Щегорцов В.С. 5Б05реф. Механическая коробка передач конструкция,. Программа Агрегаты электростанций и газоперекачивающих систем Механическая коробка передач конструкция, назначение, применение

• Название: Программа Агрегаты электростанций и газоперекачивающих систем Механическая коробка передач конструкция, назначение, применение
• Дата: 24.04.2022
• Размер: 411.84 Kb.
• Имя файла: Щегорцов В.С. 5Б05реф. Механическая коробка передач конструкция,.docx
• Тип: Программа; #493756

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»


Подразделение: Инженерная школа энергетики

Отделение: НОЦ И.Н. Бутакова

Направление подготовки: 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»

Программа: Агрегаты электростанций и газоперекачивающих систем
Механическая коробка передач: конструкция, назначение, применение
реферат

по дисциплине:

Механика-1

Исполнитель:
студент группы	5Б05		Щегорцов В.С.		13.01.2022
Руководитель:	Коноваленко И.С.
преподаватель

Томск - 2022

Оглавление

Введение 3

1 Механическая коробка передач и ее конструкция 4

1.1 Истории возникновения механической коробки передач 4

1.2 Конструкция механической коробки передач 5

2 Назначение и применение механической коробки передач 7

2.1 Назначение механической коробки передач 7

2.2 Применение механической коробки передач 9

Заключение 11

Список использованных источников 12

Введение

Актуальность темы. Механическая коробка передач – это устройство для поступенчатой перемены передаточного отношения скорости вращения от двигателя к ведущим колёсам. Выбор и включение нужной передачи при использовании механической коробки переключения передач водитель осуществляет вручную (в отличие от коробки передач автоматической). Название данного устройства отражает ещё и тот факт, что весь его функционал реализуется за счёт только механических элементов, без привлечения гидравлики или электроники (в отличие от трансмиссий гидравлических или электрических).

Механическая коробка передач – один из важнейших узлов автомобиля, ее главная задача состоит в приеме, изменении и передаче крутящего момента от мотора на колеса. Если говорить простыми словами, она позволяет колесам авто вращаться с различной скоростью при одних и тех же оборотах двигателя.

Автомобили с механической коробкой передач имеют массу преимуществ перед автомобилями с автоматической коробкой. Они сложнее в управлении, но стоимость их ремонта гораздо ниже по сравнению с автоматом. К тому же, если вы научитесь пользоваться МКПП, то машина на автомате покажется вам в управлении очень простой. Сегодня рассмотрим, что такое механическая коробка и как научиться ею управлять.

Целью изучения является механическая коробка передач.

Задачами изучения являются:

- разобрать механическую коробку передач и ее конструкция;

- определить назначение и применение механической коробки передач.

1 Механическая коробка передач и ее конструкция

1.1 Истории возникновения механической коробки передач

Истории возникновения механической коробки передач состоялось в 1887 году. Карл Бенц и его супруга Берта с сыновьями ехали к тёще изобретателя. [6]

80-километровое путешествие оказалось очень сложным из-за несовершенства конструкции первого автомобиля. На некоторые, с виду небольшие, подъёмы его приходилось заталкивать вручную: не хватало силы тяги. После этой поездки Бенц усовершенствовал автомобиль, снабдив его дополнительной вспомогательной передачей – «понижайкой», для увеличения силы тяги. Эта идея используется в коробке переключения передач (КПП) и по сей день: передаточное число должно быть переменным, позволяющим использовать разные соотношения между скоростями вращения коленвала мотора и ведущих колёс.

Разумеется, первая механическая коробка передач Карла Бенца была сначала очень примитивным устройством. Это были шкивы разного диаметра, прикреплённые к ведущей оси. С мотором они соединялись ремнём, и при помощи рычагов ремень можно было перекидывать с одного шкива на другой. Впоследствии на смену кожаному ремню и шкиву пришла металлическая цепь и звёздочка, как на современных «продвинутых» велосипедах.

Зубчатую передачу и коробку передач на шестерёнках впервые поставил на автомобиль Вильгельм Майбах. Параллельно с немецкими автоинженерами, примерно в те же годы, похожими изысканиями занимались и французские. В созданной Эмилем Левассором и Луи Панаром механической коробке переключения передач уже применялся целый набор зубчатых колёс с разными передаточными числами для движения вперёд и одна шестерня – для движения назад. Как и в наше время, шестерни передних передач, были укреплены на вторичном валу, который двигался вдоль своей оси. Это позволяло разным по своему диаметру зубчатым колёсам входить в зацепление с неподвижной шестернёй на первичном валу. [6]

Официально изобретателем механической коробки переключения передач, похожей на современную, стал Луи Рено: в 1899 году этот молодой начинающий автопромышленник запатентовал первую в мире КПП, основанную на системе подвижных зубчатых колёс и валов. Она была трёхскоростной.

Не менее важным техническим решением, чем изобретение коробки на зубчатых шестернях различного диаметра, стало изобретение синхронизатора, которое сделал в 1928 году Шарль Кетеринг из «Дженерал Моторс». Оно сделало механические коробки передач более лёгкими в управлении, придало им новый импульс развития и «техническое долголетие».

1.2 Конструкция механической коробки передач

Конструкция механической коробки передач подразумевает наличие следующих компонентов: [5]

- Картера, содержащего в себе главные трансмиссионные детали.

- Валов: первичный, вторичный, промежуточный и дополнительный (для заднего хода).

- Синхронизатора. Он отвечает за отсутствие рывков и тихий ход элементов КПП при переключении ступеней.

- Механизма для переключения передач, включающего замковый и блокировочный компоненты.

- Рычага переключения (находится в салоне транспортного средства).

Коробка передач (рис. 1) необходима для изменения в широком диапазоне крутящего момента, а, следовательно, и тягового усилия на ведущих колесах автомобиля и скоростей движения, для обеспечения движения задним ходом, а также для длительного разобщения двигателя от ведущих колес при работе двигателя на холостом ходу. [1, с.39]



Рис.1. Коробка передач
По принципу действия коробки передач различают ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные. Ступенчатые коробки передач имеют механический привод перемещения шестерен по валам, а бесступенчатые позволяют изменять крутящий момент на ведущих колесах, не меняя положение педали «газа». [7]

2 Назначение и применение механической коробки передач

2.1 Назначение механической коробки передач

Назначение коробки передач - это передача и преобразование крутящего момента с двигателя на колеса, а также осуществление отбора мощности на привод других агрегатов и дополнительного оборудования. Этот процесс позволяет обеспечить оптимальную силу тяги и скорость движения автомобиля, а также движение задним ходом. Более того коробка помогает разъединять коленчатый вал двигателя от ведущих колес, что обеспечивает холостой ход автомобиля или его полную остановку. [3]

С помощью механической коробки передач реализуется переключение передач. Водитель задействует рычаг в салоне автомобиля, что оказывает влияние на то, как скорость вращения силового агрегата передается колесам. Сама коробка передач – механический узел, что обусловливает ее название. Работа этого механизма делает возможным: [2]

- замену передач;

- держание выбранной передачи;

- невозможность одновременного включения более 1 передачи.

Непосредственный выбор передаточного числа осуществляет водитель, то есть этот процесс не автоматизирован. Также МКПП обеспечивает два таких режима, как задний ход и нейтральный, когда двигатель и колеса разобщаются.

Для трогания с места и разгона автомобиля необходимо затратить большую работу в физическом смысле, следовательно - на его колёса требуется подать значительную мощность, которую можно получить лишь при достаточно высоких оборотах двигателя. Между тем, скорость движения автомобиля при трогании с места невысока. То же самое - при движении по бездорожью, когда высокие значения мощности и крутящего момента востребованы при невысокой скорости движения автомобиля.

Отсюда вытекает необходимость в трансмиссии с переменным передаточным числом, позволяющим использовать различные соотношения между скоростями обращения коленчатого вала двигателя и ведущих колёс. Наиболее технически простым способом обеспечения переменного передаточного числа трансмиссии и является использование ступенчатой механической коробки передач - шестерёнчатого редуктора, в котором передаточное число меняется за счёт выбора одной из нескольких пар передающих крутящий момент шестерён с различным передаточным отношением. [8]

Низшие передачи (их обычно одна - две), задействованные при выборе которых пары шестерён имеют самые большие передаточные числа, используются для трогания с места и динамичного разгона, а также постоянного движения с невысокой скоростью и по бездорожью. Даже при больших оборотах двигателя на низших передачах автомобиль будет ехать сравнительно медленно, но при этом в полной мере используются его мощность и крутящий момент, создающий разгоняющую автомобиль избыточную тяговую силу на колёсах (разница между полной величиной тяговой силы и силой сопротивления движению).

Передаточные числа низших передач подбираются таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечить при трогании с места преодоление максимальной величины сопротивления качению колёс, возможной при допустимых для проектируемого автомобиля условиях эксплуатации (для легкового автомобиля - в условиях грунтовой дороги с повышенным сопротивлением, для внедорожника - на слабонесущих грунтах с высоким коэффициентом сопротивления качению, и т. д.), а также устойчивое движение с минимальной скоростью, а с другой - при нормальных условиях не допустить при трогании с места пробуксовки ведущих колёс.

Количество промежуточных передач и соотношение между передаточными числами соседних передач характеризуются величиной плотности ряда передач - чем она выше, тем меньше падение оборотов двигателя при переключении между соседними передачами, тем плавнее происходит разгон автомобиля, облегчается работа синхронизаторов.

Высшие передачи, соответствующие которым пары шестерён, имеют самые малые передаточные числа (около 1:1 или даже менее) - используются для движения с постоянной высокой скоростью. Двигатель при этом работает в основном с оборотами выше средних, вплоть до максимальных, что соответствует его максимальной мощности, которая как раз и необходима для развития максимальной скорости. [8]

2.2 Применение механической коробки передач

Используемый на большинстве автомобилей двигатель внутреннего сгорания (ДВС) может работать лишь в достаточно узком диапазоне оборотов, равном 5-10 - например, 500-2100 мин^-1 для дизеля ЯМЗ-236 грузовиков МАЗ-500, Урал-4320, 800-8000 мин^-1 для бензинового двигателя легкового автомобиля. Между тем, диапазону скоростей, развиваемых автомобилем при эксплуатации, обычно соответствует частота обращения колёс примерно от 50 до 2500 об/мин (при полностью включенном сцеплении, без учёта его кратковременной пробуксовки, позволяющей автомобилю трогаться с места, когда скорость обращения ведущих колёс «отстаёт» от величины, заданной скоростью обращения коленчатого вала двигателя). [4]

Например, у автомобиля ВАЗ-2106 рабочий диапазон оборотов двигателя - примерно 850-6000 об/мин, а диапазон частоты обращения колёс - от 60 об/мин (при скорости 7 км/ч, соответствующей движению на первой передаче на холостом ходу) до 1460 об/мин (при максимальной скорости в 154 км/ч.

Кроме того, при невысоких оборотах развиваемая двигателем мощность мала, а максимальное её значение достигается лишь при оборотах несколько ниже максимальных - так называемых оборотах наибольшей мощности. Величина развиваемого двигателем крутящего момента меняется в меньшей степени, но тоже имеет максимум, достигаемый при оборотах максимального крутящего момента, обычно примерно посередине рабочего диапазона.

Таким образом, эти два диапазона принципиально несовместимы друг с другом, то есть, невозможно подобрать какое-либо одно передаточное число, при котором будет обеспечиваться необходимый диапазон скоростей обращения колёс, и при этом - в полной мере использоваться рабочий диапазон оборотов двигателя.

Для переключения между ступенями коробки передач используется сцепление - фрикционная муфта с управлением от педали (как правило), обеспечивающая полное разобщение коробки передач с двигателем, что прекращает передачу через неё крутящего момента и позволяет водителю с приемлемыми затратами сил сдвинуть с места шестерни или муфты переключения передач, тем самым изменяя передаточное число трансмиссии, а также - плавное, безударное подсоединение коробки передач к двигателю, что также позволяет плавно трогаться с места - скорость первичного вала КПП при этом ниже, чем у коленчатого вала двигателя за счёт проскальзывания сцепления до момента его полного включения. [4]

Заключение

Механическая коробка передач является центральной частью трансмиссии, которая с минимальными затратами передает энергию вращения от силового агрегата на колеса.

Переключение скорости осуществляется с помощью сцепления, которое соединяет или разъединяет крутящиеся шестерни, расположенные на параллельно расположенных валах. Эти детали имеют разные размеры и количество зубьев, соотношение которых в паре определяет передаточное число.

Механическая коробка переключения передач нужна в автомобиле для изменения передаточного отношения от мотора к колёсам. Переключение скоростей происходит за счёт мускульной силы водителя, его механических усилий по отношению к МКПП. Именно поэтому такая КПП и называется ручная коробка передач. Водитель сам контролирует, когда следует переключать селектор МКПП на более высокую или низкую передачу. Современные МКПП бывают 5, 6 и даже 7-ми ступенчатыми.

Наиболее часто в современных автомобилях используется 6-ти ступенчатая коробка передач. Кроме этого, каждая МКПП коробка имеет заднюю и нейтральную передачу. Задняя позволяет машине двигаться назад, нейтральная передача – это когда отсутствует вращение от мотора к приводу ведущих колёс.

Список использованных источников

1. Иванов A.M., Солнцев А.Н., Гаевский В.В. и др. Основы конструкции автомобиля. - М.: ООО «Книжное издательство «За рулем», 2017. - 336 с.

2. https://autoiwc.ru/other/mkpp.html#naznachenie. - Как работает механическая коробка передач (МКПП).

3. https://liquimoly.ru/servis/info/korobka-peredach-sravnenie-transmissiy-plyusy-i-minusy/. - Коробка передач. Сравнение трансмиссий, плюсы и минусы.

4. https://oktmo.ru/stati/15034-mehanicheskaya-korobka-peredach.html. - Механическая коробка передач.

5. https://techautoport.ru/transmissiya/korobka-peredach/mehanicheskaya-korobka-peredach.html. - Устройство и принцип работы механической коробки передач.

6. https://tractorreview.ru/dvigateli/ustroystvo/mehanicheskaya-korobka-peredach-printsip-rabotyi.html#2. - МЕХАНИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ: ПРИНЦИП РАБОТЫ.

7. https://wikers.ru/articles/ustrojstvo-kpp.html#ustr. - УСТРОЙСТВО КОРОБКИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ.

8. https://ru.wikipedia.org/wiki/Механическая_коробка_передач. - Механическая коробка передач.