Коробки передач

Опубликовано 2017-07-06 Автор: Cutter — Нет комментариев ↓

Содержание

1 Классификация коробок передач
2 Принцип работы
- 2.1 Скорость автомобиля при движении на передаче с заданным передаточным числом
3 Примеры конструкций и элементы коробок передач

Зубчатые коробки передач предназначены для ступенчатого изменения частоты вращения выходного вала. Коробки передач классифицируют по способу переключения передач, по числу ступеней и валов. Различают коробки с передвижными зубчатыми колесами, муфтами, сменными зубчатыми колесами, двухвальные и многовальные.

Основные требования, предъявляемые к коробкам передач — обеспечить заданный ряд частот вращения ведомого вала, высокий КПД, малые габариты, легкость управления, сборки и регулировки.

Классификация коробок передач

Коробки передач классифицируются по нескольким признакам.

По способу передачи потока мощности

Механические — коробки передач, в которых используются механические передачи (как правило — зубчатые).
С соосными валами — выполнены с использованием цилиндрических и конических зубчатых передач.
Планетарные — выполнены с использованием планетарных рядов.
Гидромеханические — коробки передач, в которых механические передачи (как правило, планетарные ряды) используются в сочетании с гидравлической передачей (гидромуфта, гидротрансформатор).
Вариаторные в основе имеют бесступенчатую механическую фрикционную передачу — вариатор, часто в сочетании с гидромуфтой и планетарными или простыми шестеренчатыми передачами.

Классификация коробок передач с соосными валами

По числу основных валов с шестернями:

двухвальные с одной ступенью зацепления оси — наиболее просты, но не имеют прямой передачи (большинство переднеприводных и некоторые заднемоторные автомобили)
трёхвальные с двумя ступенями зацепления:
- соосные — первичный и вторичный вал соосны — имеют прямую передачу, характеризуются уменьшенным поперечным габаритом, но увеличенным (несущественно) продольным (большинство заднеприводных автомобилей), позволяют получить в тех же габаритах больший диапазон редуцирования за счёт последовательного преобразования момента
- с несоосными валами — не имеют прямой передачи (раздаточные коробки полноприводных автомобилей, КПП тракторов)
многовальные с переменным числом зацеплений — позволяют получать большое число передач (КПП тракторов, коробки скоростей и подач токарных станков)
многовальные с последовательным редуцированием — фактически объединяют в себе несколько последовательно включённых КПП (нашли применение на тракторах и бронетехнике, на станочном оборудовании)
безвальные КП
- соосные безвальные КП
- несоосные безвальные КП

По числу ходов (подвижных шестерён-кареток или муфт): двух-, трёх-, четырёх- и пятиходовые.

По способу переключения ступеней:

с подвижными шестернями-каретками (только прямозубые). Применяются там, где переключение осуществляется при остановленных валах (станки, понижающие редукторы тракторов);
с торцевыми кулачковыми муфтами и шестернями постоянного зацепления (старые типы тракторов, мотоциклы, многоступенчатые КПП спортивных автомобилей)
с постоянным зацеплением шестерён и переключением с помощью зубчатых муфт:
- без синхронизаторов (раздаточные коробки современных автомобилей)
- с синхронизаторами
с фрикционным включением ступеней — подавляющее большинство гидромеханических КПП, ходоуменьшители тракторов, реверс редукторы на речных судах
с включением ступеней инерционными или центробежными муфтами.

Классификация планетарных коробок передач

По числу степеней свободы при выключении всех фрикционных устройств:

с двумя степенями свободы;
с тремя степенями свободы;
с четырьмя и более степенями свободы.

По типу используемых планетарных рядов: КП с эпициклическими и с присоединёнными планетарными рядами внешнего или внутреннего зацепления.

Принцип работы

Принцип работы механической коробки передач сводится к кинематическому соединению на различных ступенях входного и выходного валов различными комбинациями шестерен с разными передаточными числами.

Валы и шестерни

Любая коробка передач представляет собой набор расположенных в едином корпусе параллельных валов с расположенными на них шестернями.

В трёхвальной КП автомобиля классической компоновки имеются первичный, вторичный и промежуточный валы.

Первичный (ведущий) вал через сцепление соединяется с маховиком двигателя.
Вторичный (ведомый) вал жёстко соединён с карданным валом.
Промежуточный вал служит для передачи вращения от первичного вала вторичному.

Первичный и вторичный валы расположены последовательно, вторичный опирается при этом на подшипник, установленный в хвостовике первичного. Жёсткой связи они не имеют и вращаются независимо друг от друга. Промежуточный вал расположен под первичным и вторичным валами параллельно им, нередко со смещением вбок.

На первичном валу находится ведущая шестерня, приводящая промежуточный вал в движение. На промежуточном валу расположен блок шестерён, шестерни которого жестко соединены с валом и часто изготавливаются как единое целое с ним. Чтобы уменьшить шумность работы, шестерни обычно делают косозубыми. На вторичном валу расположены ведомые шестерни, которые могут находиться на шлицах вала и перемещаться по ним, либо вращаются на ступицах, в этом случае их продольное перемещение исключено, а передача включается путём подключения шестерни к валу скользящей муфтой, часто снабженной механизмом, выравнивающим угловые скорости вала и шестерни — синхронизатором. В несинхронизированных КП спортивных автомобилей или спецтехники для этой же цели часто используются кулачковые муфты.

Переключение передач

Для переключения между ступенями коробки передач используется сцепление — фрикционная муфта с управлением от педали (как правило), обеспечивающая полное разобщение коробки передач с двигателем, что прекращает передачу через неё крутящего момента и позволяет водителю с приемлемыми затратами сил сдвинуть с места шестерни или муфты переключения передач, тем самым изменяя передаточное число трансмиссии, а также — плавное, безударное подсоединение коробки передач к двигателю, что также позволяет плавно трогаться с места — скорость первичного вала при этом ниже, чем у коленчатого вала двигателя за счёт проскальзывания сцепления до момента его полного включения.

Синхронизаторы

Для безударного включения передач используются синхронизаторы, уравнивающие окружную скорость шестерни и муфты включения и не дающие муфте заблокировать шестерню, пока их скорости не сравняются.