1.3 Основні дидактичні одиниці теми та їх характеристика

ДО-1 — Призначення шестеренчастого диференціала — ступінь новизни: нова дидактична одиниця, рівень абстракції: феноменологічний, рівень сформованості знань: ознайомчо-орієнтований — Сто з гаком років тому вперше знайшов застосування на транспорті механізм, званий диференціалом. Француз Л. Болле оснастив їм в 1878 році свій паровий автомобіль «Ман-Селла», а роком пізніше англієць Д. Старлей застосував диференціал для триколісного велосипеда. У подальшому цей механізм став невід'ємною приналежністю автомобіля. [7]

Диференціал — це вузол трансмісії, який розподіляє крутний момент двигуна між провідними колесами і ведучими мостами автомобіля. Шестеренчастий диференціал забезпечує різну кутову швидкість обертання провідних коліс при русі автомобіля по нерівних дорогах і на поворотах, що необхідно для кочення коліс без ковзання і буксування. В іншому випадку підвищується опір руху автомобіля, збільшуються витрати палива і знос; [2, c. 463]

ДО-2 — Класифікація шестеренчастого диференціала — ступінь новизни: нова дидактична одиниця, рівень абстракції: феноменологічний, рівень сформованості знань: ознайомчо-орієнтований — Залежно від типу і призначення автомобілів на них використовують диференціали різних типів. Міжколісний диференціал розподіляє крутний момент двигуна між ведучими колесами автомобіля. Диференціал, який розподіляє крутний момент двигуна між провідними мостами автомобіля, називається міжосьовим. Симетричний диференціал розподіляє крутний момент порівну. Його передавальне число дорівнює одиниці (U_д=1), тобто напівосьові шестерні мають однаковий діаметр і рівне число зубів. Симетричні диференціали застосовують на автомобілях зазвичай як міжколісних і рідше — міжосьових, коли необхідно розподіляти крутний момент порівну між провідними мостами. Несиметричний диференціал розподіляє крутний момент не порівну. Його передавальне число не дорівнює одиниці, але постійно (U_д≠1=const), тобто напівосьові шестерні мають неоднакові діаметри та різне число зубів. Несиметричні диференціали застосовують, як правило, як міжосьових, коли необхідно розподіляти крутний момент пропорційно навантаженням, припадає на провідні мости; [2, c. 463-464]

Д

Рисунок 1.1 — Шестеренні диференціали:

а, б - симетричні, в, г - несиметричні, 1 - корпус, 2 - сателіт, 3 та 4 - шестерні

О-3 — Будова та принцип роботи шестеренчастого диференціала ВАЗ-2105 — ступінь новизни: нова дидактична одиниця, рівень абстракції: аналітико-синтетичний, рівень сформованості знань: понятійно-аналітичний — Міжколісний конічний симетричний диференціал (см рис. 1.1, а) складається з корпусу 1, сателітів 2, напівосьових шестерень 3 і 4, які з'єднані півосями з провідними колесами автомобіля. Диференціал легкового автомобіля має два вільно обертаються сателіта, встановлених на осі, закріпленій в корпусі диференціала, а у вантажного автомобіля - чотири сателіта, розміщених на шипах хрестовини, також закріпленої в корпусі диференціала. [2, c. 464]

При прямолінійному русі автомобіля по рівній дорозі (Рис. 1.2, а) провідні колеса одного моста проходять рівні шляху, зустрічають однаковий опір руху і обертаються з однієї і тієї ж кутовою швидкістю. При цьому корпус 2 диференціала, сателіти 3 та напівосьові шестерні 4 обертаються як одне ціле. Сателіти не обертаються навколо своїх осей, заклинюють напівосьові шестерні - і на обидва провідні колеса передаються однакові крутні моменти. [2, c. 464]

При повороті автомобіля (рис. 1.2, б) внутрішнє по відношенню до центру повороту колесо зустрічає більший опір руху, ніж зовнішнє колесо, обертається повільніше, і маєте з ним уповільнює своє обертання напівосьової шестерня внутрішнього колеса. При цьому сателіти 3 п

Рисунок 1.2 — Робота диференціалу при русі автомобіля: а - по прямій, б - на повороті, 1 і 4 - шестерні, 2 - корпус, 3 - сателіт, 5 - піввісь

очинається обертатися навколо з моїх осей і прискорюють обертання напівосьової шестерні зовнішнього колеса. В результаті провідні колеса обертаються з різною кутовий швидкістю, що і необхідно при русі на повороті. [2, c. 464-465]

У разі руху автомобіля по нерівній дорозі провідні колеса також зустрічають різні опору і проходять різні шляху. Відповідно до цього диференціал забезпечує їм різну кутову швидкість обертання і кочення без проковзування і буксування; [2, c. 465]

ДО-4 — Будова механізму блокування шестеренчастого диференціала — ступінь новизни: нова дидактична одиниця, рівень абстракції: рівень абстракції: аналітико-синтетичний, рівень сформованості знань: понятійно-аналітичний — Одночасно зі зміною кутової швидкості обертання через змінюється крутний момент на ведучих колесах, при цьому крутний момент зменшується на колесі, що обертається з більшою кутовою швидкістю. Так як симетричний диференціал розподіляє крутний момент на ведучих колесах порівну, то в лом разі на колесі з меншою кутовою швидкістю обертання момент теж зменшується і стає рівним моменту на колесі з більшою кутовою швидкістю обертання. У результаті сумарний крутний момент і тягова сила на ведучих колесах падають, а тягові властивості і прохідність автомобіля погіршуються. особливо це проявляється, коли одне з провідних коліс потрапляє на слизький ділянку дороги, а інше знаходиться на твердій сухій дорозі. Якщо сумарного крутного моменту буде недостатньо для руху, то автомобіль зупиняється. При цьому колесо на сухій твердій дорозі нерухомо, а колесо на слизькій дорозі буде буксувати. [2, c. 465]

Для усунення цього недоліку застосовують примусове блокування (виключення) диференціала, жорстко поєднуючи одну ш півосей з його корпусом. При заблокованому диференціалі крутний момент, що підводиться до колеса з кращим зчепленням, збільшується. В результаті створюється велика сумарна тягова сила на обох провідних колесах. При цьому сумарна тягова сила збільшується на 20 ... 25% під час руху в реальних дорожніх умовах. [2, c. 465]

ДО-5 — Диференціали провідних автомобільних фірм — ступінь новизни: нова дидактична одиниця, рівень абстракції: рівень абстракції: аналітико-синтетичний, рівень сформованості знань: понятійно-аналітичний Диференціал Torsen - це чисто механічний пристрій, в ньому немає електроніки, зчеплень і віскостних рідин. [5]

Hummer застосовує диференціали Torsen на передній і задній осях. Власникам Hummer’а в керівництві з експлуатації пропонують гальмувати, коли одне з коліс втрачає контакт із землею. При гальмуванні крутний момент йде на колесо в повітрі, а потім його 5-кратне значення надходить на колесо з хорошою тягою. [5]

Torsen (означає «відчуваючи момент» — Torque Sensing) працює як вільний диференціал, коли на кожне колесо надходить однаковий крутний момент. Як тільки одне з коліс втрачає тягу, різниця в крутному моменті коліс змушує зачіпатися шестерні Торсена. Форма шестерень в цьому диференціалі визначає коефіцієнт передачі крутного моменту. Наприклад, якщо конкретний диференціал Torsen сконструйований з передавальним числом 5:1, то він здатний збільшувати аж до 5 разів крутний момент на колесо з хорошою тягою. [5]

Диференціал Torsen ​​- це кілька черв'ячних передач, що обертаються всередині герметичного циліндричного корпусу. Від кутів нахилу черв'яків і застосовуваних матеріалів залежить коефіцієнт блокування. Він визначає, коли і який додатковий момент повинен перейти на вісь, що має краще зчеплення з дорогою. [5]

Диференціал Torsen часто знаходить застосування в спортивних повнопривідних машинах. Подібно віскомуфті, він використовується для передачі крутного моменту між передньою і задньою осями. У цьому випадку диференціал Торсен переважніше віскомуфти, тому що він передає крутний момент на стабільні колеса до того моменту, як починається пробуксовка. [5]

Рисунок 1.3 — Диференціал Torsen:

1 — піввісь; 2 — пустотілий вал; 3, 4 — шестерні півосей; 5 — сателіти

Всі диференціали Torsen призводять до одного результату: більший крутний момент йде на вісь, яка обертається повільніше. Визначальною характеристикою Торсен стало передавальне співвідношення крутного моменту TBR (Torque Bias Ratio). Типові значення - від 2 до 6. [5]

ДО-1

ДО-3

ДО-2

ДО-5

ДО-4

Рисунок 1.4 — Граф взаємозв'язку між дидактичними одиницями

	1	2	3	4	5	wB
1
2	1					1
3		1				1
4			1			1
5			1			1
wA	1	1	2	0	0
V1	1	1	1
V2	0	1	1
V3		0	1
V4			1
V5			0

Рисунок 1.5 — Матриця взаємозв'язку дидактичних одиниць

V1 = Wa0 – Wb1; (1.1)

V2 = V1 – Wb2; (1.2)

V3 = V2 – Wb3; (1.3)

V4 = V3 – Wb4; (1.4)

V5 = V4 – Wb5. (1.5)

Визначення послідовності викладу навчального матеріалу

Шар 0: V(0) = ДО1; (1.6)

Шар 1: V(1) = ДО2; (1.7)

Шар 2: V(2) = ДО3; (1.8)

Шар 3: V(3) = ДО4; (1.9)

Шар 4: V(4) = ДО5. (1.10)