DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2023.7(38).1.196-204
Analysis of Design Features of Different Types of Car Gearboxes
About the Authors
Yaroslav Kuzhelnyi, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Chernihiv Polytechnic National University, Chernihiv, Ukraine, e-mail: k.y.v.immortal@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5269-8557
Olga Aksonova, assistant, Chernihiv Polytechnic National University, Chernihiv, Ukraine, e-mail: aksonova.olechka@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-9768-9542
Dmytro Mashkovtsev, assistant, Chernihiv Polytechnic National University, Chernihiv, Ukraine, e-mail: mashkovtsevdmitro@gmail.com, ORCID ID: 0009-0008-5591-4789
Abstract
One of the important components of the car design is the gearbox, which is part of the transmission. It is the gearbox that is responsible for changing the direction of the car and its speed. This affects traction and dynamic properties in general. The purpose of this article is to analyze the design features of various types of car gearboxes.
The work analyzes the design features of various types of car gearboxes. The purpose of the gearbox, the effect on the traction-speed properties, which are a set of properties that determine the possible speed ranges and the maximum intensity of acceleration when the car is moving in the traction mode in various operating conditions, are given, as well as the main requirements that it should provide. The peculiarities of the construction of mechanical gearboxes, their structure, the principle of operation and the possibility of placement in a car are considered. The structure and main elements of the hydromechanical transmission (HMT) design are presented. It consists of three main parts: a torque converter, a manual gearbox and a control system. The design features of the gearbox with V-belt and toroid variators are considered. The principle of operation of variators, which ensures a stepless change of the gear ratio within the established limits, is presented. The design of the gearbox with a double clutch is considered, which ensures uninterrupted transmission of the power flow to the drive wheels. The gearbox is controlled by an electronic control unit, which receives information from sensors located in the box and is connected by a high-speed bus to the engine's electronic control unit.
The main advantages and disadvantages of each type of considered gearboxes are highlighted. The mechanical gearbox has proven itself as a unit that is simple in design and reliable in operation. The prospects for the development of the gearbox are the development of new electronic control systems, the use of modern materials with high performance indicators and the use of high-performance methods of mechanical processing.
Keywords
gearbox, mechanical, hydromechanical transmission, automatic gearbox, V-belt variator, toroidal variator, Dual-clutch gearbox
Full Text:
PDF
References
1. Syrota, V.I. & Sakhno, V.P. (2007), Avtomobili. Osnovy konstruktsii. Navchalnyi posibnyk [Basics of construction. Tutorial]. Kyiv: Aristei [in Ukrainian].
2. Tom, D. (2011). Automobile mechanical and electrical systems: automotive technology: vehicle maintenance and repair. Elsevier Ltd [in English].
3. Podryhalo, M.A. & Koriak, O.O. (2020). Dynamika avtomobilia z avtomatychnoiu bezstupinchastoiu korobkoiu peredach [Dynamics of a car with an automatic continuously variable transmission]. Visnyk KhNADU – Visnyk KhNADU, 90, 73–79 [in Ukrainian].
4. Myskiv, T. (2017). Dynamika avtomobilia z dyskretno-zminnoiu i neperervno-zminnoiu transmisiieiu. [Vehicle dynamics with discrete-variable and continuously-variable transmission] . Visnyk Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika". Serie: Dynamika, mitsnist ta proektuvannia mashyn i pryladiv – Bulletin of the Lviv Polytechnic National University. Series: Dynamics, strength and design of machines and devices, Vol. 866, 181–187 [in Ukrainian].
5. Serhiienko, M.Ie., Svidlo, V.S. & Kuzmenko, L.V. (2018). Analiz suchasnykh konstruktsii zdvoienykh zcheplen transportno-tiahovykh mashyn [Analysis of modern designs of double clutches of transport and traction machines]. Visnyk NTU «KhPI» – Bulletin of NTU "KhPI", 49 (1325), 50–57. [in Ukrainian].
6. Ostroverkh, O.O. (2021). Rozrobka i vprovadzhennia kombinovanoi korobky peredach ta yii zastosuvannia na lehkovykh avtomobiliakh. [Development and implementation of a combined gearbox and its application on passenger cars] . Visnyk NTU «KhPI». Seriia Avtomobile- ta traktorobuduvannia – Bulletin of NTU "KhPI". Series of automobile and tractor construction, 1, 22–31. [in Ukrainian].
7. Volkov, V.P. & Vilskyi, H.B. (2010). Teoriia rukhu avtomobilia [Theory of car movement]. Sumy: Universytetska knyha [in Ukrainian].
8. Kyslykov, V.F. & Lushchyk, V.V. (2006). Construction and operation of cars. (6d ed.). Kyiv: Lybid [in Ukrainian].
9. Kalchenko, V.V., Kalchenko, V.I., Kuzhelnyi, Ya.V. & Skliar, V.M. (2021). Analiz konstruktsii korobok peremykannia peredach avtomobiliv. [Analysis of car gearbox designs] . Comprehensive quality assurance of technological processes and systems: XI-yi Mizhnar. nauk.-prakt. konf. (26 - 27 travnia, 2021 r.) – XI International Science and Practice Conf (pp. 108-109). Chernihiv: NU «Chernihivska politekhnika», Issue 1 [in Ukrainian].
10. Variator. Pryntsyp roboty [Variator. Principle of operation]. zauto.com.ua. Retrieved from http://zauto.com.ua/variator-pryntsyp-roboty/ [in Ukrainian].
11. Mekhanichna korobka peredach [Mechanical gearbox. Robotic checkpoint]. avtoad.com.ua. Retrieved from https://avtoad.com.ua/base/mehanicna-korobka-peredac-robotizovana-kpp. [in Ukrainian].
12. Kalchenko, V., Kalchenko, V., Sira, N., Kuzhelnyi, Ya. & Sklyar, V. (2021). Model of milling the root and connecting rod necks of the crankshaft for one manufacturing process. Lecture Notes in Mechanical Engineering. [in English].
13. Kalchenko, V.I., Kalchenko, V.V., Kuzhelnyi, Ya.V. & Morochko, V.V. (2019). Eksperymentalne doslidzhennia chystovoho odnoprokhidnoho shlifuvannia tsylindrychnoi poverkhni vala oriientovanym instrumentom [Experimental research of fine single-pass grinding of the cylindrical surface of the shaft with an oriented tool]. Tekhnichni nauky ta tekhnolohii – Technical sciences and technologies, 2 (16), 54–61 [in Ukrainian].
Citations
- Сирота В.І., Сахно В.П. Автомобілі. Основи конструкції. Навчальний посібник. Київ: Арістей, 2007. 288 с.
- Tom Denton. Automobile mechanical and electrical systems: automotive technology: vehicle maintenance and repair. Elsevier Ltd, 2011. Pp. 512.
- Подригало М.А., Коряк О.О. Динаміка автомобіля з автоматичною безступінчастою коробкою передач. Вісник ХНАДУ.2020. № 90. С. 73–79. DOI: 10.30977/BUL.2219-5548.2020.90.0.73.
- Миськів Т. Г. Динаміка автомобіля з дискретно-змінною і неперервно-змінною трансмісією. Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Серія: Динаміка, міцність та проектування машин і приладів. 2017. Т. 866. С. 181–187.
- Сергієнко М.Є., Свідло В.С., Кузьменко Л.В. Аналіз сучасних конструкцій здвоєних зчеплень транспортно-тягових машин. Вісник НТУ «ХПІ». 2018. № 49 (1325). С. 50–57.
- Островерх О.О. Розробка і впровадження комбінованої коробки передач та її застосування на легкових автомобілях. Вісник НТУ «ХПІ». Серія Автомобіле- та тракторобудування. 2021. №1 С. 22–31. DOI: 10.20998/2078-6840.2021.1.03.
- Волков В.П., Вільський Г.Б. Теорія руху автомобіля: Підручник. Суми: Університетська книга, 2010. 320 с.
- Кисликов В.Ф., Лущик В. В. Будова й експлуатація автомобілів: підруч.. 6-те вид. Київ: Либідь, 2006. 400 с.
- Кальченко В.В., Кальченко В.І., Кужельний Я.В., Скляр В.М. Аналіз конструкцій коробок перемикання передач автомобілів. Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем: зб. матеріалів конф. XІ-ї Міжнар. наук.-практ. конф., 26 - 27 травня 2021 р. Чернігів: НУ «Чернігівська політехніка», 2021. Т. 1. С.108-109.
- Варіатор. Принцип роботи: веб-сайт. URL: http://zauto.com.ua/variator-pryntsyp-roboty/ (дата звернення: 17.03.2023).
- Механічна коробка передач. Роботизована КПП: веб-сайт. URL: https://avtoad.com.ua/base/mehanicna-korobka-peredac-robotizovana-kpp (дата звернення: 17.03.2023).
- Kalchenko V., Kalchenko V., Sira N., Kuzhelnyi Ya., Sklyar V. Model of milling the root and connecting rod necks of the crankshaft for one manufacturing process. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2021. Pp. 160-169. DOI: 10.1007/978-3-030-91327-4_16.
- Кальченко В.І., Кальченко В.В., Кужельний Я.В., Морочко В.В. Експериментальне дослідження чистового однопрохідного шліфування циліндричної поверхні вала орієнтованим інструментом Технічні науки та технології. 2019. №2 (16). С. 54–61. DOI: 10.25140/2411-5363-2019-2(16)-54-61.
Copyright (c) 2023 Yaroslav Kuzhelnyi, Olga Aksonova, Dmytro Mashkovtsev
Analysis of Design Features of Different Types of Car Gearboxes
About the Authors
Yaroslav Kuzhelnyi, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Chernihiv Polytechnic National University, Chernihiv, Ukraine, e-mail: k.y.v.immortal@gmail.com, ORCID ID: 0000-0002-5269-8557
Olga Aksonova, assistant, Chernihiv Polytechnic National University, Chernihiv, Ukraine, e-mail: aksonova.olechka@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-9768-9542
Dmytro Mashkovtsev, assistant, Chernihiv Polytechnic National University, Chernihiv, Ukraine, e-mail: mashkovtsevdmitro@gmail.com, ORCID ID: 0009-0008-5591-4789
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Syrota, V.I. & Sakhno, V.P. (2007), Avtomobili. Osnovy konstruktsii. Navchalnyi posibnyk [Basics of construction. Tutorial]. Kyiv: Aristei [in Ukrainian].
2. Tom, D. (2011). Automobile mechanical and electrical systems: automotive technology: vehicle maintenance and repair. Elsevier Ltd [in English].
3. Podryhalo, M.A. & Koriak, O.O. (2020). Dynamika avtomobilia z avtomatychnoiu bezstupinchastoiu korobkoiu peredach [Dynamics of a car with an automatic continuously variable transmission]. Visnyk KhNADU – Visnyk KhNADU, 90, 73–79 [in Ukrainian].
4. Myskiv, T. (2017). Dynamika avtomobilia z dyskretno-zminnoiu i neperervno-zminnoiu transmisiieiu. [Vehicle dynamics with discrete-variable and continuously-variable transmission] . Visnyk Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika". Serie: Dynamika, mitsnist ta proektuvannia mashyn i pryladiv – Bulletin of the Lviv Polytechnic National University. Series: Dynamics, strength and design of machines and devices, Vol. 866, 181–187 [in Ukrainian].
5. Serhiienko, M.Ie., Svidlo, V.S. & Kuzmenko, L.V. (2018). Analiz suchasnykh konstruktsii zdvoienykh zcheplen transportno-tiahovykh mashyn [Analysis of modern designs of double clutches of transport and traction machines]. Visnyk NTU «KhPI» – Bulletin of NTU "KhPI", 49 (1325), 50–57. [in Ukrainian].
6. Ostroverkh, O.O. (2021). Rozrobka i vprovadzhennia kombinovanoi korobky peredach ta yii zastosuvannia na lehkovykh avtomobiliakh. [Development and implementation of a combined gearbox and its application on passenger cars] . Visnyk NTU «KhPI». Seriia Avtomobile- ta traktorobuduvannia – Bulletin of NTU "KhPI". Series of automobile and tractor construction, 1, 22–31. [in Ukrainian].
7. Volkov, V.P. & Vilskyi, H.B. (2010). Teoriia rukhu avtomobilia [Theory of car movement]. Sumy: Universytetska knyha [in Ukrainian].
8. Kyslykov, V.F. & Lushchyk, V.V. (2006). Construction and operation of cars. (6d ed.). Kyiv: Lybid [in Ukrainian].
9. Kalchenko, V.V., Kalchenko, V.I., Kuzhelnyi, Ya.V. & Skliar, V.M. (2021). Analiz konstruktsii korobok peremykannia peredach avtomobiliv. [Analysis of car gearbox designs] . Comprehensive quality assurance of technological processes and systems: XI-yi Mizhnar. nauk.-prakt. konf. (26 - 27 travnia, 2021 r.) – XI International Science and Practice Conf (pp. 108-109). Chernihiv: NU «Chernihivska politekhnika», Issue 1 [in Ukrainian].
10. Variator. Pryntsyp roboty [Variator. Principle of operation]. zauto.com.ua. Retrieved from http://zauto.com.ua/variator-pryntsyp-roboty/ [in Ukrainian].
11. Mekhanichna korobka peredach [Mechanical gearbox. Robotic checkpoint]. avtoad.com.ua. Retrieved from https://avtoad.com.ua/base/mehanicna-korobka-peredac-robotizovana-kpp. [in Ukrainian].
12. Kalchenko, V., Kalchenko, V., Sira, N., Kuzhelnyi, Ya. & Sklyar, V. (2021). Model of milling the root and connecting rod necks of the crankshaft for one manufacturing process. Lecture Notes in Mechanical Engineering. [in English].
13. Kalchenko, V.I., Kalchenko, V.V., Kuzhelnyi, Ya.V. & Morochko, V.V. (2019). Eksperymentalne doslidzhennia chystovoho odnoprokhidnoho shlifuvannia tsylindrychnoi poverkhni vala oriientovanym instrumentom [Experimental research of fine single-pass grinding of the cylindrical surface of the shaft with an oriented tool]. Tekhnichni nauky ta tekhnolohii – Technical sciences and technologies, 2 (16), 54–61 [in Ukrainian].
Citations
- Сирота В.І., Сахно В.П. Автомобілі. Основи конструкції. Навчальний посібник. Київ: Арістей, 2007. 288 с.
- Tom Denton. Automobile mechanical and electrical systems: automotive technology: vehicle maintenance and repair. Elsevier Ltd, 2011. Pp. 512.
- Подригало М.А., Коряк О.О. Динаміка автомобіля з автоматичною безступінчастою коробкою передач. Вісник ХНАДУ.2020. № 90. С. 73–79. DOI: 10.30977/BUL.2219-5548.2020.90.0.73.
- Миськів Т. Г. Динаміка автомобіля з дискретно-змінною і неперервно-змінною трансмісією. Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Серія: Динаміка, міцність та проектування машин і приладів. 2017. Т. 866. С. 181–187.
- Сергієнко М.Є., Свідло В.С., Кузьменко Л.В. Аналіз сучасних конструкцій здвоєних зчеплень транспортно-тягових машин. Вісник НТУ «ХПІ». 2018. № 49 (1325). С. 50–57.
- Островерх О.О. Розробка і впровадження комбінованої коробки передач та її застосування на легкових автомобілях. Вісник НТУ «ХПІ». Серія Автомобіле- та тракторобудування. 2021. №1 С. 22–31. DOI: 10.20998/2078-6840.2021.1.03.
- Волков В.П., Вільський Г.Б. Теорія руху автомобіля: Підручник. Суми: Університетська книга, 2010. 320 с.
- Кисликов В.Ф., Лущик В. В. Будова й експлуатація автомобілів: підруч.. 6-те вид. Київ: Либідь, 2006. 400 с.
- Кальченко В.В., Кальченко В.І., Кужельний Я.В., Скляр В.М. Аналіз конструкцій коробок перемикання передач автомобілів. Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем: зб. матеріалів конф. XІ-ї Міжнар. наук.-практ. конф., 26 - 27 травня 2021 р. Чернігів: НУ «Чернігівська політехніка», 2021. Т. 1. С.108-109.
- Варіатор. Принцип роботи: веб-сайт. URL: http://zauto.com.ua/variator-pryntsyp-roboty/ (дата звернення: 17.03.2023).
- Механічна коробка передач. Роботизована КПП: веб-сайт. URL: https://avtoad.com.ua/base/mehanicna-korobka-peredac-robotizovana-kpp (дата звернення: 17.03.2023).
- Kalchenko V., Kalchenko V., Sira N., Kuzhelnyi Ya., Sklyar V. Model of milling the root and connecting rod necks of the crankshaft for one manufacturing process. Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2021. Pp. 160-169. DOI: 10.1007/978-3-030-91327-4_16.
- Кальченко В.І., Кальченко В.В., Кужельний Я.В., Морочко В.В. Експериментальне дослідження чистового однопрохідного шліфування циліндричної поверхні вала орієнтованим інструментом Технічні науки та технології. 2019. №2 (16). С. 54–61. DOI: 10.25140/2411-5363-2019-2(16)-54-61.