Embed Size (px)
Citation preview
«Новая автоматическая коробка передач на
основе планетарной системы
универсального многопоточного
дифференциального механизма для колесных
и гусеничных машин»
Рачков Владимир Сергеевич студент.
«УМНИК» - 2014
Структура презентации
1. Актуальность идеи (проблематика)2. Предлагаемое решение (Конечный продукт)3. Обоснование научной новизны проекта4. Техническая значимость (преимущества перед
существующими аналогами)5. Перспектива коммерциализации результата
НИОКР (Сферы применения и конкретный потребитель)
6. План реализации проекта 7. Защита прав на интеллектуальную собственность8. Партнеры, заинтересованные организации
Актуальность идеи (проблематика)• Актуальность выбранной темы (описание проблемы). С целью
повышения эффективности использования транспортных средств (ТС) одной из основных проблем технического прогресса является автоматизация систем и агрегатов автомобиля, в том числе создание автоматических трансмиссий, способствующих повышению производительности, экономических и экологических показателей при одновременном обеспечении более комфортных условий работы водителя и безопасности движения.
• Анализ тенденций развития трансмиссий показывает, что на абсолютном большинстве современных и перспективных транспортных средствах применяются гидромеханические коробки передач основу которых составляет планетарная коробка передач. И такое положение сохранится еще длительное время, пока не будут существенно улучшены характеристики бесступенчатых трансмиссий.
• Основа таких коробок строится в большинстве случаев по одной из двух схем Симпсона (с несцепленными сателлитами) или Равиньо(со сцепленными сателлитами). Эти системы позволяют при одновременном включении двух управляющих элементов реализовать только четыре передачи, определяя такие системы как системы с тремя степенями свободы. Они имеют две понижающие передачи, одну прямую и передачу заднего хода, обеспечивая их с помощью пяти управляющих элементов двух фрикционных блокирующих муфт, двух фрикционных тормозов и муфты свободного хода.
• Выбор автоматической коробки передач (АКП) с тремя, а не двумя степенями свободы
объясняется следующим. Несмотря на то, что число элементов управления у схем с
тремя, а не с двумя степенями свободы одинаково, в АКП с тремя степенями свободы
для получения четырех передач достаточно двух дифференциальных механизмов, а в
АКП с двумя степенями свободы – три. И это настораживает конструкторов, заставляет
их не замечать того, что уже при числе передач, равном четырем, АКП с тремя
степенями свободы оказывается в целом более сложным, чем АКП с двумя степенями
свободы, объектом.
• Одним из основных недостатков двухстепенных АКП считается большая
металлоемкость, обусловленная наличием дополнительных дифференциальных
механизмов. Но у нее есть и безусловные достоинства возможность получения
передаточных чисел, равных расчетным, значительно более простая система
управления АКП, а также то, что она дает возможность легко реализовать широко
известный принцип построения многоскоростных механических коробок передач
добавление делителя и демультипликатора к основной коробке. Иначе говоря, при
построении структуры многоскоростных АКП в качестве основной коробки (модуля)
можно задействовать планетарную систему двухстепенной АКП с четырьмя-пятью
передачами, обладающую минимально возможным числом основных звеньев. И тем
самым минимизировать металлоемкость и габаритные размеры многоскоростной
автоматической трансмиссии.
• Эти обстоятельства определяют необходимость искать технические решения, связанные
с устранением недостатков присущих существующим автоматическим трансмиссиям,
что само по себе является актуальной задачей и могут быть реализованы путем
создания принципиально новых планетарных систем с целью их практической
реализации. Именно такой модуль, разработан специалистами проблемной лабораторий
«Дифференциальные зубчатые и гидромеханические вариаторы» КФУ (ПФУ) и назван
универсальным многопоточным дифференциальным механизмом (ПС УМДМ).
Предлагаемое решение (Конечный продукт)
• Новая конструкция ПС УМДМ отличается от известных ПС наличием в силовой цепи общего водило на все три планетарные ряды при четырех дифференциальных механизмах с минимальным числом основных звеньев, равной 6-ти, что позволяет реализовать компактную конструкцию с короткими кинематическими цепями с расширенными кинематическими и силовыми возможностями, пять передач на ведомом звене при одном ведущем звене с увеличением диапазона изменения передаточных отношений ПС от 2,20 до 7,25 и числа передач 4-ех –12, определяя возможность использования их в качестве модуля проектируемых автоматических коробок передач транспортных средств.
Макетный образец модуля АКП
ПС УМДМ
Кинематические схемы модульных АКП на основе
ПС УМДМ
Элементы управления: 5
Планетарные ряды: 3
Количество передач: 5
Элементы управления: 5
Планетарные ряды: 3
Количество передач: 5
Элементы управления: 7
Планетарные ряды: 3
Количество передачи: 9
Элементы управления: 7
Планетарные ряды: 3
Количество передачи: 9
Кинематические схемы модульных АКП на основе
ПС УМДМ
Элементы управления: 6
Планетарные ряды: 4
Количество передач: 10
Элементы управления: 6
Планетарные ряды: 4
Количество передач: 10
Элементы управления: 6
Планетарные ряды: 4
Количество передачи: 14
Элементы управления: 6
Планетарные ряды: 4
Количество передачи: 14
Конструкция модульной АКП
переднеприводного легкового автомобиля
Конструктивные параметры модульной АКП
переднеприводного легкового автомобиля
Передаточное
отношение
Количество
планетарных
рядов
Количество
управляющих
элементов
Количество
передач
Количество
одновременно
включаемых
элементов
1−4,00
3 7 8
2
2−3,00 2
3−2,24 2
4−1,67 2
5−1,33 2
6−1,00 2
7−0,78 2
8−0,59 2
З.Х.−4,00 2
Конструкция модульной АКП
заднеприводного легкового автомобиля
Конструктивные параметры модульной АКП
заднеприводного легкового автомобиля
Передаточное
отношение
Количество
планетарных
рядов
Количество
управляющих
элементов
Количество
передач
Количество
одновременно
включаемых
элементов
1−3,81
3 7 8
2
2−3,22 2
3−2,12 2
4−1,79 2
5−1,36 2
6−1,00 2
7−0,72 2
8−0,60 2
З.Х.−5,25 2
Обоснование научной новизны проекта
• 1. Разработаны и классифицированы принципиально новые конструкции ПС, отличающихся от известных ПС наличием в ней трех планетарных рядов при четырех дифференциальных механизмах с минимальным числом основных звеньев, общего водило на все планетарные ряды, что позволяет реализовать компактную конструкцию с короткими кинематическими цепями с расширенными кинематическими и силовыми возможностями, позволяет при одном ведущем звене реализовать на ведомом звене пять передач, определяя возможность использования данного механизма в качестве модуля проектируемых АКП.
• 2. Разработана методика определения возможных схемных решений ПС УМДМ, позволяющая выбрать входных, выходных и тормозных звеньев ПС УМДМ уже на стадии создания структурных и кинематических схем АКП.
• 3. Разработана методика определения внутренних
передаточных отношений планетарной системы,
учитывающая конструктивные особенности ПС
УМДМ с тремя планетарными рядами при
четырех дифференциальных механизмах,
обеспечивающие реализацию требуемого
диапазона передач с гармоничным рядом
передаточных чисел АКП.
• 4. Разработаны новые конструкции модульных
АКП по патенту РФ №2384773 для транспортных
средств, отличающиеся от известных
использованием в качестве модуля ПС УМДМ.
Техническая значимость (преимущества перед существующими аналогами)
Описание решения проблемы. Модуль автоматических коробок передач –планетарная система, которая представляет собой многопоточный дифференциальный механизм, отличающийся тем, что водило многопоточного дифференциального механизма с тремя парами сцепленных двухвенцовых сателлитов является общим для первого, второго и третьего планетарных рядов, соединенная с входным звеном солнечная центральная шестерня образует со сцепленными сателлитами и тремя коронными зубчатыми колесами три дифференциальных механизма со смешанным зацеплением, соединенная с входным звеном коробки передач солнечная центральная шестерня образует со сцепленными сателлитами и с центральной шестерней третьего планетарного ряда четвертый дифференциальный механизм с внешним зацеплением, водило связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронное колесо первого планетарного ряда связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронное колесо второго планетарного ряда связано фрикционным тормозом с картером коробки передач, солнечная центральная шестерня третьего планетарного ряда связана фрикционным тормозом с картером коробки передач, коронное колесо третьего планетарного ряда является выходным звеном коробки передач.
Перспектива коммерциализации результата НИОКР (Сферы применения
и конкретный потребитель)
Одновременно с расширением возможностей автоматичексих коробок передач применение новой планетарной системы (модульной системы) обеспечивает расширение диапазона областей использования коробок и их высокую степень унификации. Именно благодаря модульной системе достигнута возможность применения унифицированных коробок передач на автомобилях гражданского и военного назначения с различной грузоподъемностью.
План реализации
• Проект находится в стадии опытно-конструкторских работ, ведущихся на основе теоретических разработок, изложенных в диссертации «Разработка рациональных схем автоматических коробок передач на основе планетарной системы универсального многопоточного дифференциального механизма» и материалах, изложенных в центральной печати.
Защита прав на интеллектуальную собственность
Имеются патенты РФ на изобретения №
2384773, № 2514381;
Разработаны структурная и кинематические
схемы ПС УМДМ и имеется макетный
образец модуля АКП – ПС УМДМ;
Имеются технические проекты модульных
АКП грузовых и легковых автомобилей.
Партнеры, заинтересованные организации
• 1. Группа компаний «КАМАЗ» — крупнейшая автомобильная корпорацияРоссийской Федерации. ОАО «КАМАЗ» занимает 11-е место среди ведущихмировых производителей тяжёлых грузовых автомобилей.
• 16 февраля 1976 года с главного сборочного конвейера автомобильного завода сошёл первыйкамский грузовик.
• В 1988 году с главного сборочного конвейера автомобильного завода сошёл 1-миллионныйавтомобиль с начала выпуска.
• В феврале 2008 года с главного сборочного конвейера ОАО «КАМАЗ-Дизель» сошёл 2,5-миллионный двигатель.
• 15 февраля 2012 года «КАМАЗ» выпустил 2-миллионный автомобиль.• На начало сентября 2014 года на Автомобильном заводе «КАМАЗа» собрано более 2 млн. 130
тысяч готовых автомобилей с начала выпуска.• На начало сентября 2014 года выпущено свыше 2 млн. 807 тысяч двигателей и силовых
агрегатов с начала выпуска.
• 2. "КОМ" выпускает специальные трансмиссии для спецтехники на шасси КАМАЗ, УРАЛ, ЗИЛ,ГАЗ, МАЗ, КРАЗ, ISUZU, а также изготавливает опытные образцы агрегатов для установки нашасси других автомобилей, в т.ч. и на гусеничном ходу. Завод КОМ обладает уникальнымпарком технологического оборудования, на котором можно изготавливать все видыредукторных агрегатов. Производственные и вспомогательные корпуса завода общейплощадью 22 000 кв.м. располагаются в городах: Набережные Челны (РТ) и Богородск(Нижегородская обл.).
