Устройство легковых автомобилей

В трехвальной коробке передач (рис. 82 и 83) имеются ведущий (первичный), ведомый (вторичный) и промежуточный валы, установленные в картере на подшипниках, причем первичный и вторичный валы соосны. На первичном валу выполнено за одно целое с ним зубчатое колесо постоянного зацепления с зубчатым колесом промежуточного вала. Другие зубчатые колеса жестко закреплены на промежуточном валу. На ведомом валу установлены имеющие возможность перемещаться вдоль вала зубчатые колеса передач. Отношение числа зубьев ведомого зубчатого колеса к числу зубьев ведущего зубчатого колеса, обратное отношению их частот вращения, называется передаточным числом. Когда какое-либо зубчатое колесо ведомого вала входит в зацепление с одним из зубчатых колес промежуточного вала, крутящий момент от двигателя через ведущий, промежуточный и ведомый валы коробки передач передается карданной передаче и далее на ведущие колеса автомобиля. Для включения первой передачи зубчатое колесо ведомого вала первой передачи передвигается по шлицевому валу в зацепление с зубчатым колесом первой передачи промежуточного вала. Общее передаточное число первой
Читать полностью »

Коробка передач предназначена для изменения силы тяги на ведущих колесах, скорости движения, изменения направления движения автомобиля. Кроме того, коробка передач позволяет на длительное время отсоединять двигатель от трансмиссии при работе двигателя на остановившемся автомобиле или при движении накатом. Требования, предъявляемые к коробке передач:

1. обеспечение высоких тягово-скоростных и топливно-экономических качеств автомобиля;
2. легкость и удобство управления;
3. высокий КПД;
4. низкий уровень шума при работе;
5. надежность;
6. малые габаритные размеры.

В зависимости от характера изменения передаточного числа различают коробки передач ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные. По характеру связи между ведущим и ведомым валами коробки передач делятся на механические, гидравлические, электрические и комбинированные. По способу управления — на автоматические и неавтоматические. Ступенчатые коробки передач различают по числу передач переднего хода, по числу валов — на двух- и трехвальные. В основном на автомобилях применяют ступенчатые коробки передач — двух- или трехвальные. Переключение передач осуществляется передвижением зубчатых колес или передвижением муфт синхронизаторов. На автомобилях с классической компоновкой обычно применяют трехвальные коробки передач. Особенностью таких автомобилей является то, что почти всегда можно выделить передачу, на которой они проходят большую часть пути. Поэтому основным преимуществом трехвальных коробок передач является наличие в них так называемой «прямой» передачи, которая получается при непосредственном соединении ведущего и ведомого валов. Другим преимуществом трехвальных коробок передач является относительная легкость получения большого передаточного числа на низшей (первой) передаче при малом межосевом расстоянии. Это объясняется тем, что передаточное число всех передач, кроме «прямой», у таких коробок передач образуется двумя последовательно работающими парами зубчатых колес, в отличие от одной пары в двухвальных коробках передач. Двухвальные коробки передач (рис. 81) проще по конструкции, дешевле и имеют более высокий КПД (только на «прямой» передаче трехвальная коробка передач имеет более высокий КПД, чем двухвальная). Преимуществом двухвальных коробок передач является простота вывода крутящего момента на любую сторону (переднюю или заднюю или обе сразу), что в некоторых случаях, например при заднемоторных, переднеприводных и полноприводных конструкциях автомобилей, предоставляет большие компоновочные возможности.
Читать полностью »

Пневмогидроусилитель привода сцепления (рис. 80) служит для уменьшения усилия, прикладываемого к педали сцепления водителем. Он состоит из гидравлического цилиндра с поршнем, штоком и пружиной; пневматического цилиндра с поршнем, штоком (общий с поршнем гидроцилиндра) и возвратной пружиной; следящего механизма, состоящего из следящего поршня с манжетой, диафрагмы (зажата между двумя частями корпуса), в центре которой крепится седло выпускного клапана, возвратной пружины диафрагмы; выпускного и впускного клапанов (крепятся на одном штоке) с возвратной пружиной; седла впускного клапана; отверстия, закрытого уплотнителем от попадания грязи, соединяющего надпоршневую полость пневмоцилиндра с окружающей средой. При включенном сцеплении общий шток прижат к поршням гидроцилиндра и пневмоцилиндра. Поршень следящего механизма занимает положение, соответствующее открытому выпускному клапану, соединяющему надпоршневое пространство пневмоцилиндра с окружающей средой и закрытому впускному клапану. При выключении сцепления рабочая жидкость из главного цилиндра поступает в гидроцилиндр пневмогидроусилителя, и одновременно по каналу к поршню следящего механизма. Давление жидкости перемещает поршень в сторону седла выпускного клапана. Диафрагма, прогибаясь, перемещает седло к выпускному клапану, который садится в седло, изолируя надпоршневое пространство пневмоцилиндра от окружающей среды. Далее усилие от выпускного клапана через шток передается на впускной клапан, который открывается, и сжатый воздух по каналу поступает в надпоршневое пространство пневмоцилиндра. Поршень пневмоцилиндра, перемещаясь, воздействует на шток поршня гидроцилиндра. Поршень передает усилие на толкатель, который воздействует на рычаг вилки выключения сцепления. Часть сжатого воздуха поступает в полость диафрагмы. Таким образом, следящий поршень находится под действием двух противоположно направленных сил: действие рабочей жидкости с одной стороны и сжатого воздуха с другой. Поршни следящего механизма и пневмоцилиндра подобраны так, чтобы обеспечить необходимое снижение усилия на педаль сцепления. При отпускании педали сцепления давление рабочей жидкости падает, и все детали под действием возвратных пружин возвращаются в исходное положение, надпоршневое пространство пневмоцилиндра через открытый выпускной клапан сообщается с окружающей средой. При выходе из строя пневмосистемы перемещение поршня гидроцилиндра осуществляется только под давлением рабочей жидкости.

Сцепления с периферийным расположением пружин имеют существенный недостаток — чувствительность к центробежным силам, которые пропорциональны квадрату частоты вращения сцепления, в быстроходных двигателях они значительны и вызывают деформацию («выпучивание») пружин, от чего пружины удлиняются, уменьшая осевое усилие и, следовательно, коэффициент запаса сцепления. Значительно лучше противостоят центробежной силе диафрагменные пружины (рис. 77), представляющие собой в свободном состоянии усеченный конус с радиальными прорезями, идущими от внутреннего края. Лепестки пружины выполняют функции рычагов выключения сцепления. При нажатии подшипника муфты выключения сцепления на их концы они деформируют пружину, перемещая назад ее наружный край. Для того чтобы нажимной диск двигался вслед за пружиной, на нем закреплены крюкообразные захваты. Применение диафрагменной пружины (нелинейная характеристика) дает возможность затрачивать меньше усилия для выключения, чем спиральные цилиндрические (линейная характеристика) пружины. При износе деталей сцепления нажимное усилие цилиндрических пружин заметно падает, в то время как у конструкции с диафрагменной пружиной оно может даже несколько возрасти, обеспечивая надежную передачу крутящего момента. Кроме этого, сцепление с диафрагменной пружиной проще, имеет в семь раз меньше деталей и меньшие габаритные размеры. Для обеспечения плавности включения сцепления ведомые диски делают разрезными или пластинчатыми. К пластинам, изогнутым в разные стороны, с обеих сторон прикрепляют фрикционные накладки. Это обеспечивает в свободном состоянии зазор между накладками (1—2 мм). Уменьшение зазора между накладками в процессе включения сцепления обуславливает плавность соприкосновения трущихся поверхностей и возрастание силы трения. Для предотвращения передачи угловых колебаний от двигателя на валы трансмиссии в конструкции сцепления предусмотрен гаситель крутильных колебаний (демпфер) (рис. 78). Пружины демпфера обеспечивают упругую связь ведомого диска сцепления с его ступицей.
Рис. 78. Гаситель крутильных колебаний (а) и его нерабочее (б) и рабочее (в) положения: 1 и 9 — накладки диска; 2 — пластинчатая пружина; 3 — ведомый диск; 4 — фрикционные шайбы; 5 — ступица ведомого диска; 6 — регулировочная шайба; 7 — пружина; 8 — пластина гасителя
При отсутствии передачи крутящего момента вырезы фланца ступицы и ведомого диска, в которых расположены демпферные цилиндрические пружины, совпадают. Передача крутящего момента от ведомого диска к его ступице осуществляется через демпферные пружины. При этом ведомый диск поворачивается на некоторый угол относительно фланца ступицы и между ними возникает трение. Таким образом, энергия крутильных колебаний превращается в тепловую. Предельное угловое смещение дисков ограничено размером вырезов во фланце ступицы. Гидравлический привод. Для обеспечения управления сцеплением и повышения плавности его включения применяют гидравлический привод. Гидравлический привод сцепления автомобилей марки «КамАЗ» (рис. 79) состоит из педали сцепления, главного цилиндра, пневмогидроусилителя (ПГУ), системы трубопроводов и шлангов. При включенном сцеплении между штоком поршня и поршнем главного цилиндра имеется зазор, и жидкость через отверстие в поршне свободно перетекает из верхней полости в рабочую полость главного цилиндра. При нажатии на педаль сцепления усилие через шток передается на поршень главного цилиндра, который, сжимая пружину, вытесняет жидкость через отверстие в пробке и соединительный трубопровод в корпус пневмогидроусилителя. При отпускании педали под действием давления жидкости в системе и возвратной пружины поршень возвращается в исходное положение, толкатель отрывается от поршня, открывая отверстие, и полости соединяются между собой.

Сцепление (рис. 72) состоит из следующих элементов:

• кожуха сцепления, ведущего (нажимного) диска;
• тонкого ведомого диска с фрикционными накладками и гасителем крутильных колебаний;
• нажимного механизма — нажимного (ведущего) диска, периферийно расположенных цилиндрических пружин или одной центральной диафрагменной пружины;
• механизма включения сцепления — оттяжных пальцев, рычагов выключения (четыре или три), муфты выключения с упорным шариковым подшипником (графитовым подшипником);
• привода выключения сцепления — системы тяг и рычагов, вилки выключения (гидравлического привода выключения сцепления);
• усилителя выключения сцепления — пневматического или пневмо-гидравлического (для грузовых автомобилей).

По числу ведомых дисков фрикционные сцепления делятся на одно- и двухдисковые. Двухдисковые сцепления устанавливаются на грузовых автомобилях для передачи большого крутящего момента. При включенном сцеплении крутящий момент передается от коленчатого вала на маховик, затем на кожух сцепления и через пластинчатые пружины (рис. 73) на ведущий (нажимной) диск. На автомобиле ГАЗ-53 (рис. 74) имеются квадратные окна в кожухе сцепления, куда входят приливы крепления рычагов выключения сцепления, на автомобилях марки «КамАЗ» (рис. 75) и «МАЗ» (рис. 76) на маховике выполнены пазы, в которые входят приливы на ведущих дисках. От маховика и ведущего нажимно-

Читать полностью »

Сцепление служит для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии и последующего их плавного соединения, что необходимо для включения передачи при трогании с места и переключении передач при движении автомобиля. Требования, предъявляемые к сцеплению:

1. постоянство нажимного усилия независимо от износа деталей сцепления;
2. двойной запас усилия сцепления.

По характеру связи между ведущей и ведомой частями различают: фрикционные, гидравлические и электромагнитные сцепления. У фрикционного сцепления крутящий момент передается с ведущих частей на ведомые силами трения, у гидравлических сцеплений — силами потока жидкости, движущимися между ведущими и ведомыми частями, у электромагнитных сцеплений — магнитным полем. На отечественных автомобилях, как правило, установлены постоянно замкнутые сухие фрикционные дисковые сцепления.

Трансмиссия (силовая передача) автомобиля (рис. 71) служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам и изменения величины и направления действия этого момента. Требования, предъявляемые к трансмиссии:

1. обеспечение прямого и обратного направлений движения;
2. обеспечение соответствия эксплуатационных режимов минимальному расходу топлива и эмиссии вредных веществ в отработавших газах.

Автомобили в зависимости от способа преобразования крутящего момента могут иметь механическую, гидромеханическую или электромеханическую трансмиссию. По способу изменения передаточного числа автомобили могут иметь ступенчатую, бесступенчатую или комбинированную трансмиссию. В настоящее время наибольшее распространение получили автомобили с двумя или тремя мостами с механическими трансмиссиями. При наличии двух мостов ведущими могут быть оба или один из них, при наличии трех мостов — ведущими могут быть все три или два задних. Число ведущих мостов характеризуется колесной формулой по общему числу колес и числу ведущих, например 4 х 2, 4 х 4, 6 х 4, 6 х 6 и т. д. Первая цифра обозначает общее число колес, вторая — число ведущих колес. Механическая трансмиссия автомобиля с одним ведущим задним мостом состоит из сцепления, коробки передач, карданной передачи и заднего ведущего моста, в который входят главная передача, дифференциал и полуоси. У автомобилей с колесной формулой 4×4 в трансмиссию также входит раздаточная и дополнительная коробки, карданная передача к переднему ведущему мосту, передний ведущий мост и межосевой дифференциал. У автомобилей с гидромеханической трансмиссией крутящий момент, передаваемый от двигателя к ведущим колесам, преобразовывается гидравлическим и механическим способами, а с электромеханической трансмиссией — механическим и электрическим способами. Гидравлическая и электрическая части этих трансмиссий позволяют осуществлять бесступенчатое изменение передаточного числа.

Тепловые двигатели выбрасывают в окружающую среду большое количество вредных веществ. Источниками вредных выбросов двигателя являются отработавшие газы, картерные газы, испарения из системы питания и утечки топлива, масла и другие эксплуатационные жидкости. Все выбрасываемые двигателем вредные вещества делятся на три группы:

• экологически нейтральные, не нарушающие физических свойств окружающей среды, например азот;
• неядовитые, но экологически активные, не оказывающие непосредственного негативного воздействия, но способствующие образованию фотохимического смога, «парникового эффекта» и др.
• ядовитые (токсичные и канцерогенные) вещества, оказывающие прямое негативное влияние на организм человека и окружающую среду. Это оксиды углерода и азота, углеводороды, в том числе ароматического ряда, различные кислоты, соединения свинца, серы и дисперсные частицы. Дизели работают на более обедненных, чем бензиновые двигатели, горючих смесях. На частичных нагрузках коэффициент избытка воздуха у них примерно в три раза, а на полных в полтора раза превышает теоретически необходимый. Естественно, это уменьшает содержание оксида углерода и оксидов азота в отработавших газах. Для улучшения экологичности на дизелях устанавливают нейтрализаторы и сажевые фильтры. Нейтрализаторы дожигают до 40 % тяжелых углеводородов, адсорбированных на частицах сажи.

В настоящее время законодательными актами большинства стран введены нормы выбросов вредных веществ с отработавшими газами.
Читать полностью »

Воздухоочиститель. На двигателях марки «КамАЗ» (рис 70) установлен двухступенчатый воздухоочиститель с автоматическим отсосом пыли и сменным фильтрующим элементом. Воздухоочиститель состоит из воздушной трубы, корпуса воздухоочистителя с фильтрующим элементом, выходной трубы, патрубка отсоса пыли. В качестве фильтрующего элемента используется гофрированный картон. При работе двигателя воздух через сетку в колпаке проходит по трубам в воздухоочиститель. По входному патрубку корпуса воздух попадает в первую ступень очистки с инерционной решеткой и резко изменяет направление. Крупные частицы отсасываются отработавшими газами и выводятся в окружающую среду. Для этого в выпускной трубе двигателя установлен эжектор. Воздух проходит через микропоры картона второй ступени и очищенный по выходной трубе поступает во впускной трубопровод. Система выпуска отработавших газов автомобилей марки «КамАЗ» состоит из выпускных трубопроводов, приемных труб, которые соединены в тройнике, гибкого металлического рукава, по которому газы поступают в глушитель. Глушитель состоит из корпуса с днищами. Внутри имеются двеперегородки, которые образуют три резонаторные камеры, где газы расширяются, их давление и скорость уменьшаются и далее они выводятся в окружающую среду.
Читать полностью »

Регулятор частоты вращения коленчатого вала изменяет подачу топлива в зависимости от нагрузки двигателя, поддерживая заданную водителем частоту вращения коленчатого вала. Регулятор называется всережимным, так как он может поддерживать любую заданную водителем частоту вращения коленчатого вала и ограничивать максимальную. Ограничение максимальной частоты вращения коленчатого вала вызвано необходимостью предохранить детали дизеля от быстрого изнашивания и чрезмерных нагрузок, а ограничение малой частоты вращения — ухудшением подачи топлива и смесеобразования. Регулятор крепится к задней части корпуса ТНВД и приводится во вращение от кулачкового вала ТНВД через ускоряющие зубчатые колеса, поэтому вал регулятора вращается с большей частотой вращения, чем кулачковый вал. Это позволяет повысить чувствительность регулятора к изменению нагрузки. Регулятор (рис. 69) состоит из корпуса с крышкой, смотрового люка, зубчатого колеса привода, вала регулятора с ведомым зубчатым колесом и державкой грузов (ролики грузов упираются в подвижную муфту с шарикоподшипником и пятой), рычага управления рейкой топливного насоса, который крепится на одной оси с пятой (рычаг тягой соединен одним концом с рейкой, а другим концом посредством пальца с кулисой). Скобауправления кулисой может занимать два положения: «Работа» и «Стоп». В состав регулятора также входят силовой и двуплечий рычаги управления регулятором, болты ограничения максимальной и минимальной частоты вращения коленчатого вала. При неработающем двигателе скоба управления кулисой находится в положении «Стоп». После пуска двигателя грузы под действием центробежных сил расходятся и перемещают подвижную муфту от себя. Силовой и двуплечий рычаги поворачиваются против часовой стрелки, преодолевая усилие силовой пружины, одновременно рычаг управления рейкой перемещает рейку в сторону уменьшения подачи топлива. Перемещение рычажной системы продолжается до тех пор, пока центробежные силы грузов не уравновесятся силовой пружиной регулятора. Необходимую частоту вращения коленчатого вала устанавливает водитель, нажимая на педаль подачи топлива. Установившаяся частота вращения коленчатого вала автоматически поддерживается регулятором следующим образом. При уменьшении нагрузки на двигатель частота вращения коленчатого вала возрастает, так как в цилиндры поступает то же количество топлива. Грузы регулятора, расходясь на некоторый угол, перемещают рычажную систему в сторону, соответствующую уменьшению подачи топлива и восстанавливают величину частоты вращения коленчатого вала до ±30 мин -1 При увеличении нагрузки на двигатель частота вращения коленчатого вала снижается. Центробежные силы грузов уменьшаются, грузы сходятся, рычажная система под действием силовой пружины регулятора перемещает рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива до восстановления заданного скоростного режима (перемещению рейки в сторону увеличения подачи топлива также способствует и стартовая пружина рычага рейки). Топливопроводы. В топливной системе дизеля используются топливопроводы низкого и высокого давления. Топливопроводы низкого давления предназначены для подвода топлива из бака через фильтры к насосу высокого давления и отвода излишков топлива в бак. Изготовляются они из латунных или стальных трубок и присоединяются к приборам пустотелыми болтами, контактные поверхности уплотняются медными шайбами толщиной 1,5 мм. Топливопроводы высокого давления соединяют топливный насос высокого давления с форсунками. Все они имеют одинаковую длину и изготовляются из стальных трубок (внешний диаметр 7 мм, внутренний 2 мм). Их концы, полученные высадкой в форме конуса, привернуты накидными гайками с шайбами к конусным гнездам штуцеров топливного насоса высокого давления и форсунок. Во избежание поломок от вибрации топливопроводы закреплены специальными скобами и кронштейнами.
Читать полностью »