Планетарная коробка передач 13r12 - RU2717289C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин, к НТС (наземные транспортные системы), в том числе, СДМ (строительные и дорожные машины), тракторы, автомобили и т.д.

Известны агрегаты трансмиссии - КП (коробки передач) со ступенчатым изменением передаточных чисел, содержащие шестерни, валы, опоры, устройства переключения передач, применяемые на отечественных и зарубежных автомобилях. (1. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с. 2. Некрасов В.И. Многоступенчатая трансмиссия. Конструкция, конструирование и расчет: Учеб. пособие. - Курган, Изд-во Курганского гос. ун-та, 2001. - 155 с.)

Эти агрегаты конструктивно сложны и металлоемки.

Современные НТС требуют применения КП (коробок передач) с большим диапазоном, равным отношению передаточных чисел низшей и высшей передач, которые за счет выбора необходимого передаточного числа в трансмиссии обеспечивают возможность работы ДВС (двигателя внутреннего сгорания) на оптимальном режиме с минимальным расходом топлива и выделением экологически вредных веществ.

Недостаток КП традиционной компоновки заключается в том, что для каждой передачи переднего хода они требуют свою пару шестерен, а для заднего хода - три или четыре шестерни. Ряды шестерен приводят к увеличению продольного габарита и металлоемкости КП. Цилиндрические зубчатые передачи имеют ограниченную нагрузочную способность из-за однопарного (однопоточного) зацепления, при увеличении передаваемого крутящего момента необходимо увеличивать межцентровое (межосевое) расстояние, что увеличивает поперечные габариты КП.

Требованию снижения металлоемкости машин из всех видов механических передач наиболее полно удовлетворяют планетарные передачи, отличающиеся малыми габаритами и массой. Это связано с эффектом многопоточности и с применением внутреннего зацепления.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является ПКП (планетарная КП) с двумя ПМ от гидромеханической передачи (1. рис. 67, с. 92, 93).

ПКП образована двумя элементарными, одинаковыми по параметрам планетарными рядами. ПКП состоит из корпуса, в котором соосно установлены первичный и вторичный валы. На валах ПКП расположены два ряда шестерен простых трехзвенных ПМ, а также три фрикционные муфты и два ленточных тормозных механизма.

Недостаток рассмотренной конструкции заключается в том, что она обеспечивает только три передачи переднего хода и одну передачу заднего хода (1. с. 94).

Простой ПМ (планетарный механизм) состоит из трех звеньев: солнечная шестерня (а), эпициклическое колесо (b) и водило (h) с сателлитами.

ПМ характеризуется внутренним параметром К=Z_b/Z_a=1,5-5, который равен отношению числа зубьев эпициклического колеса Z_b к числу зубьев солнечной шестерни Z_a. Меньшее значение К ограничивается минимальными размерами сателлитов, большее - солнечной шестерни.

Простой ПМ, помимо дифференциала, в основном, применяют как одноступенчатый колесный редуктор двойной разнесенной ГП (главной передачи) ведущего моста автомобиля (1. рис. 110, с. 138) или двухступенчатый редуктор - демультипликатор на выходе МКП (2. рис. 27, с. 44; рис. 28, г).

Недостаток такого ПМ заключается в том, что он реализует только две передачи: прямую при блокировке ПМ за счет соединения муфтой переключения двух звеньев: эпициклического колеса (b) и водила (h) и медленную в режиме U_ah^b=К+1. Где U - передаточное число, индекс вверху - остановленное звено, индексы внизу - звенья входа и выхода крутящего момента. Остановлено эпициклическое колесо (b), крутящий момент подается на солнечную шестерню (а) и снимается с водила (h).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик НТС при снижении габаритов и металлоемкости трансмиссионного агрегата.

Поставленная задача решается за счет более полного использования кинематических возможностей простого трехзвенного ПМ.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что планетарная коробка передач содержит корпус с установленными в нем первичным и вторичным валами, двумя простыми трехзвенными планетарными механизмами, каждый состоит из водила с сателлитами, зацепленными с солнечной шестерней и эпициклическим колесом, при этом в опорах корпуса коробки передач с внутренними стенками между первичным и вторичным валами, оснащенных зубчатыми венцами с муфтами переключения, соосно установлены валы: привода солнечных шестерен планетарных механизмов с расположенным между ними промежуточным звеном с зубчатыми венцами и двумя муфтами переключения; на валах привода солнечной шестерни с зубчатыми венцами на торцах свободно установлены входной и выходной трубчатые валы водила с зубчатыми венцами, на трубчатых валах расположены коаксиальные валы корпуса эпициклического колеса также с зубчатыми венцами; на стенках корпусов планетарных механизмов рядом с зубчатыми венцами входных и выходных валов закреплены зубчатые венцы с муфтами остановки водила или эпициклического колеса.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с типовыми конструкциями обеспечивает тринадцать передач переднего хода и двенадцать передачи заднего хода с высоким диапазоном D=U₁/U₁₃=10,0/0,1=100 при снижении габаритов и металлоемкости, что обеспечивает расширение эксплуатационных и компоновочных характеристик НТС.

На фиг. 1 изображена схема ПКП (планетарной коробки передач) с двумя простыми трехзвенными ПМ (планетарными механизмами), валы входа, выхода и остановки двух звеньев ПМ с зубчатыми венцами и восьмью муфтами переключения. В верхней части муфты переключения показаны в состоянии 1-й передачи переднего хода: оба ПМ U_ah^b, в нижней части - 12-я передача заднего хода: 1-й ПМ U_ba^h, 2-й ПМ U_ha^b. Под зубчатыми венцами мелким шрифтом показаны их положения: Л - левое, С - среднее, П - правое. Например, положение Л занимают зубчатые венцы: 9, 29, 12 и 44; положение С: 22, 24, 37 и 39; положение П: 27, 10, 42 и 13.

На фиг. 2 показана лучевая диаграмма работы ПКП для К₁=3,0 и К₂=1,5. На горизонтальной шкале в логарифмическом масштабе отложены величины передаточных чисел КП. Вертикальный луч указывает на прямую передачу крутящего момента. Луч направо характеризует замедляющий режим работы ПМ, чем положе луч, тем выше величина передаточного числа. Луч налево характеризует ускоряющий режим работы ПМ, чем положе луч, тем ниже величина передаточного числа. Лучевые диаграммы удобны для понимания работы КП, так как величина каждого луча постоянна на всех участках диаграммы. Лучи на фиг. 2 расположены симметрично относительно вертикальной оси на уровне U=1,0; lq 1,0=0,0. Над и под лучевой диаграммой приведены таблицы положений муфт переключения на различных передачах. В верхней части таблицы показаны состояния двух ПМ. Ниже - положения восьми муфт переключения: А-Н.

В опорах корпуса ПКП (планетарной коробки передач) 1 с внутренними стенками 2-5 соосно установлены валы с закрепленными на них зубчатыми венцами. На первичном валу 6 закреплен венец 7, на торцах вала 8 привода солнечной шестерни первого ПМ входной венец 9 и выходной венец 10; на торцах вала 11 привода солнечной шестерни второго ПМ входной венец 12 и выходной венец 13, между ними расположено промежуточное звено 14, оснащенное зубчатыми венцами; на вторичном валу 15 закреплен трехпозиционный венец 16. В средней части вала 8 закреплена солнечная шестерня 17(а) первого ПМ, которая зацеплена сателлитами 18 водила 19(h) с эпициклическим колесом 20(в). На валу 8 свободно установлены трубчатые валы водила 19(h): в опоре внутренней стенки 2 входной вал 21 с зубчатым венцом 22 и выходной вал 23 с зубчатым венцом 24. На входе корпуса 25 эпициклического колеса 20(b) закреплен входной коаксиальный вал 26 с зубчатым венцом 27, а на выходе - выходной коаксиальный вал 28 с зубчатым венцом 29. На передней внутренней стенке 2 рядом с зубчатым венцом 27 расположен зубчатый венец 30, на задней внутренней стенке 3 рядом с зубчатым венцом 29 расположен зубчатый венец 31. В средней части вала 11 закреплена солнечная шестерня 32(а) второго ПМ, которая зацеплена сателлитами 33 водила 34(h) с эпициклическим колесом 35(в). На валу 11 свободно установлены трубчатые валы водила 34(h): в опоре внутренней стенки 4 входной вал 36 с зубчатым венцом 37 и выходной вал 38 с зубчатым венцом 39. На входе корпуса 40 эпициклического колеса 35(b) закреплен входной коаксиальный вал 41 с зубчатым венцом 42, на выходе - выходной коаксиальный вал 43 с зубчатым венцом 44. На передней внутренней стенке 4 второго ПМ рядом с зубчатым венцом 42 расположен зубчатый венец 45, на задней внутренней стенке 5 рядом с зубчатым венцом 44 расположен зубчатый венец 46. Муфта переключения 47(А) установлена на зубчатом венце 7 на выходе первичного вала 6 для выборочного соединения с зубчатым венцом 9 привода солнечной шестерни 17(а), с зубчатым венцом 22 привода водила 19(h). Муфта переключения 48(В) расположена на зубчатом венце 30 передней внутренней стенки 2 для остановки водила 19(h) зубчатым венцом 22 или эпициклического колеса 20 зубчатым венцом 27, выключенное состояние (Н) обеспечивается ее перемещением к стенке 2. Муфта переключения 49(С) расположена на зубчатом венце 31 задней внутренней стенки 3 для остановки эпициклического колеса 20(b) зубчатым венцом 29 или водила 19(h) зубчатым венцом 24, выключенное состояние (Н) обеспечивается ее перемещением к стенке 3. Муфта переключения 50(D) установлена на зубчатом венце на входе промежуточного звена 14 для выборочного соединения с зубчатым венцом 29 выходного коаксиального вала 28 эпициклического колеса 20(b) или с зубчатым венцом 24 выходного трубчатого вала 23 водила 19(h) или с зубчатым венцом 10 вала 8, нейтральное (Н) состояние обеспечивается установкой муфты между венцами или ее перемещением в крайнее правое положение. Муфта 51(Е) расположена на зубчатом венце на выходе промежуточного звена 14 для привода солнечной шестерни 32 второго ПМ при соединении с зубчатым венцом 12 вала 11 или для привода водила 34 при соединении с зубчатым венцом 37 трубчатого входного вала 36 или эпициклического колеса 35 с зубчатым венцом 42, нейтральное (Н) состояние обеспечивается установкой муфты между зубчатыми венцами или ее перемещением в крайнее левое положение. Муфта переключения 52(F) расположена на зубчатом венце 45 передней внутренней стенки 4 второго ПМ для остановки водила 34(h) зубчатым венцом 37 или эпициклического колеса 35 с зубчатым венцом 42, выключенное состояние (Н) обеспечивается ее перемещением к стенке 4. Муфта переключения 53(G) расположена на зубчатом венце 46 задней внутренней стенки 5 для остановки эпициклического колеса 35(b) зубчатым венцом 44 или водила 34(h) зубчатым венцом 39, выключенное состояние (Н) обеспечивается ее перемещением к стенке 5. Трехпозиционная муфта переключения 54(Н) установлена на зубчатом венце 16 на входе вторичного вала 15 для выборочного соединения с зубчатым венцом 44 выходного коаксиального вала 43 эпициклического колеса 35(b) или с зубчатым венцом 39 выходного трубчатого вала 38 водила 34(h) или с зубчатым венцом 13 вала 11 солнечной шестерни 32, нейтральное (Н) состояние обеспечивается установкой муфты между венцами или ее перемещением в крайнее правое положение.

Простой трехзвенный ПМ (планетарный механизм) может обеспечить пять передач без изменения направления вращения, две передачи заднего хода и три передачи в интегральных (суммирующих) режимах, когда крутящий момент подается на два звена ПМ с различной частотой вращения, а снимается с третьего звена. В рассматриваемой ПКП интегральные (суммирующие) режимы не используем.

1-я передача ПМ: U_hb^a=К+1; 2-я передача ПМ: U_bh^a=(К+1)/К;

3-я передача ПМ: Прямая U=1,0;

4-я передача ПМ: U_hb^a=К/(К+1); 5-я передача ПМ: U_hb^b=1/(К+1);

1-я задняя передача ПМ: U_ab^h=-К; 2-я задняя передача ПМ: U_ba^h=-(1/К).

Знак «минус» указывает на изменение направления вращения на выходе по сравнению с входом. Из 5-ти передач переднего хода не используем передачи с остановленной солнечной шестерней: 2-я передача ПМ: U_bh^a=(К+1)/К; 4-я передача ПМ: U_hb^a=К/(К+1). Остаются следующие варианты:

При К₁=3,0 получим: U_ah^b₁=К₁+l=4,0; lq 4,0=0,6;

U=1,0; lq 1,0=0,0.

U_ha^b₁=1/(К₁+1)=1/4,0=0,25; lq 0,25=-0,6.

U_ab^h₁=-К₁=3,0; lq 3,0=0,477;

U_ba^h₁=-(1/К₁)=1/3=0,333; lq 0,333=-0,477.

При К₂=1,5 получим: U_ah^b₂=К₂+l=2,5; lq2,5=0,4;

U=1,0; lq 1,0=0,0.

U_ha^b₂=1/(К₂+1)=1/2,5=0,4; lq 0,4=-0,4.

U_ab^h₂=-К₂=1,5; lq 1,5=0,176;

U_ba^h₂=-(l/К₂)=1/1,5=0,67; lq 0,67=-0,176.

Устройство работает следующим образом.

Первая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя последовательными пологими лучами U_ah^b₁ и U_ah^b₂ направо вверх от т. 0 к т. 1.

Над этой точкой показаны состояния муфт переключения (см. фиг. 1, верхнее положение муфт): А и Е - левое (Л); В и F - правое (П), D и Н - среднее (С), С и G - нейтральное (Н), выключенное. В верхней части таблицы показаны U_ah^b состояния ПМ.

Эпициклическое колесо 20(b) первого ПМ остановлено муфтой 48(В), которая замкнула зубчатые венцы 30 передней внутренней стенки 2 и 27 коаксиального вала 26 корпуса 25 эпициклического колеса 20. Муфты 48(В) и 49(С) частично дублируют одна другую. Муфта 49(С) может быть в нейтральном (Н), выключенном положении или замыкать зубчатые венцы 31 задней внутренней стенки 3 и 29 коаксиального вала 28 корпуса 25 эпициклического колеса 20 или зубчатый венец 24 водила 19. Эпициклическое колесо 35(b) второго ПМ может быть остановлено муфтой 52(F), которая замкнула зубчатые венцы 45 передней внутренней стенки 4 и 42 коаксиального вала 41 корпуса 40 эпициклического колеса 35. Муфты 52(F) и 53(G) также частично дублируют одна другую.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6, зубчатого венца 7 муфтой 47(А) передается валом 8 на солнечную шестерню 17(а). Солнечная шестерня 17(а) вращает сателлиты 18, которые, обкатываясь по эпициклическому колесу 20(b), вращают водило 19(h) с пониженной частотой, но с увеличенным крутящим моментом. Трубчатым валом 23, зубчатым венцом 24, муфтой 50(D) крутящий момент поступает на входной зубчатый венец промежуточного звена 14, затем выходным зубчатым венцом звена 14, муфтой 51(Е) передается на зубчатый венец 12 и валом 11 на солнечную шестерню 32(а) второго ПМ. Солнечная шестерня 32(а) вращает сателлиты 33, которые, обкатываясь по эпициклическому колесу 35(b), вращают водило 34(h) с пониженной частотой, но с увеличенным крутящим моментом. Трубчатым валом 38, зубчатым венцом 39, муфтой 54(Н) крутящий момент поступает на зубчатый венец 16 и вторичный вал 15.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 1-й передачи

U_1п=(К₁+1)(К₂+1)=4,0*2,5=10,0; lq 10,0=1,0.

Вторая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен пологим лучом U_ab^h₁ первого ПМ от т. 0 направо вниз и лучом U_ab^h₂ направо вверх, далее пунктирная линия к т. 2 на верхней горизонтали.

Переключаем муфты В и F из правого состояния в среднее (С), D и Н - из среднего в левое (Л). Состояние обоих ПМ изменилось U_ab^h=-К. Оба ПМ работают в режиме заднего хода, образуя передачу переднего хода.

Водило первого ПМ остановлено муфтой 48(В), которая замкнула зубчатый венец 30 передней стенки 2 и зубчатый венец 22 трубчатого вала 21 водила 19. Водило второго ПМ остановлено муфтой 52(F), которая замкнула зубчатый венец 45 передней стенки 4 и зубчатый венец 37 трубчатого выходного вала 36 водила 34.

Крутящий момент (фиг. 1) передается на солнечную шестерню 17(а) как на 1-й передаче переднего хода. Солнечная шестерня 17(а) вращает сателлиты 18, которые, вращаясь на осях водила 19(h), вращают эпициклическое колесо 20(b) в противоположном направлении с пониженной частотой вращения, но с увеличенным крутящим моментом. Далее коаксиальным валом 28, зубчатым венцом 29, муфтой 50(D) на промежуточное звено 14, затем как на 1-й передаче до солнечной шестерни 32 второго ПМ. Солнечная шестерня 32(а) вращает сателлиты 33, которые, вращаясь на осях водила 34(h), вращают эпициклическое колесо 35(b) в противоположном направлении с пониженной частотой вращения, но с увеличенным крутящим моментом. Коаксиальным валом 43, зубчатым венцом 44, муфтой 54(Н) крутящий момент поступает на зубчатый венец 16 и вторичный вал 15.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 2-й передачи

U_2п=(К1)(К₂)=3,0*1,5=4,5; lq 4,5=0,65.

Третья передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: пологий луч U_ah^b₁ от т. 0 направо вверх, далее вертикальный луч U₂=1,0 к т. 3.

По сравнению с 1-й передачей переключаем муфты: Е из левого положения в среднее (С), F из правого состояния в нейтральное (Н), выключенное, 1-й ПМ работает как на 1-й передаче, 2-й работает на прямой передаче.

Крутящий момент от первичного вала 6 и зубчатого венца 7 до промежуточного звена 14 поступает как на 1-й передаче, затем муфтой 51(Е) передается на зубчатый венец 37, трубчатый вал 36 и водило 34, далее как на 1-й передаче.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 3-й передачи

U_3п=(К₁+1)=4,0; lq 4,0=0,6.

Четвертая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 вертикальный луч U₁=1,0, затем луч U_ah^b₂ направо вверх к т. 4.

По сравнению с 3-й передачей переключаем муфты: А из левого положения в среднее (С), В из правого положения в нейтральное (Н), выключенное; Е из среднего в левое (Л); F из нейтрального в правое (П) состояние; произошла замена состояний ПМ: 1-й ПМ работает на прямой передаче, 2-й ПМ в состоянии 1-й передачи U_ah^b₂.

Крутящий момент от первичного вала 6 и зубчатого венца 7 по муфте 47(А) поступает на зубчатый венец 22, входной трубчатый вал 21, далее по водилу 19 и как на 1-й передаче.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 4-й передачи

U_4п=(К₂+1)=2,5; lq 2,5=0,4.

Пятая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) аналогично 2-й передаче этот режим обозначен пологим лучом U_ab^h₁ первого ПМ от т. 0 направо вниз и лучом U_ab^h₂ но налево вверх, далее пунктирная линия к т. 5 на верхней горизонтали.

По сравнению с 4-й передачей переключаем муфты: А и D из среднего в левое (Л) положение, В из нейтрального в среднее (С), Е из левого в правое (П); F из правого в нейтральное (Н) выключенное состояние; G из нейтрального в среднее (С); Н из среднего в правое (П) - оба ПМ работают в режимах заднего хода.

Водила обоих ПМ остановлены как на 2-й передаче, но у 2-го ПМ муфтой G, которая замкнула зубчатые венцы 46 задней стенки 5 и 39 выходного трубчатого вала 38 водила 34.

Крутящий момент до промежуточного звена 14 поступает как на 2-й передаче, затем муфтой 51(Е) на зубчатый венец 42 коаксиального входного вала 41 (муфта 52(F) в крайнем правом, около внутренней стенки 4, выключенном (Н) состоянии), эпициклическое колесо 35 вращает сателлиты 33 на осях водила 34, они вращают солнечную шестерню 32 в противоположном направлении по отношению к входу ПМ с повышенной частотой, но с уменьшенным крутящим моментом. Далее валом 11, зубчатым венцом 13, муфтой 54(Н) крутящий момент поступает на зубчатый венец 16 и вторичный вал 15.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 5-й передачи

U_5п=(К₁)(1/К₂)=3,0*(1/1,5)=2,0; lq 2,0=0,3.

Шестая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ah^b₁ направо вверх, затем луч U_ha^b₂ налево вверх к т. 6.

По сравнению с 5-й передачей переключаем муфту В из среднего положения в правое (П), муфту D из левого в среднее (С), муфту Е из правого в среднее (С), муфту F из нейтрального положения в правое (П), муфту G из среднего в нейтральное (Н), выключенное положение; произошла замена состояний ПМ: 1-й ПМ в состоянии 1-й и 3-й передач, 2-й ПМ в состоянии U_ha^b.

Крутящий момент от первичного вала 6 и зубчатого венца 7 до муфты Е передается как на 1-й и 3-й передачах, затем на зубчатый венец 37, трубчатый вал 36 и водило 34. Сателлиты 33 вращаются относительно остановленного эпициклического колеса 35, вращают солнечную шестерню 32, вал 11, от зубчатого венца 13 муфтой Н на зубчатый венец 16 и вторичный вал 15.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 6-й передачи

U_6п=(К₁+1)[1/(К₂+1)]=4,0*(1/2,5)=1,6; lq 1,6=0,204.

Седьмая передача - прямая

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя вертикальными лучами от т. 0 до т. 7.

Переключаем муфты: А из левого положения в среднее (С), муфты В и F из правого в нейтральное (Н), выключенное; муфту Н из правого положения в среднее (С). Оба ПМ в состоянии прямой передачи по водилу.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 4-й передаче, далее как на 3-й передаче.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 7-й передачи

U_7п=1,0; lq 1,0=0,0.

Восьмая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: пологий луч U_ha^b₁ от т. 0 налево вверх, затем луч U_ah^b₂ направо вверх к т. 8.

Переключаем муфты В и F из нейтрального в правое (П), муфты D и Е из среднего в правое (П) и левое (Л) положения.

Эпициклические колеса 20(b) первого ПМ и 35 второго ПМ остановлены как на 1-й передаче. Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6, зубчатого венца 7 муфтой А передается на зубчатый венец 22, трубчатый вал 21 и водило 19 как на 7-й передаче. Сателлиты 18 на осях водила 19 вращают солнечную шестерню 17, затем от зубчатого венца 10 муфтой D на промежуточное звено 14, далее как на 1-й и 4-й передачах.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 8-й передачи

U_8п=[1/(К₁+1)](К₂+1)=(1/4,0) 2,5=0,625; lq 0,625=-0,204.

Девятая передача

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: от т. 0 луч U_ba^h₁ налево вниз, затем U_ba^h₁ направо вверх, далее пунктирная линия до т. 9.

Переключаем муфты: А из среднего в правое (П) положение, В из правого положения в нейтральное (Н), выключенное; С из нейтрального в среднее (С), F из правого положения в среднее (С) и муфту Н из среднего положения в левое (Л). Первый ПМ в состоянии U_ba^h₁, второй ПМ в состоянии U_ab^h₂.

Крутящий момент от первичного вала 6, зубчатого венца 7 муфтой А передается на зубчатый венец 27, коаксиальный вал 26, корпус 25, эпициклическое колесо 20, которое вращает сателлиты 18 на осях водила 19 и передает вращение в обратном направлении на солнечную шестерню 17, вал 8, зубчатый венец 10, муфтой D на промежуточное звено 14, далее как на 2-й передаче.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 9-й передачи

U_9п={1/К₁)К₂=(1/3,0)*1,5=0,5; lq 0,5=-0,3.

Десятая передача

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: от т. 0 вертикальный луч, затем U_ha^b₂ налево вверх до т. 10.

Переключаем муфты: А и D из правого положения в среднее (С), С из среднего в нейтральное (Н), выключенное положение; Е из левого в среднее (С) положение, F из среднего положения в правое (П) и муфту Н из левого положения в правое (П). Первый ПМ в состоянии прямой передачи, второй ПМ в состоянии U_ha^b₂.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 4-й и 7-й передачах, далее как на 6-й передаче.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 10-й передачи

U_10п=[1/(К₂+1)]=1/2,5=0,4; lq 0,4=-0,4.

Одиннадцатая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: пологий луч U_ha^b₁ от т. 0 налево вверх, затем вертикальный луч U₂=1,0 к т. 11.

Переключаем муфты: В из нейтрального в правое (П), D из среднего в правое (П), F из правого в нейтральное (Н), выключенное; Н из праого в срнднее (С) положение.

Эпициклическое колеса 20(b) первого ПМ остановлены как на 1-й, 3-й, 6-й и 8-й передачах. Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 8-й передаче, далее как на 7-й передаче.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 11-й передачи

U_11п=1/(К₁+1)=1/4,0=0,25; lq 0,25=-0,6.

Двенадцатая передача

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ba^h₁ налево вниз, затем U_ba^h₂ налево вверх, далее пунктирная линия до т. 12.

Переключаем муфты: А и Н из среднего в правое (П) положение, В из правого положения в нейтральное (Н), выключенное; С и G из нейтрального в среднее (С), Е из среднего положения в правое (П). Оба ПМ в состоянии U_ba^h.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 9-й передаче, далее как на 5-й передаче.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 12-й передачи

U_12п=(l/К₁)(1/К₂)=(1/3,0)*(1/1,5)=0,222; lq 0,222=-0,65.

Тринадцатая передача

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: пологий луч U_ha^b₁ от т. 0 налево вверх, затем луч U_ha^b₂ к т. 13.

Переключаем муфты: А и Е из правого в среднее (С) положение, В и F из нейтрального в правое (П), С и G из среднего в нейтральное (Н), выключенное.

Эпициклические колеса 20(b) первого ПМ и 35 второго ПМ остановлены как на 1-й, 6-й и 8-й передачах.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 8-й и 11-й передачах, далее как на 6-й и 10-й передачах.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 13-й передачи

U_13п=[1/(К+1)][1/(К₂+0]=(1/4,0)(1/2,5)=0,1; lq 0,25=-1,0.

Первая передача заднего хода 1R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами:

от т. 0 пологий луч U_ab^h₁ направо вниз, затем луч U_ab^h₂ также направо вниз к т. 1R.

Под этой точкой показаны состояния муфт переключения: A, D, Е и G - левое (Л), В и Н - среднее (С), С и F - нейтральное (Н), выключенное. В нижней части таблицы показаны U_ab^h₁ и U_ab^h₂ состояния ПМ.

Водило 19 первого ПМ остановлено муфтой В, которая замкнула зубчатые венцы 30 передней внутренней стенки 2 и 27 трубчатого входного вала 21 водила 19.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 до солнечной шестерни 17 передается как на 1-й, 3-й и 6-й передачах переднего хода. Солнечная шестерня 17(а) вращает сателлиты 18, которые, вращаясь на осях водила 19, вращают эпициклическое колесо 20(b), корпус 25, коаксиальный вал 28 в направлении противоположном вращению солнечной шестерни с пониженной частотой, но с увеличенным крутящим моментом. От зубчатого венца 29 муфтой D крутящий момент поступает на промежуточное звено 14, далее как на 1-й, 4-й и 8-й передачах переднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 1-й передачи заднего хода 1R

U_1R=(К₁)(К₂+1)=3,0*2,5=7,5; lq 7,5=0,875.

Вторая передача заднего хода 2R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ah^b₁ направо вверх, затем луч U_ab^h₂ направо вниз, далее пунктирная линия к т. 2R.

Переключаем муфты: В из среднего в правое (П), D из левого в среднее (С), F из нейтрального в правое (П), G из левого в нейтральное (Н), выключенное; Н из среднего в левое (Л). В нижней части таблицы показаны U_ah^b₁ и U_ab^h₂ состояния ПМ.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 1-й, 3-й и 6-й передачах переднего хода, далее как на 2-й передаче переднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 2-й передачи заднего хода 2R

U_2R=(К₁+1)(К₂)=4,0*1,5=6,0; lq 6,0=0,78.

Третья передача заднего хода 3R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ab^h₁ направо вниз, затем вертикальный луч U₂=1,0 к т. 3R.

По сравнению с 1-й передачей заднего хода переключаем муфты: Е из левого в среднее (С), G из левого в нейтральное (Н), выключенное. В нижней части таблицы показаны U_ab^h₁ и U=1,0 состояния ПМ.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 1-й передаче заднего хода, далее как на 3-й, 7-й и 11-й передачах переднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 3-й передачи заднего хода 3R

U_3R=К₁=3,0; lq 3,0=0,477.

Четвертая передача заднего хода 4R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ah^b₁ направо вверх, затем луч U_ba^h₂ налево вниз, далее пунктирная линия к т. 4R.

По сравнению с 2-й передачей заднего хода переключаем муфты Е и Н из левого положения в правое (П), муфту F из правого в нейтральное (Н), выключенное положение; муфту G из нейтрального в среднее (С),

Крутящий момент от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 1-й, 3-й и 6-й передачах, затем муфтой Е на зубчатый венец 42, коаксиальный вал 41, корпус 40 и эпициклическое колесо 35. Сателлиты 33 вращаются на осях водила 34, вращают солнечную шестерню 32, вал 11, от зубчатого венца 13 муфтой Н на зубчатый венец 16 и вторичный вал 15.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 4-й передачи заднего хода 4R

U_4R=(К₁+1)(1/К₂)=4,0*(1/1,5)=2,67; lq 2,67=0,426.

Пятая передача заднего хода 5R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 вертикальный луч U₁=1,0 вверх, затем луч U_ab^h₂ направо вниз, далее пунктирная линия к т. 5R.

По сравнению с 4-й передачей заднего хода переключаем муфты: А из левого положения в среднее (С), В из правого в нейтральное (Н), выключенное положение; Е и Н из правого в левое (Л) положение.

Крутящий момент от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 4-й, 7-й и 10-й передачах переднего хода, затем как на 2-й передаче заднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 5-й передачи заднего хода 5R

U_5R=К₂=1,5; lq 1,5=0,176.

Шестая передача заднего хода 6R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ab^h₁ направо вниз, затем луч U_ha^b₂ налево вниз к т. 6R.

Переключаем муфты: А-D в состояния 1-й и 3-й передач заднего хода; по сравнению с предыдущей передачей: Е из левого в среднее (С), G из среднего в левое (Л), Н из левого в правое (П). В нижней части таблицы показаны U_ab^h₁ и U_ha^b₂ состояния ПМ.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 1-й и 3-й передачах заднего хода, далее как на 6-й, 10-й и 13-й передачах переднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 6-й передачи заднего хода 6R

U_6R=(К)*1/(К₂+1)=3,0*(1/2,5)=1,2; lq 1,2=0,079.

Седьмая передача заднего хода 7R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ba^h₁ налево вниз, затем луч U_ah^b₂ направо вниз к т. 7R.

Под этой точкой показаны состояния муфт переключения: Е-Н соответствуют положениям 1-й передачи заднего хода; по сравнению с предыдущей передачей: А и D из левого в правое (П), В - из среднего в нейтральное (Н), выключенное; С из нейтрального в среднее (С). В нижней части таблицы показаны U_ba^h₁ и U_ah^b₂ состояния ПМ.

Водило 19 первого ПМ остановлено муфтой С, которая замкнула зубчатые венцы 31 задней внутренней стенки 3 и 28 трубчатого выходного вала 23 водила 19.

Крутящий момент (фиг. 1) от первичного вала 6 и зубчатого венца 7 до эпициклического колеса 20(b) передается муфтой А, зубчатым венцом 27, коаксиальным входным валом 26 и корпусом 25. Эпициклическое колесо 20(b) вращает сателлиты 18, которые, вращаясь на осях водила 19, вращают солнечную шестерню 17(а), далее валом 8, зубчатым венцом 10 и муфтой D на промежуточное звено 14, затем как на 1-й передаче заднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 7-й передачи заднего хода 7R

U_7R=(1/К₁)(К₂+1)=(1/3,0)*2,5=0,833; lq 0,833=-0,079.

Восьмая передача заднего хода 8R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 вертикальный луч U₁=1,0 вверх, затем луч U_ba^h₂ налево вниз, далее пунктирная линия к т. 8R.

По сравнению с 5-й передачей заднего хода переключаем муфты Е и Н из левого положения в правое (П).

Крутящий момент от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 5-й передаче заднего хода, затем как на 4-й передаче заднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 8-й передачи заднего хода 8R

U_8R=1/К₂=1/1,5=0,667; lq 0,667=-0,176.

Девятая передача заднего хода 9R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ha^b₁ налево вверх, затем луч U_ab^h₂ направо вниз, далее пунктирная линия к т. 9R.

По сравнению с 5-й передачей заднего хода переключаем муфту D из среднего положения в правое (П).

Крутящий момент от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 8-й, 11-й и 13-й передачах переднего хода, затем как на 2-й и 5-й передачах заднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 9-й передачи заднего хода 9R

U_9R=1/(K₁+1) К₂=(1/4)1,5=0,375; lq 0,375=-0,426.

Десятая передача заднего хода 10R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ba^h₁ налево вниз, затем вертикальный луч U₂=1,0 вниз к т. 10R.

По сравнению с 7-й передачей заднего хода переключаем из левого положения муфты: Е - в среднее (С), G - в нейтральное (Н), выключенное положение. В нижней части таблицы показаны U_ba^h₁ и U₂=1,0 состояния ПМ.

Крутящий момент от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 7-й передаче заднего хода, затем как на 3-й передаче заднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 10-й передачи заднего хода 10R

U_10R=1/К₁=1/3,0=0,333; lq 0,333=-0,477.

Одиннадцатая передача заднего хода 11R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ha^b₁ налево вверх, затем луч U_ba^h₂ налево вниз, далее пунктирная линия к т. 11R.

По сравнению с 9-й передачей заднего хода переключаем муфты Е и Н из левого положения в правое (П).

Крутящий момент от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 9-й передаче заднего хода, затем как на 4-й и 8-й передачах заднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 11-й передачи заднего хода 11R

U_11R=[1/(К₁+1)](1/К₂)=(1/4,0)(1/1,5)=0,167; lq 0,167=-0,78.

Двенадцатая передача заднего хода 12R

На лучевой диаграмме (фиг. 2) этот режим обозначен двумя лучами: от т. 0 пологий луч U_ba^h₁ налево вниз, затем луч U_ha^b₂ налево вниз к т. 12R.

По сравнению с 10-й передачей заднего хода переключаем муфту G из нейтрального в левое (Л) положение, муфту Н из среднего в правое (П). В нижней части таблицы показаны U_ba^h₁ и U_ha^b₂ состояния ПМ.

Крутящий момент от первичного вала 6 до промежуточного звена 14 передается как на 7-й и 10-й передачах заднего хода, затем как на 6-й передаче заднего хода.

При К₁=3,0 и К₂=1,5 передаточное число 12-й передачи заднего хода 12R

C_12R=(1/К₁)[1/(К₂+1)]=(1/3,0)(1/2,5)=0,133; lq 0,133=- 0,875.

Диапазон ПКП составил D=U₁/U₁₃=10,0/0,1=100.

Получили близкое к оптимальному распределение передаточных чисел по диапазону.

Изменение К изменит кинематические характеристики ПКП.

Получили компактный трансмиссионный агрегат малой металлоемкости, что создает лучшие условия для компоновки двигателя и трансмиссии. Обеспечили расширение эксплуатационных характеристик транспортного средства за счет увеличения диапазона и числа передач.

Обозначения:

1 - корпус ПКП (планетарной коробки передач);

2 - внутренняя передняя стенка первого ПМ (планетарного механизма);

3 - внутренняя задняя стенка первого ПМ;

4 - внутренняя передняя стенка второго ПМ;

5 - внутренняя задняя стенка второго ПМ;

6 - первичный вал;

7 - зубчатый венец, закрепленный на первичном валу 6;

8 - вал привода солнечной шестерни первого ПМ;

9 - входной зубчатый венец вала привода солнечной шестерни первого ПМ;

10 - выходной зубчатый венец вала привода солнечной шестерни первого ПМ;

11 - вал привода солнечной шестерни второго ПМ;

12 - входной зубчатый венец вала привода солнечной шестерни второго ПМ;

13 - выходной зубчатый венец вала привода солнечной шестерни второго ПМ;

14 - промежуточное звено, оснащенное зубчатыми венцами;

15 - вторичный вал;

16 - зубчатый венец, закрепленный на вторичном валу 15;

17(а) - солнечная шестерня первого ПМ;

18 - сателлиты на осях водила 19;

19(h) - водило первого ПМ;

20(b) - эпициклическое колесо первого ПМ;

21 - трубчатый входной вал водила 19(h);

22 - зубчатый венец трубчатого вала 21 на входе водила 19(h);

23 - трубчатый выходной вал водила 19(h);

24 - зубчатый венец трубчатого вала 23 на выходе водила 19(h);

25 - корпус эпициклического колеса 20;

26 - входной коаксиальный вал корпуса 25 эпициклического колеса 20;

27 - зубчатый венец входного коаксиального вала 26;

28 - выходной коаксиальный вал корпуса 25 эпициклического колеса 20;

29 - зубчатый венец выходного коаксиального вала 28;

30 - зубчатый венец передней внутренней стенки 2;

31 - зубчатый венец задней внутренней стенки 3;

32(а) - солнечная шестерня второго ПМ;

33 - сателлиты на осях водила 34;

34(h) - водило второго ПМ;

35(b) - эпициклическое колесо второго ПМ;

36 - трубчатый входной вал водила 34(h);

37 - зубчатый венец трубчатого вала 36 на входе водила 34(h);

38 - трубчатый выходной вал водила 34(h);

39 - зубчатый венец трубчатого вала 38 на выходе водила 34(h);

40 - корпус эпициклического колеса 35;

41 - входной коаксиальный вал корпуса 40 эпициклического колеса 35;

42 - зубчатый венец входного коаксиального вала 41;

43 - выходной коаксиальный вал корпуса 40 эпициклического колеса 35;

44 - зубчатый венец выходного коаксиального вала 43;

45 - зубчатый венец передней внутренней стенки 4 второго ПМ;

46 - зубчатый венец задней внутренней стенки 5;

47(А) - муфта переключения на зубчатом венце 7 на выходе первичного вала 6;

48(В) - муфта остановки водила 19 или эпициклического колеса 20 первого ПМ на зубчатом венце 30 передней внутренней стенки 2;

49(С) - муфта остановки эпициклического колеса 20 или водила 19 первого ПМ на зубчатом венце 31 задней внутренней стенки 3;

50(D) - муфта переключения на зубчатом венце входа промежуточного звена 14;

51(Е) - муфта переключения на зубчатом венце выхода промежуточного звена 14;

52(F) - муфта остановки водила 34 или эпициклического колеса 35 второго ПМ на зубчатом венце 45 передней внутренней стенки 4;

53(G) - муфта остановки эпициклического колеса 35 или водила 34 второго ПМ на зубчатом венце 46 задней внутренней стенки 5;

54(Н) - трехпозиционная муфта переключения на зубчатом венце 16 вторичного вала 15.

Реферат

Изобретение относится к коробкам передач типа 13R12. Три звена простых трехзвенных планетарных механизмов (ПМ) - солнечная шестерня, эпициклическое колесо и водило с сателлитами - имеют валы с зубчатыми венцами и восемь муфт переключения на входе и выходе двух ПМ. Достигается компактность планетарной коробки передач типа 13R12 (тринадцать передач переднего хода и двенадцать передач заднего хода) при снижении габаритов и металлоемкости. 2 ил.

Формула