Контрольная работа по строительству и архитектуре на тему Изумение и расчет механических трансмиссий

1.Изумение и расчет механических трансмиссий
1.1 Назначение, устройство и разновидности приводов машин
Сегодня мировой автомобильный рынок имеет 3 разновидности привода автомобиля: передний, задний и полный.
Различие разновидностей приводов автомобиля зависит от того, какая ось является ведущей.
Переднеприводные автомобили
Переднеприводными автомобилями называются автомобили, в которых передняя ось является ведущей, соответственно передние колеса тоже ведущие. Это означает, что двигатель создает крутящий момент и передает его на переднюю ось и на ведущие колеса.
Преимущества переднеприводных автомобилей:
Устройство переднеприводных автомобилей значительно проще, чем полноприводных (например, отсутствие карданного вала). Переднеприводные автомобили имеют меньше деталей, чем полноприводные, что значительно облегчает их эксплуатацию и улучшает ремонтопригодность. К тому же КПД двигателя в переднеприводном автомобиле значительно выше, что обеспечивается малым расстоянием между двигателем и ведущими колесами. Одним из основных преимуществ переднеприводного автомобиля можно назвать лучшую управляемость и точную чувствительность рулевого управления.
За счет уменьшения механизмов и деталей при использовании технологии переднеприводных автомобилей можно выиграть в пространственном отношении.
Минусы переднеприводного автомобиля:
- Сложная конструкция переднего привода;
- Дорогое техническое обслуживание;
- Слышимая вибрация от двигателя;
- Пробуксовка передних колес при резком разгоне автомобиля
Заднеприводные автомобили
Заднеприводные автомобили отличаются от переднеприводных тем, что ведущей является задняя ось и задние колеса. Привод задних ведущих колес осуществляется за счет передачи крутящего момента от двигателя через коробку передач, карданную передачу, главную передачу на задний мост к главной передаче, которая распределяет крутящий момент по ведущим осям. Заднеприводная конструкция автомобиля обеспечивает динамическую нагрузку на заднюю ось, что дает положительные ходовые качества при движении автомобиля по плохим дорогам (заднеприводные автомобили более проходимые). Правда на скользкой и заснеженной дороге заднеприводные автомобили значительно уступают переднеприводным. А вот при возникновении заноса задний привод поведет себя лучше, и управлять им будет удобнее. Задний привод автомобиля может похвастаться своей надежностью и ремонтопригодностью.
Недостатки заднего привода:
уменьшение пространства в салоне автомобиля за счет необходимости установки тоннеля.
Полноприводные автомобили

Полноприводные автомобили отличаются, как от переднеприводных, так и от заднеприводных автомобилей. В переднеприводных автомобилях ведущими являются и передний и задний мосты. Можно сказать, что полноприводные автомобили имеют все ведущие колеса.
Существует подключаемый полный привод, что очень удобно, так как, при обычном режиме эксплуатации можно задействовать только одну ось (переднюю). В случае необходимости можно задействовать вторую ось, что обеспечит полный привод. Постоянный полный привод подразумевает использование всех колес в качестве ведущих при всех режимах эксплуатации.
Серединой между постоянным полным приводом и подключаемым выступает полный привод по требованию, который включается автоматически.
Плюсы полноприводного типа автомобилей:
- Повышенная проходимость;
- Повышенная устойчивость.
Минусы полноприводных автомобилей:
- Повышенный расход топлива;
- Cложное устройствополноприводного автомобиля.
Отличительной особенностью автомобилей с задним и полным приводом является их скорость (более быстрые). Поэтому спортивные автомобили чаще всего выполняются на базе заднеприводного и полноприводного шасси.

1.2. Назначение, устройство и разновидности трансмиссий
Все, что связывает двигатель с ведущими колесами, составляет трансмиссию автомобиля. Трансмиссия в автомобиле выполняет следующие функции:
• передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам;
• изменяет величину и направление крутящего момента;
• перераспределяет крутящий момент между ведущими колесами.
В зависимости от вида преобразуемой энергии различают следующие виды трансмиссии:
• механическая (передает и преобразует механическую энергию);
• электрическая (преобразует механическую энергию в электрическую и после передачи к ведущим колесам – электрическую в механическую энергию);
• гидрообъемная (преобразует механическую энергию в энергию потока жидкости и после передачи к ведущим колесам – энергию потока жидкости в механическую энергию);
• комбинированная (электромеханическая, гидромеханическая – т.н. «гибриды»).
Наибольшее применение на современных автомобилях нашла механическая трансмиссия. Механическая (гидромеханическая) трансмиссия, изменение крутящего момента в которой происходит автоматически, называется автоматической трансмиссией.
В конструкции трансмиссии в качестве ведущих колес могут использоваться передние, задние, а также и передние, и задние колеса. Если в качестве ведущих колес используются задние колеса, автомобиль имеет задний привод, а если передние – передний привод. Привод на передние и задние колеса имеют полноприводные автомобили.
У автомобилей с разными типами привода конструкция трансмиссии имеет существенные различия, как по составу элементов, так и по их устройству.
Трансмиссия заднеприводного автомобиля включает последовательно располложенные сцепление, коробку передач, карданную передачу, главную передачу, дифференциал и полуоси.

1.3. Разновидности передач вращательного движения
Механическая передача – механизм, превращающий кинематические и энергетические параметры двигателя в необходимые параметры движения рабочих органов машин и предназначенный для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов.
Типы механических передач:
зубчатые (цилиндрические, конические);
винтовые (винтовые, червячные, гипоидные);
с гибкими элементами (ременные, цепные);
фрикционные (за счёт трения, применяются при плохих условиях работы).
В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов передачи разделяют на:
редукторы (понижающие передачи) – от входного вала к выходному уменьшают частоту вращения и увеличивают крутящий момент;
мультипликаторы (повышающие передачи) – от входного вала к выходному увеличивают частоту вращения и уменьшают крутящий момент.


1.4. Передаточное число и методы его определения
Во-первых, нужно правильно понимать два понятия – это номинальное передаточное число (отношение) и фактическое. Первое обозначение придумано для округления значений по факту и стандартизации числовых показателей. К примеру, червячный редуктор Ч 100 имеет фактически передаточное отношение 15,5, что приравнивается к номинальному числу 16. То есть все показатели будут соответствовать в большую или меньшую сторону: 7,75=8, 10=10; 12=12,5; 24=25; 31=31,5, 20=20, 40=40, 48=50, 64=63, 84=80.
Во-вторых, существуют термины как тихоходный вал и быстроходный. Первый это вал выходной, то есть который крутит приводной в действие механизм с помощью редуктора, а второй это вал за который крутят электродвигателем (принцип червячного мотор редуктора) или иным приспособлением.
Существует несколько возможностей определить передаточное отношение червячного редуктора без специальных инструментов и навыков. Данную процедуру проделает любой.
Самый популярный и простой способ определения передаточного числа не только червячного редуктора (он подходит ко всем видам: цилиндрический, конический и т. д.) не требующий разборки агрегата, а определяется на месте, если есть возможность прокрутить валы – быстроходный вал прокручивается столько раз, чтобы тихоходный вал сделал один оборот. Какое количество оборотов будет у быстроходного вала в итоге, то и есть передаточное число редуктора.
Этот способ будет посложнее, но и в нем нет ничего уникального. Он подойдет тем, кто хочет подобрать червячную пару на уже существующий корпус редуктора с дальнейшей его сборкой и установкой на место работы. Или для тех, у кого старый редуктор вышел из строя и прокрутить валы не представляется возможным. Причин может быть много, решение одно:
• Нужно посчитать количество зубьев на червячном колесе:

• Потом количество заходов витка на валу червяка:

И теперь делим количество заходов витка на количество зубьев колеса, получаем передаточное число редуктора.
*витков на валу может быть от 1 до 10 в зависимости от типа редуктора.
Можно выразить данный способ через простую формулу где:
• nк – это количество зубьев на колесе;
• nв – количество витков;
• n – передаточное число.
nк/ nв= n

1.5.КПД и крутящий момент в передачах
Коэффициент полезного действия коробки передач – это характеристика эффективности работы коробки передач в отношении передачи и преобразования крутящего момента. КПД обычно измеряется в процентах, так как является безразмерной величиной.
Следует помнить, что начиная с двигателя, его крутящий момент измеряется динамометром при постоянной скорости, таким образом, фактический крутящий момент в коробке передач уменьшается на величину, необходимую для ускорения инерционных вращающихся компонентов (а также дополнительных нагрузок, не рассмотренных здесь). Крутящий момент, передаваемый через сцепление, как входной для коробки передач, может быть определён применением второго закона Ньютона:



Tc = Крутящий момент на сцеплении (входной для коробки передач)
Te = Крутящий момент двигателя при заданной скорости (данные динамометра)
Ie = Инерция вращения двигателя
αe = Ускорения вращения двигателя

Крутящий момент на выходе коробки передач усиливается её передаточным отношением, но уменьшается из-за инерционных потерь в зубчатых передачах и валах. Если инерция коробки передач характеризуется своим значением со стороны входа, выходной крутящий момент может быть приближённо описан выражением:



Td = Выходной крутящий момент, приложенный к карданному валу
Ne = Передаточное отношение коробки передач
It = Инерция вращения коробки передач (рассматриваемая со стороны двигателя)

Кроме того, крутящий момент на осях ускоряет вращение колёс и обеспечивает тяговое усилие, передаваемое земле, усиленное конечным передаточным числом передачи с некоторым уменьшением из-за инерции компонентов трансмиссии между коробкой передач и редуктором ведущего моста. Уравнение для этого:


где:

Ta = Крутящий момент на осях
Fx = Тяговое усилие, передаваемое земле
r = Радиус колёс
Iw = Инерция вращения колёс и валов
αw= Ускорение вращения колёс
Id = Инерция вращения карданного вала
αd = Ускорение вращения карданного вала
Nf = Передаточное число редуктора ведущего моста

Теперь, ускорение вращения двигателя, коробки передач и трансмиссии связано с таковым для колёс передаточным числом передачи.

и

Приведенные выше уравнения с (2-5) по (2-8) могут быть объединены, чтобы найти решение для тягового усилия, передаваемого земле. Учитывая, что ускорение транспортного средства, ax, равно ускорению вращения колеса, αw, умноженному на радиус шины, получаем:



где:

Ntf = Комбинированный коэффициент передачи коробки передач и редуктора ведущего моста

1.6. Многоступенчатые трансмиссии
Многоступенчатые трансмиссии создают на базе основной четырех-, пяти- или шестиступенчатой базовой соосной трехвальной коробки, присоединяя к ней дополнительную коробку. Обычно она имеет две передачи (прямую и понижающую) и обеспечивает удвоение числа передач. Применение трехступенчатой дополнительной коробки позволяет утроить число передач базовой коробки. Водитель в обоих случаях использует два органа управления: один базовой, другой дополнительной коробкой.

Десятиступенчатая коробка передач David Brawn, тип 557А
Если передаточное число пониженной передачи в дополнительной коробке достаточно большое, чтобы увеличить общий диапазон, по крайней мере, вдвое, ее называют «демультипликатор». Если же она почти не увеличивает общий диапазон, а служит для получения «половинок» между передачами основной коробки, ее называют «делителем», имея в виду, что она делит имеющийся диапазон на большее число ступеней. Сегодня к базовой коробке часто пристыковываются две дополнительных – и спереди, и сзади. Естественно, одна из них является демультипликатором, другая – делителем.
Делитель имеет простую конструкцию и минимальное число зубчатых колес. КПД коробки с делителем практически не отличается от КПД базовой коробки, так как сохраняется число зубчатых