и механизма переключения передач).

Тема 48. Четырёхступенчатая и пятиступенчатая коробка передач.
Учебные вопросы
1. Типы коробок передач. Передаточное число.
2. Схемы механизма переключения передач.
3. Общее устройство и работа коробки передач.
Введение
Скоростной режим движения автомобиля во многом зависит от
технического состояния коробки передач (КП). Правильный выбор
скоростного режима - залог экономии топлива. Необходимость изменения
крутящего момента возникает в связи с изменениями условий движений. При
трогании с места или при движении на подъем к ведущим колесам должен
быть подведен больший крутящий момент, чем при равномерном движении
по горизонтальному участку дороги. Изменение крутящего момента
достигается при помощи зацепления пар шестерен с различным числом
зубьев, находящихся в коробке передач. Как работает коробка передач, какие
характерные неисправности КП – вот тема занятия.
Учебный вопрос № 1
Типы коробок передач. Передаточное число
По характеру связи между ведущим и ведомым валами коробки
передач делят на механические, гидравлические, электрические,
комбинированные, а по способу управления – на автоматические,
полуавтоматические и неавтоматические. Ступенчатые коробки передач
различают по числу передач переднего хода (двухступенчатые,
трехступенчатые и т.д.).
По способу передачи потока мощности:
Механические — коробки передач, в которых используются
механические передачи, как правило — зубчатые, простые (выполнены с
использованием цилиндрических и конических зубчатых передач).
Гидромеханические — коробки передач, в которых механические
передачи используются в сочетании с гидравлической передачей
(гидромуфта, гидротрансформатор).
По числу основных валов с шестернями:
двухвальные с одной парой зацепления — наиболее просты, но не
имеют прямой передачи (большинство переднеприводных и заднемоторных
автомобилей)
трёхвальные с двумя парами зацепления:
 соосные — первичный и вторичный вал соосны — имеют
прямую передачу, характеризуются уменьшенным поперечным габаритом,
но увеличенным продольным (большинство заднеприводных автомобилей)
 с несоосными валами — не имеют прямой передачи
(раздаточные коробки полноприводных автомобилей, КПП тракторов)
многовальные с переменным числом зацеплений — позволяют
получать большое число передач
многовальные с последовательным редуцированием — фактически
объединяют в себе несколько последовательно включенных КПП (нашли
применение на бронетехнике)
безвальные КП
 соосные безвальные КП
 несоосные безвальные КП
По числу ходов (подвижных шестерен-кареток или муфт):
трехходовые;
четырехходовые;
пятиходовые.
По способу переключения ступеней:
с подвижными шестернями-каретками
с постоянным зацеплением шестерен и переключением с помощью
зубчатых муфт:
 без синхронизаторов
 с синхронизаторами
с фрикционным включением ступеней
В зависимости от характера изменения передаточного числа различают
коробки передач ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные.
Передаточное число - отношение числа зубьев ведомой шестерни к
числу зубьев ведущей. Если в передачи участвуют несколько пар шестерен,
то общее передаточное число получается умножением передаточных чисел
всех пар шестерен, участвующих в передачи.
Передаточным числом пары зубчатых колес (U) называют отношение
числа зубьев ведомого колеса к числу зубьев ведущего колеса (шестерни).
Значения передаточных чисел для различных передач даны в табл. 1.
Сравнительная характеристика передаточных чисел автомобилей Урал и
Камаз представлена в табл. 2.
Значения передаточных чисел для различных передач
Передача
Передача в основной
коробке
Диапазон в демультипликаторе
Передаточное число
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
1
2
3
4
Низший
Низший
Низший
Низший
Высший
Высший
Высший
Высший
7,30
4,86
3,50
2,48
2,09
1,39
1,00
0,71
Задний ход
Задний ход
Низший
10,46
Таблица 2. Сравнительная характеристика передаточных чисел
автомобилей Урал и Камаз
Передачи
Урал – 4320
Камаз – 4310
1
5.26
7.82
2
2.90
4.03
3
1.52
2.5
4
1.00
1.53
5
0.664
1.00
ЗХ
5.48
7.38
Учебный вопрос № 2
Схемы механизма переключения передач
Механизм переключения (рис. 3) передач размещен в верхней
крышке коробки передач. Каретки синхронизаторов и муфта включения
первой передачи и передачи заднего хода перемещаются рычагом,
установленным в кабине, через дистанционный привод, штоки и вилки.
Вилки закреплены установочными винтами на штоках, перемещающихся в
отверстиях верхней крышки.
Механизм переключения передач состоит из (рис. 4): трех штоков;
трех вилок переключения; двух головок штоков; трех фиксаторов с
шариками; предохранителя включения первой передачи и передачи заднего
хода; замка штоков.
Сверху на крышке механизма переключения передач установлена опора
рычага со штоком.
Рис. 3. Механизм переключения передач автомобиля Урал
Рис. 4. Устройство механизма переключения передач Камаз
рычаг переключения передач (2); ползуна переключения передач (39, 40, 41); 3 вилки (32,
33, 37); 3 иксатора (30, 31); замковое устройство (четыре стальных шарика и штифт) (11,
12, 13); предохранитель случайного включения первой передачи и заднего хода (14,15,16).
Привод управления механизмом переключения передач показан на рис. 5.
Рис. 5. Привод управления механизмом переключения передач Камаз
1 – рукоятка рычага переключения передач; 2 – опора рычага переключения передач; 3 –
тяга; 4 – технологический стержень; 5 - рычаг; 6 – кронштейн реактивной тяги; 7 – тяга
реактивная; 8 – кожух защитный; 9 – хвостовик; 10, 14, 15 – гайка.
Привод состоит из качающегося рычага 1 переключения передач,
опоры 2 рычага переключения передач, укрепленной на переднем торце
блока цилиндров двигателя, тяги 3 управления, хвостовика 9, рычага 5,
регулировочной тяги 7. Сферические опоры тяги 3 размещены в расточке
кронштейна опоры рычага переключения передач.
Учебный вопрос № 3
Общее устройство и работа коробки передач
На автомобилях семейства КамАЗ применяется механическая,
пятиступенчатая, трехвальная, частично синхронизированная коробка
передач модели 142 с неподвижными осями валов, смешанным зубчатым
зацеплением и дистанционным приводом (рис. 6).
Рис. 6. Коробка передач автомобиля Камаз
Изменение частоты вращения коленчатого вала и крутящего
момента двигателя в трансмиссии автомобиля осуществляется главным
образом благодаря наличию в ней зубчатых передач, включающих в себя
зубчатые колеса, установленные на валах и осях.
Зубчатые колеса или валы, которые приводятся во вращении каким либо источником движения, называются ВЕДУЩИМИ, а приводимые ими
во вращении другие зубчатые колеса или валы называются ВЕДОМЫМИ.
ШЕСТЕРНЯ - это ведущее зубчатое колесо (рис. 7).
Шестерня может быть с дополнительным зубчатым венцом (для
соединения с муфтой, с кареткой) в соответствии с рис. 7.
ВАЛ - это вращающаяся или не вращающаяся деталь, изготовленная в
виде стержня и передающая Мкр.
ОСЬ - вращающаяся или не вращающаяся деталь, изготовленная в виде
стержня и не передающая Мкр.
КАРЕТКА - часть механизма, передвигаемая по направляющим
(например по шлицам вала) в соответствии с рис. 2: это наружное зубчатое
соединение.
МУФТА - устройство для соединения валов, шестерен, труб, тяг и т.п.
(это цилиндрическая деталь с внутренним зубчатым соединением).
Зубчатое колесо (шестерня) чаще всего изготавливается из
однородного материала и включает в себя следующие элементы в
соответствии с рис.8.
Рис. 8. Дополнительный зубчатый венец шестерни
Шестерня на валу (оси) может устанавливаться жестко, с
возможностью свободного вращения, с возможностью осевого перемещения
(шлицы) в соответствии с рис. 9.
Рис.9. Установка шестерни (муфты) на валу
Рассмотрим работу простейшей
зубчатой передачи (в соответствии с
рис. 10), состоящей из одной пары
зубчатых колес, жестко соединенных с
валами, на которых они установлены.
Вал зубчатого колеса 1 приводится во вращение двигателем, поэтому угловая
скорость колеса 1 равна угловой скорости коленчатого двигателя.
Рис. 10. Работа простейшей зубчатой передачи
Если число зубьев у колес одинаковое, то за
один полный оборот все зубья ведущего колеса 1
побывают в зацеплении со всеми зубьями ведомого
колеса 2, следовательно: колесо 2 тоже совершит один
полный оборот за такой же промежуток времени, что и
колесо 1, то есть угловые скорости колес 1 и 2 будут
равны.
Для получения требуемой передачи необходимо
соединить входной (первичный) вал с КП с выходным
(вторичным) валом через соответствующую пару зубчатых колес, либо
напрямую.
Техническая характеристика коробки передач автомобиля КамАЗ-4310
представлена в таблице 3.
Таблица 3. Техническая характеристика коробки передач
автомобиля КамАЗ-4310
Передаточные числа
Подшипники валов
Подшипники шестерен
Синхронизаторы
Шестерни
Привод спидометра
Система смазывания
Отбор мощности
Управление коробкой
передач
1 - 7,82
4 - 1,53
2 - 4,03
5 - 1,0
3 - 2,5
ЗХ - 7,38
Роликовые конические
Роликовые двухрядные с сепараторами без колец, подшипник
шестерни четвертой передачи без сепаратора
Инерционного типа, пальчиковые со стальными конусными
кольцами (молибденовое покрытие конусных поверхностей)
Постоянного зацепления, с косыми зубьями, кроме первой
передачи и передачи заднего хода
Индукционный, состоит из индуктора и индуктивного датчика
Комбинированная. Все детали смазываются разбрызгиванием,
кроме того, подшипники шестерен вторичного вала имеют
дополнительную подпитку от маслонагнетающего устройства
С двух сторон через люки по ГОСТ 12323; с правой стороны - от
зубчатого венца блока шестерен заднего хода; с левой - от
зубчатого венца шестерни заднего хода промежуточного вала
Механическое, с дистанционным приводом
Основная пятиступенчатая коробка передач состоит (рис. 11):
 из картера с крышками,
 первичного (ведущего) вала с шестерней и подшипниками в сборе,
 промежуточного вала с шестернями и подшипниками в сборе,
 вторичного (ведомого) вала с шестернями,
подшипниками в сборе,
 блока шестерен заднего хода
 и механизма переключения передач.
синхронизаторами
и
Рис. 11. Общее устройство коробки
передач автомобиля Камаз (картер,
первичный (ведущий) вал с
шестерней и подшипниками в сборе,
промежуточный вал с шестернями и
подшипниками в сборе, вторичный
(ведомый) вал с шестернями,
синхронизаторами и подшипниками в
сборе, блока шестерен заднего хода
и механизма переключения передач).
Ведущий вал (рис. 12) выполнен как одно целое с зубчатым колесом.
Его передней опорой является шариковый подшипник закрытого типа,
расположенный в расточке коленчатого вала. На задний конец вала с упором
в торец зубчатого колеса установлены роликовый подшипник 2 и
маслонагнетающее кольцо 5, стопорящееся от проворачивания на валу
шариком 6. Пакет стягивается кольцевой гайкой 4. Затяжку гайки
производить с Мкр=196-235 Н.м (20-24 кгс. м) и раскернить в двух местах. Во
внутреннюю полость вала запрессован дроссель 7 подачи смазки. По
центральному отверстию дросселя смазка подается по масляной магистрали к
роликовым подшипникам шестерен ведомого вала, а также через два
отверстия (Ø2 мм) смазывается конический подшипник, расположенный на
конце ведомого вала.
Рис. 12. Ведущий вал в сборе:
1 - вал ведущий;
2 - подшипник роликовый
конический;
4 – гайка кольцевая;
5 - кольцо маслонагнетающее;
6 - шарик стопорный;
7 – дроссель;
8 – зубчатая муфта;
9 – наружная обойма конического
подшипника.
При запрессовке дросселя необходимо расположить пазы Б и В, для
возможности снятия съемником наружной обоймы 9 конического
подшипника ведомого вала.
Промежуточный вал
Промежуточный вал (рис. 13) выполнен как одно целое с венцами
зубчатых колес первой, второй передач и передачи заднего хода. Детали
позиции 7, 6 и 3 напрессовать на вал 1 до упора. Напрессовку производить с
упором в ступицы. Перед запрессовкой шестерни нагреть до температуры
160 -180 С.
Рис. 13. Промежуточный вал в сборе:
1 - вал промежуточный;
2 - подшипник передний роликовый
конический;
3 - шестерня привода промежуточного вала;
5 - втулка распорная;
6 - шестерня IV передачи;
7 - шестерня III передачи.
Ведомый вал
Ведомый вал (рис. 14) в сборе с шестернями и синхронизаторами
установлен соосно с первичным валом. На переднем конце вала размещен
конический подшипник 2. Все шестерни вала установлены на роликовых
подшипниках, из которых подшипник шестерни четвертой передачи
насыпной, без сепаратора. Шестерни четвертой 18 и третьей 7 передач в
осевом направлении закреплены упорной шайбой 4 с внутренними шлицами,
которая установлена в выточке вала так, что ее шлицы расположены против
шлицев вала, и застопорена от проворачивания подпружиненной замковой
шпонкой 21.
Рис. 14. Ведомый вал в сборе:
1 - кольцо стопорное; 2 подшипник передний роликовый
конический; 3 - синхронизатор IV и V
передач; 4 - кольцо упорное; 5-ролики
подшипника IV передачи; 6 - втулка
шестерни IV передачи; 7 - шестерня
III передачи; 8 - подшипник
роликовый; 9 - синхронизатор II и III
передач; 10 - шестерня II передачи; 11
- шестерня заднего хода: 12 - муфта включения I передачи и заднего хода; 13 - втулка
шестерни I передачи; 14 - шестерня I передачи; 15 - шайба упорная; 16 - вал ведомый; 17 втулка шестерни заднего хода; 18 - шестерня IV передачи; 19 - пружина: 20 - втулка
промежуточная; 21 - шпонка замковая.
По оси вала просверлен канал для подвода смазочного материала по
радиальным отверстиям к роликовым подшипникам шестерен. Масло в канал
подается маслонагнетающим устройством, расположенным на первичном
валу.
Роликоподшипники, шлицы синхронизаторов, муфту, втулку перед сборкой
смазать маслом ОМД-8 ТУ 38.101.1294-90 или М-10Г2к ГОСТ 8581-78.
При сборке масляный канал вала совместить с отверстием на втулке 6.
При сборке насыпного подшипника шестерни четвертой передачи
должно быть заложено 88 роликов в два ряда с установкой между рядами
промежуточной втулки 20.
После сборки ведомого вала проверить вращение всех шестерен.
Шестерни должны вращаться от руки плавно без заеданий. Перемещение
кареток синхронизаторов и муфты по шлицам должно быть свободным без
заеданий.
Схема работы коробки передач представлена на рис. 15.
Рис. 15. Схема работы коробки передач:
Включение 1 передачи; Включение 2 передачи; Включение 3 передачи;
Включение 4 передачи; Включение 5 передачи; Включение 3х передачи.