Расчет автомобиля

- М.: Машиностроение, 1975. - 286 с.Конструкция автомобиля. Шасси/ Под общ. ред. А.Л. Карунина. – М.: МАМИ, 2000. – 528 с.Кочалос Н.К., Лаптева В.А. и др. Методические указания к выполнению организационно-экономической части дипломного проекта специальности «Автомобиле- и тракторостроение». – М.: МГТУ «МАМИ», 2007.ПриложениеАнализ результатов патентных исследованийВ патенте [RU 2 444 659 C1. Коробка передач к транспортному средству. Рассоха В.И., Исайчев В.Т. Опубл. 2012.03.10] предложена коробка передач к транспортному средству, содержащая цилиндрический косозубый планетарный редуктор, коронная шестерня которого установлена подвижно на шлицах на ведущем валу, солнечная шестерня - свободно, а водило с сателлитами и их осями - жестко на ведомом валу, фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые через корпус муфты - с водилом, и центробежные грузы на корпусе муфты, которые могут расходиться и через рабочие пружины сжимать диски, отличающаяся тем, что она снабжена автоматической системой управления состоянием солнечной шестерни (блокирование, разблокирование), включающей тормозок, состоящий из шкива, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента которого через тяги и двуплечие рычаги с пружиной связана с коронной шестерней и двуплечим рычагом управления через тягу непосредственно от водителя, а левая сторона корпуса муфты установлена через подшипник на шейке коронной шестерни, причем между корпусом муфты и коронной шестерней имеется зазор.Техническим результатом предлагаемой коробки передач является обеспечение работоспособности и повышение надежности конструкции.Указанный технический результат достигается тем, что в двухступенчатой коробке передач, содержащей цилиндрический косозубый планетарный редуктор, коронная шестерня которого подвижно установлена на шлицах на ведущем валу, а солнечная шестерня - свободно и водило с сателлитами и их осями - жестко на ведомом валу, фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые - через корпус муфты - с водилом и центробежные грузы на корпусе муфты, которые могут расходиться и через рабочие пружины сжимать диски, снабжена автоматической системой управления состоянием солнечной шестерни (блокирование, разблокирование), включающей тормозок, состоящий из шкива, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента которого через тяги и двуплечие рычаги с пружиной связана с коронной шестерней, а также с рычагом управления непосредственно от водителя, а с целью устранения трения скольжения между коронной шестерней и корпусом муфты левая сторона последнего установлена через подшипник на шейке коронной шестерни, причем между корпусом муфты и коронной шестерней имеется зазор.На рис.1 изображена схема предлагаемой коробки передач.Рисунок. Коробка передач к транспортному средствуПредлагаемая коробка передач включает планетарный понижающий цилиндрический косозубый редуктор и автоматическую систему переключения с первой передачи на вторую. Планетарный редуктор состоит из ведущего вала 1, на котором подвижно на шлицах установлена коронная шестерня 2, солнечной шестерни 3, свободно установленной на ведомом валу 4 с жестко закрепленным на нем водилом 5 с осями 6 и сателлитами 7, находящимися в зацеплении с коронной и солнечной шестернями.Автоматическая система переключения состоит из фрикционной муфты, ведущие диски 8 которой связаны через шлицы с коронной шестерней, а ведомые диски 9 через корпус 10 - с водилом и, следовательно, с ведомым валом, центробежных грузов 11 с пружинами 12, закрепленных на осях на корпусе муфты и автоматической системы управления состоянием солнечной шестерни, включающей тормозок, состоящий из шкива 13, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента 14 которого через тяги 15 и 16 и двуплечие рычаги 17 и 18 с пружиной 19 связана с коронной шестерней, а также через тягу 20 с двуплечим рычагом управления 21 с сектором и фиксатором непосредственно от водителя. Левая сторона корпуса муфты опирается на подшипник 22, установленный на шейке 23 коронной шестерни.Работает предлагаемая коробка передач следующим образом.А) При использовании коробки передач на транспортном средстве с непостоянно замкнутым сцеплением или гидротрансформатором.Рукоятка рычага управления тормозком находится в верхнем положении «Тормозок включен». При работающем двигателе, включении сцепления и разгоне на первой передаче солнечная шестерня 3 редуктора за счет рабочей пружины 19 и осевой силы в зацеплении коронная шестерня 2 - сателлиты 7 заблокирована тормозком.При достижении заданной скорости движения в процессе разгона центробежные силы грузиков 11 становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта коробки передач через исполнительные плечи грузиков и пружины 12 начинает плавно включаться и передавать крутящий момент, а крутящий момент и осевая сила в зацеплении коронная шестерня - сателлиты - уменьшаться, при этом одновременно коронная шестерня 2 по шлицам ведущего вала плавно перемещается вправо и через рычаги 18, 17 и тяги 16, 15 выключает тормозок системы управления, освобождая (разблокируя) солнечную шестерню 3.При этом планетарный редуктор фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ним детали вращаются как одно целое - включена вторая передача. При снижении скорости движения транспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на первую передачу, а при достижении заданной скорости вновь переходить на вторую передачу в зависимости от сил сопротивления движению и положения педали газа.Для движения накатом необходимо выключить сцепление или рукоятку рычага управления тормозком перевести в нижнее положение «Тормозок выключен», как показано на схеме.Б) При использовании коробки передач на транспортном средстве с постоянно замкнутым сцеплением.Транспортное средство неподвижно. При работающем двигателе, выключенном рукояткой рычага управления тормозке и включенном постоянно замкнутом фрикционном сцеплении ведущий вал, коронная шестерня, сателлиты и солнечная шестерня будут вращаться, а водило с ведомым валом будут неподвижны.Для трогания транспортного средства с места водитель выключает сцепление, переводит рукоятку управления тормозком в верхнее положение «Тормозок включен», при этом солнечная шестерня тормозком блокируется, что соответствует включенной первой передаче.Далее водитель, нажимая на газ, отпускает педаль сцепления. Транспортное средство трогается. При этом вращается ведущий вал с коронной шестерней, сателлиты, водило с корпусом фрикционной муфты и ведомым валом, а действующие осевые силы в зацеплении коронная шестерня - сателлиты увеличивают силу затяжки ленты тормозка и препятствуют преждевременному включению фрикционной муфты от центробежных сил грузиков.При достижении заданной скорости движения в процессе разгона центробежные силы грузиков 11 становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта коробки передач через исполнительные плечи грузиков и пружины 12 начинает плавно включаться и передавать крутящий момент, а крутящий момент и осевая сила в зацеплении коронная шестерня - сателлиты - уменьшаться, при этом одновременно коронная шестерня 2 по шлицам ведущего вала плавно перемещается вправо и через рычаги 18, 17 и тяги 16, 15 выключает тормозок системы управления, освобождая (разблокируя) солнечную шестерню 3.При этом планетарный редуктор фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ним детали вращаются как одно целое - включена вторая передача. При снижении скорости движения транспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на первую передачу, и наоборот.При последовательном соединении двух, трех и более предложенных коробок передач можно получить трех-, четырех- и т.д. ступенчатые автоматические коробки передач.Таким образом, предлагаемая коробка передач имеет простую конструкцию, небольшие габариты, массу и стоимость, не требует затрат энергии на работу ее системы управления, позволяет освободить водителя от необходимости переключения передач и управления фрикционным сцеплением в процессе движения с целью снижения напряженности труда и утомляемости водителя, аварийности и повышения безопасности движения и надежности фрикционного сцепления, которое будет использоваться только при трогании с места.В патенте [RU 2 495 301 C1. Коробка передач к автотранспортному средству. Рассоха В.И., Исайчев В.Т. Опубл. 2012.10.10] приведена Коробка передач к автотранспортному средству, содержащая цилиндрический косозубый планетарный редуктор, коронная шестерня которого установлена подвижно на шлицах на ведущем валу, солнечная шестерня - свободно, а водило с сателлитами и их осями - жестко на ведомом валу, фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые через корпус муфты - с водилом, и центробежные грузы на корпусе муфты, которые могут расходиться и через рабочие пружины сжимать диски и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни (блокирование, разблокирование), включающей тормозок, состоящий из шкива, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента которого через тяги и двуплечие рычаги с пружиной связана с коронной шестерней и двуплечим рычагом управления через тягу непосредственно от водителя, а левая сторона корпуса муфты установлена через подшипник на шейке коронной шестерни, отличающаяся тем, что она имеет три последовательно соединенных планетарных цилиндрических косозубых редуктора с фрикционными муфтами с грузами, с пружинами и автоматическими системами управления состоянием солнечных шестерен - три модуля, так что ведомый вал предыдущего модуля является ведущим валом последующего, установленный за последним модулем механизм реверса, включающий ведущую шестерню, установленную подвижно на шлицах на ведомом валу третьего модуля с осевым венцом меньшего диаметра с внутренними зубьями, ведомую шестерню, установленную жестко на валу реверса, блок шестерен и паразитную шестерню заднего хода, установленные свободно на осях, параллельных валам реверса.Техническим результатом предлагаемой коробки передач является увеличение количества ступеней и обеспечение заднего хода автотранспортного средства.Указанный технический результат достигается тем, что коробка передач, включающая планетарный цилиндрический косозубый редуктор, коронная шестерня которого подвижно установлена на шлицах на ведущем валу, а солнечная шестерня - свободно и водило с сателлитами и их осями - жестко на ведомом валу, фрикционную многодисковую муфту, ведущие диски которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые - через корпус муфты - с водилом и центробежные грузы на корпусе муфты, которые в зависимости от соотношения осевой силы в зубчатом зацеплении редуктора и их центробежной силы могут расходиться и через рабочие пружины сжимать диски, блокируя, таким образом, ведущие и ведомые валы для включения второй передачи и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни (блокирование - первая передача, разблокирование - вторая передача), включающей тормозок, состоящий из шкива, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента которого через тяги и двуплечие рычаги с пружиной связана с коронной шестерней, а также с рычагом управления непосредственно от водителя, а с целью устранения трения скольжения между коронной шестерней и корпусом муфты левая сторона последнего установлена через подшипник на шейке коронной шестерни, причем между корпусом муфты и коронной шестерней имеется зазор, имеет три последовательно соединенных планетарных цилиндрических косозубых редуктора с фрикционными муфтами с грузами с пружинами и автоматическими системами управления состоянием солнечной шестерни - три модуля, так что ведомый вал предыдущего модуля является ведущим валом последующего, установленный за последним модулем механизм реверса, включающий ведущую шестерню, установленную подвижно на шлицах на ведомом валу третьего модуля с осевым венцом меньшего диаметра с внутренними зубьями, ведомую, установленную жестко на валу реверса, блок шестерен и паразитную шестерню заднего хода, установленные свободно на осях, параллельных валам реверса.На рис. изображена схема предлагаемой коробки передач (механизм реверса изображен в нейтральном (среднем) положении).Рис. Схема предлагаемой коробки передач (механизм реверса изображен в нейтральном (среднем) положении)Предлагаемая коробка передач к автотранспортному средству содержит три последовательно соединенных модуля так, что ведомый вал предыдущего модуля является ведущим валом последующего и установленный за последним модулем механизм реверса. Каждый модуль включает планетарный понижающий цилиндрический косозубый редуктор и автоматическую систему переключения. Планетарный редуктор состоит из ведущего вала 1, на котором подвижно на шлицах установлена коронная шестерня 2, солнечной шестерни 3, свободно установленной на ведомом валу 4, с жестко закрепленным на нем водилом 5 с осями 6 и сателлитами 7, находящимися в зацеплении с коронной и солнечной шестернями. Автоматическая система переключения включает фрикционную муфту, ведущие диски 8 которой через шлицы связаны с коронной шестерней, а ведомые диски 9 через корпус муфты 10 - с водилом и, следовательно, с ведомым валом, центробежные грузы 11 с рабочими пружинами 12, закрепленные на осях на корпусе муфты, и автоматическую систему управления состоянием солнечной шестерни, включающую тормозок, состоящий из шкива 13, жестко установленного на ступице солнечной шестерни, тормозная лента 14 которого через тяги 15 и 16 и двуплечие рычаги 17 и 18 с пружиной 19 связана с коронной шестерней, а также у первого модуля через тягу 20, двуплечий рычаг 21, тягу 22 - с рычагом управления 23 с сектором и фиксатором непосредственно от водителя. Левая сторона корпуса муфты опирается на подшипник 24, установленный на шейке 25 коронной шестерни. Механизм реверса включает ведущую шестерню 26 с внутренними зубьями, установленную на ведомом валу третьего модуля жестко, ведомую шестерню 27, установленную на валу 28 реверса подвижно на шлицах, и зубчатый венец 29 с внутренними зубьями справа на шкиве тормозка третьего модуля. На концах осей сателлитов третьего модуля, между солнечной шестерней и тормозком, установлен жестко шкив 30 заднего хода с тормозной лентой 31. Тормозные ленты 31, 14 шкива заднего хода и тормозка третьего модуля через регулируемые тяги 32, 33, двуплечий рычаг 34, жестко связанный с ним около оси под прямым углом рычаг 35, регулируемую тягу 36 и ведомая шестерня 27 реверса через рычаг 37, жестко соединенный с регулируемой тягой (с правым свободным концом) 36, связаны с рычагом 38 реверса. Рабочая длина обеих частей единой жесткой регулируемой тяги 36, расположенных слева и справа от ее шарнирного соединения с рычагом 35, регулируется отдельно друг от друга.Предлагаемая коробка передач работает следующим образом.а) При использовании коробки передач на автотранспортном средстве с непостоянно замкнутым сцеплением или гидротрансформатором.Рукоятка рычага управления тормозком находиться в положении «Тормозок включен». При работающем двигателе, включении сцепления и разгоне на первой передаче солнечные шестерни 3 планетарных редукторов всех модулей за счет рабочих пружин 19 и осевых сил в зацеплениях коронная шестерня 2 - сателлиты 7 заблокированы тормозками.При достижении заданной скорости в процессе разгона на первой передаче центробежные силы грузиков 11 в первом модуле становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта этого модуля через исполнительные плечи грузиков и пружины 12 начинает плавно включаться и передавать крутящий момент, а крутящий момент и осевая сила в зацеплении коронная шестерня - сателлиты - уменьшаться, при этом одновременно коронная шестерня 2 по шлицам ведущего вала плавно перемещается вправо и через рычаги 18, 17 и тяги 16, 15 выключает тормозок системы управления первого модуля, освобождая (разблокируя) его солнечную шестерню 3. При этом планетарный редуктор первого модуля фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ними детали вращаются как одно целое - включена вторая передача.Далее идет разгон на второй передаче. При этом аналогично проходит рабочий процесс во втором модуле и при заданной скорости включается третья передача блокированием его планетарного механизма. Также третьим модулем включается и четвертая передача. При снижении скорости движения автотранспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на предыдущую передачу, а при достижении заданной скорости вновь переходить на более высокую передачу в зависимости от сил сопротивления движению и положения педали газа.Для движения накатом необходимо выключить сцепление или рукоятку рычага управления тормозком первого модуля перевести в положение «Тормозок выключен», как на чертеже.б) При использовании коробки передач на автотранспортном средстве с постоянно замкнутым сцеплением.Автотранспортное средство неподвижно. При работающем двигателе, выключенном рукояткой рычага управления тормозке первого модуля и включенном постоянно замкнутом фрикционном сцеплении ведущий вал, коронная шестерня, сателлиты и солнечная шестерня будут вращаться, а водило с ведомым валом будут неподвижны.Для трогания автотранспортного средства с места водитель выключает сцепление, переводит рукоятку рычага управления тормозком первого модуля в положение «Тормозок включен», при этом солнечная шестерня первого модуля тормозком блокируется, что соответствует включенной первой передаче.Далее водитель, нажимая на газ, отпускает педаль сцепления. Автотранспортное средство трогается. При этом вращаются ведущие валы с коронными шестернями, сателлитами, водилами с корпусами фрикционных муфт и ведомыми валами всех модулей, а действующие осевые силы в зацеплениях коронные шестерни - сателлиты увеличивают силу затяжки лент тормозков и препятствуют преждевременному включению фрикционных муфт от центробежных сил грузиков.При достижении заданной скорости движения в процессе разгона центробежные силы грузиков 11 в первом модуле становятся больше осевых сил в зацеплении коронная шестерня - сателлиты, в результате фрикционная муфта этого модуля через исполнительные плечи грузиков и пружины 12 начинает плавно включаться и передавать крутящий момент, а крутящий момент и осевая сила в зацеплении коронная шестерня - сателлиты - уменьшаться, при этом одновременно коронная шестерня 2 по шлицам ведущего вала плавно перемещается вправо и через рычаги 18, 17 и тяги 16, 15 выключает тормозок системы управления, освобождая (разблокируя) солнечную шестерню 3 первого модуля. При этом планетарный редуктор первого модуля фрикционной муфтой блокируется, т.е. его ведущий и ведомый валы и связанные с ними детали вращаются как одно целое - включена вторая передача.Аналогично происходит работа второго и третьего модулей при включении третьей и четвертой передач. При снижении скорости движения автотранспортного средства до заданного значения коробка передач будет автоматически переходить на нижеследующие передачи и наоборот.Механизм реверса работет следующим образом.Для движения АТС задним ходом водитель перемещает рукоятку рычага 38 реверса назад, при этом через тягу 36 поворачивается (против часовой стрелки) рычаг 35 и жестко связанный с ним двуплечий рычаг 34, который правым концом через тягу 33 отпускает тормозную ленту 14 тормозка солнечной шестерни третьего модуля, а левым концом через тягу 32 затягивает тормозную ленту 31 на шкиве 30 заднего хода, блокируя водило, одновременно через тягу 36 и рычаг 37 ведомая шестерня 27 реверса перемещается вправо и входит в зацепление с зубчатым венцом 29 шкива 13 тормозка третьего модуля. Тогда при движении АТС, от двигателя через трансмиссию будут вращаться ведущий вал с коронной шестерней третьего модуля и через сателлиты в обратном направлении - солнечная шестерня, обеспечивая автотранспортному средству через зубчатый венец ее шкива и ведомую шестерню реверса, - задний ход.Для движения АТС вперед (передним ходом) водитель перемещает рукоятку рычага 38 реверса вперед, при этом через тягу 36 поворачивается (по часовой стрелки) рычаг 35 и жестко связанный с ним двуплечий рычаг 34, который правым концом через тягу 33 затягивает тормозную ленту 14 тормозка солнечной шестерни третьего модуля, а левым концом через тягу 32 отпускает тормозную ленту 31 на шкиве 30 заднего хода, разблокируя водило, одновременно через тягу 36 и рычаг 37 ведомая шестерня 27 реверса перемещается влево и входит в зацепление с ведущей шестерней 26 реверса. Тогда при движении АТС, от двигателя через трансмиссию в одном направлении будут вращаться ведущий вал с коронной шестерней третьего модуля, сателлиты и водило, обеспечивая автотранспортному средству через ведущую и ведомую шестерни реверса, - движение вперед.Таким образом, предлагаемая коробка передач имеет простую конструкцию, небольшие габариты, массу и стоимость, не требует затрат энергии на работу ее системы управления, позволяет освободить водителя от необходимости переключения передач и управления фрикционным сцеплением в процессе движения с целью снижения напряженности труда, утомляемости водителя, аварийности, и повышения надежности фрикционного сцепления, которое будет использоваться только при трогании АТС с места.