Глава 12 Коробки передач

§ 58. Назначение и типы коробок передач

Назначение коробки передач — изме­нять силу тяги, скорость и направление движения автомобиля. У автомо­бильных двигателей с уменьшением ча­стоты вращения коленчатого вала кру­тящий момент незначительно возра­стает, достигает максимального значения и при дальнейшем снижении ча­стоты вращения также уменьшается. Однако при движении автомобиля на подъемах, по плохим дорогам, при трогании с места и быстром разгоне необ­ходимо увеличение крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам. Для этой цели и служит короб­ка передач, в которую входит также передача, позволяющая автомобилю двигаться задним ходом. Кроме того, коробка передач обеспечивает разъеди­нение двигателя с трансмиссией.

Ступенчатая коробка передач состоит из набора зубчатых колес, которые вхо­дят в зацепление в различных сочета­ниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. Чем больше число передач, тем лучше автомобиль «приспосабли­вается» к различным условиям движе­ния. Коробка передач должна работать бесшумно, с минимальным износом; этого достигают применением зубчатых колес с косыми зубьями.

Ступенчатые коробки передач по чис­лу передач переднего хода делят на четырех- и пятиступенчатые. Обычно коробки передач легковых автомобилей, малогабаритных автобусов и грузовых автомобилей небольшой грузоподъем­ности имеют четыре ступени, а коробки передач больших автобусов и грузовых автомобилей значительной грузо­подъемности — пять ступеней. Все лег­ковые автомобили отечественного про­изводства, автобусы семейств РАФ, КАвЗ, ПАЗ и грузовые автомобили се­мейств УАЗ и ГАЗ имеют четырехсту­пенчатые коробки передач, а автобусы семейств ЗИЛ, ЛАЗ и грузовые автомо­били семейств ЗИЛ, «Урал», МАЗ и КамАЗ — пятиступенчатые.

Ступенчатые коробки передач могут быть простые и планетарные. В основ­ном на автомобилях применяют про­стые ступенчатые коробки передач, переключение передач в которых проис­ходит двумя способами: передвижением зубчатых колес или передвижением муфт.

Иногда автомобили оборудуют бес­ступенчатыми коробками передач

с плавным изменением передаточного числа и комбинированными коробками передач, в которых использованы оба способа изменения передаточного чис­ла. К последним относятся коробки передач автобусов семейства ЛиАЗ, со­стоящие из гидротрансформатора, ра­ботающего совместно с двухступенча­той коробкой передач, и коробки пере­дач легковых автомобилей семейств «Чайка» и ЗИЛ, а также коробки пере­дач автомобилей-самосвалов семейства БелАЗ, состоящие из гидротрансформа­тора, работающего совместно с автома­тической планетарной трехступенчатой коробкой передач. Бесступенчатое изме­нение передаточного числа в этих ко­робках осуществлено при помощи ги­дротрансформатора.

§ 59. Схема и принцип работы ступенчатой коробки передач

7 6 5

Рис. 126.

Схема трехступенчатой коробки передач:

А — ведущий вал; Б — ведомый вал;

В — промежуточный вал; Г — ось зубчатого колеса

передачи заднего хода; 1—Н — зубчатые колеса

В простой ступенчатой коробке пере­дач (рис. 126) имеются три вала: веду­щий (первичный) А, связанный через сцепление с коленчатым валом двигате­ля; ведомый (вторичный) Б, соеди­ненный через карданную передачу и другие механизмы с ведущими колеса­ми автомобиля; промежуточный В. С ведущим валом как одно целое изго­товлено ведущее зубчатое колесо 7, на­ходящ

е

еся в постоянном зацеплении с ведомым зубчатым колесом 8, жестко соединенным с промежуточным валом. При включении сцепления вращаются ведущий и промежуточный валы.

На ведомом валу установлены под­вижные зубчатые колеса 2 и 3, а зуб­чатые колеса 7, б и 4, так же как и коле­со 8, жестко соединены с промежу­точным валом. Отношение числа зубьев ведомого зубчатого колеса к числу зубьев ведущего колеса, обратное отно­шению их частот вращения, называют передаточным числом. Например, пере­даточное число передачи, состоящей из зубчатых колес 8 и 1.

Когда какое-либо зубчатое колесо ве­домого вала входит в зацепление с од­ним из зубчатых колес промежуточного вала, крутящий момент от двигателя че­рез ведущий, промежуточный и ве­домый валы коробки передач передает­ся карданной передаче и далее на ведущие колеса автомобиля. Для вклю­чения первой передачи колесо 3 пере­двигают вперед, вводя его в зацепление с шестерней 6 первой передачи проме­жуточного вала. Общее передаточное число первой передачи определяют как произведение передаточных чисел от­дельных пар зубчатых колес, т. е.

При включении первой передачи кру­тящий момент М_к на ведомом валу ко­робки передач увеличивается по сравне­нию с крутящим моментом двигателя Md в и₁ раз, т. е имеет максимальную величину, так

как шестерня 6 является наименьшей из зубчатых колес промежуточного вала, а колесо 3 — наибольшим из зубчатых колес ведомого вала.

Первой передачей пользуются при движении автомобиля в самых тяжелых дорожных условиях, на крутых подъе­мах, а также при строгании с места на плохой дороге и с грузом. Для лег­ковых автомобилей передаточное число первой передачи U1 = 3 ÷4, для автобу­сов U1 = 3 ÷7, для грузовых автомоби­лей U1 = 4÷7.

Вторая передача обеспечивается включением зубчатых колес 2 и 7.

Вторая передача является промежу­точной. В приведенной схеме трехсту­пенчатой коробки она единственная. В четырех- и пятиступенчатой коробках передач может быть две или даже три промежуточные передачи.

При включении прямой (в данном случае третьей) передачи ведущий и ве­домый валы соединяются непосред­ственно через зубчатые колеса 1 и 2 (U3= 1). Прямая передача является ос­новной передачей, используемой при движении автомобиля по хорошей до­роге.

Переключение передач выполняют при выключенном сцеплении, вводя подвижные зубчатые колеса (каретки) ведомого вала в зацепление с непо­движными зубчатыми колесами проме­жуточного вала. Это зацепление сопро­вождается ударами торцов зубьев и их повышенным износом. Поэтому на ав­томобилях часто применяют коробки передач с постоянным зацеплением зуб­чатых колес, отличающиеся высокой долговечностью.

С зубчатым колесом 4 промежуточно­го вала в постоянном зацеплении нахо­дится промежуточное зубчатое колесо 5 передачи заднего хода, которое на рис. 126 условно изображено в плоско­сти чертежа. Для включения передачи заднего хода зубчатое колесо 3 передви­гают назад, вводя его в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 5 передачи заднего хода, свободно вра­щающимся на своей оси.