Схема трехвальной коробки передач автомобиля
Трехвальные коробки передач
Наибольшее распространение на легковых и грузовых автомобилях и автобусах получили трехвальные коробки передач. Эти коробки имеют три вала: первичный (ведущий), вторичный (ведомый) и промежуточный, на которых установлены шестерни различных передач. Отличительной особенностью трехвальных коробок передач является наличие прямой передачи с передаточным числом ик = 1, на которой первичный и вторичный валы соединяются напрямую и автомобиль движется большую часть времени. На прямой передаче КПД трехвальной коробки передач больше, чем у двухвальной, и коробка передач работает менее шумно. На остальных передачах, кроме заднего хода, в трехвальной коробке передач в зацеплении находятся две пары шестерен, что несколько снижает КПД коробки, но позволяет иметь на первой передаче большое передаточное число.
В трехвальной коробке передач (рис. 4.23) на любой передаче, кроме прямой и заднего хода, крутящий момент двигателя с первичного вала 1 передается через шестерни 2 и 7 постоянного зацепления, промежуточный вал 5 и шестерни 6 и 3 на. вторичный вал 4, соединенный с ведущими колесами автомобиля.
При включении прямой передачи крутящий момент передается непосредственно с первичного вала 1 на вторичный вал 4.
Рис. 4.23. Схема работы трехвальной коробки передач: а, б — движение вперед; в — движение задним ходом; 1 — первичный вал; 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10 — шестерни;
4 — вторичный вал; 5 — промежуточный вал
При включении передачи заднего хода промежуточная шестерня 9 вводится в зацепление между шестернями 8 и 10. Вследствие этого вторичный вал 4 коробки передач вращается в сторону, противоположную вращению первичного вала 7, и обеспечивается движение автомобиля задним ходом. Конструкция трехвальной коробки передач и число ее передач во многом зависят от типа автомобиля. Однако наиболее широкое применение получили четырех- и пятиступенчатые коробки передач.
Коробка передач легковых автомобилей ВАЗ (рис. 4.24) — механическая, четырехступенчатая, трехходовая, с постоянным зацеплением шестерен, синхронизаторами и с ручным управлением.
Коробка имеет четыре передачи для движения вперед и одну передачу для движения назад. Шестерни всех передач (кроме заднего хода) — косозубые, что уменьшает шум при работе коробки передач, имеют постоянное зацепление.
Передачи для движения вперед включаются с помощью синхронизаторов, а для движения назад — передвижением промежуточной шестерни заднего хода. Переключаются передачи с помощью рычага, который имеет три хода вперед и назад.
В отлитом из алюминиевого сплава картере 22 коробки передач на подшипниках установлены первичный (ведущий) 1, вторичный (ведомый) 8 и промежуточный 21 валы.
Рис. 4.24. Коробка передач легковых автомобилей ВАЗ: а — общий вид; б, г — схемы коробки и синхронизатора; в — синхронизатор; 1 — первичный вал; 2, 12, 14, 19 – крышки; 3, 5, 6, 9, 10, 16, 17, 23 — шестерни; 4, 7— синхронизаторы; 8— вторичный вал; 11, 29— пружины; 13 — рычаг; 15 — вилка; 18— ось; 20— пробка; 21 — промежуточный пал; 22— картер; 24, 26, 28 — ползуны; 25 — фиксатор;
27 — замок; 30 — кольцо; 31 — ступица; 32 — муфта
Первичный вал выполнен как одно целое с шестерней 3, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 23 промежуточного вала, представляющего собой блок шестерен.
На вторичном валу свободно установлены шестерни 5, 6 и 9 соответственно III, II и I передач, находящиеся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала. На вторичном валу также жестко закреплены ступицы синхронизаторов 4 и 7 и шестерня 10 заднего хода. Промежуточная шестерня 16 заднего хода свободно установлена на оси 18.
При включении I и II передач синхронизатор 7 соединяет соответственно шестерни 6 и 9 с вторичным валом коробки передач. При включении III и IV передач синхронизатор 4 соединяет соответственно шестерню 5 и первичный вал 1 с вторичным валом.
Задний ход включается вилкой 15 путем введения в зацепление шестерни 16 с шестернями 17 и 10. Картер коробки передач закрывается крышками 19, 2 и 14.
Под нижнюю 19 и заднюю 14 крышки установлены прокладки.
Синхронизатор состоит из ступицы 31, скользящей муфты 32, блокирующих колец 30 и пружин 29. Ступица синхронизатора закреплена на вторичном валу коробки передач. Она имеет наружные шлицы, на которых установлена скользящая муфта 32 с внутренними коническими поверхностями. Блокирующие кольца 30 имеют наружные конические поверхности и внутренние зубья со скосами. Блокирующие кольца постоянно отжимаются пружинами 29 к скользящей муфте 32. Работа синхронизатора основана на использовании сил трения. Включение передачи возможно только после предварительного уравнивания угловых скоростей вторичного вала и шестерни включаемой передачи. В этом случае свободно вращающаяся шестерня на вторичном валу с помощью синхронизатора соединяется с вторичным валом, и передача включается.
Механизм переключения коробки передач включает в себя рычаг переключения 13, ползуны 24, 26 и 28 с вилками, шариковые фиксаторы 25 и замок 27. Рычаг 13 прижимается пружиной 11 к сферической поверхности крышки 12 шаровой опоры и имеет фигурный конец, который при переключении передач входит в пазы вилок. Вилки, установленные на ползунах, входят в выточки скользящих муфт синхронизаторов 4 и 7 и промежуточной шестерни 16 заднего хода.
Шариковые фиксаторы 25 удерживают ползуны в нейтральном и включенном положениях, а замок 27 исключает одновременное включение двух передач.
Коробка передач грузовых автомобилей ЗИЛ (рис. 4.25) — трехвальная, пятиступенчатая, с синхронизаторами и неавтоматическим непосредственным управлением. Высшая пятая передача в коробке передач — прямая. В картере 9 коробки передач на подшипниках установлены три вала: первичный 1, вторичный 10 и промежуточный 16. Совместно с первичным валом изготовлена ведущая косозубая шестерня 2, соединенная с ведомой шестерней 17, которая закреплена на шпонке на промежуточном валу.
Рис. 4.25. Коробка передач грузовых автомобилей ЗИЛ: а — общий вид; б — синхронизатор; 1 — первичный вал; 2, 4, 5, 7, 8, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19— шестерни; 3, 6— синхронизаторы; 9— картер; 10— вторичный вал;
16— промежуточный вал; 20— ось; 21, 23 — пальцы; 22— муфта; 24— кольцо
Промежуточный вал 16 изготовлен совместно с ведущей прямозубой шестерней 11 первой передачи. На нем также на шпонках установлены ведущие косозубые шестерни второй 12, третьей 14 и четвертой 15 передач.
Прямозубая шестерня 8 первой передачи и заднего хода установлена подвижно на шлицах вторичного вала, а ведомые косозубые шестерни второй 7, третьей 5 и четвертой 4 передач — свободно и находятся в постоянном зацеплении с ведущими шестернями 12, 14 и 15. На вторичном валу на шлицах установлены синхронизаторы 6 и 3 для включения соответственно II и III, IV и V передач.
Синхронизатор — неразборный, он состоит из муфты 22 с внутренними шлицами и двумя наружными зубчатыми венцами, двух бронзовых колец 24 с внутренними коническими поверхностями, трех блокирующих пальцев 21 с выточками посередине и трех фиксирующих разрезных пальцев 23 с пружинами и выточками в средней части. Во фланце муфты 22 выполнены шесть отверстий, через три из которых проходят блокирующие пальцы, жестко соединяющие бронзовые кольца. Через остальные три отверстия проходят фиксирующие пальцы, удерживающие в среднем положении бронзовые кольца относительно муфты.
При включении передачи муфта 22 передвигается по шлицам вторичного вала 10 и через фиксирующие пальцы 23 перемещает бронзовые кольца 24 к ведомой шестерне включаемой передачи, свободно вращающейся на вторичном валу. При соприкосновении конических поверхностей бронзового кольца и шестерни кольца поворачиваются относительно муфты вместе с блокирующими пальцами. При этом пальцы смещаются относительно центров отверстий (положение I ), упираются выточками в края отверстий и препятствуют дальнейшему передвижению муфты и, следовательно, включению передачи. При дальнейшем увеличении силы сжатия конических поверхностей бронзового кольца и шестерни увеличивается трение между ними и выравниваются их скорости вращения. При этом кольца с блокирующими пальцами возвращаются в исходное положение относительно муфты (положение II). Муфта свободно передвигается, ее наружный зубчатый венец входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом шестерни включаемой передачи, и происходит бесшумное включение передачи.
При выключении передачи муфта передвигается в исходное положение относительно бронзовых колец, в результате чего зубчатые венцы муфты и шестерни включенной передачи оказываются разъединенными.
При включении первой передачи шестерня 8 вводится в зацепление с шестерней 11, а для включения заднего хода — с шестерней 18 блока шестерен заднего хода, шестерня 19 которого находится в постоянном зацеплении с шестерней 13. В этом случае вторичный вал вращается в обратном направлении. Блок шестерен заднего хода установлен на оси 20 на игольчатых подшипниках.
Механизм переключения передач находится в крышке коробки передач. Он состоит из рычага, трех ползунов с вилками, трех шариковых фиксаторов с пружинами, шарикового замка со штифтом и плунжерного предохранителя с пружиной. Фиксаторы исключают самопроизвольное выключение передач, замок — одновременное включение двух передач, а предохранитель — ошибочное включение заднего хода при включении I передачи.
Трехвальные коробки — применение и схема работы
Наибольшее распространение на легковых, грузовых автомобилях и автобусах получили трехвальные коробки передач. Эти коробки передач имеют три вала – первичный (ведущий), вторичный (ведомый) и промежуточный, на которых установлены шестерни различных передач. Отличительной особенностью трехвальных коробок передач является наличие прямой передачи с передаточным числом Uk = 1, на которой первичный и вторичный валы соединяются напрямую, и автомобиль движется большую часть времени.
На прямой передаче КПД трехвальной коробки передач больше по величине, чем у двухвальной, и коробка передач работает менее шумно. На остальных передачах, кроме заднего хода, в трехвальной коробке передач в зацеплении находятся две пары шестерен, что несколько снижает КПД коробки, но позволяет иметь на первой передаче большое передаточное число.
В трехвальной коробке передач (схема 1) на любой передаче, кроме прямой и заднего хода, крутящий момент двигателя с первичного вала 1 передается через шестерни 2 и 7 постоянного зацепления, промежуточный вал 5 и шестерни 6 и 3 на вторичный вал 4, соединенный с ведущими колесами автомобиля. При этом крутящий момент на промежуточном валу 5 больше крутящего момента на первичном валу 1, так как диаметр и число зубьев шестерни 7 больше, чем у шестерни 2. В то же время крутящий момент на вторичном валу 4 будет больше, чем на промежуточном валу 5.
Схема 1 – Работа трехвальной коробки передач
а, б – движение вперед; в – движение задним ходом; 1 – первичный вал; 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10 – шестерни; 4 – вторичный вал; 5 – промежуточный вал
При включении прямой передачи крутящий момент передается непосредственно с первичного вала 1 на вторичный вал 4. При включении передачи заднего хода промежуточная шестерня 9 вводится в зацепление между шестернями 8 и 10. Вследствие этого вторичный вал 4 коробки передач вращается в сторону, противоположную вращению первичного вала 1, и обеспечивается движение автомобиля задним ходом.
Конструкция трехвальной коробки передач и число ее передач во многом зависят от типа автомобиля. Однако широкое применение получили четырех— и пятиступенчатые коробки передач на легковых и грузовых автомобилях и автобусах.
Трехвальная коробка передач ВАЗ — конструкция
Конструкция коробки передач легковых автомобилей ВАЗ показана на схеме 1. Коробка передач механическая, трехходовая, с постоянным зацеплением шестерен, с синхронизаторами и неавтоматическая (с ручным управлением).
Коробка имеет четыре передачи для движения вперед и одну передачу для движения назад. Шестерни всех передач (кроме заднего хода) – косозубые, что уменьшает шум при работе коробки передач, имеют постоянное зацепление. Шестерни передачи заднего хода – прямозубые. Передачи для движения вперед включаются с помощью синхронизаторов, а для движения назад – передвижением промежуточной шестерни заднего хода. Переключаются передачи с помощью рычага, который имеет три хода вперед и назад для переключения передач.
Конструкция коробки
Схема 1 – Коробка передач легковых автомобилей ВАЗ
а – общий вид; б, г – схемы коробки и синхронизатора; в – синхронизатор; 1 – первичный вал; 2, 12, 14, 19 – крышки; 3, 5, 6, 9, 10, 16, 17, 23 – шестерни; 4, 7 – синхронизаторы; 8 – вторичный вал; 11, 29 – пружины; 13 – рычаг; 15 – вилка; 18 – ось; 20 – пробка; 21 – промежуточный вал; 22 – картер; 24, 26, 28 – ползуны; 25 – фиксатор; 27 – замок; 30 – кольцо; 31 – ступица; 32 – муфта; I – IV — передачи
В отлитом из алюминиевого сплава картере 22 коробки передач на подшипниках установлены первичный (ведущий) 1, вторичный (ведомый) 8 и промежуточный 21 валы. Первичный вал выполнен как одно целое с шестерней 3, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 23 промежуточного вала, представляющего собой блок шестерен.
На вторичном валу свободно установлены шестерни 5, 6 и 9 соответственно III, II и I передач, находящиеся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала. На вторичном валу также жестко закреплены ступицы синхронизаторов 4 и 7 и шестерня 10 заднего хода. Промежуточная шестерня 16 заднего хода свободно установлена на оси 18.
При включении I и II передач синхронизатор 7 соединяет соответственно шестерни 6 и 9 с вторичным валом коробки передач. При включении III и IV передач синхронизатор 4 соединяет соответственно шестерню 5 и первичный вал 1 с вторичным валом. Задний ход включается вилкой 15 путем введения в зацепление шестерни 16 с шестернями 17 и 10.
Картер коробки передач закрывается крышками 19, 2 и 14. Под нижнюю 19 и заднюю 14 крышки установлены прокладки.
Устройство синхронизатора
Синхронизатор состоит из ступицы 31, скользящей муфты 32, блокирующих колец 30 и пружин 29. Ступица синхронизатора закреплена на вторичном валу коробки передач. Она имеет наружные шлицы, на которых установлена скользящая муфта 32 с внутренними коническими поверхностями. Блокирующие кольца 30 имеют наружные конические поверхности и внутренние зубья со скосами. Блокирующие кольца постоянно отжимаются пружинами 29 к скользящей муфте 32.
Работа синхронизатора основана на использовании сил трения. Включение передачи возможно только после предварительного уравнивания угловых скоростей вторичного вала и шестерни включаемой передачи. После уравнивания угловых скоростей за счет трения между коническими поверхностями скользящей муфты 32 и блокирующего кольца 30 зубья муфты входят в зацепление с зубчатым венцом синхронизатора, выполненным на шестерне. В этом случае свободно вращающаяся шестерня на вторичном валу с помощью синхронизатора соединяется с вторичным валом, и передача включается.
Устройство механизма переключения передач
Замок состоит из двух блокировочных сухарей и штифта между ними. При перемещении среднего ползуна 26 оба сухаря выходят из его углублений и запирают крайние ползуны 24 и 28, исключая их смещение. При перемещении одного из крайних ползунов сухарь выходит из его углубления, блокирует средний ползун и, действуя через штифт на другой сухарь, запирает также другой крайний ползун, что исключает включение двух передач одновременно.
Коробка передач крепится к заднему торцу картера сцепления. В нее через резьбовое отверстие с пробкой 20 заливают трансмиссионное масло. Внутренняя полость коробки передач через сапун сообщается с атмосферой. Масло из коробки передач сливается через резьбовое отверстие с пробкой, расположенное в нижней крышке 19.