Содержание

Введение

1.

ТОПЛИВНОЙ экономичности для 33

N 64

Динамический баланс 71

Время разгона 74

Скорость, м/с 74

Путь разгона 75

Путевой расход топлива 76

Введение

Современный мир нельзя представить без автомобиля, он уже давно стал неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Автомобиль сильно изменил с момента своего появления жизнь человека, она стала значительно динамичнее, однако перемены затронули не только общество, но и окружающий нас мир, природу, причём в данном случае они носили и носят, большей частью, негативный характер. Исходя из этого исследования направленные на повышение эффективности использования автомобилем природных ресурсов в настоящее время, впрочем, как и ранее, очень актуальны.

Для достижения данной цели перспективным видятся направления развития, связанные с совершенствованием рабочего процесса системы «двигатель-трансмиссия», заключающиеся либо в настройке двигателя на наиболее эффективные режимы работы трансмиссии, либо в изменении параметров трансмиссии, позволяющего добиться снижения потребления автомобилем топлива и уменьшения токсичности выхлопных газов.

Данная дипломная работа посвящена модернизации серийной пятиступенчатой трансмиссии автомобиля ВАЗ-1118 L ADA KALINA, заключающейся в введении в её конструкцию дополнительной шестой передачи.

1. Состояние вопроса

1.1. Назначение коробки передач

Коробка передач служит для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции (накатом).

1.2. Требования, предъявляемые к коробкам

передач

К основным требованиям, которые предъявляют к коробкам передач, следует отнести:

• обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств автомобиля;

• высокий КПД;

• легкость управления;

• бесшумность работы;

• невозможность включения одновременно двух передач или передачи заднего хода при движении вперед;

• надежное удержание передач во включенном и нейтральном положениях;

• простоту конструкции и небольшую стоимость;

• малые габаритные размеры и массу;

• удобство обслуживания и ремонта;

• надежность конструкции.

1.3. Классификация коробок передач

В зависимости от принципа действия различают следующие типы коробок передач:

• ступенчатые;

• бесступенчатые;

• комбинированные.

К ступенчатым коробкам передач относятся:

• механическая коробка переключения передач;

• роботизированная коробка передач (другое наименование

автоматизированная коробка передач).

Механическая коробка передач с ручным переключениемсостоит из набора шестерен. Изменение передаточного числа осуществляется путем введения их в зацепление в различных сочетаниях. К плюсам данной коробки следует отнести высокий КПД, простоту, низкую цену, высокую динамику и наименьший расход топлива по сравнению с остальными коробками. Из недостатков следует отметить неудобство управления, особенно при движении в городе.

В зависимости от числа ступеней различают следующие конструкции:

• четырехступенчатая коробка передач;

• пятиступенчатая коробка передач;

• шестиступенчатая коробка передач;

• семиступенчатая коробка передач;

• и более.

Рис. 1.1. Механическая коробка передач с ручным переключением.

Роботизированная коробка- это обычная механическая коробка передач. Для передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии также используется стандартное «сухое» однодисковое сцепление. Отличие состоит в том, что процессы включения-выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Такая коробка облегчает процесс управления автомобилем, освобождая от необходимости переключать передачи вручную и задумываться о том, какую именно передачу включить в данный момент. К преимуществам коробки-робота можно отнести небольшой вес, невысокую стоимость и экономичность.

Этот тип коробки имеет и несколько существенных недостатков. В первую очередь это касается плавности его работы, которая оставляет желать лучшего. Передачи переключаются с заметной задержкой, а в режиме «газ в пол» появляются толчки и рывки при переключениях. Не спасает и ручной режим, сцеплением ведь все равно управляет электроника. В четкости переключений «робот» уступает даже простому «автомату». К тому же,

«роботу» свойственен небольшой откат при начале движения. Такой тип коробки обычно ставят на недорогие модели.

Более совершенной является роботизированная коробка с двойным сцеплением. В такой коробке одно сцепление включает нечетные передачи, а другое - четные. Во время езды крутящий момент передается по одному сцеплению, то есть диск сомкнут. В то же время диск второго сцепления разомкнут, но в самой коробке следующая передача уже включена. Когда электроника «чувствует», что надо переключаться на другую передачу, то первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Это позволяет избавиться от рывков при переключениях и обеспечивает непрерывный поток мощности от двигателя к колёсам, что недостижимо для обычной механической коробки с одним сцеплением. Режим переключения - как ручной, так и автоматический. Технически это довольно сложный вид коробки, но по динамике и экономии топлива он превосходит даже простую механику.

Рис. 1.2. Роботизированная коробка.

К бесступенчатым коробкам передач относятся вариаторы.Его главные детали - два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапециедальную форму. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень наружу - радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение. А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу - передаточное отношение уменьшится. Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой. Вместо ремня может применяться цепь, набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется. Для трогания автомобиля с места используется обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Главным преимуществом вариатора является то, что двигатель постоянно работает в оптимальном режиме. Как бесспорные плюсы вариатора (по сравнению с АКПП) выступают: экономичность, более плавный ход и динамичный разгон. Вариатор проще по конструкции, чем обычный «автомат». Однако по сравнению с МКП вариаторы имеют меньшую экономичность и динамику.

Основным минусом вариатора является его несовместимость с мощными моторами из-за слабости и недолговечности ремней. Также ограничивают применение бесступенчатой трансмиссии потребность в дополнительных механизмах для режимов трогания и заднего хода, высокая стоимость, дорогое обслуживание и ремонт.

Рис. 1.3. Бесступенчатая коробка передач. Вариатор.

Комбинированныйпринцип действия используется в автоматической коробке переключения передач. Классическая автоматическая коробка передач включает гидротрансформатор, заменяющий сцепление, и механическую коробку передач (обычно планетарный редуктор). На ряде конструкций автоматической коробки передач предусмотрена имитация ручного переключения передач.

К преимуществам автоматической коробки следует отнести, прежде всего, удобство управления и комфорт. АКП способны менять передачи на полной мощности двигателя, что практически неосуществимо в МКП. В плюсы «автомата» можно добавить плавность хода во время переключения, отсутствие откатывания при трогании с места, защищенность двигателя и деталей трансмиссии от перегрузок и поломок из-за неправильного включения передач, увеличенный ресурс.

К недостаткам АКП обычно относят более низкий КПД, более высокую цену, а также стоимость ремонта и обслуживания, повышенный расход

топлива, ухудшение динамических качеств автомобиля, задержки в переключении передач. Однако с каждым годом эксплуатационные свойства автоматических коробок улучшаются, а число поклонников АКП уверенно растет.

Рис 1.4. Гидромеханическая коробка передач

1.4. Обзор известных конструкций коробок передач

Механическая коробка передач пока остается самым распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя. Это в первую очередь связано с простотой её конструкции, а также с высоким КПД, позволяющем обеспечить высокие показатели экономичности автомобиля оснащенного МКП.

Механическая коробка передач относится к ступенчатым коробкам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней

обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими словами, имеет свое передаточное число.

Из всего многообразия конструкций МКПП можно выделить коробки двух основных видов:

• трехвальная коробка передач;

• двухвальная коробка передач.

Трехвальная коробка передач устанавливается, как правило, на заднеприводные автомобили. Двухвальная механическая коробка передач применяется на переднеприводных легковых автомобилях. Устройство и принцип работы данных коробок передач имеют существенные различия, поэтому они рассмотрены отдельно.

Как следует из названия, такая коробка имеет три вала: ведущий, промежуточный и ведомый.

Ведущей вал

Промеж уточный вал Рис. 1.5. Трехвальная механическая коробка передач.

Ведущий вал соединяется со сцеплением. На валу имеются шлицы для ведомого диска сцепления. Далее крутящий момент передается через

Промежуточный вал расположен параллельно ведущему валу. На валу располагается блок шестерен, находящийся с ним в жестком зацеплении.

Ведомый вал расположен на одной оси с ведущим. Такое расположение осуществляется за счет подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал. Жёсткой связи они не имеют и вращаются независимо друг от друга. Блок шестерен ведомого вала не имеет закрепления с валом и свободно вращается на нем. Между шестернями ведомого вала располагаются муфты синхронизаторов. Муфты имеют жесткое зацепление с ведомым валом, но могут двигаться по нему в продольном направлении за счет шлицевого соединения. На торцах муфты имеют зубчатые венцы, которые могут входить в соединение с соответствующими зубчатыми венцами шестерен ведомого вала. На современных коробках передач синхронизаторы устанавливаются на всех передачах (кроме заднего хода).

Шестерня ведущего вала, блок шестерен промежуточного и ведомого вала находятся в постоянном зацеплении. При нейтральном положении рычага переключения крутящий момент от двигателя на ведомый вал не передается, а его шестерни свободно вращаются. При перемещении рычага КПП, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора, который обеспечивает выравнивание (синхронизацию) угловых скоростей шестерни ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. После этого, зубчатый венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу. Ведомый вал передает крутящий момент от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом. При соединении синхронизатором первичного и вторичного валов (минуя шестерни) образуется прямая передача. Передаточное число прямой передачи равно единице. На прямой передаче шестерни вращаются вхолостую и не изнашиваются, коробка работает с максимальным КПД. Движение задним ходом обеспечивается за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси. Шестерни трехвальной коробки передач обычно (кроме первой передачи и передачи заднего хода) делают косозубыми. Такие шестерни обладают повышенной прочностью, более долговечны и бесшумнее в работе, чем прямозубые.

В двухвальной коробке передач ведущий вал, также как и в трехвальной коробке, обеспечивает соединение со сцеплением. На валу жестко закреплен блок шестерен, а не одна шестерня, как в трехвальной коробке. Промежуточный вал отсутствует. Параллельно ведущему валу расположен ведомый вал с блоком шестерен. Шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. На ведомом валу жестко закреплена ведущая шестерня главной передачи. Между шестернями ведомого вала установлены муфты синхронизаторов.

Ведомый вал

Ведущий вал

1.6. Двухвальная механическая коробка передач.

Принцип работы аналогичен трехвальной коробке. Однако прямой передачи в двухвальной коробке нет. Каждая передача, кроме заднего хода, создается одной парой шестерен, а не двумя, как в трехвальной коробке. Это повышает КПД двухвальной коробки, но не позволяет добиться большого передаточного числа. Поэтому и применяется она только в легковых автомобилях.

Ещё одним классификационным признаком деления механических коробок передач является число ступеней, которое считают по номеру передачи переднего хода с наименьшим передаточным отношением.

На небольшом количестве ранних автомобилей коробки передач имели две ступени переднего хода и одну — заднего; например, на автомобиле Ford Т. В 1920-х распространились коробки передач с тремя ступенями переднего хода, которые были широко распространены в Европе — до конца 1960-х годов, а в Северной Америке — до второй половины 1970-х; как правило, в них были синхронизированы как минимум вторая и третья передачи. В тоже время уже многие ранние автомобили имели четырёхступенчатые коробки без синхронизаторов; с появлением синхронизаторов, однако, большинство производителей массовых автомобилей ограничило количество ступеней тремя; тем не менее, в конце 1950-х годов на массовых моделях стали появляться коробки передач «со сближенными передаточными числами» и четырьмя ступенями, что обеспечивало более интенсивный и плавный разгон. В США они долго рассматривались как спортивная опция, а в Европе в конце 1950-х — начале 1960-х стали устанавливаться на большинство автомобилей. В 1970-е годы появились, а в 1980-е получили массовое распространение МКП с четырьмя основными передачами переднего хода и дополнительной пятой, которая представляла собой встроенную в саму коробку повышающую передачу. В 1990-е годы появились шестиступенчатые коробки передач. Они могли представлять собой как МКП с четырьмя базовыми ступенями и двумя - повышающими (для ещё большей экономии топлива), так и МКП с пятью базовыми и одной повышающей ступенью (дляещё более динамичного разгона); В 2000-е годы появляются механические коробки передач с пятью базовыми ступенями и двумя повышающими (например,Bugatti Veyron илиBMW М5). С распространением полуавтоматизированных систем переключения передач (как на том жеBugatti Veyron) с возможностью

переключения передач только «вверх» или «вниз» при помощи электроники, по сути, стало возможно иметь почти, как угодно много передач с сохранением возможности для водителя адекватно переключать их. Тем не менее, на современном этапе большинство массовых легковых автомобилей обходятся пятью, реже шестью.

Ниже рассмотрены известные конструкции пяти и шестичтупенчатых механических коробок передач.

Пятиступенчатая механическая коробка передач автомобиля KIA Спектра.

Рис. 1.7. Пятиступенчатая коробка передач автомобиля KIA Спектра.

На автомобили KIA Spectra устанавливают пятиступенчатую механическую коробку передач, выполненную по двухвальной схеме с пятью синхронизированными передачами переднего хода и одной несинхронизированной передачей заднего хода. Коробка передач и главная передача с дифференциалом имеют общий картер.

На первичном валу расположены вращающиеся на игольчатых подшипниках шестерни III, IV и V передач с синхронизаторами, а ведущие шестерниI, II передач и передачи заднего хода выполнены за одно целое с первичным валом.

Вторичный вал изготовлен вместе с ведущей шестерней главной передачи, кроме этого на валу неподвижно установлены ведомые шестерни III, IV, V передач и передачи заднего хода. Вращающиеся на игольчатых подшипниках ведомые шестерни I и II передач имеют узел синхронизатора.

Дифференциал конический, двухсателлитный. Герметичность соединения внутренних шарниров привода передних колес с шестернями дифференциала обеспечивается сальниками.

В картере коробки передач расположена пробка наливного отверстия, а сбоку - пробка сливного отверстия. Расположенный в верхней части коробки передач сапун препятствует повышению давления паров масла.

В качестве отечественного аналога пятиступенчатой МКП ниже рассмотрена коробка передач автомобиля ГАЗ-3110 (Волга).

Данная коробка передач трехвальная с синхронизаторами на всех передачах (включая передачу заднего хода). Картер коробки передач состоит из двух частей: переднего и заднего картеров, отлитых из алюминиевого сплава и соединенных через прокладку десятью болтами. Для обеспечения соосности валов и отверстий под штоки механизма переключения передач картеры сцентрированы двумя установочными втулками. В картерах коробки передач на подшипниках установлены валы. Задние опоры первичного и вторичного валов - шарикоподшипники. Передним концом вторичный вал опирается на роликовый (игольчатый) бессепараторный подшипник, установленный в заднем торце первичного вала. Передний подшипник первичного вала - шариковый, запрессован в маховик коленчатого вала двигателя. Опорные подшипники промежуточного вала - роликовые, конические с предварительным натягом от 0,03 до 0,13 мм. Шестерни всех передач косозубые. Ведомые шестерни всех передач установлены на вторичном вале на игольчатых подшипниках с пластмассовыми сепараторами. Шестерни промежуточного вала образуют неразборный блок шестерен. Промежуточная шестерня заднего хода установлена на неподвижной оси. Она вращается на роликовом подшипнике, находясь в постоянном зацеплении с шестерней промежуточного вала. Все передачи коробки передач снабжены инерционными синхронизаторами. Их зубчатые венцы соединяются с шестернями посредством мелких шлицев. КПП имеет улучшенную конструкцию синхронизатора 1-2 передач. Для уменьшения усилия при включении первой и второй передач увеличена площадь конических поверхностей синхронизатора 1-2 передач. Для этого в синхронизатор установлены дополнительные кольца. Внутреннее коническое кольцо стальное, фиксируется на ступице муфты синхронизатора тремя выступами, входящими в углубления ступицы. У венца шестерни отсутствует коническая поверхность, которая заменена отдельной деталью средним кольцом синхронизатора. Кольцо крепится к венцу шестерни шестью пальцами, посадка которых в отверстиях венца выполнена с минимальными зазорами для снижения динамических нагрузок. На конусах среднего кольца имеются резьба и маслоотводные канавки для увеличения трения, так как на конические поверхности блокирующего (наружного) и внутреннего колец всегда попадает трансмиссионное масло. Резьба разрывает масляную пленку, и масло удаляется с конических поверхностей по канавкам. Синхронизаторы 3 и 4 передач, а также 5-й и передачи заднего хода имеют по одному блокирующему кольцу на каждую передачу. Механизмы переключения коробки передач состоят из штоков с вилками и головок, в пазы которых вставлен нижний конец рычага переключения передач. Фиксируются штоки в нейтральном положении и в положении включенной передачи подпружиненными шариками.

4S m m m mm m 4i m

1.8. Пятиступенчатая коробка передач автомобиля ГАЗ-З110.

1 - первичный вал; 2 - крышка подшипника; 3 - манжета; 4 - подшипник первичного вала; 5 - кольцо стопорное; 6 - роликовый подшипник вторичного вала; 7 - сапун; 8 - блокирующее кольцо; 9 - муфта включения III - IV передач; 10 - сухарь синхронизатора; 11 - ступица муфты включения III - IV передач; 12 - шестерня III передачи; 13 - игольчатый подшипник; 14 - кольцо стопорное; 15 - полукольцо; 16 - шестерня II передачи; 17 - игольчатый подшипник; 18 - шток переключения; 19 - шестерня I передачи; 20 - вторичный вал; 21 - шестерня заднего хода; 22 - вилка включения V передачи и заднего хода; 23 - ступица муфты включения V передачи и заднего хода; 24 - кольцо стопорное; 25 - болт крепления пластины фиксатора; 26 - шестерня V передачи; 27 - шайба упорная; 28 - подшипник вторичного вала; 29 - защитный уплотнитель; 30 - рычаг переключения; 31 - стопорное кольцо; 32 - шестерня привода датчика спидометра; 33 - корпус рычага переключения; 34 - задний картер; 35 - сталебаббитовая втулка; 36 - манжеты; 37 - задний подшипник промежуточного вала; 38 - промежуточный вал; 39, 44, 45 - шестерни V, II, III передач промежуточного вала; 40 - болт; 41 - прокладка картера; 42 - пробка сливная; 43 - передний картер; 46 - пробка заливная; 47 - шестерня привода промежуточного вала; 48 - прокладка регулировочная; 49 - передний подшипник промежуточного вала; 50 - ось промежуточной шестерни заднего хода; 51 - промежуточная шестерня заднего хода; 52 - роликовый подшипник шестерни; 53 - болт крепления втулки оси промежуточной шестерни заднего хода.

Чтобы исключить одновременное включение более одной передачи, механизм коробки передач оборудован блокирующим устройством, состоящим их двух плунжеров и стопорного пальца. Рычаг переключения передач снабжен демпферным устройством, предотвращающим его дрожание при высокой частоте вращения коленчатого вала. Для улучшения ремонтопригодности на лапках вилок коробки передач установлены съемные сухари. При износе контактных поверхностей достаточно заменить сухари. Задний конец вторичного вала коробки передач коробки передач имеет шлицы для соединения со скользящей вилкой карданной передачи. В районе удлинителя заднего картера на вторичном вале установлена шестерня привода датчика скорости. Для заполнения коробки передач маслом на боковых стенках переднего картера выполнены заливные отверстия, а в нижней части картера коробки передач - сливное отверстие. Отверстия коробки передач закрыты пробками с конической (самоуплотняющейся) резьбой. Пробка сливного отверстия имеет магнит для улавливания стальных продуктов износа деталей коробки передач.

Шестиступенчатая механическая коробка передач модели 08D, применяемая на автомобилеVolkswagen Touareg.

Расположенная продольно Шестиступенчатая коробка передач 08D оснащена синхронизаторами на всех передачах. В ее состав входят первичный вал, промежуточный вал и вторичный вал.

Первичный вал вращается в радиальном шарикоподшипнике, установленном в картере сцепления. Между первичным и вторичным валами установлен подвижный в осевом направлении роликоподшипник с цилиндрическими роликами. Он расположен в расточке первичного вала. Ведущая шестерня постоянной передачи выполнена заодно целое с первичным валом.

Вторичный вал вращается в радиальном шарикоподшипнике, установленном неподвижно в картере задней части коробки передач, и в подвижном в осевом направлении роликоподшипнике, расположенном в первичном вале. Заодно целое с вторичным валом выполнены шестерни третьей и четвертой передач. Включаемые шестерни первой, второй, шестой передачи и передачи заднего хода установлены на нем на игольчатых подшипников. Их называют также свободно вращающимися шестернями. Эти шестерни находятся в постоянном зацеплении с соответствующими им шестернями, которые вращаются вместе с валами. Только при включении той или иной передачи они соединяются со вторичным валом посредством соответствующих муфт синхронизаторов и могут передавать на него крутящий момент. Ступицы муфт синхронизаторов первой и второй передач, пятой и шестой передач, а также передачи заднего хода установлены неподвижно на шлицах вторичного вала.

Промежуточный вал установлен на одном неподвижном и одном подвижном в осевом направлении подшипниках. Двухрядный шарикоподшипник установлен в картере сцепления, а роликоподшипник с цилиндрическими роликами - в картере задней части коробки передач. Шестерни первой и второй передач выполнены заодно целое с вторичным валом. Шестерни третьей и четвертой передач установлены на промежуточном вале на игольчатых подшипниках. Шестерня шестой передачи, а также шестерня постоянной передачи закреплены на шлицах промежуточного вала. Эти шестерни вращаются вместе с промежуточным валом. Ступица муфты синхронизатора третьей и четвертой передач установлена на промежуточном вале также неподвижно.

Для увеличения используемой для синхронизации поверхности трения и тем самым снижения усилия при переключении передач, в конструкции коробки передач применен трехконусный синхронизатор первой и второй передачи. Третья и четвертая передачи, а также передача заднего хода включаются посредством двухконусного синхронизатора. Пятая и шестая передачи включаются посредством одноконусного синхронизатора.

Крутящий момент двигателя передается на первичный вал коробки передач. С него мощность передается на промежуточный вал через пару шестерен, которые постоянно находятся в зацеплении. Дальнейшая передача мощности с промежуточного вала на вторичный вал производится через пару шестерен, которая соответствует включенной передаче. Пятая передача является прямой. То есть в данном случае мощность передается не через промежуточный вал, а непосредственного с первичного вала на вторичный вал. Соединение валов производится посредством муфты синхронизатора.

Шестиступенчатая коробка передач 08D оснащена тросовым приводом механизма переключения передач. Расположенный в салоне рычаг управления связан с коробкой передач посредством двух тросов, один из которых служит для выбора передач, а другой для их включения.

1.5. Цели и задачи курсового проекта

При установлении целесообразности разработки новой техники за базу принимается 5-ти ступенчатая коробка передач ВАЗ-1118. В настоящее время данная коробка передач устанавливается на серийные автомобили семейства LADA KALINA (ВАЗ-1117, ВАЗ-1118 и ВАЗ-1119). Используемый в коробке передач ряд передаточных чисел трансмиссии реализован на всех переднеприводных автомобилях Волжского автомобильного завода.

Данный вариант коробки передач зарекомендовал себя технически надежным и долговечным, однако его эксплутационные качества вызывают определённые нарекания, связанные с недостаточно эффективным использованием потенциалы двигателя. С появлением же в модельном ряду ОАО «АвтоВАЗ» автомобилей с повышенной мощностью двигателя, задача более рационального использования потенциала двигателя стала ещё более актуальной.

В представленном проекте рассматривается вариант применения на переднеприводном легковом автомобиле ВАЗ-1118 LAD A KALINA шестиступенчатой коробки передач, с целю повышения эффективности использования мощности серийного двигателя объёмом 1.6 л, за счёт применения боле рационального ряда передаточных чисел трансмиссии, при этом в качестве основных задач требующих решения необходимо выделить следующие:

• повышение динамичности разгона в городском режиме движения;

• повышение экономичности равномерного движения на скорости 60 км/ч;

• увеличение динамичности разгона при движении на скорости 90 км/ч;

• увеличение экономичности равномерного движения за городом;

• сохранение неизменной общей компоновочной схемы коробки передач.

Как можно отметить, поставленные в проекте задачи носят достаточно

противоречивый характер. Именно этим обусловлена необходимость использования шестиступенчатой коробки передач, с так называемой схемой «4+2», в которой пятая и шестая передачи выполняют роль «экономичных».

Необходимость модернизации конструкции коробки передач в выбранном проектном направлении продиктована ужесточением международных норм по токсичности, связанных с увеличением числа эксплуатируемого транспорта и как следствие ухудшение экологической обстановки, а также стремлением повысить конкурентоспособность автомобиля LADA KALINA на отечественном рынке, на фоне появления новых автомобильных заводов на территории России.

Ниже приведена конструкция базовой пятиступенчатой коробки передач автомобиля LADA KALINA.

Коробка передач - механическая, двухвальная, с пятью передачами переднего хода и одной - заднего, с синхронизаторами на всех передачах переднего хода. Она конструктивно объединена с дифференциалом и главной передачей.

Корпус коробки передач состоит из трех частей (отлитых из алюминиевого сплава): картера сцепления 25, картера коробки передач 7 и задней крышки картера коробки передач 1.

т т т з тж ж Ш 4 ш т т

30

Рис. 1.10. Пятиступенчатая коробка передач LADA KALINA.

1 - задняя крышка картера коробки передач; 2 - ведущая шестерня V передачи; 3 - шариковый подшипник первичного вала; 4 - ведущая шестерня IV передачи первичного вала; 5 - первичный вал; 6 - ведущая шестерня III передачи первичного вала; 7 - картер коробки передач; 8 - ведущая шестерня II передачи первичного вала; 9 - шестерня заднего хода; 10 - промежуточная шестерня заднего хода; 11 - ведущая шестерня I передачи первичного вала; 12 - роликовый подшипник первичного вала; 13 - сальник первичного вала; 14 - сапун; 15 - подшипник выключения сцепления; 16 - направляющая втулка муфты подшипника выключения сцепления; 17 - ведущая шестерня главной передачи; 18 - роликовый подшипник вторичного вала; 19 - маслосборник; 20 - ось сателлитов; 21 - ведущая шестерня привода спидометра; 22 - шестерня полуоси; 23 - коробка дифференциала; 24 - сателлит; 25 - картер сцепления; 26 - пробка для слива масла; 27 - ведомая шестерня главной передачи; 28 - регулировочное кольцо; 29 - роликовый конический подшипник дифференциала; 30 - сальник полуоси; 31 - ведомая шестерня I передачи вторичного вала; 32 - синхронизатор I и II передач; 33 - ведомая шестерня II передачи вторичного вала; 34 - ведомая шестерня III передачи вторичного вала; 35 - синхронизатор III и IV передач; 36 - ведомая шестерня IV передачи вторичного вала; 37 - шариковый подшипник вторичного вала; 38 - ведомая шестерня V передачи вторичного вала; 39 - синхронизатор V передачи; 40 - вторичный вал.

Первичный вал 5 выполнен как блок ведущих шестерен, которые находятся в постоянном зацеплении с ведомыми шестернями всех передач переднего хода. Вторичный вал 40 - полый (для подачи масла под ведомые шестерни), со съемной ведущей шестерней главной передачи 17. На нем расположены ведомые шестерни 31, 33, 34, 36, 38 и синхронизаторы 32, 35, 39 передач переднего хода. Передние подшипники валов 18 и 12 - роликовые, задние 3 и 37 - шариковые. Под передним подшипником вторичного вала 18 расположен маслосборник 19, направляющий поток масла внутрь вала.

Дифференциал - двухсателлитный. Предварительный натяг в подшипниках 29 регулируется подбором толщины кольца 28, устанавливаемого в гнезде картера коробки передач под наружным кольцом подшипника дифференциала. К фланцу коробки дифференциала крепится ведомая шестерня главной передачи 27.

Привод управления коробкой передач состоит из рычага переключения передач, шаровой опоры, тяги, штока выбора передач и механизмов выбора и переключения передач. Чтобы передачи самопроизвольно не выключались из- за осевого перемещения силового агрегата при движении автомобиля, в привод управления коробкой передач введена реактивная тяга, один конец которой связан с силовым агрегатом, а к другому концу прикреплена обойма шаровой опоры рычага переключения передач. На внутреннем конце штока закреплен рычаг, который действует на трехплечий рычаг механизма выбора передач. Этот механизм выполнен отдельным узлом и крепится к плоскости картера сцепления. В корпусе механизма выбора передач имеются две оси. На одной установлены трехплечий рычаг выбора передач и две блокировочные скобы. Другая ось проходит через отверстия блокировочных скоб, фиксируя их от проворачивания. Одно плечо рычага выбора передач служит для включения передач переднего хода, другое - для включения заднего хода, а на третье плечо действует рычаг штока выбора передач. На оси установлена вилка включения заднего хода.

2. Конструкторская часть

2.1 .Тягово-динамический расчет автомобиля

2.1 Л .Исходные данные

Число ведущих колес 2

Собственная масса, кг т₀= 1080

Количество мест 5

Максимальная скорость, м/с (км/ч) V_max ⁼44,44 (160)

Максимальная частота вращения колен, вала, рад/с (об/мин) тп_тах= 586 (5600)

Минимальная частота вращения колен, вала, рад/с (об/мин) ш_тЫ= 84 (800)

Коэффициент аэродинамического сопротивления С_х= 0,39

Величина максимально преодолеваемого подъема ⁼ 0,30

Коэффициент полезного действия трансмиссии rj_TP = 0,95

Площадь поперечного сечения, м²#= 2,04

Коэффициент сопротивления качению fko =0,014

ТОПЛИВНОЙ экономичности для 33

N 64

Динамический баланс 71

Время разгона 74

Скорость, м/с 74

Путь разгона 75

Путевой расход топлива 76

Плотность воздуха, кг/м³р=1,293

Плотность топлива, кг/л p_t = 0,72

2.1.2. Подготовка исходных данных для тягового расчёта

а) Определение полного веса и его распределение по осям

G_A=G_Q+G_n+G_B, (2.1)

где: G₀ -собственный вес автомобиля;

G_n - вес пассажиров;Ge - вес багажа;

G₀= т₀• g= 1080 • 9,807 = 10592 НG_n=G_m- 5=m_m-g- 5 = 75-9,807- 5 = 3678 НG_B=G_Bl- 5 = т_т • g• 5 = 10- 9,807 • 5 = 490 НG^ =10592 + 3678 + 490 = 14760 НG_x=G_a- 49= 14760 • 49 = 7232 НG₂ = G_a• 51 = 14760 • 51 = 7527H

б) Подбор шин

Шины выбираются по нагрузке, приходящейся на колесо с помощью «Краткого автомобильного справочника».

На автомобиле установлены радиальные шины 175/65 R14.

Г_к =Г_СТ =(0.5-d + K-A-B)-10~\ (2.

где: г_к- радиус качения колеса; гст — статический радиус колеса;В =175 - ширина профиля, мм;

к =0,65 - отношение высоты профиля к ширине профиля;d= 355,6- посадочный диаметр, мм; . Я = 0,85- коэффициент типа шины.

Г_к= Г_ст= (0,5 • 355,6 + 0,65 • 0,85 • 175) - Ю^-3= 0,274 м

2.1.3. Определение передаточного числа главной передачи

(2.3)

где: U_к- передаточное число высшей передачи в коробке передач, на которой обеспечивается максимальная скорость.

Примем значение передаточное число высшей передачи КП равным 0,64.

U₀ =(0,274 • 586)/(0,65 • 44,44) = 5,659

2.1.4. Внешняя скоростная характеристика двигателя

Исходя из необходимости достижения максимального момента двигателя М_МАХ=120 Нм, примем значение максимальной мощности двигателя равным:

v = 53637 Вт

Внешнюю характеристику двигателя с достаточной точностью можно определить по формуле Лейдермана:

(2.4)

где: С] = С₂= 1 - коэффициенты характеризующие тип двигателя.

Определение значений крутящего момента производится по формуле:

(2.5)

Обороты дв, об/мин	Угловая скорость, рад/с	Мощность дв, кВт	Момент дв, Нм
800	84	9,1	108,3
1150	120	13,5	112,3
1500	157	18,1	115,5
1850	194	22,8	117,8
2200	230	27,5	119,3
2550	267	32,0	120,0
2900	304	36,4	119,9
3250	340	40,5	118,9
3600	377	44,1	117,1
3950	414	47,4	114,5
4300	450	50,0	111,0
4650	487	52,0	106,8
5000	524	53,2	101,7
5350	560	53,6	95,7
5600	586	53,4	91,0

п_Е -обороты двигателя, об/мин;

30 -О)

п_Е= (2.6)

7Г

2.1.5. Определение передаточных чисел коробки передач в соответствии с методическими указаниями

Передаточное число первой передачи определяется по заданному максимальному дорожному сопротивлению и максимальному динамическому фактору на первой передаче.

В соответствии с этим должны выполнятся следующие условия:

1)^>°^А '^¥шх '^Гк; (2.7)M-n-U

МАХ Чтр

где: у/_шх- коэффициент сопротивления дороги при максимальной скорости автомобиля с учётом величины преодолеваемого подъёма:

(¥шх = fVmax. + V = Wv + & MAX ) С²'⁸)

Умах ⁼°>^{028 +}°>³⁽⁾= 0,328 и_х> 14760 • 0,328 • 0,274 / (120 • 0,95 • 5,659) = 2,059

2 )U< , (2.9)

M-n-U

^1Г±МАХЧТР ^ о

где: G_(ll -сцепной вес автомобиля (G_cu =G_l-m_l = 7232 • 0,9 = 6509 Н, m_] - коэффициент перераспределения нагрузки на передние колёса), ср - коэффициент сцепления {ф = 0,8).

U, < 6509 • 0,8 • 0,274 / (120 • 0,95 • 5,659) = 2,216

Примем значение первой передачи равным: = 2,200.

Значения промежуточных ступеней КП рассчитываются на основании закона геометрической прогрессии:

Знаменатель геометрической прогрессии равен:

q = (jj_x /U₅)^1/4= (2,200/0,819)^1/4= 1,280

U₂ = U,/q = 2,200 / 1,280 = 1,719;

U₃ =U₂/q = 1,719 / 1,280 = 1,343;

U₄ =UJq = 1,343 / 1,280 = 1,049;

U₅ =U₄/q = 1,049 / 1,280 = 0,819;

U₆ =0,640.

2.1,6. Определение передаточных чисел модернизируемой коробки

При выборе значений передаточных чисел трансмиссии для автомобиля ВАЗ-1118 рассмотрим следующие основные задачи, требующие решения:

• повышение динамичности разгона в городском режиме движения;

• повышение экономичности равномерного движения на скорости 60 км/ч;

• увеличение динамичности разгона при движении на скорости 90 км/ч;

• увеличение экономичности равномерного движения за городом;

При этом будем руководствоваться стремлением сохранить неизменной общую компоновочную схему коробки передач, а также обеспечить минимальные конструктивные изменения хорошо зарекомендовавшей себя в эксплуатации серийной коробки передач.

Серийный ряд передаточных чисел пятиступенчатой коробки передач ВАЗ-1118 LADA KALINA имеет следующие значения передаточных чисел трансмиссии:

Таблица 2.2. Значения передаточных чисел серийной пятиступенчатой коробки

передач

Uj	и2	и3	и4	и5	и0
3,63	1,95	1,36	0,94	0,78	3,70

Применение в конструкции коробки передач дополнительной шестой передачи позволит несколько расширить диапазон изменения передаточных чисел, и в тоже время увеличить плотность распределения передаточных чисел, что обеспечит более эффективное использование мощности двигателя.

Для обеспечения равномерного построения ряда передаточных чисел воспользуемся в качестве закона построения геометрической прогрессией. При определении знаменателя геометрической прогрессии примем значение пятой передачи равным 0,9, а значение передаточного числа первой передачи из компоновочных соображений схороним неизменным 3,63.

q = (U,/и₅)^ш= (3,64/0,9)^1/5= 1,415.

Определим теоретические значения передаточных чисел трансмиссии:

U, =3,63;

U₂ = U_x lq =3,63/1,415 = 2,565;

и_г =U₂/q =2,565/1,415 = 1,813;

U₄ =U₃/q = 1,813/1,415 = 1,281; и₅= 0,900;

Значение шестой передачи для более эффективного её использования примем вне значений ряда геометрической прогрессии, несколько сблизив его со значением пятой передачи.

U_Л=0,700.

о

Однако полученные в результате проведённых расчётов значения придаточных чисел коробки передач (за исключением передаточного числа первой передачи) являются теоретическими и требуют уточнения.

Для этого воспользуемся данными таблицы 2.2 в которой приведены реализуемые на практике значения передаточных чисел, рассчитанные исходя из возможных значений числа зубьев ведущих и ведомых шестерен коробки передач.

В соответствии с таблицей 2.3 примем значение передаточного числа второй передачи равным 2,563 (число зубьев ведущей шестерни - 16, ведомой - 41); третьей передачи - 1,800 (число зубьев ведущей шестерни - 20, ведомой - 36); четвёртой передачи - 1,280 (число зубьев ведущей шестерни - 25, ведомой - 32); пятой передачи - 0,906 (число зубьев ведущей шестерни - 32, ведомой - 29); шестой передачи - 0,703 (число зубьев ведущей шестерни - 37, ведомой - 26).

Таблица 2.3. Практически реализуемые значения передаточных чисел, в зависимости от числа зубьев ведущей и ведомой

шестерни.