Механизм переключения и привод управления

Механизм переключения передач раздаточной коробки имеет блокирующее устройство (замок), препятствующее включению понижающей передачи, если выключен передний мост, или включению моста, если включена понижающая передача.

Блокирующее устройство предохраняет механизмы привода колес заднего ведущего моста от перегрузок. Устройство состоит из двух сухарей 15 и 16 и разжимной пружины, которые находятся в картере между ползунами 14 и 17. Под действием разжимной пружины сухари входят в выемки ползунов. На ползуне 14 переключения передач имеется три выемки. В среднюю глубокую выемку 12 сухарь 15 входит при нейтральном положении шестерни 4, а в крайние меньшей глубины выемки 13 и 20 – при включении соответственно прямой и понижающей передач.

Между выемками 12 и 13 выполнена лыска. Ползун 17 имеет две выемки – глубокую 18 для включения переднего моста и меньшей глубины 19 для выключения переднего моста. Положение ползунов, соответствующее включению переднего моста и прямой передачи, показано на рисунке 1, б, а понижающей передачи и переднего моста – на рисунке 1, в. Выключить передний мост при включенной понижающей передаче невозможно, так как зазор между сухарями блокирующего устройства меньше глубины выемки 18. При включенном переднем мосту сухарь 15 из выемки 12 можно переместить только в выемку 13 по лыске на ползуне 14.

Привод управления раздаточной коробкой имеет два рычага. Один рычаг служит для переключения передач и связан с ползуном 14. Другой рычаг служит для выключения переднего моста, он соединен с ползуном 17. Включать передний мост можно без выключения сцепления, так как скорости вращения шестерен 9 и 11 практически одинаковы.

(26) Устройство и работа раздаточной коробки автомобиля Урал-4320

На автомобиле Урал-4320 установлена механическая двухступенчатая раздаточная коробка с несимметричным цилиндрическим межосевым дифференциалом.

Коробка крепится к раме автомобиля на четырех резиновых подушках. Внутри картера на подшипниках размещены: первичный вал с шестернями высшей и низшей передач, между которыми установлена муфта переключения передач; промежуточный вал с шестернями высшей и низшей передач (на конце промежуточного вала смонтирован привод к спидометру); вал привода среднего и заднего ведущих мостов и вал привода переднего моста . На валу привода среднего и заднего ведущих мостов установлен несимметричный цилиндрический межосевой дифференциал.

Все шестерни раздаточной коробки постоянного зацепления со спиральными зубьями. Шестерни первичного вала установлены на бронзовых втулках. Первичный и промежуточный валы опираются на конические роликоподшипники, установленные в расточках картера раздаточной коробки.

Положениев раздаточной коробке — нейтраль. Для включения высшей передачи с передаточным числом 1,3 каретку надо сместить в сторону шестерни. Включение низшей передачи с передаточным числом 2,15 производится смещение каретки в сторону шестерни. Перемещение каретки осуществляется вилкой, укрепленной ползуне. Дифференциал и валы привода мостов опираются на шариковые подшипники. Дифференциал состоит из солнечной шестерни, четырех цилиндрических сателлитов и эпициклической (коронной) шестерни, которые размещены в разъемном корпусе.

27-29. Карда́нная переда́ча  — конструкция, передающая крутящий момент между валами, пересекающимися в центре карданной передачи и имеющими возможность взаимного углового перемещения. Широко используется в различных областях человеческой деятельности, когда трудно обеспечить соосность вращающихся элементов. Подобные функции может выполнять также зубчатая муфта.

Карданная передача имеет существенный недостаток — несинхронность вращения валов (если один вал вращается равномерно, то другой — нет), увеличивающуюся при увеличении угла между валами. Это исключает возможность применения карданной передачи во многих устройствах, например, в трансмиссии переднеприводных автомобилей. Отчасти этот недостаток может быть скомпенсирован использованием на одном валу парных шарниров, повернутых на четверть оборота друг относительно друга. Однако там, где требуется синхронность, как правило, используется не карданная передача, а Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) — более совершенная, однако и более сложная конструкция того же назначения.

Карданные передачи применяются в трансмиссиях автомобилей для силовой связи механизмов, валы которых несоосны или расположены под углом, причём взаимное положение их может меняться в процессе движения. В общем случае карданные передачи соединяют коробки передач с раздаточными коробками и с ведущими мостами, а также для передачи крутящего момента от главной передачи на ведущие и управляемые колёса, или для привода вспомогательных механизмов (лебёдка и др.). Основными элементами карданной передачи являются: шарнир, вал и промежуточные опоры. Классификация карданных передач приведена в табл. 1.

Таблица 1. Классификация карданных передач

Классификация	Характеристика передач
Назначение	Для передачи момента от коробки передач или раздаточной коробки к ведущим мостам (максимальный угол между осями карданных валов γmax = 15…200). Для передачи момента к ведущим колёсам с независимой подвеской (γmax = 200); к ведущим и управляемым колёсам (γmax = 30…400). Для передачи момента к агрегатам, устанавливаемых на раме и имеющие малые относительные перемещения (γmax = 3…50). Для передачи момента к вспомогательным редко используемым механизмам (γmax = 15…200).
Число карданных шарниров	Одиночные (одинарные), с одним карданным шарниром. Двойные, с двумя карданными шарнирами. Многошарнирные.
Конструкция	По числу валов: одновальные, двухвальные, многовальные. По типу шарниров: - с шарнирами неравных угловых скоростей (асинхронные); - с шарнирами равных углов скоростей (синхронные).

Карданной называется передача, осуществляющая силовую связь механизмов автомобиля, валы которых несоосны или расположе­ны под углом. Карданная передача служит для передачи крутящего момента между валами механизмов. В зависимости от типа, компоновки и конструкции автомобиля карданная передача может передавать крутящий момент от короб­ки передач к раздаточной коробке или к главной передаче ведуще­го моста, от раздаточной коробки к главным передачам ведущих мостов, между главными передачами среднего и заднего ведущих мостов, от полуосей к передним ведущим и управляемым колесам, от главной передачи к ведущим колесам с независимой подвеской. Карданная передача может также применяться в приводе от короб­ки отбора мощности к вспомогательным механизмам (лебедка и др.) и для связи рулевого колеса с рулевым механизмом.

Дополнительно к общим требованиям к системам, агрегатам и механизмам автомобиля к карданной передаче предъявляются специальные требования, в соответствии с кото­рыми она должна обеспечивать:  • передачу крутящего момента и равномерное вращение валов соединяемых механизмов независимо от угла между валами; • передачу крутящего момента без создания в трансмиссии ав­томобиля дополнительных нагрузок; • высокий КПД; • бесшумность при работе.

Для соединения механизмов автомобиля применяются кардан­ные передачи различного типа.

карданные передачи
по числу валов	по числу шарниров	по типу шарниров
одновальные	одношарнирные	с шарн неравных угл скоростей
двухвальные	двухшарнирные	с шарн равн угловых скоростей
многовальные	многошарнирные

Далее на рисунке укузаны схемы карданных передач автомобилей : а,бы — с одним задним ведущим мостом без промежуточной опоры; в — с задним ведущим мостом и промежуточной опорой; г — со средним и задним ведущим мостами; д — передним и задним ведущими мостами; е, есть — с тремя ведущими мостами;                 1 — коробка передач; 2 — карданный шарнир; 3 — компенсирующееустройство; 4 — основной карданный вал; 5 — задний ведущий городов; 6 — промежуточный карданный вал; 7 — промежуточная опора;      8 — средний ведущий городов; 9 — карданный вал заднего ведущего моста; 10 —раздаточная коробка; 11 — карданный вал переднего ведущего моста; 12 — передний ведущий городов;              13 — карданный вал среднего ведущего моста

Рис.2. Схемы трансмиссий автомобилей:

а – с одним задним ведущим мостом; б - с передним и задним ведущими мостами; в - с двумя задними ведущими мостами; г и д – с тремя ведущими мостами; е - четырьмя ведущими мостами; 1 – сцепление; 2 – коробка передач; 3 и 6 – карданные валы; 4 и 8 – задние ведущие мосты; 5 – передний ведущий мост; 7 – раздаточная коробка.

Основными классификационными признаками карданной передачи являются: назначение, тип, наличие или отсутствие промежуточной опоры и компенсирующего устройства. По назначению карданные передачи делятся на основные и вспомогательные. К основным передачам относятся передачи, используемые для механизмов привода ведущих колес, а. к вспомогательным - для привода различного рода подсобных механизмов (например, лебедки, насоса самостоятельной установки, механизма переключения передач и т. п.).

Тип карданной передачи определяется как ее расположением относительно агрегатов автомобиля, так и типом карданов и наличием или отсутствием компенсирующего устройства. Если карданная передача проходит внутри одного из механизмов автомобиля, например, заключена в карданную трубу или в картер ведущей оси, то она называется закрытой. В противном случае передача будет открытой.

Если карданная передача компенсирует сравнительно большие осевые перемещения между центрами карданов, то она называется универсальной, а при отсутствии компенсации - простой. К простым передачам относятся также передачи, в которых использованы полукарданы с упругим элементом, допускающие некоторые осевые перемещения за счет упругих свойств этих элементов. Тип кардана определяет основные параметры карданной передачи, ее кинематику, максимально допустимые углы наклона ва­лов, влияет на частоты крутильных колебаний (упругие карданы), а при установке универсальных карданов обеспечивает и компенсацию осевых перемещений. По кинематическим свойствам карданная передача может быть синхронной или асинхронной. Синхронность карданной передачи обеспечивается или соответствующей установкой двух асинхрон­ных карданов или применением специальных типов карданов, так называемых синхронных или равных угловых скоростей.

В случае установки промежуточной опоры необходимо применять передачу с двумя валами и несколькими карданами (тремя или четырьмя). За основной классификационный признак карданов 1 принята их кинематика. По этому признаку карданы делятся на две основ­ные группы: асинхронные и синхронные. Асинхронные карданы, в свою очередь, делятся на две основные группы: полукарданы и полные карданы. Полукардан, не имеет физических осей качания и допускает взаимное отклонение валов только под небольшим углом. По конструкции полукарданы могут быть жесткими (например, зубчатая муфта) или упругими. Дальнейшее конструктивное деление упругих полукарданов определяется формой упругого элемента (диск, звено, втулка, сухарь) и наличием или отсутствием центрирующего устройства.

Полный кардан, включающий элементы шарнирного соединения деталей, имеет физические оси качания и обеспечивает передачу усилий при сравнительно больших углах между валами. Если конструкция полного кардана допускает осевые перемещения внутри кардана, то он называется универсальным, в противном же случае - простым. К простым карданам, которые широко применяются в автостроении, относятся карданы с крестовиной. Другие типы карданов применяются крайне редко и не включены в классификацию. Основное отличие разнообразных конструкций карданов с крестовиной заключается в опорах цапф крестовины, для которых используются подшипники скольжения (втулки), качения (игольчатые подшипники) или резиновые втулки. Универсальные карданы в настоящее время используются редко. Их конструктивные признаки не отражены в классификации, хотя описание последних конструкций этих карданов приводится.

Карданы по терминологии деталей машин представляют собой разновидности муфт. В книге сохранен принятый в автостроении термин «кардан». Синхронные карданы применяются в автостроении для привода ведущих и управляемых осей. Эти карданы могут быть выполнены из элементов простых карданов с крестовиной или представлять собою оригинальную конструкцию. Карданы первой группы отне­сены к так называемым сдвоенным карданам, а второй группы - к специальным. Сдвоенный кардан представляет собою совокупность двух карданов с крестовиной, у которых карданный вал заменен промежуточным звеном. Cдвоенные карданы могут не иметь центрирующего устройства. За классификационный признак специальных типов карданов принят тип звена, передающего усилия полумуфтам. Если таким звеном является сухарь, то соответствующая группа карданов относится к сухарным, если шарики — то к шариковым.

Что касается классификационных признаков промежуточной опоры, то они определяются числом подшипников (один или два) и характером установки этих подшипников (жестким или упругим подвесом). В последнее время в трансмиссиях легковых автомобилей с передним расположением двигателя и задними ведущими колесами взамен карданной передачи иногда применяют гибкий вал (такой гибкий вал применён на автомобиле Понтиак). Для увеличения гибкости вала при одновременном обеспечении передачи момента от двигателя коробка передач (или гидротрансформатор) блокируется с главной передачей на заднем мосту. Термин «гибкий вал» следует понимать в том смысле, что компенсация взаимных перемещений связываемых валом агрегатов осуществляется за счет упругих деформаций вала. Применяемые валы сплошные круглого сечения, работают в докритической области во всем диапазоне изменения рабочих чисел оборотов. Последнее, учитывая малый диаметр (10—20 мм) вала, достигается установкой промежуточных опор

Одновальные карданные передачи применяются на легковых автомобилях с короткой базой (база — расстояние между передними и задними колесами) и колесной формулой 4x2 для соединения коробки передач с задним ведущим мос­том. Такая карданная передача состоит из карданного вала3 и двух карданных шарниров. Двухвальная карданная передача применяется на автомобилях с длинной базой и колесной формулой 4x2 для связи коробки передач с задним ведущим мостом. Передача включает в себя два карданных вала, три карданных шарнира и промежу­точную опору. Эта карданная передача получила наибольшее рас­пространение на легковых, грузовых автомобилях и автобусах ог­раниченной проходимости. На автомобилях повышенной проходимости с колесной фор­мулой 4x4 используются три одновальных карданных передачи для соединения соответственно коробки передач с раздаточной коробкой, а также раздаточной коробки с задним и передним ведущими мостами. На автомобилях высокой проходимости с колесной формулой 6x6 и индивидуальным приводом ведущих мостов раздаточная коробка соединяется с задним ведущим мостом двух­вальной карданной передачей с промежуточной опорой. Связь коробки передач с раздаточной коробкой с передним и средним ведущими мостами этих автомобилей осуществляется одновальными карданными передачами. В автомобилях высокой проходимости с колесной формулой 6 х 6 и со средним проходным ведущим мостом для связи коробки передач с раздаточной коробкой и раздаточной коробки с ведущими мостами используются одновальные кардан­ные передачи. При этом обеспечивается привод дополнительного редуктора среднего моста. Одновальные и двухвальные карданные передачи, используе­мые для соединения коробки передач, раздаточной коробки и ведущих мостов автомобилей, имеют карданные шарниры нерав­ных угловых скоростей.- Карданные передачи с шарнирами равных угловых скоростей на автомобилях применяются для привода пе­редних управляемых и одновременно ведущих колес. Карданные шарниры. Карданным шарниром или карданом на­зывается подвижное соединение, обеспечивающее передачу вра­щения между валами, оси которых пересекаются под углом. В автомобилях применяются карданные шарниры неравных и равных угловых скоростей. Первые называются асинхронными шарнирами, а вторые — синхронными. Карданный шарнир неравных угловых скоростей состоит из вилки ведущего вала, вилки ведомого вала и крес­товины, соединяющей вилки с помощью игольчатых подшип­ников. Одновальная, двухшарнирная, с карданами неравных угловых ско­ростей карданная передача состоит из трубчатого карданного вала, к од­ному концу которого приварена вилка, а к другому — наконеч­ник со шлицами. Наконечник соединен с подвижной в осевом направлении шлицевой втулкой, приваренной к вилке кар­данного шарнира. Такое подвижное шлицевое соединение назы­вается компенсирующим устройством. Оно обеспечивает измене­ние длины карданной передачи при перемещении ведущего моста относительно коробки передач во время движения автомобиля. Шлицевое соединение смазывают через масленку. Оно уплотняет­ся манжетой и защищается от грязи резиновым гофрированным чехлом. Вилки вала соединяются с вилками карданных шарни­ров крестовинами и игольчатыми подшипниками, которые сма­зываются через масленку в крестовине. Каждый подшипник со­стоит из стального стакана с иголками, закрепленного в проуши­не вилки и уплотненного манжетой для удержания смазочного материала и защиты от воды и грязи. Вилки карданных шарниров через свои фланцы болтами прикрепляются к фланцам, которые установле­ны на концах валов карданной передачи и главной передачи, со­единяемых карданной передачей. При таком фланцевом крепле­нии карданной передачи очень удобны ее монтаж и демонтаж на автомобиле.

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента между узлами, валы которых несоосны или изменяют свое расположение при движении автомобиля.

 

Условия работы карданных передач определяются главным образом положе­нием этих валов: чем больше угол между валами, тем в более тяжелых условиях ра­ботает передача. Так, угол между валами карданных передач ведущих управляемых колес автомобиля изменяется при их повороте до 400. В карданных передачах, обес­печивающих привод подрессоренных узлов, переменный угол между валами дости­гает 200. Карданные передачи должны обеспечивать равномерную и синхронную передачу крутящего момента между узлами, высокий КПД, минимальные динами­ческие нагрузки, бесшумность в работе и простоту обслуживания.

 

Коробка передач 1 (рис. 5.1, а), или раздаточная коробка на автомобиле уста­новлены выше ведущего моста 7, в результате чего ось карданного вала 5, передаю­щего крутящий момент, расположена под некоторым углом a1 к горизонтали. Ко­робка передач закреплена на раме, а ведущий мост подвешен к ней при помощи рес­сор. Когда при прогибе рессор изменяется расстояние между мостом и рамой, изме­няется и угол a1 наклона карданного вала. Это делает необходимым применения в передаче подвижных шлицевых соединений, которые допускают линейное переме­щение карданных шарниров.

 

Карданная передача состоит из трех основных элементов: карданных шарни­ров 2, карданных валов 3 и 5 и промежуточной опоры 4. Одним из условий равно­мерного вращения вала 6 главной передачи ведущего моста 7 является равенство углов a1 и a2, между осью вала 5 и осями валов 3 и 6, что обеспечивается конструк­цией передачи.

 

Карданные шарниры различаются по конструктивным и кинематическим при­знакам. По первому признаку их делят на жесткие и упругие, по второму - на шар­ниры равных и неравных угловых скоростей.