Назначение и типы коробок передач

Лекция № 2 (КПП)

Назначение и типы коробок передач:

Назначение коробки передач – изменять силу тяги, скорость и направление движения автомобиля.

КП даёт возможность двигаться с малыми скоростями, которые не могут быть обеспечены ДВС, коленчатый вал которого развивает невысокую минимально устойчивую частоту вращения. КП должна обеспечить возможность движения задним ходом и длительное отсоединение двигателя от трансмиссии при его пуске, на стоянке и при движении накатом.

Требования предъявляемые к КП:

1) обеспечение необходимых динамических и экономических качеств автомобиля путём правильного выбора передаточных чисел и числа передач.

2) Создание условий для возможности длительного отсоединения двигателя от трансмиссии при нейтральном положении.

3) Обеспечение простоты и удобства управления.

4) Создание условий для бесшумной работы.

5) Обеспечение высокого КПД

Кроме того, к КП предъявляют требования, общие для большинства механизмов автомобиля – надёжность работы, простота обслуживания, малые габаритные размеры и масса, а также невысокая стоимость.

Задачей расчета является определение параметров шестерен: модуля, межцентрового расстояния между осями шестерен, находящихся в зацеплении, чисел зубьев шестерен и других параметров, характеризующих работу коробки передач. Вышесказанное относится к проектировочному расчету.

При поверочном расчете все основные параметры шестерен известны. В любом случае, расчетчик должен знать величины передаточных чисел коробки передач.

Передаточные числа коробки передач определяются методами «Теории автомобиля», исходя из требований динамичности и топливной экономичности /1/.

Ряд передаточных чисел должен подчиняться определенному закону: обеспечивать преодоление максимальных дорожных сопротивлений движению автомобиля, хорошую приемистость автомобиля и наивыгоднейшие режимы работы двигателя с точки зрения топливной экономичности.

.                                                        (1)

2. Основные исходные данные для расчёта

1. Тип автомобиля (легковой, грузовой, автобус и т. д.).

2. Максимальный крутящийся момент двигателя, Ме_max, Н·м.

3. Число передач в коробке передач и тип коробки.

2.1. Расчёт основных параметров КП

1) Межцентровое расстояние между валами /2, 6/

,                                                          (2)

где     Ме_max – максимальный эффективный крутящийся момент двигателя; Н·м;

а – коэффициент, зависящий от типа автомобиля:

а = 17 – 19 – для  грузовых автомобилей;

а = 14,5 – 16 – для  легковых автомобилей.

2) Модуль по нормали зацепления пары шестерен первичного и промежуточного валов

,                                                       (3)

где     b – угол наклона зубьев по начальному цилиндру пары косозубых шестерен:

b=25-45^о – для легковых автомобилей;

b=20-35^о – для грузовых автомобилей;

в – ширина шестерни, в =(0,17-0,25)·С;

Z_1min – минимально допустимое число зубьев шестерни первичного вала (ведущей);

у – коэффициент формы зуба, можно определить по таблицам /4/ либо рассчитать по эмпирическим формулам /7/:

при α = 15⁰С и h₁ = m

,                                                                    (4)

при α = 20⁰С и h₁ = 0,8·m

,                                                           (4а)

Кσ – допускаемое напряжение для ведомой шестерни промежуточного вала коробки передач, МПа, зависящее от многих факторов.

Ведомая шестерня промежуточного вала:

175-275МПа–грузовые автомобили;

350-450МПа-легковые автомобили;

Шестерни I передачи и 3х:

500-650МПа-грузовые автомобили;

750- 850МПа-легковые автомобили.

3) Передаточные числа коробки передач

Рис.1 – Упрощенный фрагмент схемы коробки передач с включенной одной передачей, кроме прямой передачи.

Передаточное число между первичным и промежуточным валами будет:

,                                      (5)

где     Z₁ и Z₂ – числа зубьев соответственно ведущей шестерни 1 первичного и ведомой шестерни 2 промежуточного валов.

Общее передаточное число коробки запишется:

,                                                              (6)

где     Z₃ и Z₄ – числа зубьев соответственно ведущей шестерни промежуточного и ведомой шестерни вторичного валов.

Считаем, что нам известны общие передаточные числа на всех передачах, но мы не знаем передаточных чисел между первичным и промежуточным; промежуточным и вторичным валами. Естественно, нам неизвестны и числа зубьев шестерен, за исключением числа зубьев Z_1min – ведущей шестерни первичного вала. Но, чтобы найти параметры шестерен (3) надо знать числа зубьев всех шестерен.

4) Определение чисел зубьев шестерен:

Для определения числа зубьев Z₂ ведомой шестерни промежуточного вала записываем уравнение:

,                                           (7)

где     r₁ и r₂ – радиусы начальных окружностей соответственно ведущей и ведомой шестерен.

Из (7) получаем:

,                                                  (8)

или:

.                                                        (9)

Зная Z₂, по уравнению (5), определяем передаточное число между первичным и промежуточным валами:

,                                                                 (10)

5) Определение передаточных чисел на всех передачах между промежуточным и вторичным валами

Предположим, что на рис.1 включена в КП третья передача. Тогда передаточное число между промежуточным и вторичным валами запишется так: