Несоосная многоступенчатая вально-планетарная коробка передач с электроинерционным стартером

Несоосная многоступенчатая вально-планетарная коробка передач с электроинерционным стартером

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к транспортному машиностроению, к трансмиссии транспортных машин, к НТС (наземные транспортные системы), в том числе автомобилям-тягачам автопоездов, СДМ (строительные и дорожные машины), тракторам, наземной технике 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.

КП через сцепление взаимодействует с ДВС (двигателем внутреннего сгорания), для пуска которых применяют электростартеры. МКП (многоступенчатые КП) применяют на большегрузных автомобилях с высокомоментными ДВС, требующими для пуска электростартеры и аккумуляторные батареи высокой мощности, которые должны обеспечивать мощный пусковой ток.

Для пуска ДВС электродвигателем и аккумуляторной батарей малой мощности применяют электроинерционные стартеры, которые через привод раскручивают маховик до высокой частоты вращения. Накопленную маховиком энергию через редуктор, понижающий частоту вращения, направляют на коленчатый вал ДВС для пуска двигателя.

Электроинерционный стартер по авторскому свидетельству №1357258 А1 (бюл. №45 от 07.12.1987. Авторы Некрасов В.И. и др.) содержит несоосную двухзальную КП с тремя рядами шестерен, электродвигатель, расположенный на выходе первичного вала, и три фрикционные муфты на маховике. Этот стартер имеет сложную конструкцию из трех фрикционных муфт и недостаточные возможности увеличения частоты вращения маховика из-за малой величины передаточного числа между электродвигателем и ДВС, ограниченным тремя рядами шестерен КП.

Наиболее близкой к предлагаемой МКП (многоступенчатой коробке передач), совместимой с электроинерционным стартером, является коробка передач по патенту RU №2050290 С1 (бюл. №35 от 20.12.1995. Автор Некрасов В.И.).

Вально-планетарная коробка передач 16R8 по патенту RU №2050290 состоит из несоосного двухвального восьмиступенчатого агрегата, состоящего из четырех рядов шестерен, и простого трехзвенного ПМ (планетарного механизма), работающего в трех редукторных режимах переднего хода: медленная передача ; прямая передача U=1,0 и передача заднего хода . Знак «минус» указывает на изменение направления вращения.

Недостатки описанного трансмиссионного агрегата заключаются в неполном использовании возможностей ПМ - отсутствие суммирующих передач, а также в необходимости установки электростартера и аккумуляторной батареи большой мощности.

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

Поставленная задача решается за счет установки двухпозиционной муфты между маховиком и коленчатым валом двигателя, на входе МКП (многоступенчатая коробка передач) на двух валах свободно установлены четыре ряда шестерен прямого хода, электродвигатель электроинерционного стартера установлен на выходе первичного вала МКП, он муфтой переключения и рядом шестерен взаимосвязан с водилом простого трехзвенного ПМ.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что несоосная вально-планетарная коробка передач содержит корпус, в котором установлены простой трехзвенный планетарный механизм, на входе планетарного механизма на двух параллельно расположенных валах свободно установлены четыре ряда шестерен с зубчатыми венцами и муфтами переключения, трехпозиционные муфты расположены на зубчатом венце первичного вала между шестернями первого и второго рядов, на зубчатом венце вторичного вала между шестернями третьего и четвертого рядов, две противоположно развернутые муфты, взаимосвязанные общей вилкой переключения, установлены между шестернями второго и третьего рядов; также на вторичном валу закреплены солнечная шестерня и зубчатый венец выхода от солнечной шестерни, которая зацеплена с сателлитами водила и через них с эпициклическим колесом, входной и выходной трубчатые валы водила и коаксиальные валы корпуса эпициклического колеса оснащены зубчатыми венцами, соосно вторичному валу установлен выходной вал с зубчатым венцом и трехпозиционной муфтой переключения, муфта остановки водила или эпицикличекого колеса расположена на зубчатом венце опоры вращения входного коаксиального вала, который закреплен на стенке корпуса, при этом соосно первичному валу установлен электродвигатель, который муфтой переключения и рядом шестерен взаимосвязан с входным трубчатым валом водила, между коленчатым валом двигателя и маховиком расположена двухпозиционная муфта переключения, трубчатый вал ведущей шестерни первого ряда оснащен внешним зубчатым венцом на уровне нажимного диска сцепления, который оснащен внутренним зубчатым венцом и стяжками на муфту выключения сцепления.

На фиг. 1 показана кинематическая схема несоосной вально-планетарной МКП (многоступенчатой коробки передач) с электоинерционным стартером, состоящей из двухпозиционной муфты между коленчатым валом двигателя и маховиком, простого трехзвенного ПМ (планетарного механизма), четырех рядов шестерен, свободно установленных на двух параллельно расположенных валах, электродвигателя электроинерционного стартера, который установлен на выходе первичного вала МКП, он муфтой переключения и рядом шестерен взаимосвязан с водилом простого трехзвенного ПМ.

В нижней части в окружностях приведены буквенные обозначения рядов шестерен (c, d, e, f и i) для таблицы лучевой диаграммы фиг. 2. Муфты А, В, С, D, Е, F и G показаны в различных состояниях.

На фиг. 2 изображена лучевая диаграмма передаточных чисел, обеспечиваемых МКП, приведенной на фиг. 1. Величины передаточных чисел (U) на средней горизонтальной шкале приведены: вверху неравномерная шкала - в натуральном виде, внизу - равномерная логарифмическая шкала (lq U), при этом луч, характеризующий величину передаточного числа, не изменяет своей величины. Точка 0 на нижней горизонтали обозначает вход крутящего момента в МКП, из этой точки выходят пять лучей: i, е, d, с и f, соответствующие величинам передаточных чисел рядов шестерен: U_c=1,23; lq 1,23=0,09; U_d=1/1,23=0,81; lq 0,81=-0,09; U_e=1/1,23²=1/1,51=0,66; lq 0,66=- 0,18; U_f=1,23²=1,51; lq 1,51=0,18; U_i=0,5; lq 0,5=-0,3.

От средней горизонтали две группы по 8 лучей направлены к верхней горизонтали и одна группа - к нижней горизонтали. Эти лучи характеризуют величины передаточных чисел ПМ (планетарного механизма) с внутренним параметром K=4,23. K=Z_b/Z_a - внутренний параметр ПМ, равный отношению числа зубьев эпициклического колеса «b» к числу зубьев солнечной шестерни «a». 8 пологих лучей, направленных направо вверх (1-8), указывают на замедляющий режим работы, передаточное число значительно больше единицы, ; lq 5,23=0,72. 8 вертикальных лучей (9-16) указывают на прямую передачу, передаточное число равно единице, U_пр=1,0; lq 1,0=0,0. 8 пологих лучей, направленных направо вниз указывают на передачи заднего хода (1R-8R), ; lq 4,23=-(0,63). Знак «минус» указывает на изменение направления вращения выходного звена по отношению к входному звену, где U - передаточное число, например, для 1-й передачи : индекс вверху указывает на остановленное звено ПМ, «b» - эпициклическое колесо, индексы внизу «ah» - звенья входа (солнечная шестерня) и выхода (водило) потока мощности.

Пунктирными линиями показаны суммирующие передачи, когда крутящий момент подается на два звена, а снимается с третьего. Например, вверху слева 17-я передача: вход на солнечную шестерню «а» от третьего ряда шестерен, на водило «h» - по пятому ряду шестерен, выход на эпициклическое колесо «b».

Над диаграммой приведена таблица с номерами передач, положениями муфт переключения при этих передачах, включенные ряды шестерен и состояния ПМ.

Корпус МКП 1 прикреплен к картеру ДВС 2. Коленчатый вал 3 установлен на коренных подшипниках картера ДВС 2. На торце коленчатого вала 3 закреплен широкий зубчатый венец 4 с расположенной на нем двухпозиционной муфтой переключения 5 (А). Первичный 6 и вторичный 7 валы установлены параллельно в опорах корпуса МКП 1. Выходной вал 8 с закрепленным на нем зубчатым венцом 9 и расположенной на нем трехпозиционной муфтой переключения 10 (G) установлен соосно вторичному валу 7. На первичном валу 6 свободно установлены шестерни 11, 12, 13 и 14. Шестерни 13 и 14 трубчатым валом 15 объединены в блок. На вторичном валу 7 свободно установлены шестерни 16-19, зацепленные соответственно с шестернями 11-14 первичного вала 6. Шестерни 16 и 17 трубчатым валом 20 объединены в блок. На зубчатом венце 21, закрепленном на первичном валу 6 между отдельными шестернями 11 и 12, с зубчатыми венцами 22 и 23, установлена трехпозиционная муфта 24 (В). Аналогичная трехпозиционная муфта 25 (D) установлена на зубчатом венце 26, закрепленном на вторичном валу 7 между отдельными шестернями 18 и 19, с зубчатыми венцами 27 и 28. Две противоположно развернутые муфты 29 и 30 (С), взаимосвязанные общей вилкой переключения 31, установлены на зубчатых венцах 32 и 33 шестерен 12 и 18 соответственно и широких зубчатых венцах 34 и 35 шестерен 13 и 17 соответственно. Соосно первичному валу 6 установлен электродвигатель 36 с ведущим валом 37, на котором закреплен зубчатый венец 38 с муфтой переключения 39 (Е). Рядом с зубчатым венцом 38 расположены зубчатый венец 40, закрепленный на первичном валу 6, и широкий зубчатый венец 41, закрепленный на шестерне 42, свободно установленной на первичном валу 6 и зацепленной с шестерней 43 с зубчатым венцом 44, закрепленной на входном трубчатом валу 45 водила 46 (h). Водило 46 (h) оснащено выходным трубчатым валом 47 с зубчатым венцом 48. На осях 49 водила 46 (h) расположены сателлиты 50, зацепленные с солнечной шестерней 51 (а), закрепленной на вторичном валу 7, и с эпициклическим колесом 52 (b). Корпус 53 эпициклического колеса 52 (b) оснащен входным коаксиальным валом 54 с зубчатым венцом 55 и выходным коаксиальным валом 56 с зубчатым венцом 57, расположенным рядом с зубчатым венцом 48 выходного трубчатого вала 47 и с зубчатым венцом 58, закрепленным на выходе вторичного вала 7. Ведомый диск сцепления 59 установлен на шлицевом участке первичного вала 6. На переднем торце первичного вала 6 закреплен зубчатый венец 60. Составной маховик, состоящий из ведущего диска сцепления 61 и прочного массивного кольца 62, трубчатым валом 63 соединен с зубчатым венцом 64, расположенным рядом с зубчатым венцом 60. Нажимной диск сцепления 65 установлен внутри кольца 62 подвижно в осевом направлении в пазах или шлицевым соединением. Вытяжная диафрагменная пружина сцепления 66 периферийной частью соприкасается с кожухом 67, закрепленным на кольце 62, упирается в нажимной диск 65, внутренняя часть пружины 66 расположена в упорном кольце 68 муфты выключения сцепления 69 с подшипником 70. Стяжки 71 соединяют вытяжное кольцо 72 муфты выключения сцепления 69 с нажимным диском 65, по внутреннему диаметру диск 65 оснащен внутренним зубчатым венцом 73. Муфта выключения сцепления 69 с подшипником 70 установлена на трубчатом наконечнике 74, закрепленном на передней стенке корпуса 1, внутри этого наконечника расположен трубчатый вал 75 ведущей шестерни 11 с наружным зубчатым венцом 76. Двухпозиционная зубчатая муфта 77 (F) остановки звеньев ПМ расположена на зубчатом венце 78 опоры коаксиального вала 54, закрепленной на стенке корпуса 1. Широкий зубчатый венец 41, закрепленный на шестерне 42, можно оснастить фрикционным дисковым синхронизатором, состоящим из ведущих дисков 79 с подвижным шлицевым соединением по внутренней поверхности зубчатого венца 41 и ведомых дисков 80 с подвижным шлицевым соединением по внешней поверхности первичного вала 6.

Работа несоосной многоступенчатой вально-планетарная коробки передач с электроинерционным стартером осуществляется следующим образом.

Муфта А (5): в правом (П) положении (нижний вид) соединяет широкий зубчатый венец 4 коленчатого вала 3 с зубчатым венцом 64 трубчатого вала 63 маховика 61, 62; в левом (Л) положении (верхний вид) соединяет зубчатый венец 4 коленчатого вала 3 с зубчатым венцом 60 первичного вала 6.

Муфта В (24): в левом (Л) положении соединяет зубчатый венец 22 ведущей шестерни 11 первого ряда (с) с зубчатым венцом 21 первичного вала 6; в нейтральном (Н) состоянии расположена на зубчатом венце 21; в правом (П) положении соединяет зубчатый венец 21 первичного вала 6 с зубчатым венцом 23 шестерни 12 второго ряда (d).

Противоположно развернутые муфты С (29 и 30): в левом (Л) положении верхняя муфта 29 соединяет зубчатый венец 32 шестерни 12 второго ряда (d) с широким зубчатым венцом 34 шестерни 13 третьего ряда (е), нижние шестерни 17 и 18 разъединены муфтой 30; в правом (П) положении (см. на фиг. 1) соединяет широкий зубчатый венец 35 шестерни 17 второго ряда (d) с зубчатым венцом 33 нижней шестерни 18, верхние шестерни 12 и 13 разъединены муфтой 29.

Муфта D (25): в левом (Л) положении соединяет зубчатые венцы 27 нижней шестерни 18 третьего ряда (е) и 26 вторичного вала 7; в нейтральном (Н) состояние находится на зубчатом венце 26; в правом (П) положении (см. фиг. 1) соединяет зубчатый венец 26 вторичного вала 7 с зубчатым венцом 28 ведомой шестерни 19 третьего ряда (е).

Муфта Е (39): в левом (Л) положении (нижний вид) соединяет широкий зубчатый венец 41 с зубчатым венцом 40 первичного вала 6; в нейтральном (Н) положении правый венец муфты 39 расположен между зубчатыми венцами 40 и 38; в правом (П) положении (верхний вид) соединяет широкий зубчатый венец 41 с зубчатым венцом 38 ведущего вала 37 электродвигателя 36.

Муфта остановки звеньев ПМ F (77): в левом (Л) положении соединяет широкий зубчатый венец 78 опоры входного коаксиального вала 54 с зубчатым венцом 44 нижней шестерни 43 пятого ряда (i); в нейтральном (Н) положении левый венец муфты 77 находится между зубчатыми венцами 44 и 55; в правом (П) положении соединяет зубчатый венец 78 с зубчатым венцом 55 коаксиального вала 54 корпуса 53 эпициклического колеса 52 (b).

Муфта G (10): в левом (Л) положении соединяет зубчатый венец 9 выходного вала 8 с зубчатым венцом 57 выходного коаксиального вала 56 корпуса 53 эпициклического колеса 52 (b); в нейтральном (Н) положении (верхний вид) левый венец муфты находится между зубчатыми венцами 57 и 48 или 48-58; в среднем (С) положении соединяет зубчатый венец 9 выходного вала 8 с зубчатым венцом 48 выходного трубчатого вала водила 46 (h); в правом (П) положении соединяет зубчатый венец 9 выходного вала 8 с зубчатым венцом 58 вторичного вала 7 и солнечной шестерней 51 (а).

Первый этап - раскрутка маховика

Муфты 24 (В) и 10 (G) в нейтральном (Н) положении, первичный 6 и выходной 8 валы отключены. Коленчатый вал 3 ДВС муфтой 5 (А) отсоединен от маховика 61, 62 (верхний вид сцепления) и соединен с зубчатым венцом 60 на переднем торце выключенного первичного вала 6. Муфта выключения сцепления с подшипником 70, внутренними элементами вытяжной диафрагменной пружины 66 находится в крайнем правом положении. Нажимной диск сцепления 65 стяжками 71, вытяжным кольцом 72 муфты выключения сцепления 69 отодвинут от ведущего 61 и ведомого 59 дисков сцепления на максимальное расстояние, при этом внутренний зубчатый венец 73 нажимного диска 65 замыкается с наружным зубчатым венцом 76 трубчатого вала 75 шестерни 11 первого ряда (с). Эпициклическое колесо 52 (b) ПМ остановлено относительно корпуса 1 муфтой 77 (F), замкнувшей зубчатые венцы 78 и 55.

От ведущего вала 37 электродвигателя 36 по зубчатому венцу 38 и муфте 39 (Е) крутящий момент поступает на широкий зубчатый венец 41 (верхний вид), пятый ряд (i) шестерен 42-43, по трубчатому входному валу 45 усилие передается на водило 46 (h) и оси 49 сателлитов 50. Сателлиты 50, обкатываясь по остановленному эпициклическому колесу 52 (b), вращают солнечную шестерню 51 (а) и вторичный вал 7 со значительно увеличенной частотой вращения. От зубчатого венца 26 муфтой 25 (D) усилие передается на четвертый ряд (1) шестерен 19-14, по трубчатому валу 15 на третий ряд (е) шестерен 13-18, по нижней муфте 30 (С) от зубчатого венца 33 на широкий зубчатый венец 35, по трубчатому валу 20 на первый ряд (с) шестерен 16-11, трубчатый вал 75, по зубчатым венцам 73-76 на нажимной диск 65, прочное массивное кольцо маховика 62 и ведущий диск сцепления 61. Массивные ведущие элементы сцепления 61, 62 и 65 вращаются с высокой частотой и накапливают кинетическую энергию, которую в дальнейшем необходимо передать на коленчатый вал 3 с малой частотой вращения.

Передаточное число между валом электродвигателя и маховиком составит

Частота вращения маховика по сравнению с частотой вращения ведущего вала электродвигателя увеличится почти в 30 раз.

Второй этап - пуск двигателя внутреннего сгорания

Для пуска ДВС надо накопленную при высокой частоте вращения кинетическую энергию маховика передать на коленчатый вал с пониженной частотой вращения.

Отключаем ведущий вал 37 электродвигателя 36 от широкого зубчатого венца 41 шестерни 42 перемещением муфты 39 (Е) из правого (П) положения в нейтральное (Н). Включаем дисковый фрикционный синхронизатор, зажимая ведомые 80 и ведущие диски 79 (бустер не показан), при выравнивании частоты вращения шестерни 42 с частотой вращения первичного вала 6 перемещаем муфту 39 (Е) в левое (Л) положение, соединяем широкий зубчатый венец 41 с зубчатым венцом 40 первичного вала 6 (нижний вид).

Крутящий момент передается в обратном направлении по сравнению с первым этапом. Энергия маховика 62, 61 нажимным диском 65, внутренним зубчатым венцом 73 поступает на наружный зубчатый венец 76, трубчатый вал 75, первый ряд (с) шестерен 11-16, трубчатым валом 20, нижней муфтой 30 (С) с широкого зубчатого венца 35 на зубчатый венец 33, третий ряд (е) шестерен 18-13, трубчатым валом 15 на четвертый ряд (f) шестерен 14-19 и от зубчатого венца 28 муфтой 25 (D) усилие передается на зубчатый венец 26 вторичного вала 7. Далее трансформация частоты вращения осуществляется в ПМ: от вторичного вала 7 на солнечную шестерню 51 (а), которая вращает сателлиты 50. Сателлиты 50, обкатываясь по остановленному эпициклическому колесу 52 (b), вращают оси 49 и водило 46 (h), по трубчатому входному валу 45 усилие передается на пятый ряд (i) шестерен 43-42, на широкий зубчатый венец 41, муфтой 39 (Е) на зубчатый венец 40, первичным валом 6 на зубчатый венец 60 и муфтой 5 (А) на зубчатый венец 4 коленчатый вал 3 ДВС, который получает энергию со значительно уменьшенной частотой вращения, достаточной для пуска ДВС.

Передаточное число между валом маховиком 62, 61 и коленчатым валом 3 составит

Частота вращения маховика по сравнению с частотой вращения ведущего вала электродвигателя уменьшится почти в 30 раз.

Третий этап - подключение коленчатого вала к маховику

Энергия маховика, затраченная на пуск ДВС, приведет к снижению частоты вращения маховика 62, 61, трубчатого вала 63 и зубчатого венца 64. Когда частота вращения зубчатых венцов 64 и 4 сблизится, выключаем привод первичного вала 6 от шестерни 42, перемещая муфту 39 (Е) в нейтральное (Н) положение. Муфтой 5 (А) соединяем зубчатые венцы 4 и 64 между собой (нижний вид) - коленчатый вал 3 и маховик 61, 62 с нажимным диском 65 вращаются с одинаковой частотой; перемещаем муфту выключения сцепления 69 в сторону маховика, отсоединяем нажимной диск 65 от трубчатого вала 75, размыкая зубчатые венцы 73 и 76, включаем сцепление, зажимая ведомый диск 59 между ведущими дисками 61 и 65 (нижний вид сцепления). Электродвигатель 36, первичный вал 6 и МКП отключены.

Четвертый этап - переключение передач в МКП

При последовательном переключении передач муфта С (29 и 30) срабатывает при каждом переключении (см. табл. фиг. 2), муфта В (24) - после двух переключений, муфта D (25) - после 4 переключений, и муфта F (77) - после 8 переключений передач.

1 передача

На лучевой диаграмме (фиг.2) этой передаче принадлежат: крутой луч (с) из т. 0 направо вверх к средней горизонтали, затем луч (е) направо вниз, далее луч (f) направо вверх к средней горизонтали, затем пологий луч к т. 1g на верхней горизонтали.

Муфта В находится в левом (Л) положении, муфты С, D и F находятся в правом (П) положении, муфта Е - в нейтральном (Н), муфта G - в среднем (С) положении (таблица над фиг. 2 справа). В работу включены 1-й, 3-й, 4-й ряды шестерен (cef) и ПМ в режиме .

От коленчатого вала двигателя 3 по муфте А (5) крутящий момент поступает от широкого зубчатого венца 4 на зубчатый венец 64, трубчатый вал 63, ведущий диск маховика 61, массивное кольцо 62, нажимной диск 65, диафрагменной пружиной 66 прижатый к ведомому диску 59, на первичный вал 6. От первичного вала 6 муфтой В (24) на 1-й ряд (с) шестерен (11-16), по трубчатому валу блока 20 на корпус шестерни 17, от широкого зубчатого венца 35 муфтой С (30) на зубчатый венец 33, 3-й ряд (е) шестерен (18-13), по трубчатому валу 15, 4-й ряд (f) шестерен (14-19), по зубчатому венцу 28, муфтой D (25) на зубчатый венец 26 и вторичный вал 7, от вторичного вала 7 на солнечную шестерню 51 (а), которая вращает сателлиты 50. Сателлиты 50, обкатываясь по остановленному эпициклическому колесу 52 (b), вращают оси 49 и водило 46 (h), далее по выходному трубчатому валу 47, на зубчатый венец 48, муфту G (10 - нижний вид), зубчатый венец 9 и выходной вал 8 МКП с низкой частотой вращения и увеличенным крутящим моментом.

Передаточное число 1-й передачи МКП

; lq 14,67=1,17.

2 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (с) из т. 0 направо вверх к средней горизонтали, затем крутой луч (d) направо вниз, далее луч (f) направо вверх к средней горизонтали, затем пологий луч к т. 2g на верхней горизонтали.

Переключаем муфту С в левое (Л) положение, заменяем 3-й ряд (е) шестерен на 2-й ряд (d), в работу включены 1-й, 2-й, 4-й ряды шестерен (cdf) и ПМ в режиме .

До трубчатого вала 20 крутящий момент передается как на 1-й передаче, далее 2-м рядом (d) шестерен 17-12, верхней муфтой С (29) от зубчатого венца 32 на широкий зубчатый венец 34, трубчатый вал 15, далее как на 1-й передаче.

Передаточное число 2-й передачи МКП

3 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (d) из т. 0 налево вверх к средней горизонтали в ускоряющем режиме, затем луч (е) направо вниз, далее луч (f) направо вверх к средней горизонтали, затем пологий луч к т. 3g на верхней горизонтали.

Переключаем муфты В и С в правое (П) положение, заменяем 1-й ряд (с) шестерен на 2-й (d), а 2-й ряд шестерен на 3-й ряд (е), в работу включены 2-й, 3-й, 4-й ряды шестерен (def) и ПМ в режиме .

До зубчатого венца 21 первичного вала 6 крутящий момент передается, как на 1-й и 2-й передачах, затем муфтой В (24) от зубчатого венца 21 на зубчатый венец 23, далее 2-м рядом (d) шестерен 12-17, нижней муфтой С (30) от широкого зубчатого венца 35 на зубчатый венец 33, 3-й ряд (е) шестерен 18-13, трубчатый вал 15, далее как на 1-й и 2-й передачах.

Передаточное число 3-й передачи МКП

; lq 9,7=0,99.

4 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч f из т. 0 направо вверх к средней горизонтали, затем пологий луч к т. 4g на верхней горизонтали.

По сравнению с 3-й передачей переключаем муфту С в левое (Л) положение. В работу включены 4-й ряд шестерен (f) и ПМ в режиме.

До зубчатого венца 21 первичного вала 6 и шестерни 12 крутящий момент передается как на 3-й передаче, затем верхней муфтой С (29) от зубчатого венца 32 на широкий зубчатый венец 34, трубчатый вал 15, 4-й ряд (f) шестерен 14-19, далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число 4-й передачи МКП

5 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (с) из т. 0 направо вверх к средней горизонтали, далее пологий луч к т. 5g на верхней горизонтали.

По сравнению с 4-й передачей переключаем муфты В и D в левое (Л) положение, а муфту С в правое (П) положение - вместо 4-го ряда шестерен (f) включаем в работу 1-й ряд шестерен (с).

До трубчатого вала 20 вторичного вала 7 крутящий момент передается, как на 1-й и 2-й передачах, затем нижней муфтой С (30) от широкого зубчатого венца 35 на зубчатый венец 33, по корпусу шестерни 18, зубчатый венец 27, муфту D (25), далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число 5-й передачи МКП

; lq 6,43=0,81.

6 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (с) из т. 0 направо вверх к средней горизонтали, затем крутой луч (d) направо вниз, далее луч (е) налево вверх в ускоряющем режиме к средней горизонтали, затем пологий луч к т. 6g на верхней горизонтали.

Переключаем муфту С в левое (Л) положение, по сравнению с 2-й передачей заменяем 4-й ряд (f) шестерен на 3-й ряд (е), в работу включены 1-й, 2-й, 3-й ряды шестерен (cde) и ПМ в режиме.

До верхней шестерни 2-го ряда 12 крутящий момент передается, как на 2-й передаче, далее верхней муфтой С (29) от зубчатого венца 32 на широкий зубчатый венец 34, 3-й ряд (е) шестерен 13-18 в ускоряющем режиме, далее как на 5-й передаче.

Передаточное число 6-й передачи МКП

; lq 5,23=0,72.

7 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (d) из т. 0 налево вверх к средней горизонтали в ускоряющем режиме, далее пологий луч к т. 7g на верхней горизонтали.

По сравнению с 5-й передачей переключаем муфту B в правое (П) положение, вместо 1-го ряда (с) шестерен включаем в работу 2-й ряд (d) шестерен.

До нижней шестерни 2-го ряда 17 крутящий момент передается, как на 3-й передаче, затем нижней муфтой С (30) от широкого зубчатого венца 35 на зубчатый венец 33, по корпусу шестерни 18, зубчатый венец 27, муфту D (25), далее как на предыдущих передачах.

Передаточное число 7-й передачи МКП

; lq 4,25=0,63.

8 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч (е) из т. 0 налево вверх к средней горизонтали в ускоряющем режиме, далее пологий луч к т. 8g на верхней горизонтали.

По сравнению с 7-й передачей переключаем муфту С в левое (Л) положение, вместо 2-го ряда шестерен (d) включаем в работу 3-й ряд шестерен.

До верхней шестерни 2-го ряда 12 крутящий момент передается, как на 7-й передаче, затем верхней муфтой С (29) от зубчатого венца 32 на широкий зубчатый венец 34, 3-й ряд (е) шестерен 13-18, далее как на 6-й передаче.

Передаточное число 8-й передачи МКП

; lq 3,46=0,54.

9 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (с) из т.0 направо вверх к средней горизонтали, затем луч (е) направо вниз, далее луч (f) направо вверх к средней горизонтали, затем вертикальный луч U_a-a к т. 9g на верхней горизонтали.

По сравнению с 1-й передачей переключаем муфту F (77) в нейтральное (Н) положение - освободим эпициклическое колесо 52 (b), муфту G (10) в правое (П) положение. В работу включены 1-й, 3-й, 4-й ряды шестерен (cef) и ПМ в режиме U_a-a=1,0.

До солнечной шестерни 51 (а) крутящий момент передается, как на 1-й передаче, затем по вторичному валу 7 на зубчатый венец 58, муфту G (10), зубчатый венец 9 и выходной вал 8 МКП.

Передаточное число 9-й передачи МКП

u_9g=U_cUeU_fU_a-a=1,23×1,51×1,51×1,0=2,8; lq 2,8=0,45.

10 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (с) из т. 0 направо вверх к средней горизонтали, затем крутой луч (d) направо вниз, далее луч (f) направо вверх к средней горизонтали, затем вертикальный луч U_a-а к т. 10g на верхней горизонтали.

По сравнению с 9-й передачей переключаем муфту С в левое (Л) положение, заменяем 3-й ряд (е) шестерен на 2-й ряд (d), в работу включены 1-й, 2-й, 4-й ряды шестерен (cdf) и ПМ в режиме U_a-а=1,0.

До солнечной шестерни 51 (а) крутящий момент передается, как на 2-й передаче, затем как на 9-й передаче.

Передаточное число 10-й передачи МКП

u_10g=U_cU_dU_fU_a-a=1,23×1,23×1,51×1,0=2,28; lq 2,28=0,36.

11 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (d) из т. 0 налево вверх к средней горизонтали в ускоряющем режиме, затем луч (е) направо вниз, далее луч (f) направо вверх к средней горизонтали, затем вертикальный луч к т. 11g на верхней горизонтали.

По сравнению с 10-й передачей переключаем муфты В и С в правое (П) положение, заменяем 1-й ряд (с) шестерен на 2-й (d), а 2-й ряд (d) шестерен на 3-й ряд (е), в работу включены 2-й, 3-й, 4-й ряды шестерен (def) и ПМ в режиме U_a-a=1,0.

До солнечной шестерни 51 (а) крутящий момент передается, как на 3-й передаче, затем как на 9-й и 10-й передачах.

Передаточное число 11-й передачи МКП

u_11g=(1/U_d)U_eU_fU_a-a=(1/1,23)×l,51×1,51×1,0=1,85; lq 1,85=0,27.

12 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч (f) из т.0 направо вверх к средней горизонтали, затем вертикальный луч U_a-a к т. 12g на верхней горизонтали.

По сравнению с 11-й передачей переключаем муфту С в левое (Л) положение. В работу включены 4-й ряд (f) шестерен и ПМ в режиме U_a-a=1,0.

До солнечной шестерни 51 (а) крутящий момент передается, как на 4-й передаче, затем как на предыдущих передачах.

Передаточное число 12-й передачи МКП

u_12g=U_fU_a-a=1,51×1,0=1,51; lq 1,51=0,18.

13 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (с) из т. 0 направо вверх к средней горизонтали, далее вертикальный луч U_a-a к т. 13g на верхней горизонтали.

По сравнению с 12-й передачей переключаем муфты В и D в левое (Л) положение, а муфту С в правое (П) положение - вместо 4-го ряда (f) шестерен включаем в работу 1-й ряд шестерен (с).

До солнечной шестерни 51 (а) крутящий момент передается, как на 5-й передаче, затем как на предыдущих передачах.

Передаточное число 13-й передачи МКП

u_13g=U_cU_a-a=1,23×1,0=1,23; lq 1,23=0,09.

14 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (с) из т. 0 направо вверх к средней горизонтали, затем крутой луч (d) направо вниз, далее луч (е) налево вверх в ускоряющем режиме к средней горизонтали, затем вертикальный луч к т. 14g на верхней горизонтали.

Переключаем муфту С в левое (Л) положение, по сравнению с 13-й передачей заменяем 4-й ряд (f) шестерен на 3-й ряд (е), в работу включены 1-й, 2-й, 3-й ряды шестерен (cde) и ПМ в режиме U_a-a=1,0.

До солнечной шестерни 51 (а) крутящий момент передается, как на 6-й передаче, затем как на предыдущих передачах.

Передаточное число 14-й передачи МКП

; lq 1,0=0,0.

15 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: крутой луч (d) из т. 0 налево вверх к средней горизонтали в ускоряющем режиме, далее вертикальный луч U_a-a к т. 15g на верхней горизонтали.

По сравнению с 13-й передачей переключаем муфту B в правое (П) положение, вместо 1-го ряда шестерен (с) включаем в работу 2-й ряд шестерен (d).

До солнечной шестерни 51 (а) крутящий момент передается, как на 7-й передаче, затем как на предыдущих передачах.

Передаточное число 15-й передачи МКП

u_15g=(1/U_d)U_a-a=(1/1,23)×1,0=0,81; lq 0,81=-0,09.

16 передача

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат: луч (е) из т. 0 налево вверх к средней горизонтали в ускоряющем режиме, далее вертикальный луч U_a-a к т. 16g на верхней горизонтали.

По сравнению с 15-й передачей переключаем муфту С в левое (Л) положение, вместо 2-го ряда (d) шестерен включаем в работу 3-й ряд шестерен (е).

До солнечной шестерни 51 (а) крутящий момент передается, как на 8-й передаче, затем как на предыдущих передачах.

Передаточное число 16-й передачи МКП

u_16g=(1/U_e)U_a-а=(1/1,51)×1,0=0,66; lq 0,66=-0,18.

Передачи суммирующих режимов Σ - двухпоточные

Передачи суммирующих режимов обеспечиваются, когда крутящий момент подается одновременно на два звена ПМ, а снимается с третьего звена. Один поток крутящего момента подается на солнечную шестерню 51 (а), второй поток подается на водило 46 (h), а снимается с эпициклического колеса 52 (b).

Суммирующие возможности ПМ для нашего случая описываются зависимостью:

;

где n_a, n_h, n_b - частота вращения в об/мин: солнечной шестерни 51 (а), водила 46 (h) и эпициклического колеса 52 (b).

На водило 46 (h) крутящий момент можно передать по 5-му ряду (i) шестерен 42-43 в ускоряющем режиме.

На солнечную шестерню 51 (а) крутящий момент можно передать несколькими путями: как от 1-й до 8-й передачи, а также от 9 до 16-й передачи.

17 передача (8-я суммирующая передача 8Σb)

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя пунктирными лучами к т. 17g на верхней горизонтали: один из окончания луча (i) от водила 46 (h), второй - после луча (е) от солнечной шестерни 51 (а), как на 8-й и 16-й передачах.

По сравнению с 8-й и 16-й передачами переключаем муфты Е (39) и G (10) в левое положение - муфтой Е включаем в работу 5-й ряд (i) шестерен к первичному валу 6, муфтой G подключаем эпициклическое колесо 52 (b) к выходному валу 8; муфту F (77) в нейтральное (Н) положение - отключаем соединение эпициклического колеса 52 (b) от корпуса 1.

От первичного вала 6 первый поток крутящего момента поступает по зубчатому венцу 40 и муфте Е (39) на 5-й ряд (i) шестерен (42-43), трубчатым входным валом 45 на водило 46 (h); второй поток крутящего момента передается до солнечной шестерни 51 (а), как на 8-й и 16-й передачах, затем сателлитами 50 на эпициклическое колесо 52 (b), корпусом 53 на коаксиальный выходной вал 56, на зубчатый венец 57, муфту G (10), зубчатый венец 9 и выходной вал 8 МКП.

Условно примем n_вх=n₃₇=1000 об/мин. В этом случае частота вращения солнечной шестерни n_a=n₃₇/(1/U_e)=1000/(1/1,51)=1510 об/мин; частота вращения водила n_h=n₃₇/U_i=1000/0,5=2000 об/мин.

Частота вращения эпициклического колеса 52 (b) и выходного вала 8 составит

n_b=n_h(K+1)/K-n_a/K=2000(5,23/4,23)-1510/4,23=2472,8-357=2115,8 об/мин.

Передаточное число 17-й передачи МКП

U_17g=n₃₇/n_b=1000/2115,8=0,473; lq 0,473=- 0,325.

18 передача (7-я суммирующая передача 7Σb)

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя пунктирными лучами к т. 18g на верхней горизонтали (не обозначена): один из окончания луча (i), второй - после луча (d).

По сравнению с 17-й передачей переключаем муфту С в правое (П) положение, вместо 3-го ряда (е) шестерен работает 2-й ряд (d) шестерен в ускоряющем режиме.

В этом случае частота вращения солнечной шестерни n_a=n₃₇/U_d==1000/(1/1,23)=1230 об/мин; частота вращения водила осталась прежней.

Частота вращения эпициклического колеса 52 (b) и выходного вала 8 составит

n_b=n_h(K+1)/K-n_a/K=2000(5,23/4,23)-1230/4,23=2472,8-290,8=2182 об/мин.

Передаточное число 18-й передачи МКП

u_18g=n₃₇/n_b=1000/2182=0,458; lq 0,458=- 0,339.

19 передача (6-я суммирующая передача 6Σb)

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя пунктирными лучами к т. 19g на верхней горизонтали (не обозначена): один из окончания луча (i), второй - после трех лучей: 1-й, 2-й, 3-й ряды шестерен (cde).

По сравнению с 18-й передачей переключаем муфты В и С в левое (Л) положение, вместо 2-го ряда шестерен работают 1-й, 2-й, 3-й ряды шестерен (cde).

В этом случае частота вращения солнечной шестерни n_a=n₃₇/U_cU_d(1/U_e)=1000/(1,23×1,23×0,5)=1000 об/мин; частота вращения водила осталась прежней.

Частота вращения эпициклического колеса 52 (b) и выходного вала 8 составит

n_b=n_h(K+1)/K-n_a/K=2000(5,23/4,23)-1000/4,23=2472,8-236,4=2236,4 об/мин.

Передаточное число 19-й передачи МКП

u_19g=n₃₇/n_b=1000/2236,4=0,447; lq 0,458=-0,35.

20 передача (5-я суммирующая передача 5Σb)

На лучевой диаграмме эта передача представлена двумя пунктирными лучами к т. 20g на верхней горизонтали (не обозначена): один из окончания луча (i), второй - после луча (с).