Проектирование конструкции ведущего моста ВАЗ-2106 с разработкой процесса сборки редуктора данного моста

В процессе эксплуатации автомобилей, его эксплуатационные характе¬ристики ухудшаются в следствии изнашивания деталей, коррозии усталости материала, появляются различные неисправности эксплуатация автомобилей при которых становится недопустимой. Так, например, выходят из строя раз¬личные детали редуктора заднего моста, для устранения которых требуется разборка, дефектовка.
Редуктор — это механизм, предназначенный для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент.
О редукторе слышал каждый, но не каждый знает о принципе его рабо¬ты, какие у него задачи в трансмиссии автомобиля, о том какие связующие элементы и функций он должен выполнять в зависимости от размещения, ка¬кие у него могут быть неисправности, и как правильно их устранить.
Задача по разработке технологических процессов сборки редуктора заднего моста в виде мультимедийного пособия актуальна, так как не многие могут применить на практике полученные знания при изучении теоретиче¬ских аспектов, связанных с устройством редуктора.

1 Конструкторский раздел
1.1 Обоснование значимости темы курсового проекта
Цель работы: приобретение знаний, умений и навыков в определении и устранении неисправностей, в разработке технологических процессов сборки редуктора заднего моста и применение полученных знаний на практике при выполнении операций, прописанных в технической карте. Приобретение опыта в работе с редуктором заднего моста ВАЗ-2106.
Задачи работы:
- изучение материальной ба¬зы, общих сведений, включающих в себя особенности конструкции и эксплу¬атации современных трансмиссий.
- освоение процесса сборки и регулировки редуктора заднего моста, составление технологического процесса сборки и регулировки редуктора, просмотр сюжетов неправильной сборки и выявле¬ние ошибок, допущенных в этих сюжетах.
- применение полученных навыков в практической части работы при сборке и регулировки редуктора заднего моста.

1.2 Назначения и виды мостов
Состав моста автомобиля состоит из основной металлической балки, к которой закрепляются колеса. Данная неотъемлемая часть автомобиля явля¬ется одним из основных элементов трансмиссии. Предназначение автомо¬бильного моста заключается в том, что именно к нему крепятся колеса, а также поддерживаются несущая система автомобиля (то есть, такие элемен¬ты, как рама, кузов). Существует следующая разновидность автомобильных мостов (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Типы мостов автомобилей, классифицированных по различным признакам
Целесообразно рассмотреть один из видов автомобильного моста - ве¬дущий. Его механический принцип действия заключается в том, что к веду¬щему мосту проводится крутящий момент, исходящий из карданного вала непосредственно к ведущим колесам автомобиля. Между опорной поверхно¬стью, рамой или кузовом автомобиля действуют вертикальные, продольные и поперечные усилия, которые воспринимаются непосредственно данным мо¬стом, в чем и заключается его предназначение. На колёсных автомобилях ве¬дущие мосты являются либо исключительно передний, исключительно зад-ний и также средний, либо же все в совокупности (рис. 1.2).
В состав ведущего моста входят:
- Жесткая пустотелая балка: неразъемная и разъемная;
- Подшипники;
- Ступицы ведущих колес;
- Картер редуктора;
- Главная передача;
- Дифференциал;
- Полуоси.
Существуют следующие виды картера ведущего моста: картер разъем¬ного и неразъемного типа.
«В состав картера разъемного ведущего моста входят: две соединённые между собой части, которые в свою очередь имеют разъемы в соответствую¬щей продольной вертикальной плоскости. Также, данные части имеют горло¬вины с запрессованными в них стальными трубчатыми кожухами полуосями. Затем для закрепления опорных дисков колесных тормозных систем к полу¬осям привариваются опорные площадки рессор.» [8]
Выполнение картера неразъемного ведущего моста осуществляется по принципу цельной балки с развитой центральной частью в форме кольца. В балку с трубчатым сечением входят две штампованные стальные половины, которые сварены в продольной плоскости. Предназначение средней части балки заключается в том, что именно на данную часть ведущего моста за¬крепляются: с одной стороны - главная передача и дифференциал, а с другой устанавливаются крышки. Затем к балке моста привариваются опорные чаш¬ки пружин подвески колес, фланцы (необходимые для закрепления опорных дисков тормозной системы) и кронштейны крепления деталей подвески.
«В трансмиссии автомобиля расположение ведушего моста возможно в следующих вариантах:
- У автомобилей классической компоновки ведущим является задний мост.
- У переднеприводных машин ведущим является передний мост. При этом, зачастую, он же является мостом управляемых колёс.
- У машин повышенной проходимости ведущими являются все мосты, включая мост управляемых колёс.» [12]

Рисунок 1.2 - Задний мост в сборе Шевроле Нива
«Наибольшее распространение получили задние ведущие мосты на ав¬томобилях ограниченной проходимости с колесной формулой 4х2 и предназначенные для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием и сухих грун¬товых дорогах.» [14]
Ведущие мосты состоят из главной передачи, дифференциала и полу¬осей, заключенных в общий кожух. Передний ведущий мост, имеющий не только ведущие, но и направляющие колеса, по своему устройству отличает¬ся от заднего ведущего моста тем, что полуоси у него составные; соединяют¬ся они через шарниры равной угловой скорости (рис. 1.3).

Рисунок 1.3 - Ведущий мост с дифференциалом в разрезе
Главная передача автомобиля - элемент трансмиссии, в наиболее рас-пространенном варианте состоящий из двух шестерен (ведомой и ведущей), призванный преобразовывать крутящий момент, поступающий от коробки передач, и передавать его на ведущую ось. От конструкции главной передачи напрямую зависят тягово-скоростные характеристики автомобиля и расход топлива.
Во время движения автомобиля крутящий момент от двигателя переда¬ется коробке переменных передач (КПП), а затем, посредством главной переда¬чи и дифференциала, приводным валам автомобиля. Таким образом, главная передача непосредственным образом изменяет крутящий момент, который передается колесам машины. Соответственно, посредством нее изменяется и скорость вращения колес.
Основная характеристика этого редуктора — передаточное число. Дан¬ный параметр отражает отношение количества зубьев ведомой шестерни (свя¬зана с колесами) к ведущей (связана с вторичным валом коробки передач). Чем больше передаточное число, тем быстрее автомобиль разгоняется (крутящий момент увеличивается), но при этом уменьшается значение максимальной скорости. Уменьшение передаточного числа увеличивает максимальную скорость, при этом машина начинает ускоряться медленнее. Для каждой модели автомо¬биля передаточное число подбирается с учетом характеристик двигателя, КПП, размера колес, тормозной системы и т.д.
«Дифференциал - это часть трансмиссии, которая распределяет крутя¬щий момент, между полуосями, а также позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью.» [12] Дифференциал обеспечивает безопасное и комфорт¬ное вождение на сухой дороге с твердым покрытием. Однако если автомобиль покинет ее пределы и продолжит двигаться по пересеченной местности, а также в случае гололеда (и других тяжелых погодных условий) этот механизм может лишить автомобиль возможности передвигаться.
Работа дифференциала при повороте и прямолинейном движении.
Прямолинейное движение характеризуется равномерным распределени¬ем нагрузки между колесами автомобиля. Они имеют одинаковую угловую скорость. Сателлиты, размещенные в корпусе, не вращаются вокруг своих осей. Они передают крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи к полуосям через неподвижное зубчатое зацепление.
Когда транспортное средство поворачивает, силы сопротивления и нагрузки распределяются следующим образом: Внутреннее колесо, имеющее меньший радиус от центра поворота, испытывает сопротивление большей силы, чем наружное. Увеличенная нагрузка заставляет его снизить скорость враще¬ния.
Наружное колесо, двигаясь по большему радиусу (большей траектории), наоборот, должно увеличить угловую скорость, чтобы автомобиль мог повер¬нуть плавно, без пробуксовки.
Таким образом, колеса должны иметь разные угловые скорости. Замед¬ление вращения полуоси внутреннего колеса, проводит сателлиты в движение. Они, в свою очередь, посредством конической зубчатой передачи увеличивают скорость вращения полуоси наружного колеса. Крутящий момент, получаемый от главной передачи, остается неизменным.
Колеса автомобиля, движущегося даже прямолинейно по скользкой до¬роге или бездорожью, могут испытывать различную нагрузку: одно из них пробуксовывает, теряя сцепление с дорогой; другое, становясь более нагружен¬ным, замедляется. Повторяется схема поворота. Только теперь она приносит вред: буксующее колесо может получить 100% принятого дифференциалом крутящего момента, а нагруженное вообще перестанет вращаться. Движение автомобиля прекратится.
Эти недостатки работы узла решаются различными способами: ручной или автоматической блокировкой; внедрением системы курсовой устойчивости.
«Управляемым называется мост с ведомыми управляемыми колесами, к которым не подводится крутящий момент двигателя. Управляемыми на большинстве автомобилей являются передние мосты (рис. 1.4).» [7]

1 - колесо; 2 - тормозной барабан; 3 - ступица; 4 и 13 - подшипники; 5- гайка;
6 - щит; 7 - цапфа; 8 - шкворень; 9 и 16 - рычаги; 10 и 15 - тяги; 11 - шайба;
12 - стопор; 14 - балка.
Рисунок 1.4 - Передний мост грузового автомобиля ГАЗ
«Комбинированным называется мост с ведущими и управляемыми одновременно колесами (рис. 1.5).» [7]

Рисунок 1.5 - Комбинированный мост
«Поддерживающим называют моста с ведомыми колесами. Эти колеса не являются ни ведущими, ни управляемыми (рис. 1.6).» [7]

1 - ось; 2 - ступица; 3 - рычаг; 4 - подвеска; 5 - балка.
Рисунок 1.6 - Поддерживающий мост переднеприводного легкового
автомобиля марки ВАЗ
«Ведущий мост автомобиля представляет собой жесткую пустотелую балку, на концах которой на подшипниках установлены ступицы ведущих колес, а внутри размещены главная передача, дифференциал и полуоси.» [7]
На автомобилях применяются различные типы ведущих мостов (рис.1.7)

Рисунок 1.7 - Типы ведущих мостов, классифицированных по различ¬ным признакам
«Картер разъемного ведущего моста (рис. 1.8, а) обычно отливают из ковкого чугуна, и он состоит из двух соединенных между собой частей 2 и 3, имеющих разъем в продольной вертикальной плоскости. Обе части картера имеют горловины, в которых запрессованы и закреплены стальные трубча¬тые кожухи 1 полуосей. К ним приварены опорные площадки 4 рессор и фланцы 5 для крепления опорных дисков колесных тормозных механизмов.» [17]
Разъемные ведущие мосты применяются на легковых автомобилях, а также на грузовых с малой и средней грузоподъемностью.

а — разъемный; б, в — неразъемные; 1 — кожух; 2, 3 — части картера;
4 — площадка; 5, 6, 12 — фланцы; 7 — чашка; 8, 10 — кронштейны; 9, 13 —
балки; 11 — труба
Рисунок 1.8 - Ведущие мосты
«Картер неразъемного штампо-сварного ведущего моста (рис. 1.8, б) выполнятся в виде цельной балки 9 с развитой центральной частью кольце¬вой формы. Балка имеет трубчатое сечение и состоит из двух штампованных стальных половин, сваренных в продольной плоскости. Средняя часть балки моста предназначена для крепления с одной стороны картера главной пере¬дачи и дифференциала, а с другой — для установки крышки. К балке моста приварены опорные чашки 7 пружин подвески колес, фланцы 6 для крепле¬ния опорных дисков тормозных механизмов и кронштейны 8 и 10 крепления деталей подвески.» [17]
«Неразъемный литой ведущий мост (рис. 1.8, в) изготавливают из ков¬кого чугуна или стали. Балка 13 моста имеет прямоугольное сечение. В полу осевые рукава запрессовываются трубы 11 из легированной стали, на концах которых устанавливают ступицы колес. Фланцы 12 предназначены для креп¬ления опорных дисков тормозных механизмов. Такие мосты получили при¬менение на грузовых автомобилях большой грузоподъемности. Эти мосты обладают высокой жесткостью и прочностью, но имеют большую массу и га¬баритные размеры.
В семействе автомобилей КАМАЗ используется множество различных ведущих мостов, которые имеют как существенные, так и не существенные конструктивные отличия (рис. 1.9).» [17]

Рисунок 1.9 - Мосты КАМАЗ
«Ведущие мосты полноприводных и не полноприводных автомобилей отличаются конструкцией картеров и главных передач.» [17]
На автомобиле КамАЗ установлены два ведущих моста - средний и задний, для уменьшения нагрузки на заднюю ось. Для равномерного распре¬
деления крутящего момента и уменьшения износа шин, грузовики с двумя ведущими мостами оснащены центральным дифференциалом, который уста¬новлен в промежуточном мосту в отдельном корпусе 13 (рис. 1.10).

1 - дифференциал промежуточного моста, 2 и 18 - соответственно ве¬дущая и ведомая цилиндрические шестерни, 3 - ведомая коническая шестер¬ня, 4 - вал привода заднего моста, 5 - ведущая коническая шестерня проме¬жуточного моста, 6 - диафрагменная камера, 7 - шток, 8 - вилка, 9 - муфта блокировки дифференциала, 10 - задняя чашка, 11 - передняя чашка с веду¬щим валом, 12 - коническая шестерня привода среднего моста, 13 - корпус, 14 - коническая шестерня привода заднего моста, 15 - сателлит, 16 - кресто¬вина, 17 - левая полуось, 19 картер, 20 - правая полуось промежуточного мо¬ста.
Рисунок 1.10 - Средний (промежуточный) мост и межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ.

1.3 Устройство и виды главной передачи
Главная передача предназначена для передачи крутящего момента под прямым углом (90°), от карданного вала к полуосям ведущих колес, а также для увеличения передаваемого крутящего момента.
По числу ступеней преобразования передаточного числа главные пере¬дачи делятся на одинарные (рис. 1.12, а, б) и двойные (рис. 1.12, в).
Главные одинарные передачи могут быть:
- коническими (оси зубчатых колёс пересекаются);
- гипоидными (оси зубчатых колес перекрещиваются);
- цилиндрическими;
- червячными (с верхним или нижним расположением червяка).

а - коническая; б - гипоидная; в - двойная; 1 и 2 - ведущее и ведомое конические зубчатые колеса; 3 и 4 - ведущее и ведомое цилиндрические зуб¬чатые колеса.
Рисунок 1.12 - Главные передачи
«Главные передачи разделяются на одинарные и двойные. Одинарная главная передача состоит из двух конических шестерен - ведущей (малой) и ведомой (большой). На автомобиле применяется шестеренная главная пере¬дача, одинарная гипоидная. Передаточное число главной передачи 4,3.
Главная передача имеет пару конических шестерен со спиральным зу¬бом. Оси шестерен не пересекаются, а перекрещиваются и лежат на некото¬ром расстоянии (ось ведущей шестерни ниже оси ведомой), т.е. имеют гипо¬идное смещение. Благодаря гипоидному смещению уменьшается высота рас¬положения карданной передачи и пола кузова, вследствие чего повышается комфортабельность автомобиля, несколько снижается его центр тяжести и повышается устойчивость. Помимо этого, гипоидная главная передача имеет увеличенную прочность и долговечность, а также обеспечивает шестерню плавным зацеплением и бесшумной работой.
По сравнению с одинарной, двойная передача состоит из двух пар зуб¬чатых колес. В зависимости от схемы компоновки, главные двойные переда¬чи делятся на центральные и разнесенные. В центральной главной передаче обе пары зубчатых колес составляют центральный редуктор. В разнесенной главной передаче одна пара зубчатых колес образует центральный редуктор, а вторая идет к ведущим колесам, для того что бы сформировать два колес¬ных редуктора с одинаковыми передаточными числами.» [16]
По типу главные двойные передачи делятся на следующие зубчатые зацепления:
- коническо-цилиндрические;
- цилиндрическо-конические;
- коническо-планетарные.
В двойной главной передаче крутящий момент передается через две пары шестерен: с ведущей (малой) конической шестерни на ведомую (боль¬шую) коническую шестерню затем с малой цилиндрической шестерни на большую цилиндрическую шестерню. Конические шестерни имеют вид спи¬ральных зубьев, а цилиндрические могут быть прямые или косые (рис. 1.13).