Военное образование в России

9.2 Коробка передач

Коробки передач служат для передачи и изменения крутящего момента по величине и направлению, длительного отсоединения двигателя от трансмиссии и отбора мощности на привод вспомогательных агрегатов.

9.2.1 Коробка передач автомобиля УАЗ

На автомобилях УАЗ применяется механическая, четырехступенчатая, трехвальная, частично синхронизированная коробка передач с неподвижными осями валов, смешанным зубчатым зацеплением и непосредственным приводом. Передаточные числа: на первой передаче – 3,78; на второй – 2,60; на третьей – 1,55; на четвертой – 1,00; на передаче заднего хода – 4,12. На автомобилях УАЗ может устанавливаться пятиступенчатая коробка передач.

Коробка передач крепится к картеру сцепления четырьмя шпильками. Коробка передач (рисунок 9.5) состоит из редуктора с механизмом переключения передач и привода управления. Редуктор состоит из картера 8 с крышками, первичного (ведущего) вала 1 с шестерней и подшипниками в сборе, промежуточного вала 23 с шестернями и подшипниками в сборе, вторичного (ведомого) вала 16 с шестернями, синхронизаторами и подшипниками в сборе, промежуточной шестерни 25 заднего хода с осью 24.

Смазка трущихся поверхностей коробки передач осуществляется разбрызгиванием вращающимися шестернями масла, налитого в картер. В коробку передач заправляется 3,5 л масла.

Чугунный картер 8 сбоку закрывается крышкой 42, в которой расположен механизм переключения передач. На левой стенке картера, на высоте, соответствующей нормальному уровню масла, выполнено контрольно-заливное отверстие, а внизу – отверстие для слива масла.

1 – первичный вал; 2 – передняя крышка; 3 – специальная гайка; 4, 14, 17, 28 – стопорные кольца; 5 – прокладка; 6, 7, 15, 20, 30 – подшипники; 8 – картер; 9, 12 – синхронизатор;

10 – шестерня третьей передачи; 11 – шестерня второй передачи; 13 – шестерня первой передачи; 16 – вторичный вал; 18 – шайба; 19 – распорное кольцо; 21 – специальный болт;

22 – специальная шайба; 23 – промежуточный вал; 24 – ось шестерни заднего хода; 25 – шестерня заднего хода; 26 – пробка; 27 – блок шестерен привода промежуточного вала и третьей передачи; 29 – заглушка; 31 – муфта; 32 – ступица; 33 – сухарь; 34 – шарик фиксатора;

35 – пружина; 36 – блокирующее кольцо; 37 – рычаг переключения передач; 38 – уплотнительная манжета; 39 – штифт; 40 – пружина рычага; 41 – опора рычага; 42 – боковая крышка коробки передач; 43 – крышка предохранителя; 44 – стопорное кольцо; 45 – предохранитель; 46 – пружина предохранителя; 47 – шариковый фиксатор; 48 – пружина фиксатора; 49 – вилка включения I и II передач; 50 – вилка включения III и IV передач; 51 – вилка включения заднего хода; 52 – винт; 53 – шплинт; 54 – выключатель фонаря заднего хода; 55 – пробка; 56 – шток вилки включения I и II передач; 57 – плунжер; 58 – штифт; 59 – шток вилки III и IV передач; 60 – шток вилки включения заднего хода; 61 – заглушка

Рисунок 9.5 - Коробка передач автомобиля УАЗ

На шлицах первичного вала 1 устанавливается ведомый диск сцепления. На заднем конце вала 1, расположенном консольно за подшипником 6, выполнена косозубая шестерня, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней привода промежуточного вала 23. Рядом с ведущей шестерней приварен зубчатый венец с конусом, предназначенные для обеспечения создания необходимого момента трения с поверхностью фрикционного кольца синхронизатора 9 при переключении передач и соединения с зубчатым венцом каретки синхронизатора.

Промежуточный вал 23 установлен в картере 8 на переднем роликовом 30 и заднем шариковом 20 подшипниках. Шариковый подшипник 20 зафиксирован на валу с помощью тарельчатой шайбы 22 и специального болта 21.

Шестерни первой передачи, заднего хода и второй передачи выполнены заодно с валом 23. Шестерни третьей передачи и привода промежуточного вала изготовлены отдельным блоком 27 и установлены на вал 23 с натягом. Блок 27 на валу 23 крепится стопорным кольцом 28. Шестерни первой передачи и заднего хода прямозубые, остальные – косозубые.

Передней опорой вторичного вала 16 является роликовый подшипник 7, расположенный в расточке первичного вала 1, задней опорой – двухрядный шариковый радиально-упорный подшипник 15, установленный в стенке картера 8. Внутреннее кольцо подшипника 15 установлено на валу 16 до упора в распорное кольцо 19, дополнительно выполняющее функцию маслоотражателя, и зафиксировано стопорным кольцом 17.

Шестерни третьей передачи 10, второй передачи 11 и первой передачи 13 установлены на вторичном валу 16 на игольчатых взаимозаменяемых подшипниках. Шестерни 10, 11 и 13 находятся в постоянном зацеплении с шестернями соответствующих передач промежуточного вала. На цилиндрические пояски шестерен напрессованы конусные кольца с зубчатыми венцами, предназначенные для работы с синхронизаторами 9, 12, установленными на шлицах вала 16.

Для обеспечения выравнивания окружных скоростей вторичного вала и зубчатых колес и тем самым безударного включения передач в коробке передач для включения четвертой и третьей, второй и первой передач, установлены синхронизаторы 9, 12.

Синхронизаторы коробки передач автомобиля УАЗ инерционные, двухсторонние, конусные, с блокирующими зубьями. Состоят из зубчатой ступицы 32, установленной на шлицах вторичного вала 16, скользящей муфты 31, трех сухарей 33 с шариковыми фиксаторами 34 и пружинами 35 и двух блокирующих колец 36 (с двух сторон).

С обеих сторон зубчатой ступицы 32 синхронизатора установлены блокирующие кольца 36, торцы которых имеют по три прямоугольных паза, в которые с окружным зазором, равным половине толщины зуба зубчатых венцов, входят концы сухарей. Внутренние конические поверхности колец 36 имеют мелкую нарезку для разрыва масляной пленки на конусных поверхностях кольца и муфты включаемой передачи с целью повышения трения между ними. Блокирующие кольца 36 имеют зубчатые венцы, шаг которых равен шагу внутренних зубьев скользящей муфты 31 и зубчатых венцов шестерен. Для обеспечения блокировки скользящей муфты 31 ее зубья и зубья блокирующих колец 36 имеют торцевые скосы.

Работа синхронизатора

При включении, например, прямой передачи скользящая муфта 31 синхронизатора 9 под действием вилки переключения передач 50 стремится сдвинуться вправо. При этом она через фиксаторы 34 воздействует на сухари 33, которые перемещают блокирующее кольцо 36 вместе со скользящей муфтой 31 до касания конусной поверхности кольца 36 с конусом первичного вала 1, при этом под действием сил трения конус первичного вала 1 увлекает за собой блокирующее кольцо 36 и вследствие наличия зазора между сухарями 33 и пазами в торце блокирующего кольца 36 поворачивает его на некоторый угол относительно скользящей муфты 31. Зубья скользящей муфты 31 своими торцевыми скосами упираются в торцевые скосы зубьев блокирующего кольца 36 и дальнейшее перемещение муфты 31 до полного выравнивания окружных скоростей прекращается. Угол наклона зубьев подобран таким образом, что, пока действует момент трения, т. е. пока происходит синхронизация блокирующего кольца 36 и первичного вала 1, дальнейшее продвижение скользящей муфты 31 по зубьям ступицы 32 невозможно. В результате этого, под действием момента трения, постепенно выравнивается частота вращения блокирующего кольца 36 и первичного вала 1. Когда эти частоты вращения выровняются, исчезнут сила инерции и момент трения, торцы зубьев блокирующего кольца 36 займут безразличное положение относительно торцов зубьев скользящей муфты 31. Муфта 31, утапливая фиксаторы 34, под действием вилки переключения передач продвигается по зубьям ступицы 32, при этом ее зубчатый венец вначале бесшумно входит в зацепление с зубчатым венцом блокирующего кольца 36, а затем и с зубчатым венцом на первичном валу 1. Включение понижающей передачи происходит аналогично с той лишь разницей, что в этом случае окружная скорость скользящей муфты 31 будет больше окружной скорости шестерни 10 третьей передачи и при соприкосновении конусов блокирующее кольцо 36 под действием момента трения будет тормозиться, поворачиваясь относительно скользящей муфты 31 в обратном, чем при включении прямой передачи, направлении.

Синхронизатор 12 первой и второй передач отличается от рассмотренного выше конструкцией скользящей муфты, на которой нарезан зубчатый венец для включения передачи заднего хода.

Промежуточная шестерня заднего хода 25 установлена с подшипником в сборе на оси 24, которая фиксируется от вращения лыской в стенке картера 8 и пластине подвески коробки передач и раздаточной коробки.

Механизм переключения передач расположен в крышке 42 коробки и состоит из трех штоков 56, 59 и 60 с вилками 49, 50, 51, трех фиксаторов 47, замкового устройства и предохранителя 45 от случайного включения передачи заднего хода.

Фиксаторы 47 предотвращают возможность самопроизвольного включения или выключения передач.

Замковое устройство не допускает одновременного включения двух и более передач.

Работа коробки передач. При включении первой передачи водитель перемещает верхний конец рычага 37 на себя и вперед, при этом нижний конец рычага входит в переводную головку штока 56 первой передачи и перемещает его назад. Это движение через вилку 49 передается скользящей муфте синхронизатора 12, которая, перемещаясь по шлицам каретки, входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни 13 первой передачи вторичного вала 16.

От первичного вала 1 коробки передач крутящий момент передается на шестерню привода промежуточного вала 23 и далее через шестерню первой передачи промежуточного вала – на шестерню 13 первой передачи вторичного вала 16. Обе пары шестерен увеличивают крутящий момент, уменьшая частоту вращения вторичного вала. С шестерни 13 первой передачи вторичного вала крутящий момент передается через зубчатый венец на муфту синхронизатора 12 и далее через каретку на вторичный вал 16. С вторичного вала крутящий момент через шлицы передается на раздаточную коробку и далее к агрегатам трансмиссии.

На второй передаче муфта синхронизатора 12 перемещается вперед и своими внутренними зубьями соединяется с зубчатым венцом шестерни 11. Крутящий момент передается через шестерни привода промежуточного вала и далее через шестерню второй передачи промежуточного вала – на шестерню второй передачи вторичного вала. С шестерни первой передачи вторичного вала крутящий момент передается через зубчатый венец на муфту синхронизатора и далее через каретку на вторичный вал.

На третьей передаче водитель перемещает муфту синхронизатора 9 назад, при этом шестерня 10 третьей передачи через муфту синхронизатора и ее ступицу соединяется со своим валом. Крутящий момент передается через шестерню 10 на синхронизатор 9 и далее на вторичный вал 16.

На четвертой передаче при помощи муфты синхронизатора 9 соединяются между собой первичный 1 и вторичный 16 валы, крутящий момент передается с одного вала на другой напрямую, без изменения.

На передаче заднего хода водитель перемещает вперед промежуточную шестерню 25 заднего хода, в результате она соединяется с шестерней передачи заднего хода промежуточного вала 23 и с зубчатым венцом синхронизатора 12. Крутящий момент передается через шестерню промежуточного вала 23 на промежуточную шестерню 25 заднего хода и от нее на зубчатый венец синхронизатора 12 и далее на вторичный вал 16. В этом случае в работе участвуют три пары шестерен, первичный и вторичный валы вращаются в разные стороны.