Обзор автоматических коробок передач, выбор и установка АКПП на автомобиль ВАЗ 2112

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

 

Пояснительная записка

к курсовой работе по конструированию

 и расчету автомобиля 

Тема: «Обзор автоматических коробок передач, выбор и установка АКПП на автомобиль ВАЗ 2112»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                        _____________________

                                                                                «25»  Февраля  2011 г.

 

Задание:

На курсовую работу по конструированию  и расчету автомобиля

 

Тема: «Обзор автоматических коробок передач и установка на автомобиль ВАЗ 2112»

1. Проследить историю развития автоматических коробок передач».
2. Рассмотреть основные требования, предъявляемые к автоматическим коробкам передач.
3. Провести патентные исследования.
4. Выполнить классификационную характеристику автоматических коробок передач.
5. Проанализировать существующие конструкции автоматических коробок передач.
6. Разработать кинематическую схему, предлагаемой автоматической коробки передач..
7. Графическая часть работы:
1. Классификация автоматических коробок передач.
2. Кинематические схемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

курсовой работы по конструированию  и расчету автомобиля студента машиностроительного  факультета

          Пояснительная записка на 49с., 15 илл., 2 листа чертежей формата А1

          В пояснительной записке рассмотрена  история развития, классификация, анализ некоторых конструкций и патентные исследования автоматических коробок передач.

          Подробно рассмотрены кинематические  схемы различных конструкций  автоматических коробок передач.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание.

   Введение

1.Исходная информация  для выполнения курсовой работы.

2.Краткая история  развития автоматических коробок передач.

3.Основные требования,  предъявляемые к автоматическим коробкам передач.

4.История развития АКП

5.Результаты патентных  исследований.

6.Анализ рассмотренных  вариантов конструкций автоматических коробок передач.

7.Разработка кинематической  схемы автоматической коробки передач с оценкой существующей кинематической схемы.

  Заключение

  Литература

  Приложение 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Автоматическая коробка передач (также автоматическая трансмиссия, АКП) — разновидность коробки передач автомобилей, обеспечивающая автоматический (без прямого участия водителя) выбор соответствующей текущим условиям движения ступени (передачи).

От  механической (МКПП) отличается автоматическим переключением передач, а также, в большинстве случаев, иным принципом  действия механической части — а  именно, использованием планетарных  механизмов и гидромеханического привода  вместо чисто механического в  традиционной КП.

Автоматическая  коробка передач выполняет следующие  функции:

• Изменяет при движении автомобиля соотношение между скоростями вращения коленчатого вала двигателя и ведущих колес.
• Служит для изменения крутящего момента на ведущих колесах автомобиля, длительного разъединения двигателя и трансмиссии и получения заднего хода.
• Обеспечивает оптимальную скорость и проходимость автомобиля, а также наиболее экономичную работу двигателя.
• Повышает тягово-скоростные свойства автомобиля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Исходная информация для выполнения курсовой работы

         Выбор и установка АКП для легкового автомобиля с полной массой до 1,5т., а именно для автомобиля марки ВАЗ 2112.

           Автомобиль предназначен для эксплуатации на дорогах с усовершенствованным покрытием  в различных климатических условиях при температуре окружающей среды от –45 до +40 °С.

Кузов автомобиля цельнометаллический, несущей конструкции. На автомобиль устанавливают поперечно четырехцилиндровый бензиновый двигатель ВАЗ-2112 с системой впрыска топлива и пятиступенчатой коробкой передач. Передняя подвеска независимая, телескопическая, с гидравлическими амортизаторными стойками, с винтовыми цилиндрическими пружинами, нижними поперечными рычагами с растяжками и стабилизатором поперечной устойчивости, задняя — на продольных рессорах. Тормозная система двухконтурная с дисковыми тормозами на передних колесах и барабанными — на задних. На все автомобили устанавливают радиальные бескамерные шины. На рулевой колонке установлено противоугонное устройство, встроенное в выключатель (замок) зажигания. В зависимости от комплектации на автомобили могут быть установлены: рулевое управление с гидроусилителем, передние сиденья с электрообогревом, омыватель ветрового стекла с электрообогреваемыми жиклерами, наружные зеркала заднего вида с электроприводом и электрообогревом, противотуманные фары.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Краткая история  развития автоматических коробок передач.

К появлению классической гидромеханической трансмиссии  привели три изначально независимые  линии разработок, которые были впоследствии объединены в её конструкции.

Наиболее ранней из них  можно считать применявшиеся  на некоторых ранних конструкциях автомобилей, в том числе — знаменитом Ford T — планетарные механические трансмиссии. Хотя и всё ещё требующие от водителя определённого навыка для своевременного и плавного включения в работу соответствующей передачи (например, на двухступенчатой планетарной трансмиссии Ford T это осуществлялось при помощи двух ножных педалей, одна переключала низшую и высшую передачу, вторая включала задний ход), они уже позволяли довольно значительно упростить его работу, особенно в сравнении с использовавшимися в те годы коробками передач традиционного типа без синхронизаторов.

Хронологически вторым направлением разработок, приведшим впоследствии к появлению автоматической коробки  передач, можно назвать работы по созданию полуавтоматических трансмиссий, в которых была автоматизирована часть действий по переключению передач. Например, в середине тридцатых американские фирмы Reo и General Motors практически одновременно представили полуавтоматические трансмиссии  собственной разработки. Наиболее интересна  была трансмиссия разработки GM: как  и появившиеся позднее полностью  автоматические коробки передач, она  использовала планетарный механизм, работой которого управляла гидравлика в зависимости от скорости автомобиля. Однако, эти ранние разработки были недостаточно надёжны, а главное  — всё ещё использовали сцепление  для временного разобщения двигателя  и трансмиссии при переключении передач.

Наконец, третьей линией разработок было внедрение в трансмиссию  гидравлического элемента. Здесь  явным лидером была корпорация Chrysler. Первые разработки относились к тридцатым  годам, но массовое распространение  такая трансмиссия получила на автомобилях  этой фирмы уже в последние  предвоенные и послевоенные годы. Помимо введения в конструкцию гидромуфты (позднее заменённой гидротрансформатором), она отличалась тем, что параллельно с двухступенчатой обычной механической коробкой передач в ней работал автоматически включающийся овердрайв (повышающая передача с передаточным числом меньше единицы). Таким образом, хотя с технической точки зрения это была механическая трансмиссия с гидравлическим элементом и овердрайвом, производителем она заявлялась как полуавтоматическая.

Она несла обозначение  М4 (на довоенных моделях, коммерческие обозначения — Vacamatic или Simplimatic) и M6 (с 1946 года, коммерческие обозначения  — Presto-Matic, Fluidmatic, Tip-Toe Shift, Gyro-Matic и Gyro-Torque) и изначально представляла собой  комбинацию трёх агрегатов — гидромуфты, традиционной механической коробки  передач с двумя ступенями  переднего хода, и автоматически (на М4 вакуумным, на М6 электрическим  приводом) включающегося овердрайва.

Каждый блок этой трансмиссии  имел своё назначение:

• Гидромуфта делала трогание автомобиля с места плавнее, позволяла «бросать сцепление» и останавливаться, не выключая передачи или сцепления. Позднее она была заменена гидротрансформатором, который увеличивал крутящий момент и значительно улучшал динамику автомобиля по сравнению с гидромуфтой (которая несколько ухудшала динамику разгона).
• Механическая коробка передач служила для выбора рабочего диапазона трансмиссии в целом. Существовало три рабочих диапазона — нижний (Low), верхний (High) и заднего хода (Reverse). В каждом диапазоне было две передачи.
• Овердрайв автоматически включался в работу при превышении автомобилем определённой скорости, таким образом, переключая передачи внутри текущего диапазона.

Переключение диапазонов работы производилось обычным рычагом, расположенным на рулевой колонке. Поздние варианты переключателя  имитировали автоматические трансмиссии  и имели указатель-квадрант диапазона  над рычагом, как у АКП —  хотя сам процесс выбора передач  не претерпел изменений. Педаль сцепления  имелась, но использовалась только для  выбора диапазона и была окрашена в красный цвет.

Трогаться в обычных дорожных условиях рекомендовалось в диапазоне  «High», то есть, на второй передаче двухступенчатой  МКП и третьей передаче трансмиссии  в целом — высокий крутящий момент многолитровых шести- и восьмицилиндровых  двигателей «Крайслеров» это вполне позволял.

На подъёме и при  движении по грязи необходимо было начинать движение с диапазона «Low», то есть, с первой передачи. После  превышения определённой скорости (варьировалась  в зависимости от конкретной модели трансмиссии) происходило переключение на вторую передачу за счёт происходящего  автоматически включения овердрайва (сама МКП оставалась при этом на первой передаче).

При необходимости водитель переключался на верхний диапазон, при этом включалась в большинстве  случаев сразу четвёртая передача (так как овердрайв уже был  включён для получения второй передачи) — она имела общее  передаточное отношение 1:1.

Перебрать все имеющиеся  четыре передачи при практическом вождении было почти невозможно, хотя трансмиссия  формально считалась четырёхступенчатой.

Диапазон задних передач  также включал две передачи и  включался, как обычно, после полной остановки автомобиля.

Таким образом, для водителя езда на автомобиле с такой трансмиссией очень напоминала езду на машине с  двухступенчатой АКП, с той разницей, что переключение между диапазонами  происходило с нажатием сцепления.

Эта трансмиссия ставилась  с завода или была доступна как  опция на автомобилях всех подразделений  корпорации «Крайслер» сороковых —  начала пятидесятых годов. После  появления настоящей автоматической двухступенчатой трансмиссии PowerFlite, позднее трёхступенчатой TorqueFlite, полуавтоматические трансмиссии семейства Fluid-Drive были сняты с производства, так как  мешали продажам полностью автоматических трансмиссий. Последним годом их установки стал 1954, в этом году они  был доступны на самой дешёвой  марке корпорации — «Плимуте».

Фактически, такая трансмиссия  стала переходным звеном от МКП к  гидродинамическим АКП и служила  для «обкатки» технических решений, позднее использовавшихся на них.

Также в начале 1940-х годов  существовала трёхступенчатая трансмиссия, обозначавшаяся Slushomatic, у которой  первая передача была обычной, а вторая — объединена в единый диапазон с автоматически включающейся третьей.

Однако, первую в мире полностью  автоматическую трансмиссию создала  другая американская фирма — General Motors. В 1940 модельном году таковая стала  доступна в виде опции на автомобилях  марки Oldsmobile, немного позднее — Cadillac, впоследствии — Pontiac.

Она несла коммерческое обозначение Hydra-Matic и представляла собой комбинацию гидромуфты и трёхступенчатой планетарной коробки передач с автоматическим гидравлическим управлением. Всего ступеней переднего хода в трансмиссии в целом было четыре (плюс задний ход). Система управления трансмиссией учитывала такие факторы, как скорость автомобиля и положение дроссельной заслонки.

Трансмиссия Hydra-Matic использовалась не только на автомобилях всех подразделений GM, но и на автомобилях таких марок, как Bentley, Hudson, Kaiser, Nash и Rolls-Royce, а также  некоторых моделях военной техники. С 1950 по 1954 год автомобили Lincoln также  снабжались трансмиссией Hydra-Matic. Впоследствии немецкий производитель Mercedes-Benz разработал на её основе весьма похожую по принципу работы четырёхступенчатую трансмиссию, хотя и имеющую значительные конструктивные отличия.

В 1956 году GM представила усовершенствованную  автоматическую трансмиссию Jetaway, которая отличалась использованием двух гидромуфт вместо одной у Hydra-Matic. Это позволило сделать переключения передач значительно более плавными, но привело к большому снижению КПД. Кроме того, на ней появился режим парковки (положение селектора «P»), в котором трансмиссия блокировалась специальным стопором. На Hydra-Matic блокировку включал режим заднего хода «R».

C 1948 модельного года на  автомобилях Buick (марка, принадлежащая  той же GM) стала доступна двухступенчатая  автоматическая трансмиссия Dynaflow, отличавшаяся использованием гидротрансформатора вместо гидромуфты. Впоследствии появились подобные трансмиссии на автомобилях марок Packard (1949) и Chevrolet (1950). По замыслу их создателей, наличие гидротрансформатора, имеющего свойство повышать крутящий момент, компенсировало недостаток третьей передачи.