Трансмісія. Види трансмісії.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ
МЕХАНІКО-МАШИНОБУДІВНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
РЕФЕРАТ
на тему:
ВИДИ ТРАНСМІСІЇ.
ПРИЗНАЧЕННЯ, КЛАСИФІКАЦІЯ ТА ТИПИ ТРАНСМІСІЇ.
ОСОБЛИВОВСТІ СИСТЕМ РІЗНИХ ТИПІВ ТРАНСМІСІЇ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ЇХ РОЗВИТКУ
Студента групи
Викладач
Дніпро 2019
зміст
Трансмі́сія
3
Механічна трансмісія
4
Гідромеханічна трансмісія
7
Гідрооб’ємна трансмісія
9
Електромеханічна трансмісія
10
Електрична трансмісія
13
Перелік посилань
14
Трансмі́сія — сукупність агрегатів, призначених для передавання крутного
моменту від двигуна до ведучих коліс. При цьому передаваний крутний момент змінюється
за величиною і напрямом і розподіляється в певному співвідношенні між ведучими
колесами. Крутний момент на ведучих колесах автомобіля залежить від передатного числа
трансмісії, яке дорівнює відношенню кутової швидкості колінвала двигуна до кутової
швидкості ведучих коліс. Передатне число трансмісії добирається залежно від призначення
автомобіля його двигуна й потрібних динамічних властивостей. Трансмісія автомобіля
працює в умовах високих знакозмінних динамічних навантажень. Основні її робочі деталі
багато часу перебувають під високими питомими навантаженнями і напруженням, тому
конструкторам важко досягти потрібної надійності і довговічності в період експлуатації
автомобілів.
Рис. 1.
Схема трансмісії задньопривідного автомобіля
Класифікація трансмісій
- За конструкцією: Механічна, гідромеханічна, гідрооб’ємна, електромеханічна, електрична.
- За способом керування – автоматичне, напівавтоматичне, неавтоматичне, автоматичне з
розподілом крутного моменту.
- За схемою передачі крутного моменту – на задні колеса, на передні колеса, на середні та
задні колеса, на усі колеса.
- За характером зміни величини та напряму передачі крутного моменту – ступінчата та
безступінчата.
- За способом передачі крутного моменту в гібридних автомобілях –
послідовним, паралельним та комбінованим.
За розподілом потужності (крутного моменту) двигуна внутрішнього згоряння на
механічний та електричний силові потоки в гібридних автомобілях:
1. Трансмісії з одним електричним силовим потоком, у яких механічна енергія двигуна
повністю перетворюється в електричну без використання енергії акумуляторів або інших
накопичувачів.
2. Трансмісії, у яких є механічний та електричний силові потоки, співвідношення між якими
вибирається автоматичними системами керування в залежності від режиму руху автомобіля.
Механічна енергія двигуна частково перетворюється в електричну з використанням енергії
акумуляторів або інших накопичувачів, або без них;
3. Трансмісії, у яких механічна енергія двигуна повністю перетворюється в електричний
силовий потік та з використанням енергії акумуляторів або інших накопичувачів;
4. Трансмісії з механічним силовим потоком двигуна та електричним силовим потоком
акумуляторів або інших накопичувачів енергії. В усіх перерахованих варіантах
використовується енергія гальмування (двигуна) для накопичення в іншому виді в
акумуляторах, конденсаторах, інерційних конструкціях.
Загальна конструкція трансмісії залежить від компонувальної схеми автомобіля –
розміщення двигуна, кількістю та розташуванням ведучих коліс і мостів, наявністю
альтернативних джерел і перетворювачів енергії та способу передачі крутного моменту,
тягово-швидкісних вимог до автомобіля.
1. Механічна трансмісія
(з колісною формулою 4х2, 4х4, 6х4, 6х6, 8х8, тощо)
Призначення механічної трансмісії
Слугує для передачі та зміни механічним способом величини та напряму передачі крутного
моменту та обертів від двигуна до ведучих коліс автомобіля.
Класифікація механічних трансмісій
- За конструкцією коробки передач (число ступенів, тип зубчатого зачеплення шестірен,
кількість нерухомих осей, планетарні або комбіновані).
- За наявністю та розміщенням подільника, роздавальної коробки, міжосьового
диференціала, елементів використання кінетичної енергії гальмування.
- За способом керування – автоматичне, напівавтоматичне, неавтоматичне, автоматичне з
розподілом крутного моменту.
- За схемою передачі крутного моменту – на задні колеса, на передні колеса, на середні та
задні колеса, на усі колеса,.
- За характером зміни величини та напряму передачі крутного моменту – ступінчата та
безступінчата.
Рис. 2. Схеми трансмісій автобусів з колісною формулою 4х2, приводом на задні колеса та
задньому розташуванні двигуна
Така конструкція дозволяє зменшити шум у салоні, знизити рівень долу, зменшити розміри
карданних передач.
Рис. 3. Схеми трансмісій неповно приводних автомобілів з колісною формулою 6х4,
ведучими середніми та задніми колесами
Рис. 4. Схеми трансмісій передньопривідних автомобілів з колісною формулою 4х2 та
повздовжнім розташуванням двигуна попереду передньої осі
Рис. 5.Схеми трансмісій повно приводних автомобілів з колісною формулою 8х8 та однією,
двома, трьома роздавальними коробками передач
Конструкція типової механічної ступінчатої трансмісії
Зчеплення, коробка передач, карданна передача, головна передача, міжколісний
диференціал, привод ведучих коліс. На повноприводних автомобілях та деяких інших
вбудовують додаткові (роздавальні) коробки передач, подільники, міжосьові диференціали,
елементи використання енергії гальмування.
Принцип дії механічної ступінчатої трансмісії
Передача крутного моменту здійснюється від двигуна, через зчеплення до ступінчатої
коробки передач, де зубчаті колеса у різних варіантах включення змінюють величину та
напрям передачі крутного моменту, який через карданну та головну передачі, диференціал,
приводні вали передається до ведучих коліс. У повноприводних автомобілях крутний момент
між осями додатково розподіляється додатковою (роздавальною) коробкою передач,
подільником. міжосьовим диференціалом. При наявності автоматичних систем керування
крутний момент розподіляється між колесами в залежності від зчеплення коліс з покриттям
дороги.
Рис. 6. Механічна ступінчата трансмісія повнопривідного автомобіля Ауді А7
2. Гідромеханічна трансмісія
Призначення
Забезпечення передачі та автоматичної зміни величини та напряму передачі крутного
моменту до ведучих коліс гідравлічним та механічним способами при зміні опору руху.
Вимоги
- Забезпечення підвищення крутного моменту і гідротрансформатором та коробкою передач
та передача його на колеса.
- Забезпечення руху автомобіля з підвищенням крутного моменту тільки
гідротрансформатором, коробкою передач або комбіновано.
- Забезпечення незалежного керування гідротрансформатором та коробкою передач.
- Забезпечення безступінчатої зміни величини та напряму передачі крутного моменту.
Покращення прохідності через відсутність розриву силового потоку до коліс, плавності
рушання з місця. Зниження ударних навантажень на двигун та збільшення ресурсу його
роботи.
- Малі механічні та гідравлічні втрати при передачі крутного моменту.
- забезпечення оптимальних тягово-швидкісних властивостей автомобіля.
- Наявність систем автоматизованого керування та контролю за роботою, відповідно до сил
зовнішнього опору руху.
- Безшумність у роботі.
- Простота конструкції та комфортність керування.
- Надійність передачі крутного моменту та довговічність роботи.
- невелика металоємність, маса, собівартість.
- технологічність виготовлення та технічного обслуговування.
Конструкція гідромеханічної трансмісії
Гідротрансформатор (з насосним колесом зв’язаним з колінчастим валом, турбінним
колесом зв’язаним з ведучим валом коробки передач та реакторним колесом встановленим
на роликовій муфті вільного ходу) і елементи механічної ступінчатої трансмісії, система
керування з датчиками, золотниковим приладдям, контролер режимів та системи подачі,
охолодження масла.
Принцип дії гідромеханічної трансмісії
А). Приннцип дії гідротрансформатора: При обертанні колінчатого вала масло, яке заповнила
простір між лопатями насоса під дією відцентрової сили переміщається вздовж лопаток до
зовнішніх частин лопаток. Вийшовши з насосного колеса, потік масла діє на турбінне колесо,
передаючи йому частину своєї енергії і тому турбінне колесо починає рухатись у тому ж
напряму, що і насосне. Від турбінного колеса масло поступає на лопаті реакторного колеса,
яке змінює напрям потоку масла до внутрішніх частин насосного колеса. У такий спосіб
масло рухається по замкнутому колу циркуляції. При цьому силовий вплив на турбінне
колесо залежить від напряму абсолютної швидкості масла. Кутова швидкість турбінного
колеса менше кутової швидкості насосного колеса.Таким чином робота
гідротрансформатора супроводжується проковзуванням насосного колеса відносно
турбінного, яке збільшується зі збільшенням навантаження. Чим більше проковзування, тим
більше реактивний момент, направлений у бік обертання турбінного колеса. Крутний момент
насосного колеса і реактивний момент реакторного колеса співпадають і таким чином
забезпечується збільшення крутного моменту при великих навантаженнях. Збільшення
крутного моменту на гідро трансформаторі оцінюється коефіцієнтом трансформації. При
збільшенні швидкості обертання трансформатора, коефіцієнт плавно наближається до
одиниці.
Б). Принцип дії інших елементів трансмісії аналогічний роботі ступінчатої трансмісії. При
наявності автоматичних систем керування, трансмісія передає крутний елемент у
безступінчатому режимі.
3. Гідрооб’ємна трансмісія
Призначення
Забезпечення безступінчатої передачі та зміни величини та напряму передачі крутного
моменту до ведучих коліс за допомогою оливи під тиском, оптимального компонування,
реверсивного руху з одинаковими швидкостями уперед та назад. Передача крутного
моменту на колеса довгомірних причепів. Реверсивність гідропривода дозволяє ефективно
гальмувати двигуном на затяжних спусках та гірських дорогах, що дає можливість заміни
гальмівної системи та ступінчатої механічної трансмісії.
До недоліків відносяться великі габарити та маса, значно менший коефіцієнт корисної дії,
висока собівартість та недостатня зносостійкість.
Конструкція гідрооб’ємної трансмісії
Гідронасос основний, зв’язаний з колінчатим валом та підкачуючий насос системи подачі
оливи; гідродвигуни коліс; трубопроводи високого та низького тиску; гідроакумулятори;
охолоджувач оливи; резервуари для оливи; фільтри; редукційний та запобіжний клапани,
система керування.
Класифікація гідронасосів та гідродвигунів
Гвинтові, шестірневі, лопатні та поршневі.
Принцип дії гідрооб’ємної трансмісії
При обертанні колінчатого вала гідронасос плунжерного типу подає масло під великим
тиском по магістралях високого тиску до гідродвигунів плунжерного типу коліс, де тиск
перетворюється на механічну роботу, а масло повертається по магістралі низького тиску,
через охолоджувач до гідронасоса і цикл повторюється. Масло підкачуючим насосом
забирається з резервуару через фільтр, охолоджувач подається до насосу високого тиску.
Продуктивність насосу високого тиску регулюється ексцентриситетом ротора.
Рис. 7. Схема гідрооб’ємної трансмісії з гідроакумуляторами
4. Електромеханічна трансмісія
Призначення електромеханічної трансмісії
Забезпечення безступінчної автоматичної передачі, зміни величини і напряму передачі
крутного моменту до ведучих коліс та перетворення одного виду енергії в інший.
Вимоги
- Забезпечення одночасної передачі крутних моментів від двух джерел енергії до коліс.
- Забезпечення розподілу потужності двигуна на два силових потока: перший передає
крутний момент через механічну трансмісію на ведучі колеса, другий передає крутний
момент до електродвигуна-генератора, де створюється електрична енергія, яка живить
електродвигун та заряжає акумуляторні батареї.
- Забезпечення руху автомобіля з використанням тільки одного з двох джерел енергії.
- Забезпечення незалежного керування двома джерелами енергії.
- Забезпечення безступінчатої передачі та зміни величини крутного моменту.
- Забезпечення регенерації кінетичної енергії гальмування автомобіля.
- Малі механічні та електричні втрати при передачі енергії.
- Покращення рушання з місця, прохідності, керованості, компонування.
- Зменшення динамічного навантаження, через відсутність жорсткого зв’язку двигуна і
трансмісії. Це дає можливість збільшення ресурсу роботи двигуна.
- Забезпечення оптимальних тягово-швидкісних властивостей автомобіля.
- Наявність систем автоматизованого керування та контролю за роботою, відповідно до сил
зовнішнього опору руху.
- Безшумність у роботі.
- Простота конструкції та комфортність керування.
- Надійність передачі крутного моменту та довговічність роботи.
- Невисока собівартість і технологічність виготовлення та технічного обслуговування.
- мала металоємність та маса.
Специфічні вимоги
- Відповідність передаточних чисел тим данним, що визначені при тяговому розрахунку
автомобіля.
Класифікація електромеханічних трансмісій:
За ступенем використанням елементів механічної трансмісії – з
частковим або повним використанням.
За способом передачі енергії (крутного моменту) – послідовний,
паралельний, комбінований.
За схемою передачі енергії (крутного моменту) – на передні колеса,на задні колеса, на всі
колеса.
За конструкцією ступінчатої коробки передач:
- За розміщенням в корпусі коробки передач головної передачі,
диференціалу, подільника, демультиплікатора або без.
- За числом ступенів (три, чотири, п’яти та багатоступеневі з подільником,
демультиплікатором, або без).
- За типом зачеплення зубчатих коліс (з постійним зачепленням зубчатих коліс та без).
- За способом переключання передач (з’єднання ведучого та веденого валів):
А). З використанням синхронізаторів.
Б ). З включанням передач шляхом використання муфт.
В ). З використанням зубчатих кареток.
Г). З використанням датчиків та систем визначення і синхронізації кутових швидкостей
шестернь ведучого та веденого валів.
Д). З використанням фрикційного зчеплення з гідравлічним або електричним включенням.
- За конструктивною схемою (з нерухомими осями – дво, три, багатовальні; з рухомими
осями – планетарні, комбіновані з використанням блокувальних муфт та гальм елементів
планетарних рядів).
За конструкцією та потужністю перетворювачів енергії (електродвигунів – генераторів)
трансмісії:
А). Електродвигуни потужністю 2 - 4 кВт, які використовуються для запуску двигуна
внутрішнього згоряння (система Stop-Start автоматично відключає двигун внутрішнього
згоряння при зупинці та включає при початку руху), перетворення кінетичної енергії
гальмування у електричну (KERS) та для заряджання акумуляторної батареї.
Б) Електродвигуни потужністю до 25-30 кВт, які генерують механічну енергію, так що
еквівалентна потужність складається як сума потужності двигуна внутрішнього згоряння та
потужності електродвигуна. Така схема трансмісії використовує також запуск двигуна
внутрішнього згоряння, зарядку акумуляторних батарей, рекуперацію кінетичної енергії
гальмування і найбільш ефективна на початку руху та інтенсивному розганянні автомобіля,
коли крутний момент електродвигуна максимальний (Honda Civic, Mercedes S350, S320 TDI).
В). Електродвигуни потужністю більше 30 кВт (1,2,4 шт), які дозволяють рухатись тільки з
використанням двигуна внутрішнього згоряння, тільки з використанням електричних
двигунів , комбіновано двигун внутрішнього згоряння і електродвигуни.
Г). Генератори, які перетворюють всю механічну енергію двигуна внутрішнього згоряння в
електричну та передають до електромеханічного приводу коліс. Двигун внутрішнього
згоряння не має прямого зв’язку з колесами для передачі механічної енергії ( Спортивний
легковий автомобіль Toyota Alessandro Volta).
За керуванням розподілом потужності двигуна внутрішнього згоряння на механічний та
електричний силові потоки, використанням додаткових джерел енергії і трансмісією у цілому
– з автоматичним адаптивним керуванням в залежності від режиму і опору руху та
неавтоматичним керуванням.
Рис. 8. Схема електромеханічної трансмісії з модульним блоком зміни величини і напряму
передачі крутного моменту та перетворення
Конструкція
Електрична частина: Генератор потужністю 30 кВт, електродвигун, конденсаторні батареї,
перетворювач величини напруги та струму, мережа електропроводки.
Механічна частина: Головна передача, диференціал, приводні вали коліс.
Принцип дії
Роторно-лопатний двигун приводить у дію генератор, який постійно заряжає конденсаторні
батареї. Струм від конденсаторів поступає до електродвигуна (генератора), який створює та
передає крутний момент до ведучого вала головної передачі. При гальмуванні
електродвигун працює у режимі генератора і заряджає конденсатори.
5. Електрична трансмісія
Призначення електричної трансмісії
Забезпечення перетворення одного виду енергії в інший, безступінчної автоматичної
передачі та зміни величини і напряму передачі крутного моменту до ведучих коліс.
Вимоги
Покращення екологічних показників, рушання з місця, прохідності, керованості та
комфортабельності, компонування, економічних показників використання автомобіля.
Класифікація електричних трансмісій
- За конструкцією та місцем встановлення електродвигунів: З одним електродвигуном або
декількома у колесах.
-За способом керування – автоматичне, неавтоматичне.
- За схемою передачі крутного моменту – на задні колеса, на передні колеса, на середні та
задні колеса, на усі колеса.
- За джерелом енергії електродвигунів: акумуляторні батареї, конденсатори, паливні
елементи.
Конструкція електричної трансмісії
Акумуляторні батареї, електродвигуни, перетворювачі напруги, провода передачі струму,
система керування, елементи використання енергії гальмування. При встановленні
електродвигунів поза колесами, трансмісія додатково включає приводні вали, головну
передачу, диференціал.
Принцип дії електричної трансмісії
Електрична енергія від акумуляторів, конденсаторів, паливних елементів поступає у
перетворювачі напруги і потім живить електродвигуни, які можуть бути встановлені у колесах
або поза ними, де перетворюється у механічну енергію, яка приводить в рух ведучі колеса.
При гальмуванні кінетична енергія гальмування електродвигунами-генераторами
перетворюється в електричну і поступає до перетворювача напруги та заряджає
акумулятори.
Перелік посилань:
-
Вікіпедія
https://studfiles.net/preview/5607470/page:10/