6, 7, 8, 9, 10 − Шестерни; 4 − вторичный вал; 5 − промежуточный вал.
Рисунок 1.2 − Схема работы трехвальной коробки передач
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 7, 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.
1.2.4 Многоступенчатые коробки передач
С увеличением числа передач в коробке передач увеличивается число зубчатых пар в ней, длина коробки передач, длина валов, снижается жесткость валов, увеличиваются перекосы в зубчатых зацеплениях и подшипниках, увеличивается масса и стоимость коробки передач. Условно коробки передач с числом передач равным и более восьми называют многоступенчатыми. Их выгоднее изготавливать в виде составной конструкции, состоящей из базовой коробки передач и одной или двух дополнительных коробок. Если, например, число передач прямого хода в коробке передач равно двенадцати, то в коробках передач с двумя или тремя валами для обеспечения этих передач необходимо иметь двенадцать пар зубчатых колес. В коробке передач, состоящей из базовой с четырьмя передачами и дополнительной коробки с тремя передачами необходимо всего семь пар зубчатых колес. Однако необходимо учитывать, что коробка передач, выполненная в виде одного агрегата, имеет две степени свободы, и следовательно один элемент управления, тогда как во втором случае степеней свободы три, а элементов управления два. Кроме того, при выполнении многоступенчатой коробки передач в виде двух коробок возникает задача распределения передаточных отношений между базовой и дополнительной
коробками передач.
Принципиально здесь возможны два варианта (рисунок 1.3). На рисунках на верхней оси показаны номера передач (сверху) и в логарифмическом масштабе отложены передаточные отношения базовой коробки передач (снизу). На нижней оси показаны те же величины для многоступенчатой коробки передач (на выходе). При этом принято, что передаточные отношения подчиняются закону геометрической прогрессии, поэтому отрезки по осям между соседними передачами одинаковы. Вертикальные линии между осями соответствуют прямой передаче в дополнительной коробке передач (она не изменяет передаточное отношение базовой коробки передач), а наклонные линии – понижающей передаче в дополнительной коробке.
По варианту а) включение понижающей передачи в дополнительной коробке дает передачу с передаточным отношением, делящим передаточные отношения соседних передач базовой коробки передач (в данном случае пополам). Такие дополнительные коробки называют делителями. По варианту б) передаточное отношение понижающей (первой) передачи в дополнительной коробке превышает передаточное отношение первой передачи основной коробки передач. Такие дополнительные передачи называют демультипликаторами. Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки. При выборе схемы для конкретного автомобиля варианты сравнивают по сложности управления, универсальности и сложности конструкции.
В варианте а) для включения первой передачи на выходе надо включить первую передачу в базовой коробке и пониженную в дополнительной. Для получения второй - надо не изменяя передачи в базовой коробке, включить прямую передачу в дополнительной. Для третьей, и других нечетных, надо будет переключать передачи и в базовой коробке и в дополнительной. В варианте б) для включения передач с первой по четвертую надо включить пониженную передачу в дополнительной коробке и управлять только базовой. Для включения передач с пятой по восьмую надо переключить передачу в дополнительной коробке на прямую, а далее вновь управлять только базовой коробкой передач. Таким образом, удобнее управлять коробкой с демультипликатором.
Для оценки степени унификации надо учесть, что диапазон передаточных отношений в коробке передач определяется диапазоном дорожных условий: сопротивлений движению, скоростей. Диапазон передаточных отношений базовой коробки передач Dбкп в варианте а) почти такой же, как и в многоступенчатой коробке передач Dкп и поэтому базовая коробка передач может применяться и без дополнительной, т.е. она обладает высокой степенью унификации. Диапазон передаточных отношений базовой коробки передач по второму варианту намного меньше, чем у многоступенчатой, т.е. у базовой вместе с дополнительной. Поэтому такая базовая коробка может применяться только вместе с дополнительной.
а) б)
а − с делителем;
б − с демультипликатором.
Рисунок 1.3 − Схемы коробок передач
При оценке сложности конструкции надо учитывать, что передаточное отношение понижающей передачи демультипликатора намного меньше, чем у делителя. Поэтому установка демультипликатора впереди базовой коробки передач приведет к существенному увеличению вращающего момента на выходном валу базовой коробки передач и ее размеров. Поэтому демультипликатор целесообразно устанавливать за базовой коробкой передач, а делитель перед базовой коробкой. Дополнительная коробка, размещенная впереди базовой коробки (рисунок 1.4), позволяет достичь удвоения числа передач введением всего одной дополнительной зубчатой пары. Для получения удвоенного числа передач при заднем расположении нужны уже две зубчатые пары.
Рисунок 1.4 −Схема коробки передач с делителем и демультипликатором