МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ ТИПА 20R10 Российский патент 2016 года по МПК F16H37/04 F16H3/16 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин, к НТС (наземные транспортные системы), в том числе, ТТМ (транспортно-технологические машины), автомобили-тягачи автопоездов, СДМ (строительные и дорожные машины), тракторы, наземная техника специального назначения и др.

Известны агрегаты трансмиссии - коробки передач (КП) со ступенчатым изменением передаточных чисел, содержащие шестерни, валы, опоры, устройства переключения передач, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях (Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.).

Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки.

Наиболее близкой к предлагаемой МКП (многоступенчатой коробке передач) является коробка передач по патенту RU №2506479. Авторы Некрасов В.И. и Волошина А.А.

МКП по патенту RU №2506479 состоит из соосной трехвальной КП (коробки передач). Шесть пар зацепленных между собой шестерен, ряд шестерен заднего хода с промежуточной шестерней на отдельной оси, четыре трехпозиционные муфты переключения обеспечивают 9 передач переднего хода и 4 передачи заднего хода.

Недостатки описанного трансмиссионного агрегата заключаются в ограничении эксплуатационных и компоновочных характеристик транспортного средства из-за малого диапазона и числа передач, высоких величин передаточных чисел крайних шестерен, что приводит к увеличению межосевого расстояния и поперечных габаритов; снижении точности зубчатых зацеплений из-за изгиба валов при их значительной длине и консольной установке, это вызывает шум, снижение КПД и долговечности МКП.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении эксплуатационных и компоновочных возможностей транспортного средства.

Поставленная задача решается за счет модульной компоновки МКП.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что многоступенчатая коробка передач состоит из картера с внутренней стенкой, в опорах которых соосно расположены входной и выходной валы, параллельно им установлен промежуточный вал, на валах установлены шесть пар взаимозацепленных шестерен переднего хода и ряд шестерен заднего хода, промежуточная шестерня заднего хода установлена на отдельной оси, расположенной между выходным и промежуточным валами, при этом внутренняя стенка установлена в средней части картера, три блока из двух шестерен, объединенных трубчатыми валами, свободно установлены: один на выходном валу и два на промежуточном валу, на одном из них закреплена ведущая шестерня заднего хода, четвертый блок состоит из дополнительного вала с закрепленными на нем двумя шестернями; этот вал расположен между входным и выходным валами в опоре средней стенки и в дополнительной опоре, на заднем торце дополнительного вала расположена ступица с двухпозиционной муфтой переключения и опора, в которой установлен выходной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения, на которой закреплена ведомая шестерня заднего хода, на выходном валу свободно установлена шестерня, в опоре переднего торца дополнительного вала установлен входной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения, на этом валу также свободно установлена шестерня; шестерни блоков параллельных валов зацеплены между собой и с отдельными шестернями, на промежуточном валу между блоками шестерен и отдельными шестернями закреплены ступицы трехпозиционных муфт переключения; блоки шестерен и отдельные шестерни оснащены зубчатыми венцами для муфт переключения.

Фактически МКП состоит из двух несоосных двухвальных четырехступенчатых КП (коробок передач) на основе авторского свидетельства №1654038 А1 (Бюл. №21 от 07.06.1991. Автор Некрасов В.И.) с общим промежуточным валом.

На фиг. 1 показана кинематическая схема МКП (многоступенчатой коробки передач) типа 20R10 (20 передач переднего хода и 10 передач заднего хода), состоящей из двух несоосных двухвальных четырехступенчатых КП (коробок передач) с общим промежуточным валом (внизу). Муфты показаны в нейтральном (Н) положении. В нижней части в окружностях приведены номера пар шестерен для таблицы лучевой диаграммы фиг. 2.

На фиг. 2 изображена лучевая диаграмма передаточных чисел, обеспечиваемых МКП, приведенной на фиг. 1. Между горизонталями представлены лучи, характеризующие устройство и работу коробки передач. На средней горизонтали приведены величины передаточных чисел в равномерной логарифмической шкале (lq U); при этом луч, характеризующий величину передаточного числа, не изменяет своей величины. На нижней горизонтали отмечена точка 0, соответствующая входу в МКП, от этой точки выходит три луча. Луч, направленный направо, указывает на замедляющую передачу, чем положе луч, тем выше величина передаточного числа. Например, луч 1 к точке lq U₁=0,55; обеспечивает передаточное число U₁=3,55; луч 3 к точке lq U₃=0,2; обеспечивает передаточное число U₃=1,585; луч R к точке lq U_R=0,25; обеспечивает передаточное число U_R=1,78. Луч, направленный налево, указывает на ускоряющую передачу, чем положе луч, тем меньше величина передаточного числа. Например, луч 2 к точке lq U₂=- 0,2; обеспечивает передаточное число U₂=1/1,585=0,631. Между верхними горизонталями: луч 4, равный lq U₄=0,05; обеспечивает передаточное число U₄=1,122; луч 5, равный lq U₅=- 0,05; обеспечивает передаточное число U₅=1/1,122=0,891; луч 6, равный lq U₆=0,15; обеспечивает передаточное число U₆=1,412. Над верхней горизонталью приведены передачи переднего хода 1-20, под нижней горизонталью - передачи заднего хода 1R-10R, к ним направлены лучи, обозначенные R. Лучи 2 и 3 представлены дважды: луч 2: а) от т.0 вверх налево и б) от окончания луча 1 направо вниз; луч 3 направо вверх: а) от т. 0, б) от окончания луча 2; 4 луча 4 между средней и верхней горизонталями и т.д. Над верхней горизонталью приведена таблица положений муфт переключения: Л - левое, Н - нейтральное и П -правое. В верхней части таблицы показаны пути трансформации крутящего момента - по каким парам шестерен он передается. Например, на 1-й передаче (см. правый край таблицы) крутящий момент трансформируется всеми шестью парами шестерен: 1-2-3-4-5-6. Два штриха указывают на передачу крутящего момента от дополнительного вала на выходной вал по муфте С. Например, на 4-й передаче обозначение 1-2-5-6 указывает на то, что в левой КП работают 1 и 2-я пары шестерен, затем по муфте С крутящий момент поступает на блок шестерен правой КП и далее трансформируется 5-й и 6-й парами шестерен.

МКП состоит из картера 1 со средней внутренней стенкой 2 (фиг. 1). В опорах картера 1 и средней стенки 2 соосно расположены валы: входной 3, дополнительный 4 и выходной 5. Параллельно им установлен промежуточный вал 6. Блок из двух шестерен 7 и 8, закрепленных на дополнительном валу 4, установлен в опоре средней стенки 2 и в дополнительной опоре 9. На заднем торце дополнительного вала 4 закреплена ступица двухпозиционной муфты переключения 10 (С) и расположена опора выходного вала 5, на котором закреплена ступица трехпозиционной муфты переключения 11 (Е). На переднем торце дополнительного вала 4 расположена опора входного вала 3, на котором закреплена ступица трехпозиционной муфты переключения 12 (А) и свободно установлена отдельная шестерня 13. Левый блок из двух шестерен 14 и 15, закрепленных на трубчатом валу 16, свободно установлен на промежуточном валу 6, на котором закреплена ступица левой трехпозиционной муфты 17 (В) и свободно установлена отдельная шестерня 18. Шестерни 15 и 18 оснащены зубчатыми венцами. Шестерня 14 зацеплена с отдельной шестерней 13 входного вала 3, шестерня 15 - с шестерней 7, а шестерня 18 с шестерней 8 дополнительного вала 4. Правая часть МКП практически является зеркальным отражением левой части. Шестерня 19 - отражение шестерни 18, ступица с правой трехпозиционной муфтой 20 (D) - отражение муфты 17 (В), блок шестерен 21 и 22, закрепленных на трубчатом валу 23, - отражение блока шестерен 14 и 15 с трубчатым валом 16. Блок шестерен 24 и 25, закрепленных на валу 26, отличается от левой части МКП тем, что вал 26 трубчатый и свободно установлен на выходном валу 5. Шестерня 24 зацеплена с шестерней 19, а шестерня 25 с шестерней 21. Ступица с трехпозиционной муфтой 11 (Е) отражение муфты 12 (А). Отдельная шестерня 27, свободно установленная на выходном валу 5, зацеплена с шестерней 22, отражение шестерни 13 входного вала 3. Ведущая шестерня заднего хода 28 закреплена на трубчатом валу 23, ведомая шестерня заднего хода 29 закреплена на трехпозиционной муфте 11 (Е), промежуточная шестерня заднего хода 30 расположена на отдельной оси 31, установленной параллельно промежуточному 6 и выходному 5 валам.

Работа МКП осуществляется следующим образом. Трехпозиционная муфта А (12) ведущего вала 3 в левом (Л) положении соединяет вал с отдельной шестерней 13, в нейтральном (Н) положении вал отключен от шестерен (фиг. 1), в правом (П) - соединяет вал с шестерней 7 и дополнительным валом 4. Левая трехпозиционная муфта В (17) промежуточного вала 6 в левом (Л) положении соединяет вал с шестерней 15 блока шестерен 14 и 15, в нейтральном (Н) положении вал отключен от шестерен, в правом (П) - соединяет вал с отдельной шестерней 18. Двухпозиционная муфта С (10) дополнительного вала 4 в нейтральном (Н) положении отключает вал, в правом (П) - соединяет вал с шестерней 24 блока шестерен 24 и 25. Правая трехпозиционная муфта D (20) промежуточного вала 6 в левом (Л) положении соединяет вал с отдельной шестерней 19, в нейтральном (Н) положении вал отключен от шестерен, в правом (П) - соединяет вал с шестерней 21 блока шестерен 21 и 22. Трехпозиционная муфта Е (11) ведомого вала 5 в левом (Л) положении соединяет вал с шестерней 25 блока шестерен 24 и 25, в нейтральном (Н) положении вал отключен от шестерен, в правом (П) - соединяет вал с отдельной шестерней 27.

1 передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этой передаче принадлежат 6 лучей: пологий луч 1 из т. 0 на нижней горизонтали направо вверх к второй горизонтали, далее луч 2 направо вниз, затем луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее 4 направо вверх к верхней горизонтали, затем луч 5 к средней горизонтали, далее луч 6 к т.1 на верхней горизонтали.

Над т.1 в таблице приведены обозначения положений муфт переключения: А и D в левом (Л) положении, В и Е - в правом (П) и С в нейтральном (Н) положении. В верхней части таблицы показаны пары шестерен, трансформирующие крутящий момент: 1-2-3-4-5-6.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 на 2-ю пару шестерен (15-7), затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26 на 5-ю пару шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5. Муфта R в нейтральном положении - шестерни заднего хода выключены.

Передаточное число 1-й передачи

lq u₁=0,55+0,2+0,2+0,05+0,05+0,15=1,2; u₁=15,85.

u₁=3,55*1,585* 1,585*1,122*1,122*1,412=15,85.

2 передача

Муфту D переключаем из левого положения в правое - из работы выключены 4 и 5-я пары шестерен, работают 1-2-3-6 пары шестерен.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат лучи: пологий луч 1 из т. 0 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 2 направо вниз, затем луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 6 направо вверх к т. 2 на верхней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 на 2-ю пару шестерен (15-7), затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 2-й передачи

lq u₂=0,55+0,2+0,2+0,15=1,1; u₂=12,59.

u₂=3,55*1,585*1,585*1,412=12,59.

Интервал между передачами q_1-2= u₁/u₂=15,85/12,59=1,26.

3 передача

Муфта Е переключена из правого положения в левое - вместо 6-й пары работает 4-я пара шестерен, включены 1-2-3-4 пары шестерен.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 1 из т.0 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 2 направо вниз, затем луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 4 направо вверх к т. 3 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 на 2-ю пару шестерен (15-7), затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26 на шестерню 25 и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 3-й передачи

lq u₃=0,55+0,2+0,2+0,05=1,0; u₃=10,0.

u₂=3,55*1,585*1,585*1,122=10,0.

Интервал между передачами q_2-3= u₂/u₃=12,59/10,0=1,26.

4 передача

По сравнению с 3-й передачей возвращаем муфту Е в правое положение, переключаем муфту D из левого положения в нейтральное, муфту С из нейтрального в правое, а муфту В из правого в нейтральное положение - работают четыре пары шестерен: 1-2-5-6.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 1 из т. 0 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 2 направо вниз, затем вертикальный пунктирный луч к верхней горизонтали, крутой луч 5 направо вниз к второй горизонтали, далее луч 6 направо вверх к т.4 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 на 2-ю пару шестерен (15-7), затем дополнительным валом 4, муфтой С в правом положении на шестерню 24, трубчатым валом 26, 5-й парой шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 4-й передачи

lq u₄=0,55+0,2+0,05+0,15=0,95; u₄=8,91.

u₄=3,55*1,585*1,122*1,412=8,91.

Интервал между передачами q_3-4= u₃/u₄=10,0/8,91=1,12.

5 передача

По сравнению с 4-й передачей, муфта Е переключена из правого положения в левое, муфта D из нейтрального положения в левое, муфта С из правого в нейтральное положение, а муфта В из нейтрального в правое положение - включены 1-2-3-5 пары шестерен.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 1 из т. 0 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 2 направо вниз, затем луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 5 налево вверх к т. 5 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 на 2-ю пару шестерен (15-7), затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, 5-й парой шестерен (21-25) и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 5-й передачи

lq u₅=0,55+0,2+0,2-0,05=0,9; u₅=7,94.

u₅=3,55*1,585*1,585*(1/1,122)=7,94.

Интервал между передачами q_4-5=u₄/u₅=8,91/7,94=1,12.

6 передача

Возвращаем муфту Е в правое положение, переключаем муфту В из правого (П) положения в левое (Л) - работают пары шестерен: 1-4-5-6.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: пологий луч 1 из т. 0 на нижней горизонтали направо вверх к второй горизонтали, далее луч 4 направо вверх к верхней горизонтали, затем луч 5 к средней горизонтали, далее луч 6 к т.6 на верхней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), трубчатый вал 16, муфтой В (17) в левом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26 на 5-ю пару шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 6-й передачи

lq u₆=0,55+0,05+0,05+0,15=0,8; u₆=6,31.

u₆=3,55*1,122*1,122*1,412=6,31.

Интервал между передачами q_5-6=u₅/u₆=7,94/6,31=1,26.

7 передача

Возвращаем муфты В и D в нейтральное (Н) положение, муфту Е из правого положения в левое (Л), переключаем муфту С в правое (П) положение - работают две пары шестерен: 1-2--.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 1 из т. 0 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 2 направо вниз, затем вертикальный пунктирный луч вверх к т. 7 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 на 2-ю пару шестерен (15-7), затем дополнительным валом 4 и муфтой С в правом положении на шестерню 24, трубчатым валом 26 и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 7-й передачи

lq u₇=0,55+0,2=0,75; u₇=5,63. u₇=3,55*1,585=5,63.

Интервал между передачами q_6-7=u₆/u₇=6,31/5,63=1,12.

8 передача

Возвращаем муфту В в левое (Л), муфту D в правое (П) положение, муфту С в нейтральное (Н), муфту Е в правое (П) положение - работают две пары шестерен: 1-6.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат два луча: пологий луч 1 из т. 0 на нижней горизонтали направо вверх к второй горизонтали, далее луч 6 к т. 8 на верхней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), трубчатый вал 16, муфтой В (17) в левом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 8-й передачи

lq u₈=0,55+0,15=0,7; u₈=5,0. u₈=3,55*1,412=5,0.

Интервал между передачами q_7-8=u₇/u₈=5,63/5,0=1,12.

9 передача

Возвращаем муфту Е в левое (Л) положение, переключаем муфту D также в левое (Л) положение - работают две пары шестерен: 1-4.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 1 из т. 0 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 4 направо вверх к т.9 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 и муфтой В в левом положении на промежуточный вал 6, затем муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26 и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 9-й передачи

lq u₉=0,55+0,05=0,6; u₉=3,98. u₉=3,55*1,122=3,98.

Интервал между передачами q_8-9=u₈/u₉=5,0/3,98=1,26.

10 передача

Возвращаем муфту D в правое положение - работают две пары шестерен: 1-5.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 1 из т.0 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 5 налево вверх к т.10 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 и муфтой В в левом положении на промежуточный вал 6, затем муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, 5-й парой шестерен (21-25) и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 10-й передачи

lq u₁₀=0,55-0,05=0,5; u₁₀=3,16. u₁₀=3,55*(1/1,122)=3,16.

Интервал между передачами q_9-10=u₉/u₁₀=3,98/3,16=1,26.

11 передача

Возвращаем муфту Е в правое положение, D в левое положение, переключаем муфты А и В в правое положение - работают четыре пары шестерен: 3-4-5-6.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 3 из т. 0 направо вверх к второй горизонтали, далее крутой луч 4 направо вверх, затем крутой луч 5 направо вниз к второй горизонтали, далее луч 6 направо вверх к т.11 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на дополнительный вал 4, 3-ю пару шестерен (8-18), далее муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-ю пару шестерен (19-24), трубчатым валом 26 на 5-ю пару шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 11-й передачи

lq u₁₁=0,2+0,05+0,05+0,15=0,45; u₁₄=2,82.

u₁₁=l,585*l,122*1,122*1,412=2,82.

Интервал между передачами q_10-11=u₁₀/u₁₁=3,16/2,82=1,12.

12 передача

Возвращаем муфту D в правое положение - работают две пары шестерен: 3-6.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат 2 луча: луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 6 к т. 12 на верхней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на шестерню 7, затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 12-й передачи

lq u₁₂=0,2+0,15=0,35; u₁₂=2,24.

u₁₂=1,585*1,412=2,24.

Интервал между передачами q_11-12=u₁₁/u₁₂=2,51/2,24=1,12.

13 передача

Возвращаем муфты D и Е в левое положение - работают две пары шестерен: 3-4.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат 2 луча: луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 4 к т.13 на верхней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на шестерню 7, затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в левом положении на 4-ю пару шестерен (19-24), трубчатым валом 26 и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 13-й передачи

lq u₁₃=0,2+0,05=0,25; u₁₃=1,78. u₁₃=1,585*1,122=1,78.

Интервал между передачами q_12-13 ⁼u₁₂/u₁₃=2,24/1,78=1,26.

14 передача

Возвращаем муфту E из левого в правое положение, переключаем муфты В и D в нейтральное положение, муфту в правое положение, а муфту С в правое положение - работают две пары шестерен: -5-6.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: вертикальный пунктирный луч из т. 0 на нижней горизонтали к т. 17 на верхней горизонтали, крутой луч 5 направо вниз к второй горизонтали, далее луч 6 направо вверх к т.14 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на шестерню 7, дополнительным валом 4, муфтой С в правом положении на шестерню 24, трубчатым валом 26 на 5-ю пару шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 14-й передачи

lq u₁₄=0,05+0,15=0,2; u₁₄=1,585. u₁₄=1,122*1,412=1,585.

Интервал между передачами q_13-14=u₁₃/u₁₄=1,78/1,585=1,12.

15 передача

Возвращаем муфты В и D в правое положение, муфту С в нейтральное положение, а муфту Е в левое положение - работают две пары шестерен: 3-5.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат 2 луча: луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 5 налево вверх к т.15 на верхней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на шестерню 7, затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на 5-ю пару шестерен (21-25) и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 15-й передачи

lq u₁₅=0,2-0,05=0,15; u₁₅=1,412. u₁₅=1,585*(1/1,122)=1,41.

Интервал между передачами q_14-15=u₁₄/u₁₅=1,585/1,41=1,12.

16 передача

Возвращаем муфту Е в правое положение, переключаем муфты В и D в левое положение - работают пары шестерен: 2-4-5-6.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат 4 луча: луч 2 налево вверх к второй горизонтали, далее луч 4 направо вверх к верхней горизонтали, затем луч 5 направо вниз к средней горизонтали, далее луч 6 направо вверх к т. 16 на верхней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на 2-ю пару шестерен (7-15), муфтой В (17) в левом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26 на 5-ю пару шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 16-й передачи

lq u₁₆=-0,2+0,05+0,05+0,15=0,05; u₁₆=1,122.

u₁₆=(1/1,585)*1,122*1,122*1,412=1,12.

Интервал между передачами q_15-16=u₁₅/u₁₆=1,41/1,12=1,26.

17 передача - прямая

Возвращаем муфту Е в левое положение, переключаем муфты В и D в нейтральное положение, муфту С в правое положение - пары шестерен выключены.

На лучевой диаграмме эта передача представлена вертикальным пунктирным лучом из т. 0 на нижней горизонтали к т. 17 на верхней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на шестерню 7, дополнительный вал 4, муфтой С (10) в правом положении на шестерню 24, трубчатый вал 26 и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 17-й передачи

lq u₁₇=0,0; u₁₇=1,0.

Интервал между передачами q_16-17=u₁₆/u₁₇=1,12/1,0=1,12.

18 передача

Возвращаем муфту В в левое положение, муфту С - в нейтральное, муфту Е - в правое положение, переключаем муфту D в правое положение - работают две пары шестерен: 2-6.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат 2 луча: луч 2 налево вверх к второй горизонтали, далее луч 6 к т. 18 на верхней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на 2-ю пару шестерен (7-15), муфтой В (17) в левом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, трубчатым валом 23 на 6-ю пару шестерен (22-27) и муфтой Е (11) в правом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 18-й передачи

lq u₁₈=- 0,2+0,15=- 0,05; u₁₈=0,89.

u₁₈=(1/1,585)* 1,412=0,89.

Интервал между передачами q_17-18=u₁₇/u₁₈=1,0/0,89=1,12.

19 передача

Возвращаем муфты D и Е в левое положение - работают две пары шестерен: 2-4.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 2 из т. 0 налево вверх к второй горизонтали, далее луч 4 направо вверх к т. 19 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на 2-ю пару шестерен (7-15), далее муфтой В в левом положении на промежуточный вал 6, затем муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26 и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 19-й передачи

lq u₁₉=-0,2+0,05=-0,15; u₁₉=0,708. U₁₉=(1/1,585)*1,122=0,708.

Интервал между передачами q_18-19=u₁₈/u₁₉=0,89/0,708=1,26.

20 передача

Возвращаем муфту D в правое положение - работают две пары шестерен: 2-5.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 2 из т. 0 налево вверх к второй горизонтали, далее луч 5 налево вверх к т. 20 на третьей горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на 2-ю пару шестерен (7-15), далее муфтой В в левом положении на промежуточный вал 6, затем муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, 5-й парой шестерен (21-25) и муфтой Е (11) в левом положении на выходной вал 5.

Передаточное число 20-й передачи

lq u₂₀=-0,2-0,05=-0,25; u₂₀=0,56. U₂₀=(1/1,585)*(1/1,122)=0,56.

Интервал между передачами q_19-20=u₁₉/u₂₀=0,708/0,56=1,26.

Задний ход R обеспечивается, когда трехпозиционная муфта Е (11) находится в нейтральном положении, а муфта R в правом положении промежуточной шестерней 30 соединяет шестерни 28 и 29.

1-я передача заднего хода - 1R

На лучевой диаграмме (фиг.2) этой передаче принадлежат 6 лучей: пологий луч 1 из т. 0 на нижней горизонтали направо вверх к второй горизонтали, далее луч 2 направо вниз, затем луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее 4 направо вверх к верхней горизонтали, затем луч 5 к средней горизонтали, далее луч R к т. 1R на нижней горизонтали.

Под т. 1R в таблице приведены обозначения положений муфт переключения: А и D в левом (Л) положении, В - в правом (П) и С в нейтральном (Н) положении. В нижней части таблицы показаны пары шестерен, трансформирующие крутящий момент: 1-2-3-4-5- R.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 на 2-ю пару шестерен (15-7), затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26 на 5-ю пару шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на ряд шестерен заднего хода (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5. Передаточное число передачи 1R.

lq u_1R=0,55+0,2+0,2+0,05+0,05+0,25=1,3; u_1R=19,98.

u_1R=3,55*1,585*1,585*1,122*1,122*1,78=19,98.

2- я передача заднего хода - 2R

Соответствует 2-й передаче переднего хода, но вместо 6-й пары шестерен работает ряд шестерен заднего хода 28-30-29.

Переключаем муфту D в правое положение - работают 1-2-3 пары шестерен и ряд шестерен заднего хода R.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат лучи: пологий луч 1 из т. 0 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 2 направо вниз, затем луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее луч R направо вниз к т. 2R на нижней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 на 2-ю пару шестерен (15-7), затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, трубчатым валом 23 на ряд шестерен заднего хода (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5.

Передаточное число передачи 2R

lq u_2R=0,55+0,2+0,2+0,25=1,25; u_2R=15,87.

u_2R=3,55*1,585*1,585*1,78=15,87.

3-я передача заднего хода - 3R

Соответствует 4-й передаче переднего хода, но вместо 6-й пары шестерен работает ряд шестерен заднего хода 28-30-29.

Переключаем муфты В и D в нейтральное положение, муфту С в правое положение - работают три пары шестерен: 1-2--5 и ряд шестерен заднего хода.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 1 из т.0 направо вверх к второй горизонтали, далее луч 2 направо вниз, затем вертикальный пунктирный луч к т. 7, крутой луч 5 направо вниз к второй горизонтали, далее луч R направо вниз к т. 3R на нижней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), далее трубчатым валом 16 на 2-ю пару шестерен (15-7), затем дополнительным валом 4, муфтой С в правом положении на шестерню 24, трубчатым валом 26, 5-й парой шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на ряд шестерен заднего хода (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5.

Передаточное число передачи 3R

lq u_3R=0,55+0,2+0,05+0,25=1,05; u_3R=11,24.

u_3R=3,55*1,585*1,122*1,78=11,24.

4-я передача заднего хода - 4R

Соответствует 6-й передаче переднего хода, но вместо 6-й пары шестерен работает ряд шестерен заднего хода 28-30-29.

Муфту С возвращаем в нейтральное положение, переключаем муфту D (20) в левое положение - включены 1-4-5 пары шестерен и ряд шестерен заднего хода.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат четыре луча: пологий луч 1 из т. 0 на нижней горизонтали направо вверх к второй горизонтали, далее луч 4 направо вверх к верхней горизонтали, затем луч 5 к средней горизонтали, далее луч R направо вниз к т. 4R на нижней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), трубчатый вал 16, муфтой В (17) в левом положении от шестерни 15 на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26 на 5-ю пару шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на ряд шестерен (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5.

Передаточное число передачи 4R

lq u_4R=0,55+0,05+0,05+0,25=0,9; u_4R=7,95.

U_4R=3,55*1,122*1,122*1,78=7,95.

5- я передача заднего хода - 5R

Соответствует 8-й передаче переднего хода, но вместо 6-й пары шестерен работает ряд шестерен заднего хода 28-30-29.

Переключаем муфту D в правое положение - работают 1-я пара шестерен и ряд шестерен заднего хода.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат два луча: пологий луч 1 из т. 0 на нижней горизонтали направо вверх к второй горизонтали, далее луч R направо вниз к т. 5R на нижней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в левом положении передается на 1-ю пару шестерен (13-14), трубчатый вал 16, муфтой В (17) в левом положении от шестерни 15 на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, трубчатым валом 23 на ряд шестерен (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5.

Передаточное число передачи 5R

lq u_5R=0,55+0,25=0,8; u_5R=6,3. u_R=3,55*1,78=6,3.

6- я передача заднего хода - 6R

Соответствует 11-й передаче переднего хода, но вместо 6-й пары шестерен работает ряд шестерен заднего хода 28-30-29.

Переключаем муфты А и В в правое положение, а муфту D в левое положение - работают пары шестерен: 3-4-5 и ряд шестерен заднего хода.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на шестерню 7, затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26 на 5-ю пару шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на ряд шестерен (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5.

Передаточное число передачи 6R

lq u_6R=0,2+0,05+0,05+0,25=0,55; u_6R=3,55.

U_6R=1,585*1,122*1,122*1,78=3,55.

7- я передача заднего хода - 7R

Соответствует 12-й передаче переднего хода, но вместо 6-й пары шестерен работает ряд шестерен заднего хода 28-30-29. Переключаем муфту D в правое положение - работают 3-я пара шестерен и ряд шестерен заднего хода. На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат 2 луча: луч 3 направо вверх к второй горизонтали, далее луч R направо вниз к т. 7R на нижней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на шестерню 7, затем дополнительным валом 4 на 3-ю пару шестерен (8-18), муфтой В (17) в правом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, трубчатым валом 23 на ряд шестерен (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5.

Передаточное число передачи 7R

lq u_7R=0,2+0,25=0,45; u_7R=2,82. U_7R=1,585*1,78=2,82.

8- я передача заднего хода - 8R

Соответствует 14-й передаче переднего хода, но вместо 6-й пары шестерен работает ряд шестерен заднего хода 28-30-29.

Переключаем муфты В и D в нейтральное положение, муфту С в правое - работают 5-я пара шестерен и ряд шестерен заднего хода.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: вертикальный пунктирный луч к т.17, крутой луч 5 направо вниз к второй горизонтали, далее луч R направо вниз к т.8R на нижней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на шестерню 7, дополнительным валом 4, муфтой С в правом положении на шестерню 24, трубчатым валом 26, 5-й парой шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на ряд шестерен (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5.

Передаточное число передачи 8R

lq u_8R=0,05+0,25=0,3; u_8R=2,0.

U_8R=1,122*1,78=2,0.

9-я передача заднего хода - 9R

Соответствует 16-й передаче переднего хода, но вместо 6-й пары шестерен работает ряд шестерен заднего хода 28-30-29.

Переключаем муфты В и D в левое положение, муфту С - в нейтральное положение - работают пары шестерен: 2-4-5 и ряд шестерен заднего хода.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч 2 из т. 0 налево вверх к второй горизонтали, далее луч 4 направо вверх, затем луч 5 направо вниз, далее луч R направо вниз к т. 9R на нижней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на 2-ю пару шестерен (7-15), далее муфтой В в левом положении на промежуточный вал 6, затем муфтой D (20) в левом положении на шестерню 19, 4-й парой шестерен (19-24), трубчатым валом 26, 5-й парой шестерен (25-21), трубчатым валом 23 на ряд шестерен (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5.

Передаточное число передачи 9R

lq u_9R=- 0,2+0,05+0,05+0,25=0,15; u_9R=1,41.

U_9R=(1/1,585)*1,122*1,122*1,78=1,41.

10-я передача заднего хода - 10R

Соответствует 18-й передаче переднего хода, но вместо 6-й пары шестерен работает ряд шестерен заднего хода 28-30-29.

Переключаем муфту D в правое положение - работают 2-я пара шестерен и ряд шестерен заднего хода.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат 2 луча: луч 2 налево вверх к второй горизонтали, далее луч R направо вниз к т. 10R на нижней горизонтали.

Крутящий момент от входного вала 3 муфтой А (12) в правом положении передается на 2-ю пару шестерен (7-15), муфтой В (17) в левом положении на промежуточный вал 6, далее муфтой D (20) в правом положении на шестерню 21, трубчатым валом 23 на ряд шестерен (28-30-29) и муфтой Е (11) в нейтральном положении на выходной вал 5.

Передаточное число передачи 10R

lq u_10R=- 0,2+0,25=0,05; u_10R=1,12.

u_10R=(1/1,585)* 1,78=1,12.

Диапазон передаточных чисел для фрагмента лучевой диаграммы, приведенного на фиг. 2, составил D=U_max/U_min=15,85/0,56=28,3. Такой диапазон передаточных чисел обеспечит оптимальные режимы работы НТС в широком спектре условий эксплуатации, а малые интервалы между передачами создадут удобство при переключении передач.

При изменении величин передаточных чисел пар шестерен лучевые диаграммы и параметры МКП будут иметь другой вид и значения.

Обозначения:

1 - картер МКП;

2 - средняя внутренняя стенка картера 1;

3 - входной вал;

4 - дополнительный вал;

5 - выходной вал;

6 - промежуточный вал;

7 и 8 - блок из шестерен, закрепленных на дополнительном валу 4;

9 - дополнительная опора вала 4;

10 (С) - двухпозиционная муфта переключения дополнительного вала 4;

11 (Е) - трехпозиционная муфта переключения выходного вала 5;

12 (А) - трехпозиционная муфта переключения входного вала 3;

13 - отдельная шестерня входного вала 3;

14 и 15 - шестерни левого блока промежуточного вала 6;

16 - трубчатый вал с закрепленными на нем шестернями 14 и 15, свободно установленный в левой части промежуточного вала 6;

17 (В) - левая трехпозиционная муфта промежуточного вала 6;

18 - отдельная шестерня, свободно установленная в левой части промежуточного вала 6;

19 - отдельная шестерня, свободно установленная в правой части промежуточного вала 6;

20 (D) - правая трехпозиционная муфта промежуточного вала 6;

21 и 22 - шестерни правого блока промежуточного вала 6;

23 - трубчатый вал с закрепленными на нем шестернями 21 и 22, свободно установленный в правой части промежуточного вала 6;

24 и 25 - шестерни блока выходного вала 5;

26 - трубчатый вал с закрепленными на нем шестернями 24 и 25, свободно установленный на выходном валу 5;

27 - отдельная шестерня, свободно установленная на выходном валу 5;

28 - ведущая шестерня заднего хода, закрепленная на трубчатом валу 23;

29 - ведомая шестерня заднего хода, закрепленная на трехпозиционной муфте 11 (Е);

30 - промежуточная шестерня заднего хода;

31 - отдельная ось промежуточной шестерни заднего хода 30.

Изобретение относится к модульным коробкам передач. Многоступенчатая коробка передач состоит из картера с внутренней стенкой, в опорах которых соосно расположены входной и выходной валы, параллельный им промежуточный вал. На валах установлены шесть пар взаимозацепленных шестерен переднего хода и ряд шестерен заднего хода. Внутренняя стенка установлена в средней части картера, три блока из двух шестерен, объединенных трубчатыми валами, свободно установлены: один на выходном валу и два на промежуточном валу, четвертый блок состоит из дополнительного вала с закрепленными на нем двумя шестернями. Этот вал расположен между входным и выходным валами в опоре средней стенки и в дополнительной опоре. На заднем торце дополнительного вала расположена ступица с двухпозиционной муфтой переключения и опора, в которой установлен выходной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения. На выходном валу свободно установлена шестерня, в опоре переднего торца дополнительного вала установлен входной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения. Шестерни блоков параллельных валов зацеплены между собой и с отдельными шестернями. На промежуточном валу между блоками шестерен и отдельными шестернями закреплены ступицы трехпозиционных муфт переключения. Блоки шестерен и отдельные шестерни оснащены зубчатыми венцами для муфт переключения. Достигается оптимальный эксплуатационный режим движения. 2 ил.

Многоступенчатая коробка передач, состоящая из картера с внутренней стенкой, в опорах которых соосно расположены входной и выходной валы, параллельно им установлен промежуточный вал, на валах установлены шесть пар взаимозацепленных шестерен переднего хода и ряд шестерен заднего хода, промежуточная шестерня заднего хода установлена на отдельной оси, расположенной между выходным и промежуточным валами, отличающаяся тем, что внутренняя стенка установлена в средней части картера, три блока из двух шестерен, объединенных трубчатыми валами, свободно установлены: один на выходном валу и два на промежуточном валу, на одном из них закреплена ведущая шестерня заднего хода, четвертый блок состоит из дополнительного вала с закрепленными на нем двумя шестернями; этот вал расположен между входным и выходным валами в опоре средней стенки и в дополнительной опоре, на заднем торце дополнительного вала расположена ступица с двухпозиционной муфтой переключения и опора, в которой установлен выходной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения, на которой закреплена ведомая шестерня заднего хода, на выходном валу свободно установлена шестерня, в опоре переднего торца дополнительного вала установлен входной вал со ступицей трехпозиционной муфты переключения, на этом валу также свободно установлена шестерня; шестерни блоков параллельных валов зацеплены между собой и с отдельными шестернями, на промежуточном валу между блоками шестерен и отдельными шестернями закреплены ступицы трехпозиционных муфт переключения; блоки шестерен и отдельные шестерни оснащены зубчатыми венцами для муфт переключения.