книги из ГПНТБ / Корниенко А.Г. Конструктивные схемы автомобилей, тракторов и принцип действия их агрегатов и механизмов лекция

-100 -

13.ТРАНСМИССИЯ АВТОМОБИЛЯ

Вавтомобиле после двигателя наиболее важной частью является трансмиссия. Она определяет такие два важных качества, как под­ вижность и проходимость.

Втрансмиссию входят: сцепление, коробка передач, раздаточная

коробка, карданная передача и механизмы ведущих мостов (главная передача, дифференциал, полуоси и карданы постоянной угловой ско­ рости) .

Сцепление предназначено для разобщения двигателя от транс­ миссии при пуске двигателя, переключении передач, работе на месте и остановке автомобиля, а также плавного трогания автомобиля по­ сле остановки. При движении автомобиля сцепление передает крутя­ щий момент от двигателя коробке передач.

На автомобилях применяются фрикционные дисковые сцепления, в которых используется трение, возникающее между рабочими поверх­ ностями ведущих и ведомых дисков. По числу ведомых дисков сцепле­ ния разделяются на одно-, двух- и многодисковые; по количеству наемных пружин - с несколькими пружинами и с одной центральной.

дач и повышает срок службы шестерен коробки передач. Недостатком такого сцепления является увеличение силы, необходимой для выклю­ чения сцепления. В однодисковых сцеплениях устанавливаются гаси­ тели крутильных колебаний на ведомом диске.

На большей части автомобилей применяются сухие однодисковые по­ стоянно замкнутые фрикционные сцепления с несколькими нажимными пружинами (ЗИЛ—130, ГАЗ-53А - 12 пружин) и с одной центральной конич 'ой нажимной пружиной (МАЗ-200, МАЗ-500,КрАЗ-214 и др.).

Реже применяются двухдисковые сцепления (ЗИЛ-164, "Урал"-375, КрАЗ-255) и гидромуфты сцепления (ГАЗ-12, МАЗ-525). Привод сце­ пления состоит из педали, механического (ЗИЛ-130) или гидравли­ ческого (ГАЗ-66, ГАЗ-53А, М-21) механизма передачи движения и вы­ ключающего устройства. В механический привод сцепления автомобиля МАЗ-500 включен пневматический усилитель. Гидравлический привод устраняет влияние перекосов двигателя относительно рамы на работу сцепления. Педаль можно сделать подвесной, что улучшает герметич-

- IOI

ность кузова. Главный цилиндр привода сцепления выполнен в одном корпусе с главным цилиндром гидравлического привода тормозов и имеет общий с ним резервуар для жидкости.

Гидромуфты сцепления (комбинированные сцепления) состоят из фрикционного дискового и гидравлического сцеплений. Гидромуфта имеет насосное колесо, соединенное с коленчатым валом двигателя, и турбинное колесо, связанное с трансмиссией автомобиля. Переда­

ча вращения от насосного колеса к турбинному осуществляется цирку­ лирующей гидросмесью.

Гидромуфта обеспечивает плавную передачу крутящего момента и поглощение крутильных колебаний трансмиссии, повышает устойчивость работы двигателя при малой скорости движения, значительно облегча­ ет управление автомобилем.

Коробка передач предназначена для передачи крутящего момента от сцепления через карданную передачу к раздаточной коробке (автомо­ били с несколькими ведущими мостами) или через карданную передачу к ведущему мосту. Кроме того, коробка передач дает возможность при движении изменять тяговую силу на ведущих колесах и скорость дви­ жения автомобиля при постоянных оборотах двигателя и его мощности,

отключать двигатель от трансмиссии при движении и остановке автомо­ биля и двигаться автомобилю задним ходом.

По способу изменения передаточного числа коробки передач делят­ ся на ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные (гидромехани­ ческие) .

В зависимости от числа передач переднего хода ступенчатые ко­ робки передач могут быть трех-, четырех- и пятиступенчатыми. В бесступенчатой коробке передач изменение передач происходит плав­ но и автоматически в зависимости от сопротивления движению авто­ мобиля и числа оборотов коленчатого вала двигателя. Бесступенча­ тые коробки передач по способу передачи крутящего момента разде­ ляются на механические, гидравлические и электрические.

Наибольшее распространение получили ступенчатые коробки пере­ дач, которые более просты по конструкции и экономичны в изготов­

- 102 -

трехходовые пятиступенчатые коробки передач, имеющие пять передач для движения вперед и одну для движения назад. Как правило, четвер­ тая передача прямая, т.е. число оборотов двигателя равно числу обо­ ротов вторичного вала коробки передач; пятая - повышающая, т.е. передаточное число меньше единицы. На новых автомобилях ЗИЛ-130 пятая передача прямая.

Изменение тягового усилия на ведущих колесах и скорости движе­ ния автомобиля в этих коробках передач осуществляется увеличением или уменьшением передаточного отношения зубчатых передач в коробке.

На легковых автомобилях высокого класса (ГАЗ-13, ЗИЛ-III) уста­ навливаются планетарные коробки передач с гидравлическим трансфор­ матором и автоматическим переключением передач.

В настоящее время новые грузовые автомобили снабжаются коробка­ ми передач с инерционными синхронизаторами (на второй, третьей, четвертой и пятой передачах), которые обеспечивают бесшумное и без­ ударное включение передач, облегчают процесс включения.

Управление коробкой передач на большой части автомобилей осу­ ществляется с помощью рычага, закрепленного в шаровой опоре на крышке коробки передач, на легковых автомобилях - с помощью рыча­ га, расположенного под рулевым колесом.

На автомобиле МАЗ-500 применено дистанционное управление,состо­ ящее из рычага переключения передач, установленного на полу каби­ ны, промежуточного механизма управления, соединительной тяги и механизма переключения передач.

Раздаточная коробка предназначена для распределения крутящего момента между всеми ведущими колесами автомобиля при включенном или выключенном положении переднего управляемого ведущего моста. Кроме того, в большинстве конструкций она дополнительно обеспечи­ вает изменение крутящего момента на ведущих колесах при движении автомобиля на труднопроходимых участках пути, поэтому раздаточная коробка применяется на автомобилях повышенной и высокой проходи­ мости (ГАЗ-66, "Урал"-375, ЗИЛ-131, МАЗ-535, КрАЗ-214,"Урал"-377

и др.).

Раздаточная коробка имеет две передачи - высшую и низшую. Для обеспечения различной скорости вращения колес среднего и заднего ведущих мостов при движении по неровной дороге в раздаточной ко­ робке устанавливается межосевой дифференциал (КрАЗ-255Б,"Урал"-375 и др.). Для сохранения проходимости автомобиля при движении по

- ю з

бездорожью межосевой дифференциал блокируется (выключается). На раздаточной коробке предусмотрена установка коробки отбора мощ­ ности для привода лебедки или других механизмов (агрегатов). Уп­ равление раздаточной коробкой, включение коробки отбора мощности, переднего ведущего моста и выключение межосевого дифференциала осуществляются при помощи рычагов, расположенных в кабине води­ теля.

Рычаги управления раздаточной коробкой и включения переднего моста сблокированы, т.е. исключается возможность включения низшей передачи раздаточной коробки при выключенном переднем мосте. Этим предохраняются карданные передачи и механизмы ведущих мостов от перегрузки, так как крутящий момент будет передаваться на все ве­ дущие мосты.

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момен­ та от коробки передач или раздаточной коробки к ведущим мостам ав­ томобиля при переменном расположении (по углу и расстоянию) их друг относительно друга вследствие неровностей дороги и упругости подвески.

Передача крутящего момента под переменным углом в любом направ­ лении до 22° осуществляется при помощи жесткого карданного шарни­ ра. Конструктивное выполнение карданных шарниров и карданных ва­ лов почти на всех автомобилях аналогичное. Карданная передача со­ стоит из карданных валов, шарниров и промежуточных опор.

Механизмы ведущих мостов предназначены для передачи крутящего момента от карданной передачи к ведущим колесам. К механизмам ве­ дущего моста относятся главная передача, дифференциал и полуоси, а у переднего управляемого ведущего моста имеется еще и кардан по­ стоянной угловой скорости. Главная передача увеличивает крутящий момент и передает его под прямым углом от карданной передачи к ведущим колесам. На легковых, а также грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности (ГАЗ-21, ГАЗ-66, ГАЗ-53А, ЗИЛ-157К, МАЗ-500 и др.) применяется одинарная главная передача, большой грузоподъемности (ЗИЛ-130, МАЗ-200, КрАЗ-219 и др.) - двойная главная передача.

Одинарная передача - одноступенчатый редуктор с парой коничес­ ких шестерен, двойная - двухступенчатый редуктор с парой коничес­ ких шестерен со спиральными зубьями и парой цилиндрических шесте-

- и»

рен с косыми зубьями. Разновидность одинарной передачи является гипоидная передача (М-21, ГАЗ-53А). Гипоидное зацепление (ось ведущей шестерни смещена относительно оси ведомой шестерни) при­ меняется для увеличения срока службы передачи, так как в этом за­ цеплении толщина и длина зубьев шестерни увеличена по сравнению с простой одинарной передачей. Однако в эксплуатации требуется иметь

главной передачей, для которой следует применять только специаль­ ную гипоидную смазку ТС-14,5 с присадкой ХЛ0РЗФ-4С. Этой же смаз­ кой осуществляется смазка подшипников ступиц задних колес непо­ средственно из картера ведущего моста. Применение других смазок приведет к быстрому выходу из строя шестерен главной передачи.

На некоторых автомобилях (МАЗ-500, МАЗ-503, МАЗ-504) применя­ ются одинарная главная передача и две колесные передачи, состоя­ щие из цилиндрического планетарного редуктора, расположенного с наружной стороны полуоси. Ведущая солнечная шестерня колесной пе­ редачи установлена на шлицах полуоси, сателлиты вращаются на осях, закрепленных в неподвижной чашке, а ведомая коронная шестерня с внутренними зубьями соединена со ступицей колеса.

Колесная передача позволяет несколько разгрузить дифференциал и полуоси, уменьшить размеры деталей, увеличить дорожный просвет

под ведущим мостом и повысить срок службы конической главной пере­ дачи.

Дифференциал применяется в ведущих мостах для обеспечения вра­ щения ведущих колес с различным числом оборотов при движении на поворотах и по неровной дороге. Дифференциал (от латинского слова "дифференция" - разность) представляет собой конический планетар­ ный редуктор, связывающий полуоси с главной передачей. Принципи­ альные схемы дифференциала у различных автомобилей одинаковые и отличаются количеством сателлитов, размерами и массами деталей, числом зубьев и модулем зубчатого зацепления. Принцип работы диф­ ференциала заключается в том, что при изменении скорости враще­ ния полуосей и установленных на них солнечных полуосевых шестерен начинают вращаться вокруг своих осей сателлиты и, перед гываясь по шестерням полуосей, дают возможность ведущим колесам вращаться

-105 -

сразным числом оборотов. При движении автомобиля по ровной прямой дороге детали дифференциала вращаются как одно целое и сателлиты не вращаются вокруг своих осей.

При недостаточном сцеплении одного из ведущих колес с дорогой крутящий момент передается через буксующее колесо, которое враща­ ется с большой скоростью, а второе колесо остается неподвижным. Для повышения проходимости автомобиля по бездорожью применяются механизмы выключения дифференциала, т.е. действие дифференциала блокируется, или применяются дифференциалы с повышенным внутрен­

ного трения. Кулачковый дифференциал имеет ведущую обойму, в ко­ торой как и в ведущей шестерне главной передачи имеются радиаль­ ные прорези. В радиальные прорези свободно вставлены сухари. Обой­ мы полуосей имеют кулачки (выступы), в связи с чем вращение от ве­ дущей обоймы на полуоси передается через сухари и кулачки обоймы полуосей. Полуоси могут вращаться с разными скоростями за счет ра­ диального перемещения сухарей ведущей обоймы по кулачкам полуосевых обойм. Однако вследствие повышенного трения между сухарями и обоймами для проворачивания полуосей требуется значительная раз­ ница в величине сопротивления на колесах. В результате на обе по­ луоси передается крутящий момент, достаточный для движения автомо­ биля, и при буксовании одного из колес полная остановка другого колеса, испытывающего большее сопротивление дороги, происходит реже.

Отличительной особенностью управляемых ведущих мостов является наличие карданов постоянной угловой скорости для передачи крутя­ щего момента от дифференциала к ведущим колесам. Обычные жесткие карданы не обеспечивают равномерное вращение колес при больших углах поворота их, поэтому на автомобилях высокой проходимости в управляемых ведущих мостах применяются карданы постоянной угловой скорости.

Шариковый кардан постоянной угловой скорости применяется на автомобилях ЗИЛ-157К, ГАЗ-бб и состоит из двух кулаков с фасонны­ ми канавками, в которых находятся шары (четыре рабочих и один центрирующий).

-107 -

Взависимости от расположения подшипников полуоси воспринимают различные нагрузки и по условиям работы подразделяются на два ос­ новных типа: полностью разгруженные и полуразгруженные. Полностью разгруженные полуоси передают только крутящий момент Мк , а все остальные нагрузки воспринимаются кожухом полуоси через установ­ ленные на нем подшипники. Полуразгруженные полуоси передают кру­

тящий момент и воспринимают изгибающие моменты от всех трех реак­ ций ZK, Хки У , действующих.на ведущее колесо. В этом случае

подшипник колеса устанавливается на полуоси.

14.ХОДОВАЯ ЧАСТЬ И МЕХАНИЗМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Входовую часть автомобиля входят рама или несущий кузов, пе­ редняя ось, подвеска и колеса. К механизмам управления относятся рулевое управление и тормоза.

Рама является основанием ходовой части автомобиля и предназна­ чена для установки всех агрегатов, механизмов, кабины и кузова.

В задней части рамы, как правило, устанавливается буксирное уст­ ройство для соединения с прицепом. Большая часть легковых автомо­ билей и некоторые автобусы имеют безрамную конструкцию. Роль рамы выполняет кузов, называемый несущим. Для крепления агрегатов (дви­ гателя, коробки передач и др.) служит короткая рама, которая соеди­ няется с полом несущего кузова.

Передней осью для автомобилей обычной проходимости является балка двутаврового сечения с поворотными цапфами, для автомобилей высокой проходимости - несущие части переднего ведущего моста (картер главной передачи и кожухи полуосей), для легковых автомо­ билей с независимой подвеской - балка передней подвески, поворот­ ные кулаки и система качающихся рычагов.

К подвеске автомобиля относятся все механизмы и детали, пере­ дающие толкающие усилия от трансмиссии к колесам (рессоры, штанги), воспринимающие на себя и поглощающие часть динамических нагрузок и реактивных моментов при движении автомобиля (рессоры, подрессор­ ники, штанги, амортизаторы), обеспечивающие плавность движения и гашение колебаний кузова. Подвеска соединяет подрессоренные и неподрессорснные массы автомобиля.

- 108 -

Приценяется два типа подвесок: зависимая рессорная (почти на всех автомобилях) и независимая рычакно-пружинная (в передней под­ веске легковых автомобилей).

Вперспективе разрабатывается пневматическая подвеска (автобус ЛАЗ-698).

Вкачестве упругого элемента нневматическая подвеска имеет бал­ лон, заполненный сжатым воздухом. При увеличении нагрузки воздух из резервуара поступает в упругий элемент до тех пор, пока не вос­ становится нормальный уровень пола кузова над землей. При уменьше­ нии нагрузки воздух из упругого элемента выпускается в атмосферу.

На грузовых автомобилях и автобусах применяют подвески на полуэллиптических рессорах, расположенных вдоль рамы автомобиля. Зад­

ние рессоры имеют обычно дополнительные рессоры (подрессорники), обеспечивающие одинаковую жесткость подвески при движении автомо­ биля с грузом и без груза.

На современных автомобилях крепление всех рессор к раме выпол­ няется на резиновых подушках. Три резиновые подушки установлены на передних концах рессор и две подушки на задних (ГАЗ-53А). На кон­ цах двух коренных листов прикреплены специальные чашки. В чашках устанавливаются резиновые подушки, которые вместе с концами рессор зажимаются в кронштейнах крышками. В передние кронштейны рессор установлены дополнительные упорные резиновые подушки, воспринима­ ющие усилия, направленные вдоль автомобиля и препятствующие про­ дольному перемещению рессор вперед. Необходимые продольные переме­ щения при прогибах происходят за счет смещения задних концов рес­ сор.

Подвеска автомобиля ГАЗ-66 осуществлена на продольных полуэллиптичи .;их рессорах, одинаковых для передней и задней осей с гидравлическими амортизаторами.

На автомобилях высокой проходимости для спаренных мостов при­ меняйся балансирная подвеска, которая обеспечивает равномерное распределение нагрузки между мостами в условиях их взаимного отно­ сительного перемещения. Толкающие усилия и реактивный момент на раму при балансирной подвеске передаются толкающими реактивными штангами, а не рессорами, как при зависимой рессорной подвеске.

-109 -

Вбалансирной подвеске поперечная ось, на концах которой уста­ новлены балансиры,жестко крепится к раме. К каждому балансиру при помощи стремянок крепится рессора, концы которой свободно опира­ ются на опоры, предохраняющие балки мостов от износа.

На большей части грузовых автомобилей передняя подвеска состоит из двух продольных полуэллиптических рессор и двух телескопических амортизаторов, задняя - из полуэллиптических рессор с подрессорни­ ками.

Независимая передняя подвеска легковых автомобилей уменьшает склонность передних управляемых колес к колебаниям вокруг шквор­ ней и повышает устойчивость его против заноса, а также уменьшает наклоны кузова при наезде колес на препятствия.

На легковых автомобилях и автобусах для уменьшения кренов на поворотах и повышения устойчивости автомобиля в движении применя­ ется в передней подвеске стабилизатор поперечной устойчивости в виде стержня с загнутыми концами. Закручивание этого упругого стержня при различной деформации пружин подвески увеличивает жесткость той пружины, которая имеет большую деформацию, и пре­ пятствует крену автомобиля в эту сторону.

На современных автомобилях для быстрого гашения вертикальных колебаний кузова при движении между рамой и осями устанавливаются гидравлические амортизаторы двустороннего действия телескопическо­ го или рычажного типа. Действие амортизатора основано на сопротив­ лении жидкости, продавливаемой через отверстие с малыми проходными сечениями. Наибольшее распространение получили амортизаторы теле­ скопического типа, так как они имеют сравнительно меньший вес и

гидросмесь АМГ-10 (ГОСТ 6794-53).

Колесо автомобиля состоит из ступицы, диска с ободом и шины. Размеры обода колеса характеризуются посадочными диаметром и ши­ риной для шины.

На современных автомобилях (ГАЗ-53А) применяются колеоа, име­ ющие уширенный обод с коническими полками и съемное разрезное