Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

 

КУРСОВАЯ

Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

Введение

Главная передача - механизм, часть трансмиссии автомобиля, передающий крутящий момент от коробки передач к ведущим колесам автомобиля. Главная передача может быть выполненной в виде отдельного агрегата - ведущего моста (заднеприводные автомобили классической компоновки), либо объединенной с двигателем, сцеплением и коробкой передач в единый силовой блок (заднемоторные и переднеприводные автомобили).

В данной работе рассматривается главная передача и дифференциал переднеприводных и заднеприводных автомобилей

Главная передача

<#"justify">Главная передача - механизм, часть трансмиссии автомобиля, передающий крутящий момент от коробки передач к ведущим колесам автомобиля. Главная передача может быть выполненной в виде отдельного агрегата - ведущего моста (заднеприводные автомобили классической компоновки), либо объединенной с двигателем, сцеплением и коробкой передач в единый силовой блок (заднемоторные и переднеприводные автомобили).

По способу передачи крутящего момента главные передачи подразделяются на зубчатые (шестеренчатые) и цепные. Цепные главные передачи в настоящее время используются только на мотоциклах и велосипедах.

Цепная главная передача состоит из двух звездочек - ведущей, насаженной на выходной вал коробки передач, и ведомой, объединенной со ступицей ведущего (заднего) колеса мотоцикла. Несколько сложней по устройству главная передача велосипеда с планетарной коробкой передач. Ведомая звездочка, приводимая в движение цепью, приводит во вращение шестерни планетарной коробки, встроенной в ступицу колеса и через нее - ведущее заднее колесо..

Ременная главная передача широко используется в легких мотоциклах и в скутерах (мотороллерах) с бесступенчатым вариатором <#"277" src="doc_zip2.jpg" />

Классификация зубчатых главных передач

<#"justify">Двойная главная передача

По количеству пар зацепления главные передачи подразделяются на одинарные и двойные. Одинарные главные передачи устанавливаются на легковые автомобили и грузовики, содержат одну пару конических шестерен постоянного зацепления. Двойные главные передачи устанавливают на грузовики, автобусы и тяжелые транспортные машины специального назначения. В двойной главной передачи в постоянно зацеплении находятся две пары шестерен - конических и цилиндрических. Двойная передача способна передать больший крутящий момент, чем одинарная.

На трехосных грузовых автомобилях и многоосной транспортной технике применяются проходные главные передачи, в которых крутящий момент передается не только на среднюю ведущую ось, но и на последующую, также ведущую. В абсолютном большинстве легковых автомобилей и двухосных грузовых автомобилей, автобусов, в другой транспортной технике с одной ведущей осью применяются непроходные главные передачи.

Получившие наибольшее распространение одинарные главные передачи по типу зацепления подразделяются на:

. Червячные, в которых крутящий момент передается червяком на червячное колесо. Червячные передачи, в свою очередь, подразделяются на передачи с нижним и верхним расположением червяка. Червячные главные передачи иногда применяются в многоосных транспортных средствах с проходной главной передачей (или с несколькими проходными главными передачами) и в автомобильных вспомогательных лебедках.

.Червяк

.Шестерня

В червячных передачах ведомое шестеренчатое колесо имеет однотипное устройство (всегда большого диаметра, который зависит от заложенного в конструкцию редуктора передаточного отношения, всегда выполняется с косыми зубьями). А червяк может иметь различную конструкцию.

По форме червяки разделяются на цилиндрические и глобоидные. По направлении линии витка - на левые и правые. По числу канавок резьбы - на однозаходные и многозаходные. По форме резьбовой канавки - на червяки с архимедовым профилем, с конволютным профилем и эвольвентным профилем.

. Цилиндрические главные передачи, в которых крутящий момент передается парой цилиндрических шестерен - косозубых, прямозубых или шевронных. Цилиндрические главные передачи устанавливаются в переднеприводные автомобили с поперечно расположенным двигателем.

. Гипоидные (или спироидные) главные передачи, в которых крутящий момент передается парой шестерен с косыми или криволинейными зубьями. Пара шестерен гипоидной передачи либо соосна (встречается реже), либо оси шестерен смещены относительно друг друга - с нижним или верхним смещением. За счет сложной формы зубьев площадь зацепления увеличена, и шестеренчатая пара способна передавать больший крутящий момент, чем шестерни главной передачи других типов. Гипоидные передачи устанавливаются в легковые и грузовые автомобили классической (заднеприводной с передним расположением двигателя) и заднемоторной компоновок.

-Ведомая шестерня

-Ведущая шестерня

Двойные главные передачи по типу зацепления подразделяются на:

§1. Центральные одно и двухступенчатые. В двухступенчатых главных передачах предусмотрено переключение пар шестерен для изменения крутящего момента, передаваемого на ведущие колеса. Такие главные передачи используются на гусеничной и тяжелой транспортной технике специального назначения.

§2. Разнесенные главные передачи с колесными или бортовыми редукторами. Такие главные передачи устанавливают на легковые машины (джипы) и грузовые автомобили для увеличения дорожного просвета, на колесные транспортеры военного назначения.

Помимо этого двойные главные передачи подразделяются по типу зацепления пар шестерен на:

§1. Коническо-цилиндрические.

§2. Цилиндрическо-конические.

§3. Коническо-планетарные.

Принцип работы гипоидной главной передачи

<#"justify">·цилиндрическая;

·коническая;

·гипоидная;

·червячная.

Цилиндрическая главная передача применяется на переднеприводных автомобилях, где двигатель и коробка передач расположены поперечно. В передаче используются шестерни с косыми и шевронными зубьями. Передаточное число цилиндрической главной передачи находится в пределах 3,5-4,2. Дальнейшее увеличение передаточного числа приводит к увеличению габаритов и уровня шума.

В современных конструкциях механической коробки передач применяется несколько вторичных валов (два и даже три), на каждом из которых устанавливается своя ведущая шестерня главной передачи. Все ведущие шестерни имеют зацепление с одной ведомой шестерней. В таких коробках главная передача имеет несколько значений передаточных чисел. По такой же схеме устроена главная передача роботизированной коробки передач DSG <#"374" src="doc_zip9.jpg" /> <#"justify">При движении автомобиля по криволинейным участкам дороги - например, в поворотах - колеса ведущей оси катятся по окружностям разной длины. Внешнее (по отношению к центру поворота автомобиля) колесо проходит больший путь, чем внутреннее. Эта разница тем больше, чем круче поворот. Аналогичная проблема возникает и в движении по прямой, если используются ведущие колеса разной размерности и т.п. Если в этих ситуациях колеса соединить жесткой осью,окажется, что одно колесо вращается быстрей, чем нужно для прохождения заданной траектории,а другое медленней. Значит, оба колеса будут пробуксовывать, испытывать повышенные нагрузки, сильней нагреваться и изнашиваться. Увеличится и расход топлива. Наконец, это нарушает курсовую устойчивость автомобиля и ведет к его заносу или сносу - особенно, на скользких дорогах.

Для компенсации разницы проходимого ведущими колесами пути используется особый механизм - дифференциал. Простейший, свободный дифференциал уравнивает крутящие моменты (или тяговые силы) обоих ведущих колес, и если скорости их вращения (или линейного движения) разные, то и мощности на них пропорциональны этой разнице. Колесо, вращающееся быстрей, тратит на это несколько большую мощность, чем то, которое вращается медленней.

Таким образом, дифференциал предназначен для обеспечения вращения ведущих колес с разными угловыми скоростями при постоянно передаче крутящего момента на оба колеса ведущей оси. Эта же логика присутствует и в работе межосевого дифференциала.

Устройство и принцип действия

Дифференциал классической конструкции устроен просто. Например, на заднеприводном автомобиле вращение от ведомого вала коробки передач передается через карданный вал на ведущую коническую шестерню главной передачи, которая находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней главной передачи. Ведомая шестерня является одновременно корпусом дифференциала, в котором перпендикулярно оси ведомой шестерни закреплена ось сателлитов - малых конических шестерен. Последние вращаются вместе с корпусом дифференциала относительно оси ведомой шестерней главной передачи. Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с коническими шестернями левой и правой полуосей ведущих колес.

При прямолинейном движении автомобиля сателлиты относительно собственной оси не вращаются. Но каждый, подобно равноплечему рычагу, делит крутящий момент ведомой шестерни главной передачи поровну между шестернями полуосей.

Когда автомобиль движется по криволинейной траектории, внутреннее по отношению к центру описываемой автомобилем окружности колесо вращается медленней, наружное быстрей - при этом сателлиты вращаются вокруг своей оси, обегая шестерни полуосей. Но принцип деления момента поровну между колесами - сохраняется. Мощность же, подаваемая на колеса, перераспределяется,- ведь она равна произведению крутящего момента на угловую скорость колеса. Если радиус поворота настолько мал, что внутреннее колесо останавливается, тогда внешнее вращается с вдвое большей скоростью, чем при движении автомобиля по прямолинейной траектории. Итак, дифференциал не меняет крутящий момент, но перераспределяет между колесами мощность. Последняя всегда больше на том колесе, которое вращается быстрее.

Применение дифференциалов

В автомобилях с одной ведущей осью устанавливается один дифференциал, объединенный с главной передачей. В автомобилях с двумя и более ведущими осями дифференциалы устанавливаются в каждую ведущую ось (например, в трехосном грузовике или автобусе с двумя задними ведущими осями дифференциалы установлены в среднюю и заднюю оси). В автомобилях с подключаемым полным приводом дифференциалы устанавливаются в каждую ведущую ось (у двухосного полноприводного джипа с подключаемым передним ведущим мостом два дифференциала - по одному в каждой ведущей оси), но эксплуатация этих машин с постоянно подключенной передней осью не рекомендуется по причине повышенного износа главных передач и колес из-за неравномерно распределяемой мощности между осями. В свою очередь в автомобилях повышенной проходимости с постоянно подключенными ведущими осями применяют три дифференциала - по одному в каждой ведущей оси и один межосевой, установленный в раздаточной коробке. Межосевой дифференциал распределяет мощность между ведущими осями в зависимости от длины проходимого колесами оси пути. К примеру, передние колеса могут преодолевать возвышение, задние еще двигаться по прямой - передние колеса описывают более длинный путь, чем задние, соответственно, межосевой дифференциал обеспечивает передачу большей части мощности двигателя на переднюю ось, чем на заднюю. На многоосных транспортных средствах с несколькими ведущими осями применяют межтележечный дифференциал.

Дифференциал не применяется на транспортных средствах с одним ведущим колесом - в частности, на мотоциклах и трициклах с двумя передними управляемыми колесами. Если трицикл построен по схеме с одним передним управляемым колесом и двумя ведущими задними, то на нем применяют автомобильный ведущий мост с дифференциалом. Обычно подобные трициклы строят по индивидуальным заказам на базе популярных тяжелых моделей (пример - кастомные трициклы на базе «Харлей-Дэвидсон»).

На гоночных автомобилях на основе серийных моделей (например, на раллийных или для кольцевых гонок) дифференциал перед гонками блокируют, поскольку повороты такие машины проходят на большой скорости и с заносом. В данном случае склонность автомобиля к заносу из-за отсутствия дифференциала считается преимуществом.

Недостаток дифференциала

Главным недостатком дифференциала классической конструкции является проблема пробуксовки колеса, потерявшего контакт с поверхностью дорожного полотна. Когда одно из ведущих колес вращается в вывешенном состоянии его скорость вдвое больше, чем была бы при этих же оборотах ведомой шестерни дифференциала при нормальном движении по прямой. Зато второе колесо вообще не вращается. Причина проста. Момент сопротивления вращению вывешенного колеса ничтожен, соответственно мал и подводимый к нему крутящий момент. Значит, столь же мал крутящий момент и на противоположном колесе - оно стоит. Если же одно из колес буксует - с повышенными оборотами, но с существенным сопротивлением (например, в грязи, песке и т.п.), то такой же крутящий момент поступает и на другое, не буксующее, колесо. В результате автомобиль может двигаться с небольшой скоростью. При этом на буксующее колесо подается более высокая мощность - она тратится на нагрев шины, дороги и т.д. Эффект пробуксовки снижает проходимость автомобиля со свободным дифференциалом. Для решения этой проблемы автомобили оснащают механизмами блокировки дифференциала - ручной или автоматической - различной конструкции.

Механизмы блокировки дифференциала

§Ручная блокировка дифференциала

Самым простым способом блокировки дифференциала является применение механизма с ручным управлением. Этот вид блокировки применяется на автомобилях повышенной проходимости. Блокировка производится блокировочными муфтами, которые фиксируют сателлиты. Дифференциал отключается. К достоинствам данного типа блокировки можно отнести простоту и надежность конструкции, к недостаткам - необходимость точно оценивать дорожную обстановку и отключать блокировку дифференциала при движении по качественным дорогам во избежание поломок главной передачи и ведущего моста в целом.

§Блокировка дифференциала с электронным управлением

На современных полноприводных легковых автомобилях повышенной проходимости с развитым компьютерным управлением работой агрегатов и механизмов устанавливают антипробуксовочную систему с электронным управлением. Как только бортовой компьютер автомобиля (или электронный блок антипробуксовочной системы) получает от датчика вращения сигнал о том, что одно колесо оси вращается значительно быстрей второго, свободное колесо притормаживается рабочим тормозом - благодаря свободному дифференциалу мощность передается на колесо, которое не утратило контакта с дорожным покрытием. Эта система требует наличия системы раздельного привода тормозов всех четырех колес и точной отладки датчиков.

Антипробуксовочные системы позволяют достаточно тонко регулировать распределение мощности в зависимости от состояния дорожного покрытия и избежать потерь мощности двигателя при срабатывании дифференциала. С другой стороны, управляющая система из датчиков и исполнительных приводов тормозов (на соленоидах) обладает инерционностью, поэтому работает с некоторым запозданием, что приходится учитывать водителю.

На гоночных автомобилях иногда применяются фрикционные дифференциалы с тормозными ленточными механизмами, управляемыми электроникой.

§Автоматическая блокировка с применением фрикционной муфты

На спортивные автомобили, выпускаемые малыми сериями или по заказу, иногда устанавливают фрикционные самоблокирующиеся дифференциалы. На серийных машинах эти дифференциалы редкость, поскольку они требуют особого обслуживания и подвержены интенсивному износу.

Фрикционные муфты устанавливаются между полуосевыми шестернями и корпусом дифференциала. При прямолинейном движении автомобиля полуоси вращаются с одинаковой угловой скоростью - сила трения во фрикционных муфтах равна нулю, дифференциал распределяет мощность между колесами ведущей оси поровну. Как только одна из полуосей начинает вращаться быстрей, диски фрикционной муфты сближаются, за счет возникающих сил трения муфта притормаживает вращение свободной полуоси. Этот тип дифференциала отличается невысокой эффективностью при большой разнице в угловых скоростях ведущих колес (например, на поворотах с малым радиусом закругления).

* Дифференциал с вязкостной муфтой (вискомуфтой)

Вискомуфта <#"justify">Другие типы самоблокирующихся дифференциалов

Помимо описанных механизмов автоматической блокировки дифференциала в автомобилях используются и другие типы блокировочных систем.

В военной технике получили распространение зубчатые или кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.

Существует конструкция гидророторного самоблокирующегося дифференциала, в котором использован принцип фрикционной муфты с гидроприводом. При возникновении разницы в угловых скоростях полуосей, муфта тормозит вращение одной из полуосей под воздействием поршня, сжимающего пакет фрикционных дисков. Поршень перемещается давлением масла, нагнетаемого гидронасосом <#"376" src="doc_zip10.jpg" />

Промежуточный ведущий мост автомобиля ЗИЛ-133Г:

1 - коническая шестерня главной передачи; 2 - коническое колесо главной передачи; 3 - межколесный дифференциал; 4 - вал привода заднего моста; 5 - корпус межосевого дифференциала; 6 - крестовина; 7 - сателлит; 8 - цилиндрическая шестерня промежуточного моста; 9 - муфта блокировки меж осевого дифференциала; 10 - камера; 11 - ведущий вал; 12 - цилиндрическое колесо; 13 - картер главной передачи.

зубчатый передача автомобиль дифференциал

Межосевой конический симметричный дифференциал 5 (рис.) имеет крестовину 6, установленную на шлицах ведущего вала 11. Крутящий момент от крестовины через четыре сателлита 7 под водится к двум коническим шестерням, Передняя ведомая коническая шестерня дифференциала выполнена в одном блоке с ведущим цилиндрическим косозубым зубчатым колесом 8 главной передачи. На ведущемзубчатом колесе 8 имеется венец с прямыми зубьями, который при помощи муфты 9 блокировки дифференциала жестко соединяется с ведущим валом 11. Зубчатое колесо8 находится в постоянном зацеплении с ведомым цилиндрическим зубчатым колесом12, которое напрессовано на вал шестерни 1 гипоидной главной передачи промежуточного моста грузового автомобиля. Такой межосевой дифференциал распределяет поровну крутящий момент между промежуточным и задним мостами автомобиля. К заднему мосту момент подводится от задней ведомой конической шестерни дифференциала через вал 4. Для повышения проходимости автомобиля на трудно преодолеваемых участках дороги межосевой дифференциал принудительно блокируют, подавая сжатый воздух в камеру 10. При этом зубчатая муфта 9 соединяет зубчатое колесо 8 с ведущим валом 11.

Конструкция межосевого конического симметричного блокируемого дифференциала легкового автомобиля с колесной формулой 4×4 показана на рисунке. Схема межосевого цилиндрического несимметричного дифференциала грузового автомобиля с колесной формулой 6×6 приведена на рисунке, (в), конструкция - на рисунке.

Дифференциал повышенного трения (кулачковый) установлен между колесами ведущих мостов автомобиля ГАЗ-66. В сепараторе 6 (рис., а), выполненном вместе с крышкой корпуса дифференциала, в радиальных отверстиях свободно размещены в два ряда двадцать четыре сухаря 4. К крышке прикреплено колесо 5 главной передачи. Торцы сухарей находятся в постоянном контакте с рабочими поверхностями кулачковзвездочек 1 и 2. Чтобы предотвратить проворачивание сухарей в гнездах, они с одной стороны имеют лыски, а сепаратор - специальные кольца. Рабочие поверхности кулачков построены по дугам окружностей. Кулачки наружной звездочки выполнены по всей ширине ее внутренней поверхности. Кулачки внутренней звездочки расположены в два ряда со смещением в рядах на половину шага. Сдвиг на половину шага кулачков в рядах внутренней звездочки и такой же сдвиг в рядах сухарей обеспечивают передачу усилия от сухарей к звездочкам при любом направлении вращения. Если сухари одного ряда находятся в положении, при котором передача усилий от сухарей к звездочкам невозможна, то сухари другого ряда будут находиться в рабочем положении и передавать усилие.

Когда угловые скорости обеих ведомых звездочек одинаковы, т. е. w1 = w2, то сухари относительно поверхностей звездочек не перемещаются, т. е. w6 = w1 = w2. Сепаратор, воздействуя на каждый сухарь, находящийся в рабочем положении, прижимает его к поверхностям кулачков наружной и внутренней звездочек, от которых крутящий момент подводится к ведущим колесам.

Когда угловые скорости звездочек 1 и 2 различны, тогда сухари, вращаясь вместе с сепаратором, передвигаются в его гнездах в радиальном направлении от звездочки, имеющей меньшую угловую скорость (отстающей), к звездочке, вращающейся с большей скоростью (забегающей). При этом рабочие поверхности сухарей скользят относительно поверхностей кулачков. На кулачках отстающей звездочки скорость скольжения сухаря направлена в сторону вращения элемента, а на кулачках забегающей звездочки - в противоположную сторону. Вследствие этого на сколько уменьшается угловая скорость отстающего колеса, на столько возрастает угловая скорость забегающею.

Возникающие при скольжении сухарей на поверхностях кулачков силы трения Ртр (рис., б) увеличивают тангенциальную составляющую реакции на отстающей звездочке (Р0Т = Р + + PTpCosa) и уменьшают на забегающей (Рзаб = P-PTpCosa). Вследствие этого перераспределяются моменты между звездочками и валами 3 и 7. Момент на отстающем колесе становится в 3 - 5 раз больше, чем момент на забегающем колесе.

Высокая износостойкость кулачкового дифференциала достигается применением для изготовления сепараторов обеих звездочек и сухарей высококачественных легированных сталей.

Заключение

Главная передача - механизм, часть трансмиссии автомобиля, передающий крутящий момент от коробки передач к ведущим колесам автомобиля. Главная передача может быть выполненной в виде отдельного агрегата - ведущего моста (заднеприводные автомобили классической компоновки), либо объединенной с двигателем, сцеплением и коробкой передач в единый силовой блок (заднемоторные и переднеприводные автомобили).

По способу передачи крутящего момента главные передачи подразделяются на зубчатые (шестеренчатые) и цепные. Цепные главные передачи в настоящее время используются только на мотоциклах и велосипедах.

Цепная главная передача состоит из двух звездочек - ведущей, насаженной на выходной вал коробки передач, и ведомой, объединенной со ступицей ведущего (заднего) колеса мотоцикла. Несколько сложней по устройству главная передача велосипеда с планетарной коробкой передач. Ведомая звездочка, приводимая в движение цепью, приводит во вращение шестерни планетарной коробки, встроенной в ступицу колеса и через нее - ведущее заднее колесо.

11. ЛИТЕРАТУРА

1. Батищев И.И. «Организация механизация ПРР на автомобильном транспорте» 2010.

. Геронимус Б.Л. «Экономико-математические методы в планировании на автомобильном транспорте» 2009.

. Краткий автомобильный справочник НИИАТ 2010.

. Майборода М.Е. «Грузовые автомобильные перевозки» 2007.

. Правила перевозки автомобильного транспорта 2006.

. Прейскурант №13-01-01 «Единые тарифы и нормы времени на погрузку-разгруку автомобильного транспорта» 2009.

. Ходош М.С. «Грузовые перевозки» 2009.

КУРСОВАЯ Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта Введение Главн

Больше работ по теме: