Автомобильный транспорт развивается качественно и количественно бурными темпами. В настоящее время ежегодный...

Автомобильный транспорт развивается качественно и количественно
бурными темпами. В настоящее время ежегодный прирост мирового парка
автомобилей равен 10-12 млн. единиц, а его численность - более 400 млн.
единиц. Каждые четыре из пяти автомобилей общего мирового парка легковые и на их долю приходится более 60% пассажиров, перевозимых
всеми видами транспорта.
Высокие темпы роста парка автомобилей, принадлежащих гражданам,
выпуск с 1984г. на Волжском автомобильном заводе "Жигулей" второго
поколения Ваз-2121 усложненной конструкции, увеличение числа лиц,
некомпетентных в вопросах обслуживания принадлежащих им транспорных
средств, интенсификация движения на дорогах и другие факторы обусловили
создание новой отрасли промышленности автотехобслуживания.
Система "Автотехобслуживание" в настоящее время имеет достаточно
мощный производственный потенциал. Дальнейшее укрепление этой
системы должно предусматривать не только ввод в эксплуатацию новых
объектов, но и реконструкцию старых объектов, интенсификацию
производства, рост производительности труда и фондоотдачи, улучшение
качества услуг за счет широкого внедрения новой техники и передовой
технологии, рациональных форм и методов организации производства и
труда.
Первые опытные машины новой концепции, с закрытом кузовом,
изготовили летом 1973 года (ведущий конструктор — Петр Прусов). Они
получили заводское наименование 2Э2121, а в октябре 1974 года имя
собственное «Нива», с намеком на сельские просторы. Это название для
машины предложил ее дизайнер В. Сёмушкин. Кроме нового кузова, на
данном этапе окончательно определились с постоянным полным приводом с
межосевым дифференциалом. Сделано это было неслучайно: в наличии у
конструкторов ВАЗа были только что освоенные агрегаты «Жигулей» , но
они оказались слабоваты для обычного внедорожника. По этой причине на
«Ниве» разделили дифференциалом крутящий момент поровну между
мостами, тем самым снизив нагрузку на них в два раза. Одновременно такое
решение позволило «Ниве» всегда быть готовой к преодолению препятствий,
у машины улучшилась устойчивость и управляемость, особенно на скользкой
дороге. Однако, за счет большого количества постоянно вращаемых
шестерен заметно повысился уровень шума и снизился общий ресурс.
Справедливости ради отметим, что эта схема придумана не на ВАЗе, она уже
применялась на рамном внедорожнике RangeRover, который получился
больше, тяжелее и дороже «Нивы».
Коробка передач – механизм, преобразующий крутящий момент,
передающийся от двигателя через сцепление, по величине и направлению.
Дает возможность автомобилю двигаться вперед или назад, а также
позволяет отключать двигатель от ведущих мостов на длительное время.
На большинстве легковых и грузовых автомобилей устанавливают
механические ступенчатые коробки передач с зубчатыми шестернями. КПП
используемые на автомобилях-тягачах, работающих с прицепным составом
имеют четырех-, пяти- и шестиступенчатую трехвальную схему конструкции
расположенную в общем картере с которой размещен повышающий редуктор
(делитель) или понижающий редуктор (демультипликатор), а иногда и оба
вместе.
В настоящее время происходит интенсивное совершенствование
конструкций транспортных средств, повышение их надежности и
производительности, снижение эксплуатационных затрат, повышение всех
видов безопасности. Осуществляется более частое обновление выпускаемых
моделей, придание им более высоких потребительских качеств, отвечающих
современным требованиям.
1 Концепция автомобиля
1.1.Обзор конструкций и анализ технических данных автомобиля
ВАЗ 21214
Автомобиль
ВАЗ-21214
(рисунок
1)
представляет
собой
полноприводной легковой автомобиль с колесной формулой 4x4, с закрытым
трехдверным кузовом несущего типа и передним расположением двигателя.
Двигатель рабочим объемом 1690 см3 мощностью 74 л.с. вместе с картером
сцепления и картером коробки передач образует компактный силовой
агрегат, закрепленный на автомобиле на резиновых подушках в трех точках.
Рисунок 1. Автомобиль ВАЗ – 2121 «Нива» и его габаритные размеры
Таблица 1 -Технические характеристики автомобиля ВАЗ 2121
Общие данные
Кузов
Цельнометаллический,
несущий
Тип кузова
Универсал
Двигатель
4-цилиндровый
Максимальная скорость, км/ч
137
Контрольный расход топлива, л/100км (кг/100
км) при скорости:
90 км/ч
10.8
120 км/ч
9.1
Число мест (полезная нагрузка)
5 (400кг)
Масса снаряженного автомобиля, кг
1150
Полная масса автомобиля, кг
1550
Допустимый груз в багажнике (при нагрузке 5
чел.), кг
Допустимая масса установленного на крыше
багажника с грузом, кг
Допустимая полная масса буксируемого
прицепа, не оборудованного тормозами, кг
Распределение по осям полной массы, кгс:
передняя ось
задняя ось
Колея колес, мм:
передних
задних
Дорожный просвет под нагрузкой, мм:
Наименьший радиус поворота по колее
переднего наружного колеса, м
Рабочий объем цилиндров, л
Максимальная мощность, л. с.
200
50
300
725
825
1430
1420
185
5.8
1, 580
80
1.2 Необходимые характеристики и эксплуатационные свойства
автомобиля ВАЗ 21214
Нива легковой автомобиль повышенной проходимости (внедорожник)
малого класса. Кузов несущий, трёхдверный типа универсал.
Охлаждение двигателя — жидкостное. Водяной насос приводится в
действие от двигателя с помощью клиноременной передачи; на валу насоса
закреплен
также
шестилопастный
вентилятор.
Радиатор
трубчатопластинчатый, в систему охлаждения включен также отопитель
кузова.
Система выпуска отработавших газов имеет два последовательно
расположенных глушителя — резонатор и основной глушитель.
Система питания включает топливный бак, топливный насос,
карбюратор и воздушный фильтр. Карбюратор — с падающим потоком; он
имеет две последовательно включающиеся камеры, подогрев системы
холостого хода, систему отсоса картерных газов за дроссельную заслонку,
диафрагменный ускорительный насос, сетчатый фильтр на входе топлива в
карбюратор и электромагнитный клапан жиклера холостого хода в
первичной камере. Топливный бак емкостью 42 л располагается под задним
сиденьем.
Трансмиссия автомобиля состоит из сцепления, коробки передач,
раздаточной коробки, карданных передач, редукторов переднего и заднего
мостов с межколесными дифференциалами, полуосей с шарнирами равных
угловых скоростей на передних полуосях. Сцепление сухое, однодисковое, с
диафрагменной нажимной пружиной и с гасителем крутильных колебаний на
ведомом диске. Привод сцепления — гидравлический, с главным и рабочим
цилиндрами и расширительным бачком.
Коробка передач — четырехскоростная, с синхронизаторами всех
передач переднего хода. Оптимальный подбор передаточных чисел коробки
обеспечивает «Ниве» уверенное трогание с места, динамичный разгон и
неплохую экономичность.
Раздаточная коробка — двухступенчатая, трехвальная, с межосевым
дифференциалом, имеющим принудительную блокировку. Она обеспечивает
увеличение крутящего момента в 1,2 или в 2,135 раза, а также блокировку
дифференциала, для чего на туннеле пола кузова имеются два рычага
управления раздаточной коробкой.
У «Нивы» — три карданных вала: промежуточный, который соединяет
коробку передач с раздаточной коробкой; карданный вал переднего моста.
Главные передачи, состоящие из пары конических шестерен со спиральными
зубьями гипоидного зацепления, увеличивают
подведенный крутящий момент и передают его под прямым углом на
полуоси. Передача крутящего момента от ведомой шестерни на полуоси
производится через конический дифференциал с двумя сателлитами.
Ходовая часть «Нивы» состоит из узлов подвески передних и задних
колес с амортизаторами и стабилизатором поперечной устойчивости в
передней подвеске, а также ступиц и колес с шинами.
Подвеска передних колес — независимая, рычажно-пружинная, с
цилиндрическими
пружинами,
стелескопическими
гидравлическими
амортизаторами
двустороннего
действия.
Подвеска
снабжена
стабилизатором
поперечной
устойчивости
и
буферами
сжатия,
ограничивающими ход подвески.
Подвеска задних колес состоит из пары цилиндрических пружин
стелескопическими гидравлическими амортизаторами двустороннего
действия, четырех продольных и одной поперечной штанг, двух буферов
сжатия по концам балки заднего моста и одного центрального.
Рулевое управление джипа состоит из рулевого механизма и рулевого
привода. Картер червячного редуктора рулевого механизма закреплен на
левом лонжероне кузова с внутренней стороны отсека двигателя. С
противоположной стороны на правом лонжероне располагается кронштейн
маятникового рычага.
Тормозная система «Нивы» имеет два независимо действующих
привода. Передние тормоза — дисковые, состоят из диска и подвижного
суппорта стрехцилиндровыми блоками. Задние — барабанные, с
самоустанавливающимися колодками, с приводом от одного цилиндра с
двумя поршнями. Гидравлический привод тормозов состоит из двух
независимых контуров торможения передних и задних колес и приводится в
действие от педали с вакуумным усилителем и главного тормозного
цилиндра с двумя соосными поршнями.
Система зажигания классическая, состоит из катушки, распределителя
зажигания с прерывателем, проводов высокого и низкого напряжения, свечи
и выключателя зажигания. В цепи низкого напряжения, питаемой от
аккумулятора или генератора,— выключатель зажигания, конденсатор,
первичная обмотка катушки зажигания и прерыватель. В цепи высокого
напряжения — вторичная обмотка катушки зажигания, распределитель,
провода высокого напряжения и свечи зажигания.
Кузов автомобиля несущий, трехдверным, цельнометаллический.
Боковые двери — с передней навеской, задняя, подъемная, навешена на двух
петлях.
В
открытом
положении
задняя
дверь
удерживается
газонаполненными упорами.
Передние сиденья — раздельные, откидные, с регулировкой в
продольном направлении. Задний диван образует при сложении грузовую
площадку.
2 Назначения, виды и принцип действия коробки передач
Коробка передач является важным конструктивным элементом
трансмиссии автомобиля. Коробка передач предназначена для изменения
крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля, а также
длительного разъединения двигателя от трансмиссии.
В зависимости от принципа действия различают следующие типы коробок
передач:
 ступенчатые;
 бесступенчатые;
 комбинированные.
Тип коробки передач во многом определяет тип трансмиссии автомобиля.
В ступенчатых коробках передач крутящий момент изменяется ступенчато. К
ним относятся:
 механическая коробка переключения передач;
 роботизированная коробка передач .
2.1 Конструкции коробки передач и их элементов
2.1.1 Механическая коробка передач
Механическая коробка передач (Рисунок 2) пока остается самым
распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя.
Свое название коробка получила от механического (ручного) способа
переключения передач.
Механическая коробка передач относится к ступенчатым коробкам, т.е.
крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью(или передачей)
называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней
обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими
словами, имеет свое передаточное число.
Передаточным числом называется отношение числа зубьев ведомой
шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Разные ступени коробки
передач имеют разные передаточные числа. Низшая ступень имеет
наибольшее передаточное число, высшая ступень – наименьшее.
В зависимости от числа ступеней различают следующие конструкции:
четырехступенчатая коробка передач;
 пятиступенчатая коробка передач;
 шестиступенчатая коробка передач;
 и выше.
Наибольшее распространение на современных автомобилях получила
пятиступенчатая коробка передач.

Рисунок 2. Механическая коробка передач
Основными преимуществами механической коробки передач являются
простота конструкции, надежность, возможность ручного управления во всех
режимах движения. Благодаря этим качествам МКПП является самым
распространенным типом коробки передач. Вместе с тем, все больше
потребителей в последние годы выбирают коробки с автоматическим
управлением.
2.1.2 Роботизированная коробка передач
Роботизированная коробка передач (Рисунок 3) представляет собой
механическую коробку передач, в которой автоматизированы функции
выключения сцепления и переключения передач. Современные роботы
имеют двойное сцепление, которое обеспечивает передачу крутящего
момента без разрыва потока мощности.
Применение роботизированной коробки передач с двойным
сцеплением обеспечивает снижение расхода топлива, высокую разгонную
динамику. Благодаря данным качествам, популярность роботов стремительно
растет. В настоящее время преселективные коробки передач
устанавливаются как на бюджетные автомобили (Volkswagen, Ford), так и
автомобили премиум класса (Bentley, Porsche). Известными конструкциями
роботизированных коробок передач являются коробки передач DSG (Direct
Shift Gearbox), SMG (Sequential M Gearbox), Изитроник.
К бесступенчатым коробкам передач относится вариатор (обиходное
название вариаторная коробка передач). В отличие от ступенчатых коробок,
передаточное число в вариаторах изменяется плавно. Это достигается за счет
гидравлического или механического преобразования крутящего момента.
Благодаря своей конструкции вариатор обеспечивает оптимальные
динамические характеристики автомобиля. С другой стороны вариаторная
коробка передач имеет ограничения по величине передающего крутящего
момента. Отдельные конструкции имеют нарекания в плане надежности и
ресурса. Вариаторы используют, в сновном японские автомобильные
компании (Nissan, Honda, Subaru), из европейских - Audi. Известными
конструкциями вариаторов являются Мультитроник, Экстроид.
Рисунок 3. Роботизированная коробка передач
2.1.3 Автоматическая коробка передач
Комбинированный принцип действия используется в автоматической
коробке переключения передач (Рисунок 4). Классическаяавтоматическая
коробка передачвключает гидротрансформатор (заменяющий сцепление и
обеспечивающий безступенчатое регулирование крутящего момента) и
механическую коробку передач (обычно планетарный редуктор).
Современные автоматы имеют семь (7G-Tronic) и даже восемь ступеней
передач.
Коробка-автомат обеспечивает плавное переключение передач и
высокую надежность работы. При этом АКПП имеет повышенный расход
топлива и низкую разгонную динамику. В ряде конструкций автоматической
коробки передач предусмотрена имитация ручного переключения
передач Типтроник, Стептроник.
В настоящее время термином "автоматическая коробка передач"
обозначаются не только классическая гидротрансформаторная коробка, а
также роботизированная коробка передач и вариатор. Все они имеют
электронное управление.
Разновидностью
автоматической
коробки
передач
является
т.н.адаптивная коробка передач, учитывающая стиль вождения
конкретного человека.
Рисунок 4. Автоматическая коробка передач
2.2. Коробка передач Нива 2121
Коробка передач Нива 2121 (Рисунок 6) – механическая, с ручным
переключением, имеет пять передач переднего хода и одну – заднего, все
передачи переднего хода синхронизированы. Она унифицирована с коробкой
передач 2107; незначительно отличается лишь задняя крышка: отверстие под
привод спидометра закрыто заглушкой, так как спидометр «Нивы»
приводится от раздаточной коробки. В настоящее время для всех коробок
передач
используется
передаточный
ряд
коробки
2105.
Корпусные детали коробки ваз 2121 – картер сцепления, собственно картер
коробки передач и задняя крышка – отлиты из алюминиевого сплава и
стянуты между собой шпильками с гайками. Соединения уплотнены
картонными прокладками (при ремонте можно использовать герметик). Для
улучшения теплоотвода поверхность картера коробки передач оребрена.
Снизу картер закрыт стальной штампованной крышкой с прокладкой
(крепление – на шпильках). Картер сцепления крепится болтами к блоку
цилиндров двигателя. Для обеспечения соосности коленчатого вала и
первичного вала коробки передач картер центрирован на двух втулках (под
них выполнены проточки в крепежных отверстиях блока и картера). На
задней крышке коробки передач установлена третья опора силового агрегата.
Она крепится к поперечине, а последний – к полу кузова (на приварных
болтах). В картере коробки передач с левой стороны расположено заливное
(контрольное) отверстие, в его нижней крышке – сливное. Отверстия
закрыты пробками с конусной резьбой. В сливной пробке находится магнит.
Он задерживает частицы стали, попадающие в масло при износе деталей. В
верхнюю часть картера сцепления ввернут сапун. Он препятствует
повышению давления в коробке передач при ее нагреве. В случае
неисправности сапуна (заклинивании колпачка) возможна сильная течь масла
через уплотнения.
В коробке передач три вала: первичный, вторичный и промежуточный.
Первичный вал опирается на два шариковых подшипника – в заднем торце
коленчатого вала и в передней стенке картера коробки передач (последний
воспринимает основную часть нагрузки). В заднем торце первичного вала
установлен игольчатый подшипник, являющийся передней опорой
вторичного вала и обеспечивающий соосность валов. Вторичный вал также
опирается на шариковый подшипник в задней стенке картера коробки
передач и роликовый подшипник в ее задней крышке. Промежуточный вал
вращается в двух подшипниках: передний – двухрядный шариковый,
расположен в передней стенке картера коробки передач ваз 2131, задний –
роликовый, расположен в его задней стенке. Через блок шестерен заднего
хода и V передачи промежуточный вал также опирается на роликовый
подшипник в задней крышке коробки передач ваз 2121. На задней стенке
картера коробки закреплена и ось промежуточной шестерни заднего хода.
Первичный вал имеет два зубчатых венца. Косозубый венец,
расположенный ближе к передней стенке картера, находится в постоянном
зацеплении с передней шестерней промежуточного вала (таким образом, эти
валы всегда вращаются вместе). Прямозубый венец первичного вала является
венцом синхронизатора IV передачи (при ее включении крутящий момент
передается непосредственно с первичного вала на вторичный, минуя
промежуточный, поэтому эту передачу часто называют «прямой»).
Промежуточный вал ваз 2131 представляет собой блок из четырех косозубых
шестерен. При включении любой передачи, кроме IV, крутящий момент
передается на вторичный вал через промежуточный. Шестерни
промежуточного вала расположены в следующем порядке (от его переднего
конца): шестерня постоянного зацепления с первичным валом, шестерни III,
II, I передач. К заднему концу вала болтом крепится блок из двух шестерен:
заднего хода (прямозубая) и V передачи (косозубая). Он дополнительно
опирается на роликовый подшипник в задней крышке коробки передач.