Теоретическое введение. Автомобильная коробка передач – это зубчатый многоступенчатый механизм с ручным переключением, служащий для изменения частоты вращения ведомого вала

Автомобильная коробка передач – это зубчатый многоступенчатый механизм с ручным переключением, служащий для изменения частоты вращения ведомого вала. Общий вид и кинематическая схема автомобильной коробки передач представлены на рис. 6.1.

Коробку передач образуют пять пар зубчатых колес, имеющих передаточные отношения . Зубчатые колеса образуют различные кинематические схемы, обеспечивающие четыре передаточных отношения коробки . На боковых поверхностях зубчатых колес выполнены кулачковые муфты, за счет включения которых происходит изменение передаточного отношения коробки. Переключение скоростей осуществляется перемещением блока зубчатых колес II₁ – III₁ и зубчатого колеса I₂ c помощью вилок и рычага переключения. Задний ход в коробке передач обеспечивается путем передвижения блока зубчатых колес I₁ – IV₁. Колесо I₂ связано с валом шлицевым соединением, допускающим его осевое перемещение. Посадочные поверхности зубчатых колес I₁, II₁, III₁, IV₁ образуют с валом подшипник скольжения. Это позволяет им вращаться со скоростью, отличной от скорости вращения вала. Остальные колеса и шестерни жестко зафиксированы на валу.

Рис. 6.1. Общий вид и кинематическая схема автомобильной коробки передач

передаточное отношение передачи определяется как

,

где ω₁ и ω₂ – угловые скорости соответственно ведущего и ведомого звена.

Если механизм имеет несколько передач, соединенных последовательно и передающих крутящий момент, общее передаточное отношение i₀ определяется как

i₀ = i₁ i₂ i₃… i_n,

где i₁, …, i_n – передаточные отношения передач.

При расчетах зубчатых передач чаще используется понятие передаточного числа:

,

где z₁ и z₂ – числа зубьев соответственно шестерни и колеса.

Общий КПД механизма определяется по выражению:

,

где η₁, …, η_i – КПД отдельных звеньев механизма.

Следовательно, общий КПД коробки передач определяется по выражению:

,

где – КПД одной пары подшипников качения; – КПД одной зубчатой цилиндрической передачи; – КПД кулачковой муфты.

Геометрия цилиндрического зубчатого зацепления приведена в теоретическом введении к лабораторной работе № 2.

Основная геометрическая характеристика зубчатой передачи – модуль зацепления:

,

где p – шаг зубьев по делительной окружности колеса; b – угол наклона линии зуба.

Значения модуля m стандартизированы ГОСТ 9563-60.

При проектировании цилиндрической зубчатой передачи необходимо также рассчитывать:

– диаметры делительной окружности шестерни и колеса ;

– диаметры основных окружностей шестерни и колеса d_b = d cosα;

– диаметры впадин шестерни и колеса ;

– диаметры вершин шестерни и колеса ;

– делительное межосевое расстояние а = 0,5m(z₁ + z₂).

Если передача выполнена без смещения, то диаметры начальных окружностей d_w = d, а начальное межосевое расстояние а_w = a. Межосевые расстояния стандартизированы ГОСТ 2185-66.