Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.Т. Калашникова»
Кафедра «Тепловые двигатели и установки»
Лабораторная работа №3
Проверил
Преподаватель ____________________ А.Н. Терентьев
Выполнил
Студент группы 4-56-1 _____________________ С.А. Черенков
Ижевск 2012
Требования. Классификация. Применяемость.
К коробке передач предъявляются следующие требования: обеспечение оптимальных тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля при заданной внешней характеристике двигателя; бесшумность при работе и переключении передач; легкость управления; высокий КПД.
Классификация коробок передач приведена на схеме 2. На большинстве легковых и грузовых автомобилей устанавливают ступенчатые коробки передач.
Двухвальные коробки передач с числом передач 4...5 применяют для переднеприводных автомобилей малого класса (ЗАЗ-1102, ВАЗ-2108, АЗЛК-2141) и заднеприводных - с задним расположением двигателя (ЗАЗ-968М). Высшая передача часто повышающая. Как правило, большинство передач синхронизировано.
Трехвальные коробки передач используют для легковых автомобилей, выполненных по классической схеме, грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности и автобусов. В современных легковых автомобилях применяют коробки с числом передач (ступеней) не менее четырех. В эксплуатации пока имеются автомобили с трехступенчатыми коробками передач (ГАЗ-20, ГАЗ-21). В грузовых автомобилях малой грузоподъемности применяют четырехступенчатые коробки (автомобили УАЗ). В грузовых автомобилях средней грузоподъемности иногда применяются четырёхступенчатые коробки (ГАЗ-53), но в большинстве случаев - пяти-, шестиступенчатые коробки, синхронизированные на высших передачах.
Многовальные коробки передач используют на автомобилях большой грузоподъемностью для увеличения числа передач с целью улучшения тяговых и экономических свойств. В основе конструкции многовальных коробок передач лежит четырех-, пяти- или шестиступенчатая трехвальная коробка передач, в общем картере с которой размещен повышающий редуктор (делитель) или понижающий редуктор (демультипликатор), а иногда в одном картере с коробкой передач размещается и делитель, и демультипликатор. При применении многовальных коробок число передач может быть от 8 до 24. Многоступенчатые коробки передач чаще всего используют для автомобилей-тягачей, работающих с прицепным составом.
В большинстве конструкций ступенчатых коробок передач переключение передач выполняет водитель. В последнее время появляются конструкции ступенчатых коробок передач, где процесс переключения передач автоматизирован на основе применения микропроцессорной техники.
Бесступенчатые передачи фрикционного типа (вариаторы с гибкой связью) получили некоторое распространение на автомобилях малого класса («Фиат УНО» и др.), а в настоящее время и на автомобилях среднего класса («Audi А6 multitronic»). Интенсификация разработки бесступенчатых передач этого типа ряда ведущих автомобильных фирм («Фольксваген», «Форд| и др.) позволяет ожидать, что применение таких передач уже в ближайшей годы расширится. В настоящее время появились автомобили с торовыми вариаторами («Nussan Gloria»).
Бесступенчатые передачи импульсного типа, предлагавшиеся в различных вариантах 20 - 30-х годах, не получили сколько-нибудь заметного применения. Из всех типов бесступенчатых передач широкое внедрение получили гидродинамические (гидротрансформаторы), которые применяются в сочетании с автоматически управляемой ступенчатой коробкой - гидромеханические передачи. Почти все зарубежные фирмы, выпускающие легковые автомобили, предлагают устанавливать на своих автомобилях гидромеханические передачи по требованию потребителя за отдельную плату. Продолжающиеся совершенствование гидромеханических передач в направлении повышения КПД и соответственно топливной экономичности автомобиля приведет к более широкому применению этих передач на автомобилях различного назначения. На отечественных автомобилях гидромеханические передачи устанавливаются на легковых автомобилях высшей; класса ГАЗ-14, ЗИЛ-4104, автобусах ЛиАЗ-677, автомобилях - самосвалах БелАЗ-548А и некоторых специальных автомобилях.
Гидрообъмные передачи на российских автомобилях не применяются (исключение- активизация колес одного из прицепов ЗИЛ). Достоинства гидрообъемной передачи (сравнительно высокий КПД, реверсивность, большой диапазон передач) позволяют предположить, что в перспективе, расшириться применение бесступенчатой передачи этого типа, если будут преодолены присущие ей недостатки - сложность, высокая стоимость.
Электромеханические передачи применяют в основном на автомобилях большой грузоподъемностью. В частности установлены на всех автомобилях «БелАЗ» грузоподъемностью 75 т и выше.
Анализ и оценка конструкции коробок передач.
Для анализа и оценки конструкции коробок передач служит ряд оценочных параметров, которые определяются требованиями, предъявляемыми коробкам передач различного типа.
Диапазон передаточных чисел.
Одним из важных оценочных параметров коробки передач является отношение передаточного числа низшей и высшей передач
Д =UКПmax/UKПmin
Это отношение называется диапазоном передаточных чисел или диапазоном коробки передач.
В легковых автомобилях и автобусах малой вместимости на их базе Д =3…4 и грузовых автомобилей в зависимости от грузоподъемности и назначения Д= 5...8. Такой же диапазон имеют автобусы средней и большой вместимости с механической коробкой передач; автомобили-тягачи и автомобили высокой проходимости Д=9...13. В этих пределах находится диапазон передаточных чисел коробки передач для автомобилей технологического назначения, у которых должна быть предусмотрена скорость порядка 2...3 км/ч. Устойчивое движение с такой скоростью может быть обеспечена только при большом значении передаточного числа низшей передачи. Следует иметь в виду, что такая скорость может быть подучена также, если применяются раздаточные коробки с понижающей передачей.
Число передач и плотность ряда передаточных чисел.
Плотность ряда характеризуется отношением передаточных чисел соседних передач. Чем больше число передач, тем выше плотность ряда, тем в большей степени выполняется требование обеспечения высоких тяговых и экономических свойств автомобиля. В современных конструкция коробок передач показатель плотности ряда передач стремятся выполнять в пределах 1,1... 1,5, причем на высших, синхронизированных передачах показатель плотности должен . выть, возможно, ближе к нижнему значению.
Помимо повышения тяговых и экономических свойств, большая плотность ряда позволяет синхронизаторам работать в более благоприятных условиях, так как для выравнивания угловых скоростей соединяемых элементов, скорости которых мало различаются, требуется меньшая работа трения. Благодаря этому синхронизаторы могут выполняться меньших размеров при достаточной надежности.
Уровень шума, создаваемого при работе.
Этот параметр зависит от качества, точности изготовления и типа зубчатых нар, жесткости валов и картера коробки. Меньший уровень шума обеспечивают косозубые и шевронные зубчатые колеса (одновременно им присуща большая прочность).
При недостаточной жесткости валов нарушается зацепление, что сопровождается повышение уровня шума. Картер коробки передач не должен резонировать - резонансные составляющие значительно увеличивают уровень шума. Придать картеру достаточную жесткость можно путем создания рациональной формы и оребрения. Параметром оценки уровня шума коробки передач может служить ее КПД, так как шум всегда сопровождается потерей энергии.
Легкость управления.
Оценочными показателями являются как усилие на рычаге управления, так и сложность манипуляций, которая определяется степенью сложности самой конструкции коробки передач и ее привода (синхронизаторы, электрические и пневматические приводы, автоматизация управления ступенчатой коробкой передач, автоматические передачи).
Металлоемкость конструкции, трудоемкость изготовления и стоимость. Металлоемкость оценивают удельной массой коробки передач - отношением ее массы к мощности двигателя.
Обычно удельная масса (в кг/кВт) коробки передач характеризуется приведенными ниже значениями.
Ступенчатые коробки передач автомобилей:
легковых.......................................................0,3... 0,5
грузовых.......................................................0,5...2,0
Гидромеханические коробки передач.......0,35.. .2,0
Электромеханические передачи.................5... 10