Устройство механической коробки передач

Механическая коробка передач виды, устройство и принцип работы

Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности. МКПП получила свое название от “ручного” (или механического) способа переключения передач. Трансмиссия относится к ступенчатым коробкам, в которых крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Механическая КПП считается самой надежной, но и самой сложной в управлении, особенно для начинающего водителя.

  1. Принцип работы механической коробки передач
  2. Виды механических КПП
  3. Устройство механической коробки передач
  4. Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы
  5. Трехвальная КПП: устройство и принцип работы
  6. Немного о синхронизаторе МКПП
  7. Преимущества и недостатки МКПП
  8. Заключение

Принцип работы механической коробки передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором – повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев – тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная – максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики – там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

  • 4-х ступенчатую;
  • 5-и ступенчатую;
  • 6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

  • двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
  • трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Устройство механической коробки передач

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

  • ведущий или первичный вал;
  • ведомый или вторичный вал;
  • промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
  • шестерни первичного и вторичного валов;
  • механизм выбора передач;
  • муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
  • картер;
  • главная передача;
  • дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

  1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
  2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
  3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
  4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
  5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню – таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Читайте также:  Замена стекла на варочной панели

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье Устройство и принцип работы синхронизатора КПП.

Преимущества и недостатки МКПП

Для наглядности положительные и отрицательные стороны механической коробки передач представим в виде сравнительной таблицы.

Преимущества Недостатки
Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП
Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД Утомляющий для водителя процесс переключения передач
Высокая надежность за счет простоты конструкции Необходимость периодической замены сцепления
Простое и недорогое обслуживание Более низкая плавность хода автомобиля в сравнении с другими типами КПП
Возможность более эффективного движения по бездорожью
Возможность буксировки автомобиля

Заключение

Несомненно, эксплуатация механической коробки передач сопровождается множеством плюсов. Одна экономическая сторона использования коробки чего стоит! А вкупе с надежностью трансмиссии и более “драйверскими” ощущениями от вождения МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Устройство коробки переключения передач

Коробка переключения передач (сокр. КПП или коробка передач) предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции.
Устройство механической коробки передач (кликабельно). Механическая коробка передач — КПП, в которой выбор передач и их включение осуществляется вручную, механическим способом. Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности.

Устройство механической коробки передач

Схема работы КПП: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер. Конструктивно МКПП состоит из следующих элементов:

  • картера;
  • первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
  • дополнительного вала и шестерни заднего хода;
  • синхронизаторов;
  • механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
  • рычага переключения.

Сцепление

Сцепление является неотъемлемым компонентом механической КПП, осуществляющим разъединение двигателя и коробки в момент переключения ступеней без последствий для агрегатов. Говоря упрощенно — сцепление отключает крутящий момент. В момент выжатой педали сцепления мотор и колеса автомобиля вращаются отдельно друг от друга.

Сцепление создано для аккуратного соединения мотора и колес. Состоит из двух дисков, один из которых соединен с двигателем, второй — с колесами. В момент отпускания педали сцепления диски прижимаются и начинаются вращаться вместе. Именно поэтому и важна плавность отпускания педали.

Шестерни и валы

В стандартных МКПП оси валов расположены параллельно, на них располагаются шестеренки.
Ведущий (первичный) вал присоединяется к маховику мотора через корзину сцепления, находящиеся на нем продольные выступы передвигают второй диск сцепления и передают через жестко закрепленную ведущую шестерню вращающий момент на промежуточный вал.

В хвостовике ведущего вала расположен подшипник, к которому примыкает конец вторичного. Отсутствие фиксированной связи делает возможным крутиться валам независимо друг от друга в разных направлениях и с разными скоростями.

На ведомом вале имеется целый набор различных шестерней как жестко закрепленных, так и свободно вращающихся.

Синхронизаторы

Угловые скорости первичного и вторичного валов уравниваются при содействии синхронизатора и становится возможным смена ступени. Синхронизаторы обеспечивают более щадящий режим эксплуатации КПП и пониженный шум.
Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.

Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.

Виды механических КПП

По количеству ступеней (передач) механические коробки в основном подразделяются на:

  • 4-ступенчатую;
  • 5-ступенчатую;
  • 6-ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается 5МТ, то есть пятиступенчатая коробка переключения передач.

По количеству валов МКПП подразделяются на:

  • двухвальные, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
  • трехвальные, устанавливаемые на легковые заднеприводные, а также на грузовые автомобили.

Принцип работы МКПП

Суть функционирования МКПП состоит в создании соединений между первичным и вторичным валом путем варьирования шестерней с различным количеством зубьев, что адаптирует трансмиссию под постоянно меняющиеся обстоятельства передвижения транспортного средства.

Данный силовой агрегат обеспечивает необходимые режимы работы мотора путем изменения количества оборотов, изменяя передаваемое усилие на ведущие колеса. Соответственно, при уменьшении количества оборотов снижается передаваемое усилие, а при увеличении — увеличивается. Это необходимо при удержании требуемого режима работы мотора при начале движения, снижении скорости или разгоне.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

В таких трансмиссиях вращающий момент передается от шестеренок первичного вала на шестеренки ведомого. Ведущий вал соединяется с мотором через маховик, а ведомый передает вращающий момент на передние колеса. Располагаются они параллельно.

Ведущая шестеренка главной передачи на вторичном валу крепко зафиксирована. Между шестеренками находятся муфты синхронизаторов.

Для уменьшения габаритов агрегата и для увеличения количества ступеней устанавливается до трех вторичных валов, на каждом из них стоит шестеренка главной передачи, которая постоянно взаимодействует с ведомой шестеренкой.

Главная передача и дифференциал трансформируют вращающий момент вторичного вала на ведущие колеса машины.

Трехвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Подшипники, расположенные в корпусе, обеспечивают вращение валов. На каждом валу имеется комплект шестеренок с различным числом зубьев.

Ведущий вал примыкает к двигателю посредством корзины сцепления, ведомый с карданным, промежуточный передает вращающий момент вторичному.

На первичном валу имеется ведущая шестеренка, которая раскручивает промежуточный с расположенным на нем крепко зафиксированным набором шестеренок. На ведомом валу имеется свой комплект шестеренок, перемещающихся по шлицам.

Между шестеренками вторичного вала находятся муфты синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости шестеренок с оборотами самого вала. Синхронизаторы крепко закреплены на валах и передвигаются в продольном направлении по шлицам. На современных МКПП такие муфты находятся на каждой ступени.

Преимущества и недостатки МКПП

Преимущества Недостатки
Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП
Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД Утомляющий для водителя процесс переключения передач
Высокая надежность за счет простоты конструкции Необходимость периодической замены сцепления
Простое и недорогое обслуживание Более низкая плавность хода автомобиля в сравнении с другими типами КПП
Возможность более эффективного движения по бездорожью При неправильной эксплуатации повышенные нагрузки на ДВС

Как пользоваться механической коробкой

Использование автомобиля с механической КПП имеет некоторые особенности, которые нужно знать автолюбителю.

Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:

  • выжать педаль сцепления до упора и передвинуть рычаг КПП в положение нейтральной передачи, если есть сомнения правильно ли выбрана скорость необходимо пошевелить рукоятку рычага в стороны, при нахождении рукоятки КПП в нейтральном положении рычаг свободно ходит вправо и влево;
  • при переводе автомобиля на нейтральную ступень необходимо зафиксировать транспорт во избегании неконтролируемого движения, для этого машина ставится на ручной тормоз или выжимается педаль тормоза;
  • при выжатом сцеплении и удерживании машины тормозом необходимо повернуть ключ зажигания, при этом должны загореться значки на панели приборов, как только потухнут почти все значки следует дальше повернуть ключ и после запуска двигателя отпустить ключ.

Во-вторых, схема переключения на МКПП. Она чаще всего находится на внешней части рукоятки рычага. При переключении передачи рекомендуется ориентироваться на тахометр. Переключаться на более высокую передачу можно раскрутив обороты двигателя до 1500–2000 об/мин в случае дизельного мотора и до 2000–2500 об/мин в случае бензинового.

В-третьих, процесс переключения передач. Он состоит из нескольких этапов:

  • отпустить педаль газа;
  • левой ногой выжать педаль сцепления до упора;
  • рукой передвинуть рычаг в необходимое положение;
  • аккуратно отпустить педаль сцепления и потихоньку нажать педаль акселератора.

В-четвертых, регулярная проверка уровня рабочей жидкости и замена ее согласно указаниям производителя продлят период эксплуатации механической КПП.

Заключение

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%. Связано это в первую очередь с комфортом во время вождения — при использовании АКПП он несомненно выше. Механическая КПП имеет самый простой принцип работы. Из-за этого она дешевле и экономичнее. МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Устройство механической коробки передач и как она работает

Для того, чтобы правильно управлять автомобильной механической коробкой передач , а уж тем более правильно ее обслуживать , необходимо знать и понимать , как устроен этот тип трансмиссии , из каких деталей и узлов состоит , а также для чего необходима эта система тому или иному транспортному средству. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о коробке передач механического типа . Мы также наглядно рассмотрим, таблицу возможных неисправностей и способов устранения тех или иных поломок , которые могут возникать в механической коробке передач . Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами : « Как правильно нужно эксплуатировать и обслуживать механическую трансмиссию , чтобы она функционировала продолжительный период до капитального ремонта или замены ?».

Понятие и устройство механической коробки передач

Коробка передач механического типа предназначена для изменения показателя крутящего момента, а также передачи его от мотора к колесам автомобиля. Механическая трансмиссия служит для разобщения двигателя и приводных колес, причем это происходит на неопределенный период времени. Схема функционирования, а также основные узлы механической коробки передач коренным образом отличаются от автоматической трансмиссии, о чем мы подробно и узнаем в нашем материале.

Механическая коробка передач состоит из следующих основных узлов и компонентов:

Селектор переключения передач (рычаг переключения) и механизм смены скорости с блокировочным и замковым устройством: рычаг коробки располагается непосредственно в салоне автомобиля и служит для изменения передач в трансмиссии. Данный механизм управляется водителем транспортного средства при помощи селектора коробки. Отметим, что при этом замковый механизм не дает включаться одновременно нескольким передачам, а блокировочное устройство при этом осуществляет удержание передачи от самопроизвольного выключения.

Синхронизаторы скоростей коробки: необходимы для того, чтобы при движении автомобиля переключение передач трансмиссии осуществлялось плавно, бесшумно и без рывков, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен устройства.

Основной, дополнительный вал, шестерни заднего хода, а также первичный, вторичный и промежуточный валы, включающие специальные шестерни: которые вращаются в специальных подшипниках, установленные в картере устройства, включающие наборы шестерен с разным количеством зубьев. Данные механизмы обеспечивают непосредственный процесс перехода крутящего момента с одной передачи на другую и направление созданной энергии на приводные колеса.

Картер коробки передач: включает в свой состав главные детали и узлы трансмиссии. Устройство крепится к картеру сцепления и при этом имеет прямую сцепку с двигателем. Справочно заметим, что при функционировании коробки передач механического типа, шестерни испытывают колоссальные нагрузки, поэтому они постоянно должны находится в смазке. Исходя из чего, картер коробки передач всегда наполовину своего объема заполнен трансмиссионным маслом.

Схематично типовая механическая коробка передач состоит из следующих элементов, таких как: первичный вал (1); рычаг переключения передач (2); механизм переключения передач (3); вторичный вал (4); сливная пробка коробки (5); промежуточный вал (6) и картер устройства (7). Более наглядно типовую схему функционирования коробки передач механического типа можно увидеть на изображении ниже.

Типовая схема, которая отображена на изображении выше является упрощенной иллюстрацией, служащей для общего понятия и понимания функционирования основных узлов в механической коробке передач.

Как происходит изменение крутящего момента в механической коробке

Для того чтобы понимать, как происходит изменение крутящего момента, то есть увеличение или уменьшение числа оборотов на разных передачах в механической коробке передач, необходимо рассматривать этот вопрос на наглядном примере.

Передаточное отношение одной пары шестерен: обеспечивается двумя шестернями и сочленением определенного числа зубьев друг с другом. Функционирование происходит следующим образом: как правило, первая шестеренка имеет 20-25 зубьев, а вторая 40-50 зубьев. Таким образом, когда происходит два оборота 1-ой шестерни, 2-ая совершает только один оборот. В этом случае передаточное число устройства будет равно двум. Ниже на схеме наглядно показано, как происходит функционирование шестерен при таком передаточном отношении.

Передаточное отношение двух шестерен: происходит тогда, когда применяются четыре шестерни в устройстве, 1-ая имеет для примера 20 зубьев, 2-ая40 зубьев, 3-я шестерня обладает также, как и первая 20-ю зубьями, а 4-ая шестерня имеет 40 зубьев. Чтобы понять процесс работы шестерен при таком передаточном отношении, нужно использовать простую математику. Таким образом, первичный вал коробки передач и первая шестерня вращаются со скоростью равной, например 1800 оборотов в минуту. Вторая шестерня при этом вращается в два раза медленней, то есть скорость ее будет равняться 900 оборотам в минуту, а так как 2-я и 3-я шестерни расположены на одном валу, то 3-я шестерня будет делать 800 оборотов в минуту. Что касается 4-ой шестерни, то она будет вращаться в два раз медленней 2-ой и 3-ей, ее скорость составить в этом случае 400 оборотов в минуту. Ниже на схеме наглядно показано, как происходит функционирование шестерен при таком передаточном отношении.

Таким образом, исходя из вышеописанного примера можно заключить, что от двигателя внутреннего сгорания на первичный вал коробки передач приходится 1800 оборотов в минуту, а выходит 400 оборотов в минуту. Что касается промежуточного вала трансмиссии, то он этот момент будет иметь 800 оборотам в минуту.

Отметим, что на выше приведенном примере передаточное число 1-ой пары шестерен будет равно 2, а второй пары шестерен передаточное число будет также равняться 2-ум. Таким образом, передаточное число такой схемы будет выглядеть следующим образом: 2х2=4. Это говорит о том, что в 4 раза снижается количество оборотов на 2-ом валу коробки передач, в сравнении с первичным валом. Справочно заметим, что если мы уберем из зацепления 3-ю и 4-ю шестерни, то вторичный вал трансмиссии перестанет вращаться. Кроме того, в этом случае прекратиться передача крутящего момента на приводные колеса транспортного средства, что будет соответствовать нейтральной передачи в трансмиссии.

Функционирование задней передачи коробки передач осуществляется путем вращения вторичного вала трансмиссии в противоположную сторону, что обеспечивается дополнительным, то есть четвертым по счету валом с шестерней заднего хода. Заметим, что дополнительный вал нужен для того, чтобы получилось нечетное число пар шестерен в трансмиссии, тогда то и происходит изменение направления крутящего момента в устройстве. При передачи крутящего момента для осуществления включения задней передачи в коробке передач участвуют следующие элементы трансмиссии: первичный вал (1); шестерня первичного вала (2); промежуточный вал (3); шестерня и вал передачи заднего ходя (4) и вторичный вал (5). Ниже на схеме наглядно показано, как происходит функционирование шестерен при таком передаточном отношении.

Справочно заметим, что типовые схемы, которые отображены на изображениях выше являются упрощенными иллюстрациями, служащими для общего понятия и понимания функционирования шестерен, а также передачи ими крутящего момента на приводные колеса автомобиле в механической коробке передач.

Передаточные числа в коробке передач механического типа

Дело в том, что в любом типе коробок передач имеется большой набор шестерен, поэтому при введении в зацепление их пары, мы получаем возможность изменять общее передаточное отношение всей трансмиссии. Наглядно передаточные числа коробок передач, на примере моделей автомобиля Lada (ВАЗ) отображены в таблице ниже.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector