Техническое состояние, обслуживание и ремонт привода передних колёс

Кафедра «автомобильного транспорта»

Факультет «машиностроения и автомобильного транспорта»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Обслуживание и ремонт легковых автомобилей»

на тему «Техническое состояние, обслуживание и ремонт привода передних колёс»

Выполнил                                                           

Проверил                                                  

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение4
2. Устройство и принцип работы 5
3. Разновидности систем 11
4. Неисправности 14
5. Разборка МКПП17
6. Проверка технического состояния 19
7. Устранение неисправностей 21
8. Сборка МКПП 24
9. Техническое обслуживание МКПП30
10. Вывод36
11. Список литературы38

1. Введение

Механическая коробка передач (МКПП) представляет собой набор шестерен, которые входят в зацепление в различных сочетаниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. Чем больше число передач, тем лучше автомобиль «приспосабливается» к различным условиям движения.

Преимущества:

• Наименьшая по сравнению с другими типами КПП стоимость и масса;
• Высокие КПД, топливная экономичность и динамика разгона;
• Простота и отработанность конструкции, а следовательно - высокая надежность;
• Не требуют дорогостоящих расходных материалов, просты в обслуживании;
• Благодаря жесткой связи двигателя с ведущими колесами, водитель может более эффективно использовать автомобиль при передвижении в гололедицу, по грязи и бездорожью;
• МКПП допускает полное разобщение двигателя и трансмиссии, поэтому такой автомобиль легко пускается «с толкача» и может буксироваться на любое расстояние с любой скоростью.

Недостатки:

• Утомляющее водителя переключение передач, особенно в городском цикле и движении в пробках, необходимость навыка для правильного выбора передачи и плавного переключения передач без рывков;
• Ступенчатое изменение передаточного отношения;
• Малый ресурс сцепления.

Ступенчатые механические коробки передач выполняются по двум схемам: трехвальные и двухвальные. Трехвальная коробка передач устанавливается, как правило, на заднеприводные автомобили. Двухвальная механическая коробка передач применяется на переднеприводных и заднемоторных легковых автомобилях.

Механическая коробка передач (сокращенное название МКПП) пока остается самым распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя. Свое название коробка получила от механического (ручного) способа переключения передач.

2. Устройство и принцип работы

   Как известно, МКПП – это механизм, передающий, преобразующий и меняющий направление крутящего момента от маховика двигателя. В «механике» ступени переключаются соответственно механически – передвижениями рычага переключения передач. Крутящий момент сперва передается на вторичный вал, а затем на колесный привод.

   Под термином «ступенчатая  передача» определяется устойчивый коэффициент передачи (так называемое передаточное число) между взаимодействующими шестернями валов – ведущего и ведомого. Этим «механик» отличается от, например, вариатора, где упомянутый коэффициент не привязан к передаточному числу и является плавающим. Другими словами, отношение количества зубьев шестерни ведомой к количеству зубьев шестерни ведущей и дает передаточное число. Эти числа отличаются на разных ступенях КПП. Наибольшее передаточное число получается на низшей ступени, а наименьшее наоборот – на высшей.

   Устройство механической коробки передач можно назвать относительно несложным. В комплектацию МКПП входят:

• валы с шестернями (первичный, промежуточный и вторичный);
• дополнительный вал с шестернями движения задним ходом;
• картер;
• синхронизаторы;
• непосредственно механизм переключения передач, оснащенный -устройствами для блокировки и замками;
• рычаг переключения.

Рассмотрим устройство мкпп, предсталенное на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. Коробка передач : 1 - задняя крышка картера коробки передач; 2 - ведущая шестерня V передачи; 3 - шариковый подшипник первичного вала; 4 - ведущая шестерня IV передачи первичного вала; 5 - первичный вал; 6 - ведущая шестерня III передачи первичного вала; 7 - картер коробки передач; 8 - ведущая шестерня II передачи первичного вала; 9 - шестерня заднего хода; 10 - промежуточная шестерня заднего хода; 11 - ведущая шестерня I передачи первичного вала; 12 - роликовый подшипник первичного вала; 13 - сальник первичного вала; 14 - сапун; 15 - фланец муфты; 16 - подшипник выключения сцепления; 17 - направляющая втулка муфты; 18 - роликовый подшипник вторичного вала; 19 - вторичный вал; 20 - ось сателлитов; 21 - ведущая шестерня привода спидометра; 22 - шестерня полуоси; 23 - коробка дифференциала; 24 - сателлит; 25 - картер сцепления; 26 - пробка для слива масла; 27 - ведомая шестерня главной передачи; 28 - регулировочное кольцо; 29 - роликовый конический подшипник дифференциала; 30 - сальник полуоси; 31 - ведомая шестерня I передачи вторичного вала; 32 - синхронизатор I и II передач; 33 - ведомая шестерня II передачи вторичного вала; 34 - стопорное кольцо; 35 - упор ное полукольцо; 36 - ведомая шестерня III передачи вторичного вала; 37 - синхронизатор III и IV передач; 38 - ведомая шестерня IV передачи вторичного вала; 39 - шариковый подшипник вторичного вала; 40 - ведомая шестерня V передачи вторичного вала; 41 - синхронизатор V передачи; 42 - игольчатый подшипник; 43 - вилка переключения передач.

Синхронизатор ( рисунок 2.2) служит для бесшумного переключения передач путем выравнивания угловых скоростей включаемых элементов. Он состоит из ступицы 1, муфты 2, двух блокировочных колец 3, трех сухарей 4, двух проволочных колец 5. Ступица устанавливается на шлицах вторичного вала и жестко фиксируется. На ступице нарезаны наружные зубья и пазы под сухари. Муфта расположена на зубьях ступицы и в среднем положении удерживается сухарями, выступы которых входят во внутреннюю кольцевую канавку муфты. Сухари прижимаются к муфте упругими кольцами (как вариант, вместо колец могут использоваться подпружиненные шарики). Бронзовые блокировочные кольца имеют наружные зубья со скосами и впадины под сухари; ширина впадин несколько больше ширины сухарей. Кольцо может провернуться относительно ступицы на величину разницы ширины паза кольца и ширины сухаря. Для увеличения сил трения на конической поверхности кольца нарезана резьба и выполнены продольные канавки.

Работает синхронизатор следующим образом. При включении передачи вилка переключения перемещает муфту в направлении шестерни включаемой передачи. При перемещении муфты усилие через сухари передается на одно из блокировочных колец, которое вместе с муфтой перемещается относительно ступицы в сторону включаемой шестерни до соприкосновения с ее конической поверхностью. Вследствие разности угловых скоростей включаемой шестерни и ведомого вала на конических поверхностях возникает сила трения, которая поворачивает блокировочное кольцо до упора его в сухари. При этом зубья блокировочного кольца станут напротив зубьев муфты и дальнейшее перемещение муфты становится невозможным. После выравнивания угловых скоростей шестерни и синхронизатора сила, сместившая блокировочное кольцо, исчезает; под действием усилия водителя оно вернется в первоначальное положение, чему способствуют скосы на зубьях муфты и кольца. После этого муфта свободно проходит между зубьями блокировочного кольца и соединяется с зубьями малого венца включаемой шестерни. При этом гребни сухарей выходят из кольцевой проточки муфты, а сухари утапливаются, преодолевая упругую силу кольцевых пружин. Шестерня жестко соединяется со вторичным валом, передача включается. Весь процесс занимает время порядка милисекунд. С помощью одного синхронизатора можно поочередно включать две передачи в коробке.

В картере установлены подшипники, в которых вращаются валы КПП. Валы оборудованы наборами шестерен с различным количеством зубьев. Для бесшумности и плавности включения передач служат синхронизаторы – они уравнивают угловые скорости шестерен в процессе их вращения. Работа механизма переключения передач заключается в смене передач – ею и управляет водитель при помощи рычага. Блокировочное устройство позволяет удерживать передачи от нежелательного самовыключения. Замковое устройство предназначено для избегания включения одновременно двух передач.

   Как уже говорилось выше, передаточное число определяется через соотношение числа зубьев шестерен, находящихся во взаимодействии. Например: первая передача = меньшая ступень = наибольшее передаточное число. Все механические коробки передач делятся на виды по количеству ступеней. Различают четырех-, пяти- и шестиступенчатые МКПП. В наши дни наиболее распространена «пятиступка» – 5-ступенчатая коробка – а вот 4-ступенчатую удастся встретить уже очень редко.

Несмотря на различия в конструкции привода включения передач, механизм включения в большинстве коробок передач имеет одинаковое устройство. Рассмотрим рисунок 2.3. Механизм переключения передач. Он состоит из подвижных штоков 1, расположенных в крышке коробки передач, и закрепленных на каждом штоке вилок 2. Вилки своими концами входят в пазы муфт синхронизаторов, а вилка включения заднего хода - в кольцевую проточку шестерни заднего хода. Также в любой коробке передач предусмотрены устройства, предохраняющие от неполного включения, самовыключения передачи и одновременного включения двух передач.

 При расположении рычага переключения 3 непосредственно на корпусе коробки передач его нижний конец входит в пазы головок подвижных штоков. Поперечное перемещение рычага, находящегося в нейтральном положении, приводит к выбору необходимого штока (передачи), а продольное - вызывает смещение штока, закрепленной на нем вилки и включение требуемой передачи.

Для удержания штока в нейтральном или включенном положении в нем выполнены гнезда, к которым поджимается пружиной шарик фиксатора. Штоки имеют по три гнезда под шарик фиксатора: среднее служит для удержания штока в нейтральном положении, а крайние — для фиксации одной из включенной передач. Шток вилки включения заднего хода имеет два гнезда: одно для фиксации штока в нейтральном положении, другое — во включенном положении передачи заднего хода.

Чтобы исключить одновременное включение двух передач, в приводе имеется замковое устройство. Один из вариантов его конструкции - три блокировочных сухаря 4. Два крайних сухаря установлены в отверстия задней стенки картера, а средний — в отверстии среднего штока. У штоков имеются гнезда для сухарей. При перемещении одного из крайних штоков он выдавливает из своего гнезда сухарь, который, перемещаясь, входит в гнездо среднего штока и одновременно сдвигает два других сухаря, блокируя и второй крайний шток. При перемещении среднего штока, он прижимает два крайних сухаря в гнезда крайних штоков. Тем самым неподвижные штоки оказываются в запертом положении.

Рассмотрим рисунок 2.4. Если рычаг коробки передач располагается дистанционно, то, как уже упоминалось, он соединяется с коробкой с помощью тросов или тяг 1, которые через шток выбора передач 2 воздействуют на механизм выбора передач 3. На конце штока выбора передач крепится двуплечий рычаг 4, который при перемещении штока поворачивает трехплечий рычаг 5 механизма выбора передач. Трехплечий рычаг перемещает шток выбранной передачи с закрепленной на нем вилкой. Одно плечо трехплечего рычага служит для включения передач переднего хода, другое для включения заднего хода, а на третье плечо действует рычаг штока выбора передач. Блокировочные скобы 6 предназначены для предотвращения одновременного включения двух передач. Механизм включения передач состоит из штоков, вилок и шариковых фиксаторов.

Включение первой передачи происходит в результате перемещения коробки передач синхронизатора вправо по шлицам вторичного вала с помощью вилки и соединения его с ведомой шестерней первой передачи, которая установлена на валу, на подшипнике. Крутящийся момент от первичного вала передается через установленную на нем ведущую шестерню на ведомую шестерню первой передачи и дальше на вторичный вал коробки передач через синхронизатор. На первой передаче скорость автомобиля снижается, но возрастает крутящийся момент.

   Вторая передача оказывается включенной, когда при помощи вилки синхронизатор перемещается влево и соединяется с ведомой шестерней второй передачи. Крутящийся момент от первичного вала на вторичный передается через ведущую и ведомую шестерни второй передачи и синхронизатор. При включении данной передачи скорость машины увеличивается, а крутящийся момент, напротив, замедляется.

   Третья и четвертая передачи включаются одновременно с помощью вилки при перемещении синхронизатора по шлицам вторичного вала в противоположных направлениях, в результате чего он соединяется с ведомой шестерней третьей или четвертой передачи. Крутящийся момент от первичного вала на вторичный передается через шестерни третьей или четвертой передач. В результате включения этих скоростей скорость автомобиля значительно возрастает, а крутящийся момент не меняется.

3. Разновидности систем

   Из всего многообразия конструкций МКПП можно выделить коробки двух основных видов: трехвальные и двухвальные. Трехвальная коробка передач устанавливается, как правило, на заднеприводные автомобили. Двухвальная механическая коробка передач применяется на переднеприводных легковых автомобилях. Устройство и принцип работы данных коробок передач имеют существенные различия, поэтому они рассмотрены отдельно.

   Трехвальная коробка передач (рисунок 3.1.) состоит из ведущего (первичного), промежуточного, ведомого (вторичного) валов, на которых размещены шестерни с синхронизаторами. В конструкцию коробки также входит механизм переключения передач. Все элементы размещены в картере (корпусе) коробки передач.

   Ведущий вал обеспечивает соединение со сцеплением. На валу имеются шлицы для ведомого диска сцепления. Крутящий момент от ведущего вала передается через соответствующую шестерню, находящуюся с ним в жестком зацеплении.

   Промежуточный вал расположен параллельно первичному валу. На валу располагается блок шестерен, находящийся с ним в жестком зацеплении.

   Ведомый вал расположен на одной оси с ведущим. Технически это осуществляется за счет торцевого подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал. Блок шестерен ведомого вала не имеет закрепления с валом и поэтому свободно вращается на нем. Блок шестерен промежуточного и ведомого вала, а также шестерня ведущего вала находятся в постоянном зацеплении.

   Между шестернями ведомого вала располагаются  синронизаторы (другое название - муфты синхронизаторов). Работа синхронизаторов основана на выравнивании (синхронизации) угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. Синхронизаторы имеют жесткое зацепление с ведомым валом и могут двигаться по нему в продольном направлении за счет шлицевого соединения. На современных коробках передач синхронизаторы устанавливаются на всех передачах.

   Механизм переключения трехвальной коробки передач обычно располагается непосредственно на корпусе коробки. Конструктивно он состоит из рычага управления и ползунов с вилками. Для предотвращения одновременного включения двух передач механизм оснащен блокирующим устройством. Механизм переключения передач может также иметь дистанционное управление.

   Картер коробки передач служит для размещения конструктивных частей и механизмов, а также для хранения масла. Картер изготавливается из алюминиевого или магниевого сплава.

   При нейтральном положении рычага управления крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается. При перемещении рычага управления, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора. Муфта обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и ведомого вала. После этого, зубчаты венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу. Коробка передач осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

   Движение задним ходом обеспечивается соответствующей передачей коробки. Изменение направления вращения осуществляется за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси.

   Двухвальная коробка передач (рисунок 3.2.) состоит из ведущего (первичного) и ведомого (вторичного) валов с блоками шестерен и синхронизаторами. Помимо этого в картере коробки передач размещены главная передача и дифференциал.

   Ведущий вал, также как и в трехвальной коробке, обеспечивает соединение со сцеплением. На валу жестко закреплен блок шестерен.

   Параллельно ведущему валу расположен ведомый вал с блоком шестерен. Шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. На ведомом валу жестко закреплена ведущая шестерня главной передачи. Между шестернями ведомого вала установлены муфты синхронизаторов.

   С целью уменьшения линейных размеров, увеличения числа ступеней в ряде конструкций коробок передач вместо одного ведомого вала устанавливаются два и даже три ведомых вала. На каждом из валов жестко закреплена шестерня главной передачи, которая находится в зацеплении с одной ведомой шестерней - по сути три главных передачи.

   Главная передача и дифференциал передают крутящий момент от вторичного вала коробки к ведущим колесам автомобиля. Дифференциал при необходимости обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

   Механизм переключения передач двухвальной коробки, как правило, дистанционного действия, т.е. расположен отдельно от корпуса коробки. Связь между коробкой и механизмом может осуществляться с помощью тяг или тросов. Наиболее простым является тросовое соединение, поэтому оно чаще используется в механизмах переключения.

   Механизм переключения передач двухвальной коробки состоит из рычага управления, соединенного тросами с рычагами выбора и включения передач. Рычаги в свою очередь соединены с центральным штоком переключения передач с вилками.

   Под выбором передачи понимается поперечное движение рычага управления относительно оси автомобиля (движение к паре передач), под включением передачи – продольное движение рычага (движение к конкретной передаче).

   Принцип работы аналогичен трехвальной коробке. Основное отличие заключается в особенностях работы механизма переключения передач.

   Движение рычага управления при включении конкретной передачи разделяется на поперечное и продольное. При поперечном движении рычага управления усилие передается на трос выбора передач. Тот, в свою очередь, воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг осуществляет поворот центрального штока вокруг оси и, тем самым, обеспечивает выбор передач.

   При дальнейшем продольном движении рычага усилие передается на трос переключения передач и далее на рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное перемещение штока с вилками. Соответствующая вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и осуществляет блокирование шестерни ведомого вала. Крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса.

4. Неисправности

Механическая коробка передач, устанавливаемая на современные легковые автомобили, имеет существенные различия в конструкции и, соответственно, индивидуальные неисправности. Вместе с тем, можно выделить общие неисправности механической коробки передач. Условно их можно разделить на неисправности собственно коробки передач и неисправности механизма переключения передач. К общим неисправностям коробки передач относятся:

• износ муфт синхронизаторов;
• износ шлицевого соединения муфт синхронизаторов;
• износ шестерен;
• пониженный уровень масла в коробке;
• износ подшипников ведущего, ведомого, промежуточного валов;
• ослабление резьбовых соединений крепления коробки передач;
• износ сальников.

Неисправности механизма переключения передач включают:

• ослабление крепления, заедание или повреждение троса (тяги) привода;
• износ или повреждение штока переключения передач;
• износ или деформация блокирующего устройства;
• износ вилки переключения передач.

Основными причинами указанных неисправностей являются:

• нарушение правил эксплуатации (использование некачественного масла, работа автомобиля с неисправным сцеплением);
• низкое качество комплектующих;
• предельный срок службы коробки передач;
• неквалифицированное проведение работ по техническому обслуживанию и ремонту коробки передач.

Неисправности коробки передач можно установить по внешним признакам:

• шум коробки передач;
• затрудненное включение передач;
• самопроизвольное выключение передач;
• подтекание масла.

Шум в коробке передач может проявляться в разных условиях – в нейтральном положении, при включении передач, при работе коробки. Каждый из этих шумов свидетельствует об определенных неисправностях механической коробки передач.

При диагностировании необходимо помнить, что одному внешнему признаку может соответствовать несколько неисправностей коробки передач. Поэтому установление конкретной неисправности производится, как правило, при демонтаже и разборке коробки. Проведение дефектовки и ремонта коробки предполагает высокую квалификацию исполнителя.

Внешние признаки и соответствующие им неисправности механической коробки передач представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Внешние признаки и соответствующие им неисправности мкпп

Продолжение таблицы 4.1.

5. Разборка МКПП

   Разборка коробки передач.

1. Вымойте коробку передач снаружи, не допуская попадания воды в картер, и установите ее на стенд для разборки.
2. Снимите кронштейн подвески силового агрегата и кронштейн крепления троса выключения сцепления.
3. Отвернув гайки, снимите заднюю крышку картера коробки передач и уплотнительную прокладку.
4. Снимите установочные кольца с подшипников первичного и вторичного валов.
5. Снимите крышку фиксаторов и выньте из гнезд пружины и шарики фиксаторов. Отверните пробку и выньте детали фиксатора вилки заднего хода.
6. Отверните болт и гайки крепления картера коробки передач к картеру сцепления и снимите картер со шпилек.
7. Отвернув болты крепления вилок на штоках переключения передач, снимите штоки и вилки.
8. Выньте ось и снимите промежуточную шестерню заднего хода.
9. Выньте одновременно первичный и вторичный валы из роликовых подшипников картера сцепления, а затем снимите дифференциал.
10. Выпрессуйте наружные кольца подшипников валов и дифференциала из картера сцепления, используя съемники

11. Отверните болты крепления механизма выбора передач и снимите его.
12. Отверните винт крепления рычага выбора передач, снимите его со штока, а шток выньте из картера сцепления. Без необходимости не снимайте со штока выбора передач шарнир и рычаг выбора передач, так как конические винты их крепления установлены на специальном клее.
13. При необходимости разборки вторичного вала, зажмите его в тисках с накладками из мягкого материала, расчеканьте, а затем отверните гайку и универсальным съемником спрессуйте шариковый подшипник с вала. Аналогично снимается подшипник с первичного вала. Затем снимите с вторичного вала ведомые шестерни IV, III, II и I передач и детали синхронизаторов в порядке, указанном на рисунке. Снимите стопорное кольцо муфты синхронизатора I и II передач. Ступицу муфт синхронизаторов спрессуйте на прессе или съемником. 
    

Без необходимости не спрессовывайте ступицы синхронизаторов с вала, чтобы не уменьшить натяг в шлицевом соединении.

Разборка дифференциала.

1. При необходимости замены ведомой шестерни, отверните болты ее крепления и спрессуйте шестерню с коробки дифференциала.
2. Снимите стопорное кольцо с оси сателлитов и выпрессуйте ось.
3. Выньте из коробки дифференциала полуосевые шестерни и сателлиты.
4. Если необходимо, то спрессуйте подшипники с коробки дифференциала, используя упор и универсальный съемник.
5. При необходимости разберите механизм выбора передач, для чего отверните гайку крепления оси рычага выбора передач и снимите стопорные кольца с оси вилки заднего хода и с оси блокировочных скоб, снимите вилку заднего хода, рычаг выбора передач в сборе с блокировочной скобой, ось рычага и пружину с упорной шайбой.
6. При необходимости снимите привод спидометра для чего отверните гайку его крепления и, поддерживая валик ведомой шестерни, выньте привод спидометра.

6. Проверка технического состояния 

Очистка. Перед осмотром очистите детали коробки передач. Щеткой и скребком удалите все отложения и очистите отверстия и шлицы от возможного загрязнения, затем промойте и обдуйте струей сжатого воздуха. Особенно хорошо продуйте подшипники, направляя струю сжатого воздуха так,чтобы не возникло быстрого вращения колец.

Картер сцепления, картер коробки передач, крышка. На картерах коробки передач и сцепления не должно быть трещин, сколов, а на поверхности расточек для подшипников - износа или повреждений. На поверхностях разъема картеров сцепления и коробки передач не должно быть вмятин, рисок и других повреждений, которые могут привести к потере герметичности узла.