Ступенчатые и планетарные коробки передач механических трансмиссий - часть 14

 

 

55

 

Эквивалентный КПД коробки передач 

 

Эквивалентного КПД  коробки определяем по заданным значениям коэф-

фициента K

p

 распределения по передачам расчетного ресурса (см. п.2.1) и зна-

чениям КПД на каждой передаче, принимая на прямой передаче   

)

4

(

x

∂

η  = 1: 

 

=

η

+

η

+

η

+

η

=

η

∂

∂

∂

∂

)

4

(

x

)

4

(

p

)

3

(

x

)

3

(

p

)

2

(

x

)

2

(

p

)

1

(

x

)

1

(

p

Е

K

K

K

K

 

= 0,25 · 0,9611 + 0,35 · 0,9904 + 0,1 · 0,97 + 0,3 · 1 = 0,984. 

 

 

2.10. Выбор рациональной схемы коробки передач 

 
Кинематические схемы конкурентоспособных планетарных коробок пере-

дач № 1, 3, 6;    1, 6, 8    и    3, 6, 8 оцениваем по критериям: 

     а) простота кинематической схемы; 
     б) высокий эквивалентный коэффициент полезного действия; 

       в)  небольшой      вращающий    момент,   передаваемый      фрикционной    
блокировочной муфтой. 

С этой целью строим в масштабе кинематические схемы коробки передач, 

принимая  равными  чертежные  размеры  коронных  зубчатых  колес  в  каждом 
дифференциальном  механизме.  Для  проектируемой  коробки  передач  самой 
простой является схема № 1, 3, 6, а наиболее сложной – кинематическая схема 
№ 1, 6, 8, в которой через отверстие солнечной шестерни звена 1 проходят два 
соосных  вала.  Кинематические  схемы  отмечаем  номерами  (рангом)  в  порядке 
их конструктивного усложнения (табл. 2.10). 

 

Таблица 2.10 

Техническая характеристика планетарных коробок передач 

 

Обозначение 

коробки передач 

Ранг 

схемы 

Эквивалентный 

КПД 

Момент 

муфты 

Приоритетность 

конструирования 

1,3,6 1 

0,998 

0,333 T

∂

 

     1 

1,6,8 3 

0,982 

0,333 T

∂

 

     3 

3,6,8 2 

0,984 

0,333 T

∂

 

     2 

 
 
Сопоставляя  коробки  передач  по  основным  показателям,  устанавливаем 

очередность   (приоритетность)  разработки  их  конструкции.    Как   видно    из  
табл. 2.10, по конструктивной простоте и высокому КПД следует отдать пред-
почтение коробке передач № 1, 3, 6. 

 
 

 

 

56

 

3.  ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ 

 

3.1.  Механический привод 

 
 Для коробок передач с двумя степенями свободы наибольшее распростра-

нение  получил  механический  привод  к  исполнительному  механизму  переклю-
чения передач. Механический привод может быть непосредственным или дис-
танционным.  В  первом  случае  рычаг  переключения  передач  воздействует  на 
головки  и  штоки  вилок  переключения  непосредственно.  При  дистанционном 
приводе это воздействие осуществляется с помощью дополнительных звеньев. 
Непосредственный привод применяется при достаточно близком расположении 
коробки передач и рабочего места водителя, в противном случае – дистанцион-
ный привод. Управление с механическим дистанционным приводом иногда за-
меняется  полуавтоматическим  командным  управлением  с  использованием 
пневматических  и  иных  устройств  или  автоматическим.  Однако  такие  виды 
управления  в  вальных  коробках  передач  механических  трансмиссий  при  двух 
степенях  свободы  заметного  распространения  пока  не  получили.  Механизмы 
переключения передач с непосредственным приводом имеют, например, короб-
ки передач, конструкции которых показаны на рис. 3.1. Дистанционный меха-
нический привод имеют коробки передач автомобилей МАЗ, КамАЗ и др. 

 
 

 

Рис. 3.1. Конструкция механизма переключения передач 

с качательным движением вилок 

 
Перемещения    зубчатых    муфт    или  передвижного  зубчатого  колеса  при 

переключениях  передач  производятся  с помощью  вилок. Последние имеют 
поступательное  перемещение    или      касательное.  Вилки    с      поступательным 
перемещением располагаются на штоках (ползунах), устанавливаемых в крыш-
ке  коробки.  Вилки  с  поступательным  движением  имеют  оси  качания,  закреп-
ленные на стенках картера коробки; привод к ним осуществляется продольны-
ми штангами. 

 

 

57

 

В  соответствии  со  специальными  требованиями  к  ступенчатым  коробкам 

передач механических трансмиссий, механизм переключения имеет устройства 
для  фиксации  нейтральных  положений,  включенной  передачи  (фиксаторы)  и 
предотвращения  одновременного  перемещения  двух  вилок  (замок),  а  также 
предохранитель,  затрудняющий  перевод  рычага  переключения  в  положение, 
при котором может быть включен задний ход, а иногда и первая передача. 

Удобство  управления  при  механическом  приводе  обеспечивается:  рацио-

нальным расположением рычага переключения; ограничением расчетного уси-
лия на рукоятке рычага, хода рычага, числа избираемых его положений (числа 
штоков);  установкой  синхронизаторов.  В  коробке  передач  с  двумя  степенями 
свободы  необходимое  количество  штоков  (вилок)  определяется  числом  пере-
дач, включая передачу заднего хода. Для 4- и 5- ступенчатых коробок передач 
необходимо иметь три штока   (три вилки),   для 6- и 7- ступенчатой коробок – 
четыре. Уже при наличии четырех штоков управление усложняется. Усложне-
ние управления является одним из факторов, ограничивающих возможное чис-
ло ступеней в коробках передач с двумя степенями свободы. 

Для  многоступенчатых  коробок  передач  с  тремя  степенями  свободы  при-

меняется смешанная система управления. Базовая коробка имеет управление с 
механическим  приводом,  а  дополнительный  редуктор – обычно  преселек-
торное,  в  котором  используются  пневматический  или  электропневматический 
привод. На рис. 3.2 показана принципиальная схема управления переключени-
ем делителя многоступенчатой коробки передач.  

В  данном  случае  используется      пневматический  привод.  Выбор  ступени 

делителя производится с помощью переключателя 1, установленного на рычаге 
переключения передач базовой коробки. Для того чтобы после установки пере-
ключателя    в  положение  требуемой  ступени  делителя  произошло  выключение 
предшествующей  ступени  и    включение  требуемой,  необходимо  выключить 
сцепление. 

Зубчатые  муфты  коробок  передач  выполняют  с  прямыми  зубьями,  имею-

щими наиболее технологичный эвольвентный профиль. Обычно модуль m (мм) 
составляет: для муфт коробок передач легковых автомобилей –  2,0 – 2,5; гру-
зовых автомобилей –  2,5 – 5,0. 

Делительный  диаметр  зубчатого  венца  муфты  и  параметры  зубьев  выби-

раются  конструктивно  с  учетом  стандартов,  действующих  на  предприятиях. 
Необходимая длина зубьев муфты определяется расчетом исходя из допускае-
мых  напряжений  смятия  боковых  поверхностей  зубьев.  Для  уменьшения  хода 
вилок переключения и осевого размера коробки передач стремятся уменьшать 
длину зубьев муфты за счет увеличения ее диаметра. 

Кроме обеспечения достаточной прочности и компактности зубчатых муфт 

необходимо  предупреждать  самовыключение  их  под  нагрузкой,  что  является 
одним из специальных требований к коробке передач, рис. 3.3. Самовыключе-
ние связано с особенностями работы зубчатого соединения муфты и появлени-
ем осевой выталкивающей силы.  

 

 

58

 

 

Рис. 3.2. Принципиальная схема управления передним дополнительным 

редуктором-делителем  10–ступенчатой  коробки   передач   КамАЗ: 

1– переключатель крана управления делителем; 2 – кран управления делителем 

3 – воздухораспределитель;   4 – редукционный клапан;   5 – клапан включения 

ступеней   делителя;   6 –упор;   7– силовой цилиндр;    ВС – сигнальная лампа; 

НС – высшая ступень в делителе; НС – низшая ступень; ПС – привод сцепления 

 
Отсутствие погрешностей в исходном положении соединяемых элементов 

обеспечивается при проектировании разработкой соответствующей допусковой 
схемы и фиксацией положения крышки коробки относительно картера. 

Вероятность  самовыключения  уменьшается  за  счет  некоторых  конструк-

тивных  мероприятий,  суть  которых  состоит  в  создании  замка  в  муфтовом  со-
единении,  препятствующего  осевому  перемещению  передвижной  муфты  под 
нагрузкой: придание зубьям полумуфт конусности по длине; выполнение зубь-
ев  полумуфт  с  уступом  по  длине;  устройство  различных  вариантов  замков  за 
счет разделения зубьев ступицы муфты и передвижной муфты на два-три венца 
с  различной  толщиной  зубьев.  Зубья  с  конусностью  по  длине  имеют  у  торца 
большую толщину (рис. 3.3, a). Осевая сила, возникающая на слегка наклонных 
поверхностях,  имеет  направление,  препятствующее  выходу  зубьев  из  зацепле-
ния. Зубья с уступом по длине (рис. 3.3, б) также обеспечивают создание замка, 
препятствующего  выходу  их  из  зацепления  под  нагрузкой.  В  односторонней 
муфте  ступица  может  выполняться  с  двумя  венцами – узким  блокирующим  и 
более  широким  рабочим,  зубья  которого  несколько  тоньше.  Под  нагрузкой  во 
включенной муфте на ее ступице создастся замок за счет различия в толщине