ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 КПП


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6Тема: «Назначение, устройство и принцип работы коробок передач автомобилей»
Цель работы: изучение назначения, устройства и принципа работы коробок передач автомобилей.
Общие положения
Коробка передач (КП) служит для изменения силы тяги на ведущих колесах, скорости и направления движения автомобиля. Действие КП основано на том, что вращение от коленчатого вала двигателя передается на ведущие колеса через набор парных шестерен с разным числом зубьев, входящих в зацепление между собой в разных сочетаниях, образующих несколько передач (ступеней).
При трогании автомобиля с места и движении на подъем с грузом вращающий (крутящий) момент на ведущих колесах должен быть большим, чем во время движения по горизонтальному участку дороги. Тем самым подтверждается «золотое правило механики»: проигрываем в скорости - выигрываем в силе.

Рисунок 2.1 – Ступенчатая передача
В передаче из двух шестерен (см. рисунок 2.1), в которых меньшая ведущая, а большая - ведомая, вращающий момент на ведомой шестерне больше, чем на ведущей, во столько раз, во сколько число зубьев ведомой шестерни больше числа зубьев ведущей. При этом частота вращения (или скорость) ведомой шестерни будет соответственно меньше частоты вращения ведущей шестерни.
Значение, получаемое от деления числа зубьев ведомой шестерни на число зубьев ведущей шестерни, называется передаточным числом. Если в передаче участвуют несколько пар шестерен, то общее передаточное число получается при умножении передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче. Таким образом, КП изменяет не только вращающий момент или силу, с которой колесо отталкивается от дороги, но и скорость движения автомобиля.
На рисунке 2.2 показана схема простейшей КП, имеющей три скорости переднего хода и одну заднюю. Введение в зацепление малой шестерни каретки 7, расположенной на ведомом валу, с шестерней 11 на промежуточном валу позволяет получить низшую (первую) передачу. При этом частота вращения ведомого вала будет наименьшей по сравнению с частотой его вращения при зацеплении других пар шестерен на переднем ходу, а вращающий момент - наибольшим. В картере 1 расположены три вала. Ведущий и ведомый валы расположены на одной оси, причем ведомый вал передним концом опирается на подшипник, помещенный внутри заднего конца ведущего вала. Передача вращения от ведущего вала на ведомый происходит через промежуточный вал. С этой целью ведущий вал находится в постоянном зацеплении с промежуточным валом через шестерни 2 и 12.

1 – картер; 2 – шестерня первичного вала; 3 – зубчатый венец; 4 – рычаг переключения передач; 5 – ползуны;
6 – подвижная шестерня третьей и четвертой передач; 7 – подвижная каретка шестерен первой передачи и заднего хода; 8 – вилка; 9 – блок шестерен заднего хода; 10 – шестерня заднего хода; 11 – шестерня первой передачи;
12 – шестерня постоянного зацепления
Рисунок 2.2 – Простейшая коробка передач
Две передачи переднего хода включают при помощи зацепления шестерен, жестко посаженных на промежуточном валу с подвижными шестернями, расположенными на шлицах ведомого вала. Подвижные шестерни (каретки) ведомого вала передвигают рычагом 4 переключения передач через вилки 8, которые перемещаются вместе с ползунами 5. Третья передача включается перемещением самой малой подвижной шестерни до зацепления ее внутренней зубчатой поверхности с зубчатым венцом 3 ведущего вала. В этом случае вращение от ведущего вала передается напрямую ведомому валу, минуя промежуточный вал.
Для включения заднего хода используют блок шестерен 9 заднего хода. Он установлен свободно на оси, запрессованной в картере КП. При движении задним ходом вращение от ведущего вала на ведомый передается через самую малую шестерню 10 промежуточного вала и блок шестерен на самую большую подвижную шестерню каретки 7. Механизм переключения передач размещен на верхней крышке картера КП.
В зависимости от числа передвижных кареток шестерен различают двухходовые и трехходовые КП. Рассмотренная КП - двухходовая трехступенчатая. Число ступеней определяется числом передач, включаемых для движения вперед.
Четырехступенчатая коробка передачОснову КП составляют картер 13 (см. рисунок 2.3) и крышка 21. Внутри корпуса на подшипниках вращаются три вала: первичный (ведущий) 18, вторичный (ведомый) 6 и промежуточный 15.
Первичный вал изготовлен заодно с ведущей шестерней и зубчатым венцом А. Передний конец вала 18 установлен на подшипнике в торцовой выточке коленчатого вала, а задний - в гнезде передней стенки картера КП.
Вторичный вал в средней части имеет шлицы и передним концом опирается на роликовый подшипник 19, установленный в торцевой выточке первичного вала. Другой конец вторичного вала опирается на подшипник, смонтированный в задней стенке корпуса. Оси первичного и вторичного валов совпадают между собой. На шлицах вторичного вала установлена подвижная шестерня 5 первой и второй передач.

a) устройство; б) схема переключения передач;
1 – рычаг переключения передач; 2 – вилка; 3 и 12 – шестерни третьей передачи; 4 и 11 – шестерни второй передачи;
5 – подвижная шестерня первой и второй передач; 6 – вторичный вал; 7 – привод спидометра; 8 – шестерня первой передачи и заднего хода; 9 и 10 – блок шестерен заднего хода; 13 – картер; 14 и 17 – шестерни привода промежуточного вала; 15 – промежуточный вал; 16 – синхронизатор; 18 – первичный вал; 19 – роликовый подшипник; 20 – шарик фиксатора; 21 – крышка; А, Б и В – зубчатые венцы; ЗХ – задний ход; НП – нейтральная передача; I – IV – передачи
Рисунок 2.3 – Коробка передач автомобиля ГАЗ
На промежуточном валу расположены шестерни разного диаметра, выполненные в виде блока и жестко закрепленные на валу. Передняя шестерня 14 промежуточного вала находится в постоянном зацеплении с шестерней первичного вала, поэтому промежуточный вал вращается всегда вместе с первичным валом.
Для снижения шума все шестерни постоянного зацепления выполнены косозубыми. Шестерни 5, 8, 9 и 10 – прямозубые.
На гладкой части вторичного вала свободно помещены шестерни второй и третьей передач, имеющие внутри бронзовые втулки. Шестерня второй передачи 4 сзади снабжена наружным зубчатым венцом, на который могут надвигаться внутренние шлицы ступицы подвижной шестерни 5 при перемещении ее вперед.
Шестерня 3 третьей передачи, как и ведущая шестерня первичного вала, снабжена зубчатым венцом, на который может надвигаться зубчатая муфта синхронизатора 16.
Коробка передач имеет четыре передачи для движения вперед и одну передачу заднего хода. Первую и вторую передачи включают перемещением подвижной шестерне 5 соответственно назад или вперед. При включении второй передачи шлицевая ступица шестерни 5 надевается на венец В шестерни 4 и блокирует ее с вторичным валом. Третью передачу включают перемещением зубчатой муфты синхронизатора 16 назад. Если переместить ее вперед, то она внутренними зубьями, выполненными в ее передней части, войдет в зубчатый венец А первичного вала и соединит вместе вторичный и первичный валы, т. е. они будут вращаться с одной частотой вращения (напрямую) – четвертая передача.
Шестерни 9 и 10 заднего хода, выполненные в виде двухвенцового блока, вращаются на оси, закрепленной в отверстиях стенок картера. В отверстие блока шестерен запрессована бронзовая втулка.
Задний ход автомобиля включают перемещением блока шестерен заднего хода до ввода их в зацепление с шестернями 5 и 8 вторичного и промежуточного валов. Для перемещения рычага переключения передач в положение, соответствующее включению заднего хода, необходимо дополнительно преодолеть сопротивление пружины предохранителя, расположенного в головке ползуна заднего хода. Это устраняет возможность случайного включения заднего хода при движения автомобиля.
Синхронизатор состоит из ступицы 2 (см. рисунок 2.4, а), муфты 4 с внутренними зубьями и двух блокирующих конусных колец 1. Ступицы имеют внутри шлицы, а снаружи зубья. Шестерни 9 и 7 (см рисунок 2.4, б) со стороны синхронизатора имеют зубчатый венец А и конические выступы. Венцы шестерен, блокирующих колец и муфты имеют на торцах зубьев скосы. При включении третьей или четвертой передачи вилкой перемещается муфта 4, которая при помощи сухарей 3 передвигает впереди себя блокирующее кольцо 1. Коническая поверхность блокирующего кольца опирается на конический выступ шестерни, и за счет силы трения, возникающей между ними, частоты их вращения уравниваются. При дальнейшем перемещении муфты ее зубья бесшумно входят в зацепление с зубчатым венцом А включаемой шестерни.

а) детали; б) продольный разрез;
1 – блокирующие конусные кольца; 2 – ступица; 3 – сухарь; 4 – муфта; 5 – пружинные кольца; 6 – вилка;
7 – ведомая шестерня третьей передачи; 8 – вторичный вал; 9 – шестерня первичного вала и четвертой передачи;
А – зубчатые венцы шестерен; Б – зубчатые венцы блокирующего кольца
Рисунок 2.4 – Синхронизатор автомобиля ГАЗПятиступенчатая коробка передачПятиступенчатая КП устанавливается на автомобилях ЗИЛ, МАЗ. Валы и шестерни в ней расположены так же, как в КП автомобиля ГАЗ-З307, но на вторичном и промежуточном валах расположено еще по одной косозубой шестерне постоянного зацепления.
Первую передачу включают перемещением вперед прямозубой шестерни 7 (см. рисунок 2.5) по шлицам вторичного вала до зацепления ее с шестерней 10 первой передачи, выполненной вместе с промежуточным валом. Остальные шестерни косозубые. На промежуточном валу они закреплены шпонками. Зацепленные с ними постоянно шестерни свободно вращаются на вторичном валу.
Другие передачи переднего хода включают с помощью синхронизаторов 2 и 5. Синхронизаторы по конструкции немного отличаются от описанных ранее, но принцип работы такой же. При включении второй, третьей, четвертой и пятой передач конусные блокирующие кольца 18 позволяют уравнять частоту вращения вторичного вала и включаемой шестерни, а затем синхронизатор жестко соединяет эту шестерню с валом.

1 – первичный (ведущий) вал с шестерней; 2 – синхронизатор четвертой и пятой передач; 3 и 15 – шестерни четвертой передачи; 4 и 14 – шестерни третьей передачи; 5 – синхронизатор второй и третьей передач; 6 и 11 – шестерни второй передачи; 7 – подвижная шестерня первой передачи и заднего хода; 8 – вторичный (ведомый) вал; 9 и 12 – малая и большая шестерня блока шестерен заднего хода; 10 – шестерня первой передачи; 13 – шестерни заднего хода;
16 – шестерня постоянного зацепления; 17 – промежуточный вал; 18 – блокирующее конусное кольцо
Рисунок 2.5 - Схема включения передач автомобиля ЗИЛ
Пятую передачу включают перемещением синхронизатора 2 вперед, что позволяет жестко соединить первичный и вторичный валы, т.е. выполнить прямую передачу. Задний ход включают перемещением шестерни 7 назад до зацепления ее с шестерней 9. В этом случае передача вращения первичного вала на вторичный происходит через промежуточный вал 17 и блок шестерен заднего хода.
Механизм переключения передач смонтирован в крышке картера КП. Передвижные шестерни перемещаются вдоль вторичного вала вилками 6 (см. рисунок 2.6, а), которые свободно входят в их кольцевые выточки. Вилки закреплены на ползунах 2 и перемещаются вместе с ними. Ползуны передвигаются нижним концом рычага 3 переключения передач. Рычаг установлен средней частью на шаровой опоре в крышке картера КП.
Чтобы предотвратить включение заднего хода при движении вперед, в корпусе 10 рычага переключения (см. рисунок 2.6, б) установлен предохранитель 7, который состоит из плунжера с пружиной. Включение заднего хода возможно только при значительном усилии, приложенном к рычагу переключения передач.
Предохранитель установлен в промежуточном рычаге 11 включения первой передачи и заднего хода. Наличие промежуточного рычага уменьшает ход рычага переключения передач. Поэтому ход рычага для включения всех передач одинаковый.
Замковое устройство механизма переключения передач предотвращает одновременное включение двух передач. Два его шарика 8 (см. рисунок 2.6, а) размещены в сверлении крышки между ползунами 2 и штифтом 9. На ползунах имеются выемки, которые располагаются против шариков при нейтральном положении рычага переключения передач.
При перемещении среднего ползуна два других оказываются запертыми шариками. В случае перемещения крайнего ползуна шарик выходит из его углубления, перемещает соседний шарик, который входит в углубление среднего ползуна, перемещает штифт 9, который давит на вторые шарики и одновременно запирает средний и другой крайний ползуны.
Для фиксации включенной передачи служит фиксатор, состоящий из шарика 5 и пружины 4. При включенной передаче шарик под действием пружины входит в углубление ползуна 2 и препятствует его произвольному перемещению от вибрации автомобиля.

а) устройство; б) предохранитель включения заднего хода; в) схема переключения рычага передач;
1 – крышка; 2 – ползуны; 3 – рычаг переключения передач; 4 – пружина фиксатора; 5 – шарик фиксатора передачи;
6 – вилки; 7 – предохранитель включения заднего хода; 8 – шарики замка; 9 – штифт замка; 10 – корпус рычага;
11 – промежуточный рычаг включения первой передачи и заднего хода; I – V – передачи; ЗХ – задний ход
Рисунок 2.6 - Механизм переключения передач автомобиля ЗИЛ
Многоступенчатая коробка передач
На грузовых автомобилях КамАЗ, предназначенных для работы с прицепами, применяют десятиступенчатую КП, которая состоит из двух основных частей: пятиступенчатой КП и редуктора, называемого «делитель передач». На автомобилях, работающих без прицепа, устанавливают только пятиступенчатые КП.
Основная пятиступенчатая КП по устройству подобна описанной ранее. В отличие от КП автомобиля ЗИЛ первая передача и передача заднего хода включаются зубчатой муфтой. Зубчатую муфту и каретки синхронизаторов перемещают рычагом, расположенным в кабине автомобиля, через дистанционный привод.
Делитель передач - это механический понижающий одноступенчатый редуктор, состоящий из одной пары цилиндрических шестерен и синхронизатора. С помощью делителя можно увеличить вдвое число передач и изменить тяговое усилие автомобиля приблизительно в 1,25 раза на каждой основной передаче. Остов делителя передач - корпус 7 (см. рисунок 2.7) - отлит заодно с корпусом сцепления. В гнездах корпуса на шариковых и роликовых подшипниках установлены первичный 9 и промежуточный 6 валы.
Ведущая шестерня 1 первичного вала смонтирована на специальных роликовых подшипниках. Ведомая шестерня 8 промежуточного вала запрессована на вал и закреплена шпонкой. Промежуточный вал делителя и промежуточный вал КП соединены шлицами с помощью центрирующих стаканов. Для включения высших и низших передач делителя на шлицах первичного вала 9 установлен синхронизатор, устройство которого одинаково с синхронизатором основной КП.

1 – ведущая шестерня; 2 – левое блокирующее кольцо синхронизатора; 3 – валик вилки переключения передач;
4 – правое блокирующее кольцо синхронизатора; 5 – зубчатая муфта синхронизатора; 6 и 9 – соответственно промежуточный и первичный (ведущий) валы; 7 – корпус делителя передач; 8 – ведомая шестерня;
10 – вилка переключения передач; 11 – рычаг
Рисунок 2.7 - Делитель передач автомобиля КамАЗ
Если переместить муфту 5 синхронизатора с блокирующим кольцом 2 вперед (на рисунке 2.7 - влево), включается низшая передача делителя и вращение от первичного вала делителя через шестерни 1 и 8 будет передаваться на промежуточный вал 6 делителя и далее через промежуточный вал КП на вторичный вал.
При перемещении муфты 5 синхронизатора назад первичные валы делителя и КП жестко соединяются между собой, и шестерни делителя выключаются из работы, т.е. будет включена высшая передача делителя, а вращение от вала делителя будет передаваться напрямую первичному валу.
Механизмом переключения передач делителя управляют с помощью пневматической системы, которая действует на муфту синхронизатора через поршень силового цилиндра, рычаг 11 и вилку 10 зубчатой муфты 5 синхронизатора.
Пневматическая система (см. рисунок 2.8) состоит из редукционного клапана 2 давления, крана 7 управления делителем, клапана 5 включения делителя, воздухораспределителя 4, силового цилиндра 3 и воздухопроводов. Клапан 5 включают упором 6, закрепленным на толкателе рычага выключения сцепления. Пневматическая система подает воздух в силовой цилиндр только при полностью выключенном сцеплении. Передачу делителя устанавливают рычагом 1, который с помощью троса, заключенного в оплетку, перемещает золотник крана 7 управления. В результате сжатый воздух от редукционного клапана 2 подводится к воздухораспределителю 4 и устанавливает его золотник в одно из двух положений: «В» или «Н» (соответствуют высшей или низшей передаче).
INCLUDEPICTURE "G:\\Автомобили\\1\\media\\image10.jpeg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\Автомобили\\1\\media\\image10.jpeg" \* MERGEFORMATINET
1 – рычаг переключения передач; 2 – редукционный клапан; 3 - силовой цилиндр; 4 - воздухораспределитель;
5 – клапан включения делителя передач; 6 – упор; 7 – кран управления; 8 – пневмоусилитель привода сцепления;
9 – педаль сцепления; А – валик вилки муфты синхронизатора; Б – рычаг силового цилиндра
Рисунок 2.8 - Пневматическая схема управления делителем передач
Содержание работы
При выполнении работы необходимо изучить назначение, устройство и принцип работы коробок передач.
Организация рабочего места
Коробки передач автомобилей ГАЗ, КамАЗ, ВАЗ, Икарус. Плакаты с изображением коробок передач в разрезе, методические указания к выполнению лабораторной работы.
Порядок выполнения работы
Изучить устройство и принцип работы механических с ручным переключением коробок передач всех имеющихся в лаборатории. Подробно рассмотреть устройство синхронизаторов, их виды и изучить принцип работы, пользуясь всеми материалами, располагающимися в лаборатории.
Контрольные вопросы:
Каково назначение коробки передач.
Объясните понятие «передаточное число».
Как классифицируют КП по числу передач?
Устройство и принцип работы четырехступенчатой коробки передач.
Устройство и принцип работы синхронизатора.
Устройство и принцип работы пятиступенчатой коробки передач.
Устройство и принцип работы механизма переключения передач.
Устройство и принцип работы многоступенчатой (с делителем) коробки передач.
Устройство и принцип работы пневматической схемы управления делителем передач.

Приложенные файлы

  • docx 8939856
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий