На первом этапе под действием момента трения происходит выравнивание угловых скоростей вала и шестерни включаемой передачи. В это время, запирающее звено смещено на некоторый угол относительно ступицы синхронизатора и не позволяет переместить скользящую зубчатую муфту в сторону включаемой шестерни.
На втором этапе происходит разблокировка синхронизатора путем возвращения деталей запирающего устройства в первоначальное положение относительно скользящей зубчатой муфты.
На третьем этапе производится зацепление зубьев скользящей муфты с зубьями муфтового соединения шестерни включаемой передачи.
Синхронизаторы автомобиля ВАЗ-2110 (рис. 6) состоят из ступицы 5, установленной на шлицах вторичного вала 7 коробки передач, скользящей муфты 2, трех сухарей 4 с шариковыми фиксаторами 3 и пружинами и двух блокирующих колец 1 (с двух сторон) с внутренними коническими поверхностями. На этих поверхностях нарезана резьба и выполнены продольные канавки для разрыва масляной пленки на конусных поверхностях кольца и венца шестерни включаемой передачи с целью повышения трения между ними. Блокирующие кольца имеют зубчатые венцы, шаг которых равен шагу внутренних зубьев скользящей муфты и зубчатых венцов 9 включаемых шестерен 6 и8, а также шесть выступов, которые входят в пазы ступицы 5. При этом три коротких выступа заходят в пазы, в которых расположены сухари фиксаторов, а более длинные и широкие - в другие пазы. Выступы установлены в пазах с боковыми зазорами, равным половине толщины зуба муфты, и ограничивают угол поворота блокирующего кольца относительно ступицы. При таком соединении ступица вращается совместно с блокирующими кольцами (I).
Рис. 6 Детали и работа синхронизатора третьей и четвертой передачи автомобиля ВАЗ-2110: I - нейтральное положение муфты синхронизатора; II - начало включения передачи; III - передача выключена
Во время работы синхронизатора при перемещении вилки 10 скользящая муфта 2 с помощью подпружиненных шариков 3 увлекает за собой сухари фиксаторов 4, которые, упираясь в длинные выступы блокирующего кольца, прижимают его внутреннюю поверхность к конической поверхности шестерни 8. Под действием сил трения между ними и инерции синхронизируемых масс блокирующее кольцо 1 поворачивается относительно ступицы 5 до упора длинных выступов кольца в боковые стенки пазов ступицы. Вследствие этого окружного смещения боковые скосы скользящей муфты 2 упираются в боковые скосы блокирующего кольца, и дальнейшее ее перемещение становится невозможным (II) до тех пор, пока не уравняются угловые скорости шестерни 8 и вторичного вала 7. При этом прекращается трение фрикционных конусов блокирующего кольца 1 и шестерни 8, вследствие чего исчезает сила, прижимающая скошенные поверхности зубьев муфты и кольца. Освобожденная муфта свободно входит своими внутренними зубьями в зацепление с зубчатыми венцами блокирующего кольца 1 и шестерни 8 вторичного вала коробки передач, которая находится в постоянном зацеплении с шестерней соответствующей передачи первичного вала. Крутящий момент от первичного вала передается через шестерню 8, скользящую муфту 2 и ступицу 5 на вторичный вал 7 коробки передач. При полностью выключенной передаче восстанавливаются зазоры между сухарями 4 и выступами блокирующего кольца и пазами ступицы (III).
Аналогично работают синхронизаторы автомобилей ГАЗ-3110 «Волга», ГАЗ-33021 «Газель», ГАЗ-2752 «Соболь», ГАЗ-3307, только у них вместо подпружиненного цилиндрической пружиной шарикового фиксатора установлены блокирующие пружинные кольца, а в синхронизаторах коробок передач фирмы Zahnradfabrik в узле фиксатора вместо шарика используется стержень со сферической головкой.
В пятиступенчатой коробке передач КамАЗ-141, десятиступенчатой - КамАЗ-152, девятиступенчатой - ЯМЗ-202 используются синхронизаторы с блокирующими и фиксирующими пальцами.
4.Гидромеханическая коробка передач
Основным неудобством при использовании механических ступенчатых коробок передач является то, что водителю для переключения передач постоянно приходится нажимать на педаль сцепления и перемещать рычаг переключения. Это требует от него значительных усилий, особенно в условиях городского движения или при управлении автомобилем, работающим с частыми остановками. Для устранения таких неудобств и облегчения работы водителя на легковых, грузовых автомобилях и автобусах широко применяют гидромеханические коробки передач. Они выполняют одновременно функции сцепления и коробки передач с автоматическим или полуавтоматическим переключением передач. Управление движением автомобиля в этом случае осуществляется педалью подачи топлива и при необходимости тормозной педалью.
Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической коробки передач, которая может быть двух-, трех- или многовальной, а также планетарной.
Гидромеханическую коробку с вальными механическими коробками передач применяют главным образец на грузовых автомобилях и автобусах. Для переключения передач в таких коробках используют многодисковые муфты (фрикционы), работающие в масле, а иногда для переключения низшей передачи и заднего хода используют зубчатую муфту. Переключение передач фрикционами происходит без снижения частоты вращения коленчатого вала двигателя, т.е. бесступенчато -- без разрыва передаваемых мощности и крутящего момента.
Гидромеханические коробки с планетарными механическими коробками передач широко распространены на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Их преимуществами являются компактность конструкции, меньшая металлоемкость, больший срок службы и меньшая шумность. Недостатки -- сложность, высокая стоимость, пониженный КПД. Переключение передач в такой коробке осуществляется с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов. При включении одной передачи часть фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов пробуксовывают, что также снижает КПД.
Гидротрансформатор (рис. 7), расположенный между двигателем и механической коробкой передач, состоит из трех колес с лопатками -- насосного (ведущего), турбинного (ведомого) и реактора. Насосное колесо 3 закреплено на маховике 1 двигателя и образует корпус гидротрансформатора. Внутри корпуса размещены турбинное колесо 2, соединенное с первичным валом 5 коробки передач, и реактор 4, установленный на роликовой муфте 6 свободного хода. Внутренняя полость, гидротрансформатора на ѕ своего объема заполнена специальным маслом малой вязкости.
Рис. 7. Гидротрансформатор: а - общий вид; б - схема; 1 - маховик; 2 - турбинное колесо; 3 - насосное колесо; 4 - реактор; 5 - вал; 6 - муфта
При работающем двигателе насосное колесо вращается вместе с маховиком двигателя. Масло под действием центробежной силы поступает к наружной части насосного колеса и, воздействуя на лопатки турбинного колеса, приводит его во вращение. Из турбинного колеса масло поступает в реактор, который обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное колесо и существенное увеличение крутящего момента. Таким образом, масло, циркулируя по замкнутому кругу, обеспечивает передачу крутящего момента в гидротрансформаторе. Характерной особенностью гидротрансформатора является увеличение крутящего момента при передаче его от двигателя к первичному валу коробки передач. Наибольшее увеличение крутящего момента на турбинном колесе гидротрансформатора получается при трогании автомобиля с места. В этом случае реактор неподвижен, так как заторможен муфтой свободного хода. По мере разгона автомобиля увеличивается частота вращения насосного и турбинного колес. Муфта свободного хода расклинивается, и реактор начинает вращаться с увеличивающейся частотой, оказывая все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент. После достижения реактором максимальной частоты вращения гидротрансформатор перестает изменять крутящий момент и переходит на режим работы гидромуфты. Таким образом, происходят плавный разгон автомобиля и бесступенчатое изменение крутящего момента.
Гидротрансформатор автоматически устанавливает необходимое передаточное число между коленчатым валом двигателя и ведущими колесами автомобиля: с уменьшением частоты вращения ведущих колес автомобиля при возрастании сопротивления движению повышается динамический напор жидкости от насоса на турбину, что приводит к росту крутящего момента на турбине и, следовательно, на ведущих колесах автомобиля.
5.Автоматизация управления коробкой передач
Управление ступенчатой гидромеханической коробкой передач обычно автоматическое. Момент переключения определяется по двум параметрам: скорости движения автомобиля и нагрузке двигателя (положению педали управления двигателем). Система гидравлического управления переключением передач включает в себя:
- масляные насосы, создающие давление в гидромагистрали;
- датчик скорости центробежного типа;
- датчик нагрузки, связанный с педалью управления двигателем;
- золотники управления, фильтры, перепускные и обратные клапаны, микровыключатели и другие устройства, обеспечивающие работу системы автоматического управления;
- контролер для выбора режима, управляемый водителем.
Масляная система (рис. 8, а и б) является исполнительной частью системы автоматического управления. При помощи двух масляных насосов: переднего 18, приводимого от двигателя (насосного колеса), и заднего 2, приводимого от промежуточного вала коробки передач, - в магистрали масляной системы создается давление, а система автоматического управления в соответствии с положениями датчиков направляет масло под давлением в требуемый исполнительный механизм.
Передний насос нагнетает масло при неподвижном автобусе и при трогании с места, а задний - при движении автобуса. Как только давление масло нагнетаемого задним насосом, становится достаточным, передний насос автоматически отключается и работает на слив.
Масло подается также для подпитки гидротрансформатора, к клапану 21 управления тормозом-замедлителем 1, к масляному радиатору 22, для смазывания коробки передач. Система управления (рис. 8, б) автоматически переключает передачи в зависимости от положения педали управления двигателем и скорости движения автобуса. В рассматриваемой коробке предусмотрен предварительный выбор режима при помощи контроллера, управляемого водителем. Контроллер имеет положения А1, А2, ЗХ, ПП, Н, которые соответствуют: А1 - автоматически включаются первая и третья передачи и третья с блокировкой гидротрансформатора; А2 - автоматически включаются первая и вторая передачи и вторая передача с блокировкой гидротрансформатора; ЗХ - включается передача заднего хода; ПП - принудительно включается первая передача; Н - в коробке устанавливается нейтральное положение.
Рис. 8. Принципиальные схемы масляной системы (а), работа клапана управления тормозом-замедлителем (б) и автоматической системы управления (в) гидромеханической коробки передач
передача коробка автомобиль
В последнее время электрические системы управления переключением передач активно вытесняются электронными системами, которые позволяют повысить точность, надежность, быстродействие систем управления и упростить их обслуживание.
С развитием микропроцессорной техники появилась возможность автоматизировать процесс переключения в ступенчатых механических коробках передач, трудность автоматизации которого объясняется в необходимости за время переключения, т.е. практически одновременно управлять двигателем, сцеплением и коробкой передач; причем последовательность и характер управления данными агрегатами зависит от режима движения и условий эксплуатации автомобиля.
Такие автоматические системы управления переключением передач собирают и обрабатывают информацию о состоянии и режимах движения автомобиля, выбирают направление и момент переключения, производят выбор и включение требуемой передачи после торможения, а также осуществляют самодиагностику элементов системы управления.
Заключение
В настоящее время автомобиль является неотъемлемой частью жизни и трудовой деятельности человека. От специалистов автомобильной отрасли требуется наличие знаний в области конструктивного построения автомобиля и его эксплуатационных свойств.
Целью данной курсовой работы является изучение коробки переключения передач.
В ходе написания курсовой работы нами были подробно рассмотрены такие вопросы как назначение, требования, устройство, принцип действия коробки переключения передач. Мы выяснили, что по принципу действия коробки передач могут быть механическими и автоматическими, рассмотрели их отличия.
Задачами предложенной темы курсовой послужили:
1) изучение специальной литературы;
2) описание основных теоретических аспектов темы исследования, раскрытие ключевых понятий;
3) рассмотрение различных типов коробок передач.
В результате выполнения курсового проекта мы закрепили и пополнили знания, полученные в процессе изучения конструкции и эксплуатационных свойств транспорта.
Литература
1. Иванов А.М., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др. «Основы конструкции современного автомобиля» М. ООО «Издательство «За рулем», 2012. -- 336 с.: ил
2. Волков В.С. «Конструкция автомобиля» М.; Вологда: Инфра-Инженерия, 2019. - 200 с.: ил
3. Руктешель О.С. и др. «Конструкция автомобилей. Трансмиссия.: учебно-методическое пособие для студентов автотранспортных специальностей» - Минск: БНТУ, 2008. - 115 с.: ил