения автомобиля (для этого в коробка оснащена механизмом заднего хода) и отключать двигатель от механизмов трансмиссии во время длительных стоянок с работающим мотором.

    В транспортных средствах с паровыми и электрическими двигателями КП обычно не применяется, поскольку двигатели этого типа обладают практически идеальной характеристикой. КП не применяется на простейших велосипедах, но на спортивные и дорогие дорожные модели устанавливаются специальные устройства – открытые звездочные с механизмом перевода цепи или планетарные, встроенные в ступицу заднего колеса, которые выполняют функции КП. В токарных, фрезерных, сверлильных станках КП используются для изменения частоты вращения шпинделя, чтобы обеспечить оптимальный режим обработки металла.

    Коробка передач(ИЖ-2126):
    1 – первичный вал;
    2 – картер сцепления;
    3 – задний подшипник первичного вала;
    4 – болт крепления верхней крышки;
    5 – верхняя крышка;
    6 – передний подшипник вторичного вала;
    7 – блокирующее кольцо синхронизатора включения передачи;
    8 – ступица III-IV передач;
    9 – муфта III-IV передач;
    10 – шестерня III передачи;
    11 – стопорное кольцо;
    12 – ступица V передачи;
    13 – муфта V передачи;
    14 – шестерня V передачи;
    15 – шестерня II передачи;
    16 – роликовый подшипник;
    17 – шпонка;
    18 – муфта-шестерня заднего хода;
    19 – блокирующее кольцо синхронизатора включения II передачи;
    20 – ступица I-II передач;
    21 – шестерня I передачи;
    22 – стержень рычага переключения передач;
    23 – чехол рычага;
    24 – рычаг переключения передач;
    25 – задний подшипник вторичного вала;
    26 – фланец эластичной муфты карданной передачи;
    27 – ведущая шестерня привода спидометра;
    28 – сальник вторичного вала;
    29 – гайка фланца эластичной муфты;
    30 – центрирующее кольцо;
    31 – вторичный вал;
    32 – уплотнитель;
    33 – грязеотражатель;
    34 – шайба;
    35 – задний болт промежуточного вала;
    36 – болт крепления кронштейна задней опоры силового агрегата;
    37 – гайка шпильки крепления задней крышки;
    38 – задний подшипник промежуточного вала;
    39 – задняя крышка коробки передач;
    40 – прокладка задней крышки;
    41 – игольчатый подшипник;
    42 – промежуточная шестерня заднего хода;
    43 – ось промежуточной шестерни;
    44 – промежуточный вал;
    45 – картер коробки передач;
    46 – передний подшипник промежуточного вала;
    47 – болт переднего подшипника промежуточного вала.

    Требования, предъявляемые к коробке передач

    К коробке передач предъявляются следующие требования:
    — обеспечение оптимальных тягово-скоростных свойств автомобиля при заданной характеристике двигателя;
    — бесшумность в работе и переключении передач;
    — легкость управления;
    — высокий КПД.
    С появлением первых моторных экипажей появилась необходимость применения устройств для изменения передаточного отношения от двигателя к колесам. Применявшиеся вначале ременные передачи, скопированные со станков, оказались несостоятельными и очень скоро стали вытесняться зубчатыми передачами. Первой подобной коробкой, получившей широкое распространение на автомобилях, была коробка передач со скользящими шестернями, которые могли перемещаться на квадратном или шлицевом вале, для того чтобы входить в зацепление с шестернями, установленными на другом, параллельном первому, вале. Она сконструирована инженером Эмилем Левассором во Франции и в 1891 г. была установлена на автомобиле «Панар-Левассор».

    maxx096 › Блог › Классификация ступенчатых коробок передач и требования к ним.

    Продолжаем познавательную страничку.

    Ступенчатые коробки передач классифицируют по следующим признакам:
    1) по подвижности валов и осей различают коробки передач с неподвижными валами и планетарные (с подвижными осями части шестерен—сателлитов).
    2) по числу валов коробки передач с неподвижными валами делят на двух-, трех- и многовальные
    3) по числу ступеней для движения вперед коробки передач могут быть двух-, трех-, четырех-, пяти- и многоступенчатыми (двухступенчатые коробки применяют совместно с бесступенчатым трансформатором)
    4) по способу управления различают неавтоматические, полуавтоматические и автоматические коробки передач.

    Переключение передач в планетарной коробке производят без разрыва потока мощности, которой способствует генератор, что облегчает управление коробкой передач и позволяет увеличить число ступеней, а также улучшить динамичность автомобиля. Однако планетарные коробки сложнее и дороже, а их габаритные размеры и масса обычно несколько больше, чем у коробок передач с неподвижными валами, получивших наибольшее распространение. Планетарные коробки передач используют в качестве механической части бесступенчатых коробок передач, а так же как ступенчатые коробки передач с автоматическим управлением.

    В настоящее время наибольшее распространение получили четырех- и пятиступенчатые коробки передач. Многоступенчатые коробки передач с числом ступеней 6—15 устанавливают на грузовые автомобили большой грузоподъемности и высокой проходимости.

    Неавтоматической коробкой передач управляют непосредственно или с помощью усилителя (гидравлического, пневматического, вакуумного, электромагнитного или комбинированного).

    Требования к ступенчатым коробкам передач.

    К основным требованиям, которые предъявляют к ступенчатым коробкам передач, следует отнести:
    1) обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств автомобиля
    2) высокий КПД
    3) легкость управления
    4) безударное переключение передач
    5) бесшумность работы
    6) невозможность включения одновременно двух передач или передачи заднего хода при движении вперед
    7) надежное удержание передач во включенном и нейтральном положениях
    8) простоту конструкции и небольшую стоимость
    9) малые габаритные размеры и массу
    10) удобство обслуживания и ремонта
    11) надежность конструкции

    Читайте также:  Как должны быть отрегулированы фары

    Чтобы удовлетворить первое требование, необходимо правильно выбрать число ступеней в коробке передач и их передаточные числа. При увеличении числа ступеней можно обеспечить режимы работы двигателя, близкие к наивыгоднейшим с точки зрения динамичности и топливной экономичности автомобиля. Однако в этом случае усложняется конструкция, возрастают габаритные размеры и масса коробки передач, а также затрудняется управление автомобилем. Вместе с тем увеличение числа ступеней обычно вызывает увеличение времени, в течение которого происходит разрыв потока мощности, что может ухудшить динамичность автомобиля.

    Легкость управления коробкой передач зависит от ее конструктивной схемы, способа переключения передач и типа привода переключения. Передачи переключают с помощью подвижных шестерен (кареток), зубчатых муфт, муфт синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Наиболее просты и компактны коробки передач с переключающими каретками. Однако каретки не могут обеспечить безударного переключения передач, поэтому приходится применять специальные способы переключения, притормаживая или ускоряя ведомые части сцепления двигателем; Долговечность коробки передач при этом оказывается совершенно недостаточной. Зубчатые муфты несколько повышают ее долговечность, так как удары при переключении воспринимает большее число зубьев муфт и включаемых шестерен. Вместе с тем и в этом случае удары полностью не исключены, а конструкция коробки передач получается более сложной.

    Для безударного переключения передач устанавливают синхронизаторы, которые однако усложняют конструкцию, а также увеличивают габаритные размеры и массу коробки передач. Поэтому наибольшее распространение получили коробки передач, в которых высшие передачи : переключают синхронизаторами, а низшие — зубчатыми муфтами и каретками.

    В планетарных коробках передачи переключают, используя фрикционные или электромагнитные устройства, иногда применяемые и в коробках передач с неподвижными валами.

    Шум при работе коробки передач, зависящий в основном от типа установленных в ней шестерен, значительно уменьшается при замене прямозубых шестерен косозубыми или шевронными (последние используют очень редко).

    Виды и типы коробок переключения передач

    Каждый уважающий себя водитель должен понимать принцип работы коробки передач автомобиля. КПП считается одной из самых важных составляющей частей трансмиссии транспортного средства. Главная ее задача – изменение скорости крутящего момента и его передача от вала двигателя к колесам, прерывание связи между силовым агрегатом и всей трансмиссией. Существует несколько типов КПП, которые определяют вид трансмиссии автомобиля.

    Что такое коробка передач, роль, значение, принцип работы

    После сцепления, основным узлом транспортного средства является коробка передач. В большинстве автомобилей она наделена зубчатыми шестеренками, а число передач варьируется около 4–6, без учета заднего хода. Процесс переключения передач происходит за счет сцепления шестерен между собой в определенном порядке, возможно при помощи синхронизаторов или блокировкой шестеренок вала. Синхронизаторы служат для выравнивания скорости вращения и фиксации валом работы одной из ведомых.

    Преимущественная функция КПП – достижения оптимального показателя крутящего момента между двигателем и колесами. Основными ее составляющими являются:

    1. Картер. Включает в свою конструкцию все основные детали и узлы КПП. Установлен на картере сцепления, который контактирует с двигателем транспортного средства. Полость картера на 50% заполнена трансмиссионным, или в редких случаях моторным, маслом. Поскольку все шестерни подвергаются сильным нагрузкам и трениям, большое количество смазывающего материала помогает снять нагрузку с деталей и предотвратить их быстрый износ.
    2. Синхронизаторы. Предназначены для плавного соединения шестерней, безударного переключения передач за счет уравнивания угловых скоростей движения шестеренок.
    3. Механизм переключения. Имеет рычаг в салоне автомобиля, который непосредственно служит управлением начала работы всей системы. Имеет замковый и блокировочный механизмы. Первый не позволяет включаться двум передачам одновременно, а второй, в свою очередь, препятствует произвольному выключению передачи.
    4. Валы. Первичный или ведущий, вторичный или ведомый и промежуточный. Выполняют вращение в подшипниках картера; имеют различное количество зубчатых шестерен. В зависимости от типа КПП может быть разное количество валов, которые предполагают разные конструкции для передачи крутящего момента.

    Классификация видов КПП

    Опытные автомобилисты привыкли классифицировать коробки переключения передач по нескольким признакам. К ним можно отнести:

    • Вариант передачи оттока мощности (механические КПП, планетарные, с соосными валами, вариатор, гидромеханические);
    • Количество валов (двухвальные, трехвальные, многовальные с различным числом зацеплений);
    • По способу управления (автоматические, роботизированная, ручное включение).

    Самая распространенная классификация разделяет КПП по принципу действия:

    1. Механические КПП. Прославились высоким КПД при минимальном весе. Считается, что механическая коробка обеспечивает лучший динамичный разгон транспортного средства при относительно экономичном расходе топлива.
    2. Автоматические. Отличаются простотой в эксплуатации. Тем не менее отмечается, что во многих случаях увеличивают расход топлива автомобиля и неспешно переключают передачи.
    3. Роботизированные КПП. Являются симбиозом механики и автомата. Если простым языком, то роботизированная коробка очень схожа с механической КПП, но с электронным управлением работы сцепления. Отзывы говорят, что подобный вариант значительно уступает автоматической коробке.
    4. Вариаторы или бесступенчатые КПП. Относительно новый тип коробки передач, отличается непосредственным отсутствием передач. Передаточное число в вариаторе меняется плавно, без динамичных ступеней. На сегодняшний день вариаторы только приобретают широкое распространение, поскольку особенности конструкции бесступенчатых КПП не совершенны. Во многих случаях ремень передачи не способен выдержать мощность двигателей современных автомобилей, что быстро выводит систему из строя.

    Характеристика механической КПП

    Устройством МКПП предусмотрено ручное управление переключением передач, за счет перемещений рычага. Происходит ступенчатая передача крутящего момента. Механическая коробка подразумевает наличие передаточного числа. Показатель у пары определяется пропорцией количества зубьев действующих элементов трансмиссии.

    Механические коробки разделяют по количеству ступеней. Самое большое распространение имеет пяти ступенчатая МКПП.

    Отдельно механику разделяют по количеству внутренних валов: двухвальная и трехвальная МКПП. Первая больше предназначена для легковых переднеприводных транспортных средств, а последняя чаще используется для большого тяжелого транспорта и может быть применима для автомобилей с любым типом привода.

    Особенности двухвальной и трехвальной МКПП

    В случае трехвальной МКПП диск сцепления способствует передаче крутящего момента на первичный вал. После этого вращение переходит к промежуточному валу, который запускает элементы ведомого вала.

    После того как была включена определенная передача, выбирается необходимая вилка и начинается продольное движение рычага. Вилка перемещается относительно вала и запускает синхронизатор. Зубчатый венец работает после того, как синхронизатор сравняет угловую скорость. Венец соединяет ведомый вал и необходимую шестеренку, и момент вращения направляется на хвостовик КПП и через кардан к заднему мосту.

    Обычно в трехвальных КПП применяется прямая передача – благодаря синхронизаторам два вала связаны напрямую. В таком случае коэффициент передачи равен 1. Если применять разное количество зубьев на шестернях, то передаточное число можно варьировать. Тем не менее система передачи потеряет смысл, когда обороты мотора сравняются с оборотами вала. В МКПП используются косозубые шестеренки. Благодаря такой конструкции удается достичь плавного включения необходимой передачи.

    В МКПП используются косозубые шестеренки. Благодаря такой конструкции удается достичь плавного включения необходимой передачи.

    Роботизированная коробка передач

    Роботизированная КПП по принципу действия схожа с механической, но с небольшим усовершенствованием в виде актуаторов для переключения передач. Схожесть с АКПП проявляется только в том, что сцепление расположено в корпусе коробки (на МКПП находится на маховике).

    В роботизированной КПП один ведущий вал имеет внутреннюю полость, за счет которой крепится второй вал. Оба вала имеют отдельное сцепление и определенный набор взаимодействующих, при необходимости. Управление сцеплением и синхронизаторами происходит за счет работы сервоприводов. Сервоприводы или актуаторы бывают нескольких типов: электрические или гидравлические.

    Управление всем механизмом работы и взаимодействием с другими системами автомобиля берет на себя микропроцессорный блок управления (МБУ). К нему подключаются датчики двигателя, а сам МБУ подсоединен к бортовому компьютеру.

    Второе сцепление в РКПП необходимо для уменьшения времени между переключением передач.

    Конструкционные особенности и работа автоматической коробки

    Автоматическая коробка передач позволяет снизить нагрузку с водителя во время езды и исключает необходимость постоянного пользования рычагом. АКПП делятся на два подвида: на основе работы гидротрансформатора и на основе электроники. Структурно они практически не различимы. Выделяют АКПП для переднего и заднего привода. В первом случае коробка передач более компактна и наделена дифференциалом.

    Состоит автоматическая коробка передач из:

    1. Гидротрансформатора. Играет роль сцепления, аналогично механической коробке, но не требует непосредственного управления. Установлен в промежуточном кожухе, подвергается высоким нагрузкам, поэтому обильно смазан трансмиссионной жидкостью. Помимо стандартной роли, гидротрансформатор сглаживает вибрацию силового узла и контролирует давление в системе управления.
    2. Тормозная лента и фрикционы. Служат для непосредственного переключения передач.
    3. Устройство контроля. Состоит из поддона, шестеренчатого насоса и клапанной коробки.
    4. Планетарный ряд. Если в МКПП чаще используются валы, параллельно расположенные относительно друг друга, то в АКПП используется принцип планетарных передач. Несколько механизмов обеспечивают передачу крутящего момента при помощи фрикционных элементов и других механизмов. Для фиксации элементов планетарной системы используется тормозная лента.

    Мнение о том, что можно завести автомобиль с АКПП без использования стартера при помощи разгона – ошибочно. Насос работает исключительно от силового узла, а принудительное вращение карданного вала не обеспечит работу КПП.

    Типтроник

    Первопроходцами автомобильной промышленности в области Tiptronic стала компания Porshe. В 1990 производитель представил КПП схожую с механикой, но с возможностью электронного контроля. Интеллектуальная коробка предполагает как автоматическое переключение передач, так и ручное.

    Читайте также:  Как сделать звук мотора

    При автоматическом контроле оборотов, типтроник ведет себя как АКПП с системой DSP. Переход в ручной режим позволит самостоятельно понижать или повышать передачу. Тем не менее блок управления может самостоятельно перейти в автоматический режим при необходимости.

    В современных системах предусмотрен режим «спорт», который позволяет значительно увеличить тягу и оценить мощность машины, оставляя частоту оборотов выше. Однако типтроник даже в ручном режиме оставляет задержку переключения передачи на уровне от 0,1 до 0,7 секунды.

    Особенности работы вариатора

    Вариатор – бесступенчатая КПП, которая позволяет плавно менять показатель передаточного числа. Производятся двух типов: клиноременной и торовый. Первый вариатор имеет стандартные комплектующие АКПП, клиновидный ремень и несколько раздвижных шкивов.

    Шкивы подконтрольны блоку управления; они сжимают диски относительно оборотов. Отдельным подвидом являются цепные вариаторы, они, в отличие от вариаторов CVT, оказывают тянущее усилие. Рабочие диски в таком случае сжимают клиновидные звенья цепочки.

    Торовый вариатор имеет два клиновидных элемента. Диски делятся по принципу МКПП – на ведущий и ведомый. Переключение передач происходит за счет движения ролика между дисками. Прямая передача практически не применяется в вариаторах подобного типа.

    Главным недостатком вариатора является быстрая изнашиваемость ремней и невозможность эксплуатации с мощными двигателями. Даже при бережном и аккуратном отношении ремни придется менять каждые 150 тысяч км.

    Понять устройство и принцип работы различных типов коробок переключения передач лучше наглядно. Если в жизни такой возможности нет, то можно просмотреть несколько обучающих роликов, например:

    Виды коробок переключения передач, используемых в автомобиле

    Создание двигателя внутреннего сгорания способствовало развитию всех типов транспорта и даже появлению новых видов. Первые автомобили именовались самобеглыми колясками и имели достаточно примитивную конструкцию. Передача крутящего момента от силового агрегата на ведущие колеса происходила при помощи очень ненадежного ременного, а позднее и цепного привода.

    p, blockquote 1,0,0,0,0 –>

    p, blockquote 2,0,0,0,0 –>

    Двигатели внутреннего сгорания, используемые на транспортных средствах, имеют относительно небольшой рабочий диапазон. При малой частоте вращения коленчатого вала силовой агрегат не развивает достаточной мощности и под нагрузкой просто глохнет. При больших оборотах резко возрастают нагрузки на детали, и мотор может просто пойти вразнос. Коробка перемены передач призвана обеспечить оптимальный режим работы двигателя в разных условиях.

    p, blockquote 3,0,0,0,0 –>

    p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

    Этот агрегат представляет собой редуктор, позволяющий в широком диапазоне изменять частоту оборотов и крутящий момент на ведущих колесах автомобиля. Такие механизмы не нужны на транспортных средствах, оснащенных электрическими и паровыми двигателями.

    p, blockquote 5,0,0,0,0 –>

    Тяговые характеристики данных силовых агрегатов позволяют обходиться без дополнительных устройств. В идеале двигатель может быть встроен непосредственно в колесо, в настоящее время уже существуют промышленные образцы приводов такого рода.

    p, blockquote 6,0,0,0,0 –>

    p, blockquote 7,0,0,0,0 –>

    Термин коробка перемены передач в настоящее время практически не используется, вместо него применяется более современное название: коробка переключения передач.

    p, blockquote 8,0,0,0,0 –>

    Помимо основного назначения этот механизм выполняет еще ряд функций:

    p, blockquote 9,0,0,0,0 –>

    • обеспечение реверса, иными словами, движения задним ходом;
    • разобщение работающего силового агрегата и трансмиссии во время длительной остановки или стоянки;
    • обеспечение условий для запуска двигателя.

    Применение коробки переключения передач позволяет водителю автомобиля выбирать наиболее оптимальный режим работы силового агрегата в зависимости от внешних условий.

    p, blockquote 10,0,0,0,0 –> adsp-pro-1 –>

    Проектированием и серийным изготовлением такого рода механизмов занимаются в основном производители автомобилей. Кроме того, в мире существует ряд компаний, специализацией которых является производство элементов трансмиссий и, в частности, коробок переключения передач:

    p, blockquote 11,0,0,0,0 –>

    • Allison Engine Company;
    • BorgWarner Inc;
    • Delphi Corporation;
    • Robert Bosch GmbH;
    • Wulf Gaertner Autoparts AG;
    • ZF Friedrichshafen AG.

    Указанные компании обычно выполняют заказы автопроизводителей, осуществляя при этом серийное изготовление оригинальных и лицензионных механизмов. Нередко они осуществляют опытно-конструкторские работы и участвуют в совместных проектах корпораций, занимаясь доводкой техники. Продукция данных производителей отличается высочайшим качеством и надежностью.

    p, blockquote 12,0,0,0,0 –>

    Классификация коробок переключения передач

    p, blockquote 13,0,0,0,0 –>

    В процессе развития автомобилестроения инженерами были предложены несколько типов механизмов, реализующих разные принципы действия и способы управления. Общепринятая в инженерной среде классификация коробок использует названные выше признаки в качестве отличительных:

    p, blockquote 14,0,1,0,0 –>

    По принципу работы коробки переключения передач делятся на три вида:

    p, blockquote 15,0,0,0,0 –>

    • ступенчатые;
    • бесступенчатые;
    • комбинированные.

    По способу управления устройством различают:

    p, blockquote 16,0,0,0,0 –>

    • механические;
    • автоматические;
    • роботизированные.

    Данная классификация не включает в себя некоторые типы коробок переключения передач, которые в силу ряда обстоятельств не получили широкого распространения.

    p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

    Так, некоторые автомобили, предназначенные для людей с ограниченными физическими возможностями, оснащались полуавтоматическими трансмиссиями. По сути это обычная коробка с ручным переключением передач, агрегатированная с автоматизированным сцеплением.

    p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

    В настоящее время многие автопроизводители в рамках экологических программ выпускают автомобили с гибридными силовыми установками. Конструкций таких машин достаточно много, используются самые разные схемы компоновки. В некоторых из них присутствуют коробки переключения передач, в других же в качестве привода используются электрические двигатели, не нуждающиеся в дополнительных устройствах для передачи крутящего момента.

    p, blockquote 19,0,0,0,0 –>

    Видео — виды коробок переключения передач автомобиля, их плюсы и минусы:

    p, blockquote 20,0,0,0,0 –>

    p, blockquote 21,0,0,0,0 –>

    Подавляющее большинство коробок переключения передач представляют собой редуктор, с несколькими парами шестеренок. Изменение передаточного числа в них происходит дискретно, а число пар соответствует количеству ступеней.

    p, blockquote 22,0,0,0,0 –>

    В свою очередь, существует две основных конструктивные схемы механизмов такого рода: соосные и планетарные. Первая компоновка в основном применяется в механических коробках, а вторая – в автоматических.

    p, blockquote 23,0,0,0,0 –>

    Бесступенчатые механизмы называются вариаторами, в них изменение частоты вращения ведомого вала по отношению к ведущему происходит плавно без рывков. В них реализуется принцип передачи крутящего момента через промежуточный элемент, используя силу трения. Соответственно вариаторы классифицируются по типу передающего звена: клиноременные, клиноцепные, роликовые и шариковые передачи.

    p, blockquote 24,0,0,0,0 –>

    Механические

    Агрегаты такого типа получили наибольшее распространение в Старом Свете ими оснащено около 80% от общего количества транспортных средств. В технических описаниях автомобилей механические коробки часто обозначаются аббревиатурой МКПП. Они отличаются простотой и высокой надежностью конструкции. Подробное описание принципа действия и устройства механической коробки можно найти здесь.

    p, blockquote 25,0,0,0,0 –>

    Вкратце работу агрегата можно описать следующим образом: на маховике двигателя установлен механизм сцепления. Ведомый диск его имеет возможность перемещаться вдоль ведущего вала в шлицах разной формы. Сцепление обеспечивает прерывание потока мощности в момент переключения передачи. Через первичный вал крутящий момент приводит в действие через постоянную главную передачу ведущий вал коробки.

    p, blockquote 26,0,0,0,0 –>

    На нем установлены и жестко зафиксированы шестерни по количеству передач и еще одна для заднего хода. В постоянном зацеплении с ними находятся соответствующие детали ведомого вала. Они свободно вращаются на подшипниках, а между ними имеются стопорные кольца с синхронизаторами. Эти детали выравнивают скорости вращения ведущих и ведомых шестерней между собой и обеспечивают зацепление при включении определенной передачи.

    p, blockquote 27,0,0,0,0 –>

    p, blockquote 28,0,0,0,0 –>

    Перемещение муфты производится специальными вилками, которые приводятся в действие специальным механизмом. Защитой от одновременного включения двух передач является замок, исключающий перемещение других устройств. Водитель осуществляет управление работой коробки при помощи специального рычага, который может устанавливаться в разных точках салона:

    p, blockquote 29,1,0,0,0 –>

    • на полу;
    • на центральной консоли;
    • на рулевой колонке;
    • на панели приборов.

    Передача управляющего воздействия на МКПП может передаваться непосредственно либо через специальные тросовые механизмы или кулисы.

    p, blockquote 30,0,0,0,0 –>

    Роботизированные

    Развитие электроники и появление достаточно надежных процессоров и контролеров сделало возможным их применение в выборе режимов работы трансмиссии автомобилей. Роботизированные коробки переключения передач представляет собой проверенную временем и надежную механику, управление которой осуществляется при помощи электронного блока.

    p, blockquote 31,0,0,0,0 –>

    Подробное описание устройства таких коробок и принципа их действия можно найти здесь. Отработка методики осуществлялась на болидах, специально созданных для участия в соревнованиях Формулы -1. В данных автомобилях сервоприводы управляют работой сцепления и переключениями передач. Время перемены передачи в них составляет от 0,01 до 0,02 с.

    p, blockquote 32,0,0,0,0 –>

    Существуют два способа управления функционированием роботизированной коробки передач: гидравлический и электрический. Первый вариант обеспечивает минимальное время срабатывания, но более сложен в изготовлении. Используется преимущественно на дорогих автомобилях бизнес-класса. Электрические сервомоторы применяются на бюджетных моделях и не могут похвастаться значительным быстродействием.

    p, blockquote 33,0,0,0,0 –>

    Основное достоинство роботизированных коробок переключения передач: жесткая механическая связь между двигателем и ведущими колесами. В сравнении с автоматическими коробками данный тип трансмиссии обладает лучшими характеристиками и меньшими потерями. Основным недостатком ее является высокая сложность и соответственно стоимость механизма.

    p, blockquote 34,0,0,0,0 –>

    Автоматические

    Общепринятые обозначения агрегатов такого рода АКП или АКПП, они представляют собой целый комплекс устройств. В его состав входит гидромеханическое сцепление и планетарный редуктор. Данная конструкция позволяет создавать разные передаточные соотношения в зависимости от выбранного режима работы. Развернутое описание устройства и принципа работы АКП можно найти здесь.

    Читайте также:  Неисправности коробки передач автомобиля

    p, blockquote 35,0,0,0,0 –>

    Планетарный механизм состоит из двух шестерней – центральной и внешней, а также расположенных между ними сателлитов. Они устанавливаются на специальном узле – водиле. Детали могут фиксироваться относительно корпуса коробки при помощи специальных механизмов, по устройству аналогичных фрикционам сцепления или ленточным тормозам.

    p, blockquote 36,0,0,0,0 –>

    Управление работой АКПП осуществляется при помощи гидроприводов, при этом выбор режима производится селектором. Педаль акселератора на таких автомобилях не имеет прямой механической связи с дроссельной заслонкой двигателя. При нажатии на нее происходит изменение положения клапана в гидросистеме, которая управляет работой коробки.

    p, blockquote 37,0,0,0,0 –>

    Видео — как устроена автоматическая коробка передач:

    p, blockquote 38,0,0,0,0 –>

    p, blockquote 39,0,0,0,0 –>

    На современных АКП выбор режима выполняется процессором, который способен адаптироваться под манеру вождения. Это позволило несколько уменьшить негативные стороны данного типа коробок переключения передач.

    p, blockquote 40,0,0,0,0 –>

    Так, резкое нажатие на педаль газа вызывает включение режима кикдаун, при котором переход на повышенную передачу происходит при значительно больших оборотах коленчатого вала. Разгонная динамика при этом значительно возрастает.

    p, blockquote 41,0,0,0,0 –>

    Вариаторы

    Бесступенчатая передача обеспечивает силовому агрегату возможность работы на постоянных оборотах. Таким образом, достигаются максимальные показатели по мощности, экономичности или крутящему моменту в зависимости от выбранного режима.

    p, blockquote 42,0,0,0,0 –>

    Передача усилия от двигателя на ведущие колеса осуществляется без разрывов потока. С полным и точным описанием конструкции вариатора и принципа действия можно ознакомиться здесь.

    p, blockquote 43,0,0,0,0 –>

    Название этого устройства происходит от английского слова variable – переменная, которое входит в наименование конструкции. CVT расшифровывается как непрерывная переменная трансмиссия, что наилучшим образом характеризует ее работы. Предусмотренное конструкцией сцепление используется исключительно для запуска и обеспечения работы двигателя во время остановки.

    p, blockquote 44,0,0,1,0 –> adsp-pro-2 –>

    Существует несколько разновидностей конструкций вариаторов:

    p, blockquote 45,0,0,0,0 –>

    • клиноременный;
    • клиноцепной;
    • тороидальный.

    В первом устройстве передача усилия осуществляется при помощи ремня, который находится между двумя направленными своими вершинами друг к другу конусами. Расстояние между ними изменяется в простейшем устройстве под воздействием центробежной силы, а в более сложных конструкциях под управлением электронного контролера.

    p, blockquote 46,0,0,0,0 –>

    Видео — что такое бесступенчатая трансмиссия (вариатор):

    p, blockquote 47,0,0,0,0 –>

    p, blockquote 48,0,0,0,0 –>

    Клиновый ремень проваливается к центру и соответственно меняется радиус зоны его соприкосновения со шкивом. Обратная картина наблюдается на другой части конструкции. В результате передаточное соотношение плавно изменяется. Клиноременные передачи используются на относительно небольших транспортных средствах скутерах.

    p, blockquote 49,0,0,0,0 –>

    Полимерные материалы не способны выдержать больших нагрузок, и малопригодны для автомобильных трансмиссий. Прочность клиноременной передачи увеличивается за счет использования пакета стальных пластин особой формы с вырезами, через которые пропущены синтетические соединительные элементы. Такие элементы применяются даже на относительно небольших кроссоверах модели Honda H-RV.

    p, blockquote 50,0,0,0,0 –>

    Большие усилия могут передавать торовые вариаторы, разработанные инженерами компании Ниссан. Данное устройство состоит из двух конусов с вогнутой поверхностью, находящихся на одной оси. Один из них является ведущим, а другой соответственно ведомым. Передача крутящего момента осуществляется через два ролика, которые соединяются их и образуют хорду. Наклоном этих элементов изменяются радиусы в точках соприкосновения и передаточное отношение.

    p, blockquote 51,0,0,0,0 –>

    Перспективы развития КПП

    p, blockquote 52,0,0,0,0 –>

    Объемы производства автомобилей постоянно нарастают, а продукция постоянно совершенствуется. Общие тенденции развития коробок перемены передач наглядно демонстрируют следующее:

    p, blockquote 53,0,0,0,0 –>

    • Используемые конструктивные схемы усложняются и автоматизируются, яркий пример — роботизированная КПП.
    • Автоматические коробки переключения передач модернизируются для максимального снижения механических потерь — применение блокиратора.
    • Все более широкое использование вариаторов, как устройств, обеспечивающих оптимальные условия работы двигателя.

    На общие тенденции развития автотранспорта оказывают большое влияние новые экологические требования и ограниченность запасов природных ресурсов. В частности, речь идет о жидких и газообразных углеводородах, которые служат сырьем для производства топлива. На смену двигателям внутреннего сгорания по логике вещей должны прийти электромоторы.

    p, blockquote 54,0,0,0,0 –>

    p, blockquote 55,0,0,0,0 –>

    В настоящее время уже налажено серийное производство переходных моделей, так называемых гибридных автомобилей. Так, Lexus RX400h имеет мощный бензиновый двигатель, агрегатированный с вариатором, и два электромотора. Существуют и другие модели, где у ДВС нет прямой механической связи с ведущими колесами. В движение они приводятся электрическими двигателями.

    p, blockquote 56,0,0,0,0 –>

    Нужна ли промывка двигателя при замене масла? Однозначного ответа нет.

    Как ездить на автоматической коробке передач здесь рассказано простыми словами.

    Видео о гибридных автомобилях:

    p, blockquote 58,0,0,0,0 –> p, blockquote 59,0,0,0,1 –>

    3.3. Классификация коробок передач

    1. По количеству передач они бывают двухступенчатыми, трех­ступенчатыми и т. д.

    2. По способу установки валов различают коробки передач с неподвижными осями валов, планетарные и комбинированные, имеющие валы обоих типов. Наиболее распространены первые кон­струкции, отличающиеся относительной простотой, малой стоимо­стью и высоким КПД. Планетарные коробки передач имеют меньшие габариты и массу и широко применяются в гидромеханических передачах, а также в виде дополнительных коробок передач – де­мультипликаторов.

    3. Коробки передач с неподвижными осями валов по количеству валов делятся на двухвальные, трехвальные и многовальные.

    4. По способу управления различают коробки передач с прямым и преселекторным управлением.

    3.4. Конструкция коробок передач

    Обычная коробка передач представляет собой механизм, шес­терни которого образуют зубчатые пары, которые можно тем или иным образом поочередно включать и выключать из работы, меняя, таким образом, передаточные числа. Основные конструктивные схемы коробок передач двухвальная и трехвальная – классическая(рис. 3.2 а). Особенностью режима работы дорожных автомобилей является то, что у них почти всегда можно выделить передачу, на которой они проходят большую, иногда подавляющую часть пути. Преимущество трехвальных коробок (1) наличие в них так называемой прямой передачи, получающейся при непосредственном соединении пер­вичного 1 и вторичного 3 валов. В этом случае шестерни, под­шипники и промежуточный вал 2 практически освобождаются от нагрузок, а первичный и вторичный передают только крутящий момент. Износ и шум коробки при этом минимальны, а КПД близок к единице. (2) относительная легкость получения большого передаточного числа на низшей (первой) передаче при малом межосевом рас­стоянии. Это объясняется тем, что передаточное число всех передач, кроме прямой, у таких коробок образуется двумя последовательно работающими парами шестерен, в отличие от одной пары в двухвальных конструкциях. Двухвальные коробки передач (рис. 3.3) конструктивно проще, дешевле и имеют более высокий КПД (только на прямой передаче трехвальная коробка имеет более высокий КПД).Основное преим.- простота вывода крутящего момента на любую сторону коробки (переднюю или заднюю или на обе сразу), что в некоторых случаях, например при заднемоторных, переднеприводных и пол­ноприводных конструктивных схемах автомобилей, предоставляет большие компоновочные возможности. Для изменения направления крутящего момента и обеспечения возможности движения автомобиля задним ходом между шестернями разных валов вводят одну (рис. 3.2 а) или две дополнительные «па­разитных» шестерни.

    14. Шиномонтажные стенды. Устройство и виды работ.

    Шиномонтажные станки (стенды) служат как для бортирования покрышки на колесный диск, так и для обратной операции – снятия покрышки с колесного диска. В настоящее время с появлением все более часто встречающихся дисков из легкосплавных материалов и достаточно специфических типов покрышек (низкопрофильных и не требующих подкачки), процесс монтажа становится достаточно трудоемким и технологически сложным. Шиномонтажные станки (стенды) значительно облегчают процесс монтажа / демонтажа и в тоже время гарантируют сохранность дорогостоящих покрышек и колесных дисков, которые могут прийти в негодность в процессе этих операций.

    Главные элементы стенда

    Поворотный стол с элементами фиксации

    Пневматическое нажимное устройство, отжимающее шину от замочной канавки обода (состоит из лопатки отжимающей, цилиндра двойного хода)

    Вертикальная рука, регулируемая по высоте с помощью пневматики.

    Нажимное устройство, выполненное сбоку стенда имеет насадную лопатку. Колесо устанавливается на оправку с упором одной стороны в стенку стенда и лопатка осаживает шину в выемку обода.

    Колесо устанавливается на столе и монтажная лапка, расположенная на руке снимает шину с диска колеса. Стенд может комплектоваться инфлятором (спец. воздушный резервуар). В этом случае зажимные лапы имеют отверстия, через которые воздух из инфлятора вырывается с высокой скоростью, поэтому при монтаже отпадает необходимость в нижнем упорном кольце, что упрощает монтаж бескамерных шин, особенно при искажении их формы или незначительных дефектах на окраине диска.

    Главное отличие полностью автоматических стендов от полуавтоматических – ручные механические операции, в т.ч. подвод и отвод лапки выполняются пневматикой.

    После установки новой шины производится подкачка через вентиль, управление стендом ведется педалями. Форма монтажной лапки разрабатывается и потенцируется самостоятельно каждым производителем стендов в секрете от конкурентов.

    В некоторых моделях вся лапка изготавливается из полимеров, в других в конструкцию лапки входит металлич. ролик или пластиковая втулка для уменьшения вероятности повреждения диска.

    В список опций включено устройство взрывной накачки и генератор азота для накачки.

    Использование азота, вместо воздуха имеет ряд преимуществ:

    Повышается стабильность давления в шине (безопасность на трассе)

    Не возникает условий для конденсации влаги в шине, что предотвращает ржавление диска и удлиняет срок службы шин.

    Ссылка на основную публикацию