Коробка передач ручная


МКПП – надёжность, проверенная временем

Ищем двух авторов для нашего сайта, которые ОЧЕНЬ хорошо разбираются в устройстве современных автомобилей.Обращаться на почту [email protected]

Практически любой современный автомобиль (кроме электрокаров) обязательно оснащается коробкой передач. Наиболее популярными являются следующие виды коробок передач:

  1. Механическая коробка передач;
  2. Автоматическая коробка передач;
  3. Вариатор;
  4. Роботизированная коробка передач.

Наиболее распространённой в России является механическая коробка передач. Коробками данного типа оснащены практически все отечественные автомобили и большая часть иномарок.

Назначение и устройство механической коробки передач

Механическая коробка переключения передач нужна в автомобиле для изменения передаточного отношения от мотора к колёсам. Переключение скоростей происходит за счёт мускульной силы водителя, его механических усилий по отношению к МКПП. Именно поэтому такая КПП и называется ручная коробка передач. Водитель сам контролирует, когда следует переключать селектор МКПП на более высокую или низкую передачу. Современные МКПП бывают 5, 6 и даже 7-ми ступенчатыми. Наиболее часто в современных автомобилях используется 6-ти ступенчатая коробка передач.

Кроме этого, каждая МКПП коробка имеет заднюю и нейтральную передачу. Задняя позволяет машине двигаться назад, нейтральная передача – это когда отсутствует вращение от мотора к приводу ведущих колёс.

Принцип работы механической коробки передач

Устройство механической коробки передач включает в себя:

  1. Саму коробку, которая представляет собой многоступенчатый редуктор;
  2. Сцепление;
  3. Различные валы и шестерни.

Если объяснять принцип работы МКПП для чайников, то можно сформировать его так:

  1. Шестерни меняют частоту оборотов между валами. Путём замены размеров шестерен, происходит переключение на повышенную или пониженную передачу;
  2. Без сцепления переключение передач на ходу невозможно. Его работа состоит в разъединении мотора и трансмиссии. Данная процедура помогает переключать передачи, не разбивая шестерни и вал.

Каждая МКПП (если это не инновационная модель) устроена по схожей конструкции. На валах (на их осях) располагаются зубчатые шестерни. МКПП бывают с двумя или тремя валами, а корпус называется картером.

Устройство трёхвальной системы

Трёхвальная система оборудована тремя валами:

  1. Ведущим валом;
  2. Промежуточным валом;
  3. Ведомым валом.

Принцип работы механики заключается в том, что на ведущем валу имеются шлицы, а сам вал соединяется со сцеплением. На шлицах перемещается диск сцепления, а сама ось передаёт свою энергию промежуточному валу, который соединяется с шестерней ведущего.

Ведомый вал механической коробки передач с помощью подшипника внутри первого вала соединяется с ведущим и располагается таким образом, что оси ведомого и ведущего соотносятся между собой. В свою очередь такое строение позволяет им вращаться независимо друг от друга. Шестеренки ведомой оси жестко не зафиксированы по отношению к ведомому валу, а сами шестерни имеют специальные разграничители – синхронизатор-муфту. Такие разграничители, в отличие от блоков шестеренок, крепко прикреплены к ведомому валу. Однако это не мешает им перемещаться по шпицам вдоль оси.

Торцы муфты-синхронизатора имеют форму зубчатых венцов, что позволяет им соприкасаться с венцами на торцах шестеренок ведомого вала. В настоящее время устройство передач оснащается такими синхронизаторами на всех передних передачах.

Разграничители-муфты при нейтральном режиме, который характеризуется плавным вращением шестерен, разымаются. В момент переключения рычага на одну из возможных ступеней при полном выжимании сцепления, вилка в коробке передач направляет муфту-синхронизатор на соприкосновение со своей парой на торце шестеренки. Такое зацепление дает жесткую фиксацию шестерни с валом и, как следствие, передачу усилия и вращения.

При заднеприводном типе авто передача крутящего момента и оборотов на ведущие колеса происходит через карданный вал, а при переднеприводном – с помощью ШРУСов и редуктора. В случае, если отсутствует шестерня, и муфта цепляет напрямую ведомый и ведущий валы, коробка переключения передач дает максимально возможный коэффициент полезного действия. Для задней передачи устройство коробки оснащается шестерней, позволяющей менять направление вращения в обратном порядке.

В последнее время производители механических коробок передач отдают предпочтение шестеренкам с косым зубом. В отличие от прямозубых, такие шестерни производят минимум шума при работе и отличаются большей износостойкостью. Срок годности таких шестерен обусловлен материалом, из которого они изготавливаются: сталь высоколегированная, закаленная током высокой частоты и нормализированная для снятия напряжения.

Устройство двухвальной коробки

Работа МКПП, оснащённой двухвальной коробкой, проходит по тому же принципу, что и трёхвальной. Единственным отличием является схема расположения шестерёнок. Вместо одной на ведущей оси, тут расположен целый блок из шестерен. Промежуточный вал отсутствует, зато два оставшихся вала идут параллельно друг к другу.

В целом, двухвальная система отличается большим коэффициентом полезного действия, но передаточное число на таких системах довольно низкое. Именно по этой причине двухвальные КПП устанавливаются лишь на легковые автомобили. Для грузовиков величина передаточного числа должна быть выше.

Для чего служит синхронизатор в МКПП

Большинство легковых автомобилей, как отечественных, так и иномарок, имеют МКПП, в которых есть синхронизатор. Данный элемент помогает выравнивать скорость шестерен, что приводит к снижению уровня шума и более лёгкому переключению передач, чего невозможно добиться, если в коробке не стоит синхронизатор.

Как происходит процесс переключения передач

Неважно, какой привод в вашем автомобиле, передний или задний, за процесс переключения передач всегда отвечает специальный рычаг. Если посмотреть на МКПП в разрезе, можно заметить, что расположение рычага на переднем приводе значительно отличается от его же расположения на заднем приводе.

Автомобили с задним приводом имеют более простую схему расположения рычага переключения КПП, что упрощает их ремонт и техническое обслуживание. Рычаг расположен прямо на корпусе КПП, механизм переключения спрятан внутри корпуса. Данное расположение имеет множество плюсов, но, к сожалению не лишено минусов.

Плюсы конструкции:

  1. Очень простое решение, что существенно упрощает процесс ремонта своими руками;
  2. Переключение передач происходит очень чётко;
  3. Ввиду отсутствия «лишних» узлов, данная конструкция очень долговечна.

Минусы конструкции:

  1. Невозможно установить данную систему на автомобили с передним приводом;
  2. Если у автомобиля с задним приводом двигатель расположен сзади, то это так же делает невозможным применение данной конструкции (таких автомобилей очень мало).

В машинах с передним приводом рычаг переключения коробки передач может располагаться в следующих местах:

  1. На полу, в промежутке между передними креслами;
  2. Непосредственно на рулевой колонке;
  3. Возле панели приборов.

Такая особенность приводит к тому, что многоступенчатая механическая коробка передач на автомобилях с передним приводом работает только дистанционно, с использованием кулис или тяг. Такая особенность конструкции также имеет свои плюсы и минусы:

  1. Рычаг расположен более комфортно для водителя, так как его положение не зависит от того, где находится МКПП;
  2. Вибрация, которая создаётся в КПП, не передаётся на рычаг переключения скоростей;
  3. Открывает широкое поле деятельности для автомобильных дизайнеров, которые могут поместить рычаг КПП в любое удобное для них место.

Минусы данной конструкции заключаются в следующем:

  1. Более сложная в техническом плане система требует больше внимания и является менее долговечной;
  2. После длительной эксплуатации часто появляются люфты;
  3. Нет такой чёткости переключения передач, как в варианте с КПП на заднеприводном автомобиле;
  4. Периодически приходится регулировать тяги, что может потребовать квалифицированного вмешательства специалистов автосервиса.

Достоинства и недостатки МКПП

Любая система, в том числе и КПП, имеет несколько различных конструкций, обладающих различными плюсами и минусами. Рассмотрим, чем МКПП отличается от других типов КПП:

  • Главным плюсом использования МКПП является её цена. Большинство бюджетных автомобилей комплектуются именно механикой. Конечно, не стоит ожидать того, что на «бюджетник» вам установят шестиступенчатые МКПП или новейшую механику с семью ступенями (такие коробки иногда ошибочно называют коробками седьмого поколения);
  • Если сравнивать МКПП с гидромеханикой, то МКПП будет намного легче по весу и обладать более высоким КПД;
  • МКПП не требует такого охлаждения, как АКПП;
  • Простота и надёжность конструкции (даже в варианте с МКПП для автомобилей с передним приводом);
  • Автомобили с МКПП более экономичны, чем с АКПП (это не относится к новейшим моделям АКПП, которые могут быть экономичнее «механики»);
  • Ремонт автомобиля с МКПП не вызывает сложностей и может быть произведён самостоятельно;
  • МКПП больше подходит для спортивных автомобилей, позволяя применять техники экстремального вождения, контролируемого заноса и так далее;
  • Автомобиль, оборудованный МКПП можно завести толканием, а если не получится, то отбуксировать на любое нужное расстояние.

Недостатки МКПП заключаются в следующем:

  • Переключение передач занимает больше времени, чем при использовании АКПП, так как происходит разобщение двигателя и трансмиссии в момент переключения;
  • Для плавного переключения передач необходимы навыки вождения с таким типом КПП;
  • Сцепление часто выходит из строя и нуждается в замене;
  • При езде на автомобиле с МКПП водитель больше устаёт, так как вынужден постоянно переключать передачи. Особенно эта проблема актуальна в больших городах.

Постепенно мировая автомобильная промышленность сокращает количество автомобилей с МКПП, особенно для рынков стран с высоким уровнем жизни.

Техническое обслуживание МКПП

ТО для МКПП заключается, как правило, в проверке уровня масла в ней. Необходимо следить, нет ли подтёков на картере, стыках и заливных и сливных пробках.

Автомобили, оборудованные бортовым компьютером, могут сигнализировать владельцу о проблемах с узлом МКПП. Каждых сигнал компьютера расшифровывается, после чего принимаются соответствующие меры. Расшифровка может быть в мануале к вашему авто или в специальной программе на ноутбуке, который можно подключить к бортовой системе автомобиля. В большинстве иномарок масло в коробке не меняется, если нет никаких неполадок. Необходимо только изредка проверять его уровень (если нет следов утечек).

МКПП – система достаточно простая и ремонтопригодная. Если вам нужен простой и надёжный автомобиль, то выбирайте машину, оборудованную МКПП.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Механическая коробка передач- Устройство и принцип работы

Транспортные средства, работающие от двигателей внутреннего сгорания, оснащены трансмиссией. Данный механизм передает мощность от силового агрегата на ходовую часть. Чаще всего в состав трансмиссии входит механическая коробка передач МКПП. Данный тип коробки пользуется наибольшей популярностью среди владельцев авто, благодаря надежности, долговечности и другим отличным техническим характеристикам. В процессе движения машины водитель самостоятельно выбирает режим работы трансмиссии, согласно ситуации на дороге.

Основное назначение МКПП

Коробка передач изменяет передаточное число трансмиссии, исходя из требуемого скоростного режима авто.  Механическая коробка передач представлен в виде многоступенчатого закрытого редуктора. Ступени переключаются ручным способом. Устройство позволяет передвигаться транспортному средству вперед, задним ходом, включает нейтральный режим. В механической коробке, шестерни с косыми зубьями поочередно входят во взаимное зацепление, согласно выбранной передачи.

Интересно: При создании механических коробок используются шестерни с косым расположением зубьев. Во время эксплуатации коробка с косыми зубцами издает намного меньше шума. Зубья, изготовленные из легированных сталей по оригинальной схеме, выдерживают усилия, намного выше прямозубых аналогов. Для уменьшения износа в техпроцесс изготовления зубчатых колес входит операция по поверхностному упрочнению зубьев

Основное назначение МКПП:

  • преобразовать
  • распределить;
  • довести до колес момент вращения мотора.

При этом коробка передач изменяет тяговые, скоростные характеристики, в соответствии с различными условиями движения автомобиля. С помощью механической коробки передач имеется возможность прерывать поток мощности от силового агрегата к ведущим колесам. При этом рычаг переключения скоростей переводится в нейтральное положение, двигатель работает в режиме холостого хода.

Принцип работы механических коробок передач- классификация по видам

«Механика» относится к коробкам ступенчатого типа. Принцип работы коробки передач – изменение крутящего момента по ступеням, шестерни на валах взаимодействуют попарно. Каждая ступень обладает своим передаточным числом. Номинальные обороты коленчатого вала двигателя передаются на ходовую часть с изменяемой частотой вращения.

Согласно числу ступеней, механические коробки передач разделяются по классам:
  1. Четырехступенчатые МКПП.
  2. Пяти- шестиступенчатые.

Чаще всего современные транспортные средства оснащены пятиступенчатыми механическими коробками передач. Это является наиболее оптимальным вариантом исполнения.

Заднеприводные транспортные средства оборудуются трехвальными МКПП (три вала), переднеприводные – двухвальными соответственно.

Устройство механических коробок передач

Самый распространенный тип механических коробок – двухвальный. Устройство коробки передач 2х-вального строения. В ее конструкцию входят следующие элементы:

  •  ведущий вал с блоком шестерен (первичный);
  • ведомый вал с шестернями (вторичный);
  • вилки переключения;
  • специальные муфты для синхронизации зацепления шестерен;картер коробки (корпус).

Первичный вал передает вращение от силового агрегата, благодаря сцеплению. Шестерни на ведущем валу жестко зафиксированы и вращаются одновременно с ним. Каждое зубчатое колесо вторичного вала вращается, благодаря зацеплению с соответствующей шестерней, расположенной на первичном валу.

В конструкцию механической коробки передач трехвального типа дополнительно включен вал промежуточный. Независимо от различий в конструкции, принцип работы 3х-вальной коробки почти не отличается от двухвального устройства.

Интересно: Механические двухвальные коробки передач обладают большим КПД, в сравнении с трехвальным аналогом. Здесь имеются ограничения по повышениям передаточных чисел. Поэтому двухвальные МКПП устанавливаются только в легковушках.

Механическая коробка передач схема переключения

Механизм сцепления трансмиссии

В процессе движения автомобиля фрикционные диски механизма сцепления плотно взаимно сопряжены, в это время обороты первичного вала коробки передач и мотора равны между собой. При выжимании педали сцепления, трансмиссия отсоединяется от силового агрегата, поток передаваемой мощности кратковременно прерывается. Одновременно появляется возможность переключения передач без значительного снижения оборотов двигателя. Шестерни ведущего и ведомого валов выходят из зацепления и образуют другие пары, передачи переключаются.

Процесс переключения передач

Вторичный вал соединяется с первичным посредством специального подшипника, размещенного во внутренней полости ведущего вала. Первичный и вторичный валы вращаются независимо друг от друга.

На вторичном валу размещены блоки шестерен свободного вращения. Между ними жестко стоят специальные муфты-синхронизаторы, которые могут ходить только по продольным шлицам ведомого вала вдоль центральной оси. На торцах муфт имеются зубчатые венцы, предназначенные для сопряжения с торцовыми зубьями ведомых шестерен.

  1. При выключении сцепления рычаг перемещается на заданную ступень.
  2. Вилка вводит муфту-синхронизатор в торцевое соединение с соответствующей шестеренчатой парой.
  3. Зубчатое колесо неподвижно фиксируется на валу для передачи усилия вращения.

Интересно: Если муфты синхронизаторы непосредственно сопрягают валы (первичный со вторичным), минуя шестеренки, МКПП работает с максимальным коэффициентом полезного действия.

При работающем двигателе на холостом ходу (на нейтральной передаче) шестерни свободно вращаются, синхронизирующие муфты разомкнуты. Для движения задним ходом предусмотрена, так называемая, «паразитная» шестеренка. При ее использовании вторичный вал коробки передач вращается в обратном направлении.

Читайте также...  АМТ коробка передач - Что это за коробка

Для переключения скоростей используется специальный привод, состоящий из:

  • рычага для переключения передач;
  • вилок;
  • подвижных штоков.

Каждая вилка находится в проточенной кольцевой канавке синхронизирующей муфты.

Как работают муфты синхронизаторы

В схемы современных механических коробок передач включены синхронизаторы. Эти устройства необходимы для взаимного сглаживания скорости вращения шестеренок и обеспечения плавного перехода на другую скорость. Такие муфты не используются в трансмиссиях с увеличенным количеством передач – коробки с количеством уровней, доходящим до 18 шт., характерны для машин спецназначения. В спортивных моделях авто синхронизаторы также отсутствуют.

Порядок работы синхронизатора:

  1. Подача муфты к соответствующей шестерне при включении передачи.
  2. Направление потока мощности на блокировочное кольцо.
  3. Взаимодействие поверхностей шестерни и муфты конической формы за счет сил трения.
  4. Поворот кольца блокировки до упора.
  5. Установка зубьев кольца в соответствии с муфтой (чтобы предотвратить взаимное перемещение).
  6. Зацепление зубцов синхронизирующей муфты с зубчатым колесом (блокировка шестерни).

Описанный процесс происходит в течение долей секунды.

Плюсы и минусы механических коробок передач

Машины, оборудованные механическими коробками передач, пользуются заслуженной популярностью среди автовладельцев, т. к. обладают многочисленным достоинствам механики:

  1. Сравнительно невысокая цена.
  2. Малый вес.
  3. Повышенный КПД.
  4. МКПП не требует особых условий охлаждения коробки.
  5. Простота управления.
  6. Повышенная надежность.
  7. Длительный срок эксплуатации.
  8. Доступность сервисного обслуживания, ремонтных работ, запасных частей.
  9. Обеспечение хорошей проходимости в условиях бездорожья, гололеда и пр.
  10. Возможность запуска двигателя с буксира.
  11. Отсутствие ограничений скорости и расстояний при буксировке авто.

В список некоторых недостатков вошли следующие пункты:

  • сравнительно замедленная реакция на переключение скоростей;
  • необходимость дополнительного обучения навыкам плавного воздействия на рычаг управления;
  • ограниченное количество ступеней (от 4 до 7);
  • быстро изнашиваются фрикционные диски сцепления (малый ресурс).

Одним из основных минусов механических коробок передач является более быстрая утомляемость водителей при управлении МКПП, по сравнению с коробкой автомат.

Читайте также...  Отличие робота от автомата: что лучше

Заключение

При эксплуатации автомобилей с механической коробкой передач необходимо:

  1. Соблюдать правила эксплуатации.
  2. Вовремя проходить техосмотр.
  3. Проводить своевременное сервисное обслуживание машины.

В таком случае транспортное средство будет бесперебойно работать в течение всего эксплуатационного срока.

Коробки передач механического типа нуждается в постоянном контроле уровня трансмиссионного масла ATF, при этом нежелательны как занижение, так и превышение требуемого показателя. Недостаточное количество смазки приводит к быстрому разрушению и износу трущихся поверхностей рабочих узлов и деталей коробки. Избыток масла в трансмиссии может вызвать повышение давления в системе, течи.

Полная замена масла АТФ в рекомендованные сроки является основным профилактическим мероприятием с целью предотвращения поломок элементов коробки и транспортного средства в целом.

Совет: Неисправности и поломки коробки передач часто возникают вследствие агрессивного грубого воздействия на селектор переключения передач. При резком стремительном переходе на другую скорость механизмы переключения, валы, синхронизирующие муфты, шестерни и пр. быстро ломаются.

Водителям во время поездки нужно регулярно следить за работой каждого узла коробки передач. При возникновении непривычных симптомов МКПП рекомендуется определить причины возникновения неисправностей. Если поломку не удается исправить или нет возможности заменить изношенную деталь, необходимо обратиться к квалифицированным специалистам сервисного центра.

Механическая коробка передач: устройство, виды, особенности

Автомобили с механической коробкой передач, которую сокращенно называют МКПП, до недавнего времени составляли абсолютное большинство среди других ТС с различными видами трансмиссий.

Более того, механическая (ручная) коробка и сегодня остается достаточно распространенным устройством для изменения и передачи крутящего момента двигателя. Далее мы поговорим о том, как устроена и работает «механика», как выглядит схема КПП данного типа, а также какие преимущества и недостатки имеет данное решение. 

Схема механической коробки передач и особенности

Начнем с того, что механическим данный тип КПП называется по причине того, что подобный агрегат предполагает ручное переключение передач. Другими словами, на машинах с МКПП передачи переключает сам водитель.

Идем далее. Коробка «механика» является ступенчатой, то есть крутящий момент изменяется ступенями. Многие автолюбители знают, что фактически коробка передач имеет шестеренки и валы, однако не все понимают, как работает агрегат.

Итак, ступенью (она же передача) является пара шестерен (ведущая и ведомая шестерня), взаимодействующих между собой. Каждая такая ступень обеспечивает вращение с той или иной угловой скоростью, то есть имеет свое передаточное число.

Под передаточным числом следует понимать отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев на ведущей шестерне. При этом разные ступени коробки получают разные передаточные числа. Самая низкая ступень (пониженная передача) имеет самое большое передаточное число, а наиболее высокая ступень (повышенная передача) имеет наименьшее передаточное число.

Становится понятно, что количество ступеней равно количеству передач на той или иной коробке (четырехступенчатая КПП, пятиступенчатая и т.д.) Отметим, что на подавляющем большинстве авто сегодня устанавливается пятиступенчатая коробка передач, реже встречаются МКПП на 6 и более ступеней, а достаточно распространенные ранее 4-х ступенчатые механические коробки передач постепенно отошли на задний план.

Устройство механической коробки передач

Итак, хотя конструкций такой коробки с теми или иными особенностями может быть много, однако на начальном этапе можно выделить два основных типа:

  • трехвальные КПП;
  • двухвальные коробки;
На автомобили с задним приводом обычно устанавливается трехвальная механическая коробка передач, в то время как двухвальная КПП ставится на переднеприводные легковые авто. При этом устройство механических коробок передач как первого, так и второго типа может заметно отличаться.

Начнем с трехвальной механической коробки. Такая коробка состоит из:

  • ведущего вала, который еще называется первичным;
  • промежуточного вала КПП;
  • ведомого вала (вторичного);

На валах установлены шестерни с синхронизаторами. Также в устройство КПП включен механизм переключения передач. Указанные составные элементы расположены в корпусе коробки передач, который еще называют картером КПП.

Задачей ведущего вала является создание соединения со сцеплением. На ведущем валу выполнены шлицы для ведомого диска сцепления. Что касается крутящего момента, указанный момент от ведущего вала передается через шестерню, которая находится с ним в жестком зацеплении.

Затрагивая работу промежуточного вала, этот вал располагается параллельно первичному валу КПП, на нем установлена группа шестерен, которая находится в жестком зацеплении. В свою очередь, ведомый вал установлен на одной оси с ведущим валом.

Такая установка реализована при помощи торцевого подшипника на ведущем валу. В этот подшипник входит ведомый вал. Группа шестерен (блок шестерен) на ведомом валу не имеет жесткого зацепления с самим валом и поэтому свободно вращается на нем. При этом группа шестерен промежуточного вала, ведомого вала и шестерня ведущего вала находятся в постоянном зацеплении.

Синхронизаторы (муфты синхронизаторов) установлены между шестернями ведомого вала. Их задачей является выравнивание угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала посредством силы трения.

Синхронизаторы находятся в жестком зацеплении с ведомым валом, а также имеют возможность перемещаться по валу в продольном направлении благодаря наличию шлицевого соединения. Современные коробки передач имеют муфты синхронизаторов на всех передачах.

Если рассматривать механизм переключения передач на трехвальных КПП,  зачастую этот механизм установлен на корпусе агрегата. Конструкция включает в себя рычага управления, ползуны и вилки.

Корпус коробки (картер) изготовлен из алюминиевых или магниевых сплавов, необходим для установки валов с шестернями и механизмов, а также ряда других деталей. Еще в картере коробки передач находится трансмиссионное масло (масло коробки передач).

  • Чтобы понять, как работает механическая (ручная) коробка передач трехвального типа, давайте в общих чертах рассмотрим принцип ее действия. Когда рычаг переключения передач находится в нейтральном положении, передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колеса автомобиля не происходит.
После того, как водитель произведет перемещение рычага, вилка переместит муфту синхронизатора той или иной передачи. Затем синхронизатор выровняет угловые скорости нужной шестерни и ведомого вала. Затем зубчатый венец муфты войдет в зацепление с аналогичным венцом шестерни, что обеспечит блокировку шестерни на ведомом валу.

Еще добавим, что задний ход автомобиля обеспечивает задняя передача КПП. В этом случае промежуточная шестерня заднего хода, установленная на отдельной оси, позволяет изменить направление вращения.

Двухвальная механическая коробка передач: устройство и принцип работы

Разобравшись с тем, из чего состоит коробка передач с тремя валами, перейдем к двухвальным коробкам. Данный тип КПП имеет в своем устройстве два вала: первичный и вторичный. Первичный вал является ведущим, вторичный ведомым. На валах закреплены шестерни и синхронизаторы. Также в картере коробки находится главная передача и дифференциал.

Ведущий вал отвечает за соединение со сцеплением, также на валу находится блок шестерен в жестком зацеплении с валом. Ведомый вал расположен параллельно ведущему, при этом шестерни ведомого вала в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала, а также свободно вращаются на самом валу.

Также на ведомом валу жестко закрепляется ведущая шестерня главной передачи, а между самими шестернями ведомого вала расположены муфты синхронизаторов. Добавим, чтобы уменьшить размеры КПП, а также увеличить количество передач, в современных коробках нередко вместо одного ведомого вала может быть установлено 2 или даже 3 вала.

На каждом таком валу жестко закреплена шестерня главной передачи, при этом такая шестерня имеет жесткое зацепление с ведомой шестерней. Получается, конструкция фактически реализует 3 главных передачи.

Сама главная передача, а также дифференциал в устройстве КПП осуществляют передачу крутящего момента от вторичного вала на ведущие колеса. При этом дифференциал также может обеспечить такое вращение колес, когда ведущие колеса вращаются с разными угловыми скоростями.

Что касается механизма переключения передач, на двухвальных КПП он вынесен отдельно, то есть за пределы корпуса. Коробка связана с механизмом переключения тросами или специальными тягами. Чаще встречается соединение при помощи тросов.

Сам механизм переключения 2-х вальной коробки имеет рычаг, который соединяется тросами с рычагом выбора и рычагом включения передачи. Указанные рычаги соединяются с центральным штоком переключения передач, который также имеет вилки.
  • Если говорить о принципе работы двухвальной механической коробки передач, он похож на принцип трехвальной КПП. Отличия состоят в том, как работает механизм переключения передач. В двух словах, рычаг может осуществлять как продольные, так и поперечные движения относительно оси автомобиля. Во время поперечного движения происходит выбор передачи, так как усилие идет на трос выбора передач, который оказывает воздействие на рычаг выбора передач.

Далее рычаг движется продольно, а усилие идет уже на трос переключения передач. Соответствующий рычаг горизонтально перемещает шток с вилками, вилка на штоке смещает синхронизатор, что и приводит к блокировке шестерни ведомого вала.

Напоследок отметим, что также механические коробки разных типов имеют дополнительные блокировочные устройства, которые препятствуют включению одновременно двух передач или же непредвиденному выключению передачи.

Устройство механической коробки передач

Потребность в наличии коробки передач (КПП) вызвана фактом: любой современный двигатель имеет относительно неширокий диапазон оборотов коленвала, в котором и крутящий момент, и мощность имеют свои максимальные значения при заданной величине расхода топлива. Помимо того, любой двигатель нельзя раскручивать беспредельно – для любого мотора существует некая «красная зона», то есть такая частота вращения коленвала, которую превышать просто недопустимо, иначе не избежать серьезных поломок.

Что это — коробка передач?

Коробкой передач принято называть механизм, главным предназначением которого является передача движения вращательного характера с коленвала двигателя на кардан или передние полуоси (в задне- или переднеприводных моделях соответственно), тем самым управляя этим автомобилем посредством изменения таких параметров, как скорость вращения и крутящий момент, а также направление движения (вперед или назад).

Естественно, никакая коробка не способна увеличить мощность мотора, но зато она способна изменять то, что есть, для наилучшего его согласования с реальными условиями эксплуатации, изменяя для этого передаточное число между своими входом и выходом так, чтобы обеспечивались наивыгоднейшие топливо-экономические и тягово-скоростные свойства. Кроме того, к «обязанностям» коробки передач относится реализация холостого режима работы мотора и способности автомашины передвигаться задним ходом.

Как правильно управлять МКПП

Необходимость применения коробок передач обусловлена различием угловых скоростей коленвала и ведущих колес, которое не позволяет осуществлять привод ведущих колес непосредственно от коленвала. Так, коленвал современного двигателя имеет, как правило, угловую скорость в диапазоне между 500 и 9000 об/мин, а угловая скорость ведущих колес может находиться в диапазоне между 0 и 1800 об/мин.

Из этого следует, что совместить одно с другим по этому параметру, не применяя коробку передач, никак не получится. Наконец, современные ДВС имеют довольно узкий диапазон, в котором они обладают выгодными характеристиками по крутящему моменту – от 3000 до 7000 об/мин, «привязать» который к реальным условиям эксплуатации никак не получается, если пытаться обойтись без устройств типа КПП.

Как обойти эти проблемы?

Проще всего — изменяя такие параметры, как частота вращения ведомой шестерни и крутящий момент на ее валу при помощи специально подобранных шестерен. Теперь, начиная движение, выбор первой передачи будет означать, что мы выбрали пару шестерен с тем значением передаточного числа, которое соответствует включенной первой передаче. Поскольку обычно передаточные числа уменьшаются с ростом номера передачи, то в данном случае будем иметь наибольшее значение передаточного числа, наименьшую частоту вращения ведущих колес, но зато максимально возможное значение крутящего момента.

В течение дальнейшего разгона одна за другой включаются следующие передачи, благодаря чему повышается частота вращения колес, но падает крутящий момент. Даже это краткое описание показывает — коробка передач выполняет важные функции, без которых ни о какой езде не было бы никакого разговора. Итак, коробка передач, по существу, является многоступенчатым редуктором, с помощью которого обеспечивается возможность преобразования вращательного движения коленвала в поступательное движение автомобиля.

Передаточное число – что за зверь?

Этим понятием обозначается отношение скоростей вращения двух взаимодействующих шестерен. Иначе говоря, отношение между количествами зубьев у ведущей и у ведомой шестерен – это и есть передаточное число. Различные передачи, естественно, требуют разных передаточных чисел — максимальное передаточное число применяется на самой низкой передаче (1-й), а минимальное — на высшей. «Прямая» передача соответствует передаточному числу, равному 1. При подборе передаточных чисел их стремятся выбрать такими, чтоб они не были целыми.

Можно привести такой пример: имеем две связанные друг с другом шестерни, на каждой из которых ставим маркером по отметке – друг против друга. Если данная пара шестерен имеет передаточное число, равное, к примеру, двум, то это означает, что ровно через два оборота от начала вращения нанесенные на шестерни метки опять совпадут. И каждые два оборота эта картина будет повторяться – совпадать будет одна и та же пара зубьев, то есть именно эта пара нагружена больше других, и по этой причине гораздо быстрее сломается или износится. По этой причине подбор передаточных чисел – довольно ответственная операция, а их значения выбираются дробными.

Устройство механической коробки

Схема трёхвальной коробки передач заднего привода автомобиля

Устройство механической коробки передач трехвального исполнения (об отличиях двухвального исполнения упомянем далее) предусматривает размещение в картере коробки трех валов — первичного, вторичного и промежуточного. Первичный вал (или ведущий) благодаря механизму сцепления может сочленяться с маховиком и вращаться вместе с ним. Вторичный вал (или ведомый) имеет постоянное соединение с карданным валом. Вращение первичного вала с помощью вала промежуточного может передаваться вторичному.

Расположены первичный и вторичный валы последовательно, а опорой вторичного вала является подшипник, запрессованный в хвостовик первичного вала. Таким образом, жесткой связи между собой два этих вала не имеют, а их вращение происходит независимо. Промежуточный вал смонтирован параллельно названным валам.

На всех валах установлены шестерни. Первичный вал несет на себе ведущую шестерню, вращающую промежуточный вал. Последний несет на себе блок шестерен, жестко с ним соединенный и часто выполняемый с ним как единое целое. Вторичный вал несет на себе ведомые шестерни – эти шестерни имеют возможность перемещения по шлицам вдоль вала.

На последнем валу располагаются также муфты, включающие те или иные передачи. В зависимости от числа муфт коробки передач бывают двухходовые, трёхходовые и т.д. Современная четырёхходовая коробка, например, может иметь 6 или 7 прямых передач плюс задний ход.

В ручной коробке переход от одной передачи к другой осуществляет водитель с помощью специального рычага, находящегося внутри салона автомашины. Дабы избежать включения двух передач одновременно (чревато поломкой коробки), в ней установлен специальный замок, а во избежание самопроизвольного выключения передач имеется специальный блокирующий механизм.

Принципы функционирования

Допустим, скорость вращения коленвала составляет 1000 об/мин, и благодаря механизму сцепления соответствующий крутящий момент получает первичный вал коробки передач. Если теперь включить первую передачу, то жесткозакрепленная на этом валу шестерня войдет в зацепление с другой шестерней, которая крупнее по размеру и имеет в четыре раза, например, больше зубьев.

Следовательно, вал, на котором установлена вторая шестерня, будет вращаться со скоростью в четыре раза меньше скорости коленвала, то есть 250 об/мин. Скорость вращения уменьшилась в четыре раза согласно соотношению зубьев шестерен, а крутящий момент в такое же число раз увеличится на второй шестерне.

Применение различных передаточных чисел пар шестерен позволяет получать от двигателя и передавать далее на ведущие колеса автомобиля разные крутящие моменты. Иначе говоря, вращение коленвала двигателя в 1000 об/мин можно преобразовать, при выборе соответствующих передач, во вращение ведущих колес автомобиля со скоростью, например, в 333 или 250 об/мин и т.д.

Задняя передача

Реализация возможности передвижения автомобиля задним ходом обеспечивается наличием в коробке передач соответствующего механизма, состоящего из дополнительного вала и установленной на нем шестерни заднего хода. Если выбрать задний ход, то между вторичным и промежуточным валами будет дополнительно включена эта шестерня, благодаря которой вторичный вал коробки передач будет вращаться в противоположную, по сравнению с обычным направлением, сторону за счет нечетного количества сцепленных друг с другом шестерен.

Классификации современных ручных коробок

По числу передач

Все коробки условно делятся на виды в зависимости от количества реализуемых ими ступеней передач. Различают 4-, 5-, 6-, и даже 7-ступенчатые коробки. Увеличение числа передач зиждется на необходимости передавать крутящий момент в наиболее эффективных пределах. Так, если двигатель имеет наибольшее значение крутящего момента на сравнительно невысоких оборотах, то разгонять его до более высоких оборотов нет смысла – развиваемая им мощность будет лишь падать при повышении частоты вращения. В таких ситуациях гораздо более эффективным решением будет применение соответствующей коробки;

По числу валов

Коробки передач бывают 3- и 2-вальными в зависимости от того, сколько валов они содержат. 3-вальными коробками (описаны выше) оборудуются автомашины как с передним, так и с задним приводом, а 2-вальными коробками оборудуются, в основном, переднеприводные легковые автомобили. 2-вальная коробка, как следует из названия, содержит в себе лишь два вала, хотя в целом их расположение и назначение аналогичны 3-вальной коробке. Отличия заключаются в расположении валов относительно друг друга – оно параллельное в 2-вальной коробке. Второе отличие состоит в схеме создания передач – в 3-вальной коробке одна передача реализуется двумя парами шестерен, а в 2-вальной – лишь одной парой. 2-вальные коробки не имеют прямой передачи, зато могут иметь не один, а сразу несколько ведомых валов.

Достоинства механических коробок:

  • стоимость и масса «механики» относительно ниже, чем те же параметры у других типов коробок;
  • КПД «механики» выше, нежели у коробок других типов;
  • благодаря своей высокой надежности, «механика» имеет большой срок службы;
  • механическая коробка предоставляет большой выбор стилей езды в различных условиях эксплуатации автомобиля, например, бездорожье, грязь, гололед;
  • машину с «механикой» при необходимости можно буксировать куда угодно, не опасаясь неприятных последствий со стороны коробки;
  • наличие именно ручной коробки обеспечивает возможность запуска автомобиля с «толкача» и допускает отсоединение трансмиссии от двигателя.

Недостатки механических коробок:

  • в условиях длительной езды по городу или в пробках значительно больше утомляет водителя; нуждается в наличии у водителя определенных навыков управления автомобилем типа плавного перехода между передачами;
  • сравнительно большое время смены передач, поскольку оно нуждается во временном отключении коробки от двигателя (выключении сцепления);
  • относительно небольшой ресурс механизма сцепления.

Новые разработки в мире КПП

Нынешнее разнообразие коробок передач – это не застывший металлосборник, а впитывающий в себя все новое — мир коробок передач. Тем не менее, обычные коробки, появившиеся одновременно с появлением автомобиля, имеют наименьшие темпы развития, а роботизированные – наивысшие, при этом последние перестают быть обычными модернизированными коробками, все далее уходя от них – сказывается полное управление электроникой и приводами, а их проектирование идет уже по своей особой технологии. То есть эти коробки, фактически, все больше удаляются от механики, их породившей.

Это видно и по результатам — лучшие коробки-роботы от Ferrari обеспечивают переключение передач за время не более 60 мс, а коробки передач типа DSG (Volkswagen) способны включать отдельные передачи за 8 мс! Благодаря этому Volkswagen Golf, например, оснащенный 7-ступенчатой коробкой этого типа, примерно на 20% экономичнее, нежели такой же автомобиль, но оборудованный традиционной «механикой».

В последние годы резко улучшились характеристики систем смазки – ныне выпускаемые коробки передач нередко оснащены системой смазки под давлением, а иногда – еще и совместного использования с двигателем. Такое решение дает возможность резко увеличить ресурс работы коробки передач относительно привычной всем системы смазки за счёт присутствующего в картере двигателя масла, а также обеспечить необходимое охлаждение коробки передач благодаря постоянной циркуляции масла. Сегодня существует уже довольно большое число механических коробок, но использующих для своей смазки масло ATF, то есть масло для коробок-автомат.

В заключение стоит сказать, что тенденцией нашего времени является и то, что устройство механической коробки передач все больше усложняется в погоне за динамикой, скоростью, экономичностью… Какой она будет в будущем, трудно сказать, наверное, никто и не скажет.

Ручная коробка передач

Любой современный автомобиль имеет коробку переключения передач с ручным(механическим) или автоматическим включением скорости.

Так ручная коробка передач имеет либо рычаг переключения передач на полу кузова, либо ручку переключения, расположенную за рулевым колесом.

Механическая коробка передач представляет собой, по сути, редуктор, служащий для изменения значения крутящего момента, с ручным переключением выбора передачи.

Для того, чтобы автомобилю сдвинуться с места, двигателю необходимо передать максимальный крутящий момент на ведущие колеса автомобиля. Но, как известно, у большинства современных двигателей значение максимального крутящего момента приходится на средние обороты двигателя.

Для примера, двигатель классических моделей ВАЗ 2101-07 имеет рабочую зону оборотов от 850 до 5400 об/мин, а максимальный крутящий момент доступен при 3000 об/мин.Как раз для решения этой задачи и предназначена коробка передач механическая. За счет набора необходимых передаточных чисел на шестернях КПП , она способна изменить значение крутящего момента получаемого от двигателя. С помощью коробки передач также возможно, при необходимости изменять и направление движения, - вперед /назад. Так для трогания автомобиля, при движении с небольшой скоростью, а также на бездорожье, скорость его минимальна, а тяговое усилие требуется максимальное. Для такого режима движения существуют низшие ступени КПП, с наибольшим передаточным отношением, в этом случае даже на высоких оборотах мотора, автомобиль будет двигаться медленно.Когда же необходимо поддерживать большую частоту вращения колес, при равномерном движении по трассе на высокой скорости, применяются высшие ступени в КПП, с меньшими передаточными числами. Получается, что при тех же оборотах мотора, скорость автомобиля будет значительно выше.Но, при включении высоких ступеней коробки передач автомобиль не может двигаться медленно, а тем более тронуться с места, так как на высших передачах он не может развить достаточного крутящего момента , способного сдвинуть автомобиль с места. В таких случаях автомобиль попросту заглохнет.Это связано с тем ,что для каждой ступени КПП существует свой минимум скорости ,зависящий от передаточного числа ступени и характеристики крутящего момента для конкретного двигателя.Любая машина с механической коробкой передач имеет ограниченное количество ступеней, рассчитанное для данной модели с определенным набором передаточных чисел. От величины этих значений зависит тяговая и скоростная характеристика автомобиля.Так, коробка передач имеет входной и выходной валы, и принцип ее работы заключается в кинематическом соединении этих валов различными комбинациями шестерен с разными передаточными отношениями.

Устройство механической коробки передач

Любая ручная коробка передач представляет собой литой корпус (картер, обычно из легких сплавов ), с расположенными внутри ее валами, идущими параллельно друг другу и набора шестерен смонтированных на этих валах.Конструктивно машина с механической коробкой передач может иметь два или три вала, по количеству которых и называют коробки передач – двух или трех вальные.Классическая ручная коробка передач имеет три вала: • Первичный или ведущий вал, соединенный с маховиком двигателя• Вторичный (ведомый) вал, соединенный жестко с карданным валом• Промежуточный вал, передающий вращение от ведущего вала ведомому.

В корпусе ручной коробки передач первичный и вторичный валы расположены на одной оси друг за другом последовательно. При этом на конце первичного вала кпп имеется отверстие под подшипник, служащий опорой вторичного вала. Валы вращаются независимо один от другого, не имея между собой жесткой связи.

Под вторичным валом находится промежуточный вал кпп, имеющий постоянное зацепление с ведущей шестерней первичного вала коробки. Промежуточный вал отлит как единое целое с находящимися на нем шестернями. Ведомые шестерни, объединенны попарно в «блочки» и расположены на вторичном валу. Шестерни вторичного вала посажены на шлицы и могут по ним передвигаться , либо вращаться на ступицах, но уже без продольного перемещения. Для плавного зацепления и бесшумной работы все шестерни в КПП выполнены косозубыми, кроме шестерни заднего хода.Как было сказано выше, шестерни на вторичном валу объединены в «блочки» состоящие из четной и нечетной передачи, например 1-2 передача, 3-4 передача. В «блочке» шестерни объединяет муфта ( на рис. под цифрой 1) включения передачи, имеющая кольцевую канавку для установки вилки включения передачи ( на рис под номером 2).Работа механической коробки передач Так как ведущая шестерня первичного вала кпп находится в постоянном зацеплении с промежуточным валом, он постоянно вращается вместе с отлитыми на нем шестернями. Шестерни промежуточного вала в свою очередь заставляют вращаться соответствующие шестерни на вторичном валу . Но пока шестерни вторичного вала не сблокированы, они вращаются вокруг своей оси независимо от вторичного вала. Водитель, включая скорость рычагом переключения коробки передач, через систему приводов действует на вилку включения передач, расположенную на муфтах «блочек». Муфта передвигается с помощью усилия вилки на соответствующую шестерню и блокирует ее с вторичным валом. Шестерня, вращаемая ответной шестерней промежуточного вала, начинает вращать вторичный вал кпп, который жестко соединен, через эластичную муфту, с карданной передачей. Далее карданный вал передает усилие на ведущие колеса, и автомобиль приводится в движение.

Шестерня заднего хода находится обычно в отдельном заднем отсеке картера ручной коробки передач и имеет прямые зубцы, так как, для машины, включение задней скорости редкое и кратковременное явление. Поэтому часто можно услышать характерный звук похожий на «вой» при движении автомобиля задним ходом , особенно на приличной скорости.


Смотрите также


Оцените статьюПлохая статьяСредненькая статьяНормальная статьяНеплохая статьяОтличная статья (проголосовало 13 средний балл: 5,00 из 5)
Загрузка...