2.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используется ремённая, цепная, зубчатая рядовая с кулачковой муфтой и червячная передачи, ГОСТ 2.770-68 «Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики» (прил. 2) и штангенциркуль.
2.3.1. Изучить устройство и принцип работы каждой передачи, обращая внимание на характер соединения и крепления отдельных элементов передачи между собой и с опорой.
2.3.2. Пользуясь обозначениями ГОСТ 2.770-68 «Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики», вычертить кинематические схемы каждой передачи.
2.3.3. Установить расчётные формулы для определения передаточных отношений отдельных передач. В соответствии с расчётными формулами определить путем измерения и подсчёта необходимые параметры передач (диаметры шкивов, шаг цепи, число зубьев, заходов и т.д.).
2.3.4. Вычислить передаточное отношение каждой передачи.
2.3.5. Рассчитать передаточное отношение многоступенчатой передачи по заданию преподавателя.
Лабораторная работа № 3 Изучение общего устройства автомобиля, назначения элементов трансмиссии и исследование работы автомобильного дифференциала
3.1. Цель работы
Целью работы является изучение общего устройства автомобиля, элементов трансмиссии, принципа действия и основных кинематических свойств конического автомобильного дифференциала теоретически и экспериментально.
3.2. Теоретическая часть
На рис. 3.1. представлена схема трансмиссии автомобиля.
Рис. 3.1. Схема трансмиссии автомобиля:
1 Силовая установка (двигатель); 2 муфта сцепления;
3 Коробка переменных передач (кпп); 4 карданный вал; 5 задний мост; 6 ведущие колеса; 7 управляемые колеса
Для передачи момента крутящего Мкр от вала двигателя к исполнительным органам машины (ходовому оборудованию, механизмам привода рабочего органа и т.д.) служат трансмиссии, которые классифицируются на механические, гидромеханические, гидрообъёмные, электрические, комбинированные. Элементы трансмиссии обеспечивают наивыгоднейшие условия работы двигателя за счёт изменения передаточного числа. Так, низшая ступень обеспечивает при Nдв мощности двигателя меньшую скорость и большую силу тяги, а высшая обеспечивает большую скорость и меньшую силу тяги.
К элементам трансмиссии относятся: сцепление, служащее для передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач, кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного соединения их между собой; коробка передачи, обеспечивающая движение автомобиля с разными угловыми скоростями, а также движение вперед, назад; карданная передача служит для передачи момента от одного агрегата к другому в тех случаях, когда оси валов не совпадают и могут изменять свои положения.
Наибольшее распространение в конструкциях передач ведущих мостов получили дифференциалы с коническими или цилиндрическими зубчатыми колёсами.
На рис. 3.2 показана схема ведущего моста автомобиля с коническим дифференциалом. Собственно дифференциальный механизм состоит из зубчатых колёс 1, 2, 3 с числами зубьев Z1, Z2, Z3 и звена Н, называемого водилом и являющегося коробкой дифференциала.
Рис. 3.2. Схема ведущего моста с коническим дифференциалом
Геометрические оси одинаковых колёс Z1, и Z3 совпадают с общей осью механизма 0-0, и поэтому эти колёса называются центральными или солнечными колёсами. Колесо Z2 свободно вращается в подвижном подшипнике водила Н и вместе с ним движется вокруг обшей оси механизма 0-0, оставаясь в то же время в постоянном зацеплении с колёсами Z1, и Z3. Колесо Z2 обычно называется сателлитом. Коробка Н дифференциала жёстко скреплена с большим коническим (ведомым) зубчатым колесом Z4. Центральные конические колёса Z1, и Z3 жёстко посажены на отдельные валы, связанные с ведущими колёсами моста и называемые полуосями. Коническая зубчатая передача, состоящая из колёс Z4 и Z5, обычно называется главной передачей моста. Вращающий момент от двигателя автомобиля через коробку передач, карданную передачу 8 и конические колёса Z5 и Z4 главной передачи передаётся к коробке Н дифференциала, а затем от коробки через сателлит Z2 равномерно распределяется по полуосям 7 колёс К1 и К3. Второй сателлит, расположенный напротив сателлита Z2, показан штриховыми линиями, ставится в механизм для возможности передачи большей мощности и разгрузки центральных подшипников и в кинематическом отношении не играет роли. В обращенном механизме, когда водило Н неподвижно вследствие добавления ко всем звеньям минус nн оборотов, обороты колеса Z1 равны (n1-nн), а обороты колеса Z3 равны (n3-nн), поэтому передаточное отношение равно
При движении автомобиля по прямому ровному участку дороги, при одинаковом сопротивлении движения ведущих колёс (правого и левого) и их одинаковых радиусах качения сателлиты, находящиеся в коробке дифференциала, не будут иметь вращения вокруг своих осей, они кажутся как бы жёстко соединёнными с коробкой и полуосями, а следовательно, и с колёсами. При таком положении сателлиты вместе с коробкой дифференциала будут вращаться с числом оборотов n1 = n3 = nн =nср. В этом случае дифференциал ведущего моста работает как жёсткая муфта, соединяющая карданный вал через главную передачу с полуосями колёс.
Движущие моменты М1 и М2 уравновешиваются при равномерном движении моментами сопротивления МС1 и МС3 на колёсах. Это свойство, с одной стороны, является положительным качеством дифференциала, но, с другой - причиняет большие помехи при эксплуатации автомобиля, снижает его проходимость и снижает тяговые качества самоходных землеройных машин при работе на неоднородной неровной поверхности. Например, если в гололедицу автомобиль одним колесом попал на обледенелую колею и, следовательно, это колесо разгрузилось от момента сцепления, то по соотношению (3.6) от момента разгружается и второе колесо, исчезает вместе с тем и момент на карданном валу, если пренебречь сопротивлением в трансмиссии. Автомобиль не в состоянии будет тронуться с места, пока искусственным путём (например, подсыпкой песка под буксующее колесо) не удастся повысить сцепление колеса с дорогой. При работе самоходных машин для земляных работ на неоднородной неровной поверхности ведущие колёса, попадая в различные условия сцепления и под действием различных вертикальных нагрузок, пробуксовывают в разной степени и в целом снижаются тяговые качества машины.
Аналогичная картина наблюдается и при движении автомобиля по пересечённой местности. Для восстановления тяговых качеств и проходимости прибегают к блокировке дифференциала, т.е. приводят с помощью определённого устройства, способного действовать автоматически, к остановке сателлит Z2 на своей оси. В этом случае работает только главная передача моста [6].