Работа механической коробки передач: Принцип работы механической коробки передач (мкпп). Устройство механической коробки передач и как она работает Механическая коробка передач

Устройство Механической Коробки Передач (МКПП)

Прошло не так уж много времени с тех пор, когда коробка-автомат являлась для нас диковинкой. Сейчас большинство современных автомобилей имеет АКПП, но механическая коробка переключения передач водителями с большим стажем ценится выше, потому что она имеет больший КПД, более проста в обслуживании и ремонте, дольше служит. Давайте для начала разберемся…

… в чем суть Коробки Переключения Передач?

Двигатель внутреннего сгорания, независимо от своей мощности, работает в узком диапазоне оборотов. Если двигатель будет работать в диапазоне оборотов, превышающих максимальный показатель, то он попросту выйдет из строя. А вот у ведущих колес этот диапазон намного больше. Чтобы оптимально поддерживать определенные обороты при переменной скорости вращения ведущих колес, требуется коробка переключения передач. Мы говорим в данной статье о механической, поэтому определение будет звучать так: это агрегат, который передает, преобразовывает и меняет направление крутящего момента с коленвала на ведущие колеса.

Переключение передач в этом механизме возможно посредством передвижения рычага.

Если визуализировать положение трансмиссии в конструкции авто, то будет это выглядеть так: сначала идет двигатель автомобиля, затем сцепление, потом трансмиссия, дальше карданный вал и в самом конце колесо.

В ее состав входит:

• Первичный, вторичный и промежуточные валы, оснащенные шестернями.
• Вал реверсивного движения (задним ходом) с шестернями.
• Синхронизаторы.
• Картер.
• Собственно, сам механизм переключения передач, который оснащен специальными замками и блокираторами.
• Рычаг переключения.

Объясним на примере данного рисунка принцип работы Механической Коробки Переключения Передач (МКПП):

• Первичный вал (зеленым цветом выделен на рисунке) соединяется с двигателем, причем на данном этапе вал муфты сцепления будет иметь одинаковую частоту вращения с двигателем. Многие думают, что сцепление входит в состав коробки передач, однако оно расположено перед самой коробкой, чтобы в нужный момент отключать трансмиссию от ДВС.
  Другими словами, вал двигателя будет отсоединен от вала коробки передач в тот момент, когда вы нажмете педаль сцепления. Но даже при отпущенной педали сцепления первичный (зеленый) вал будет иметь те же самые обороты, что и двигатель. Первичный вал и примыкающая к нему шестерня – это одно целое.
• Промежуточный вал (на рисунке выделен красным цветом) с примыкающими к нему шестернями тоже представляют собой единое целое. Вы видите на рисунке, что красная шестерня и зеленая шестерня имеют определенную связь, потому что их зубья расположены в тесной связке. Таким образом, через подобную зубчатую передачу связываются промежуточный и первичный валы. Другими словами, при вращении первичного вала при включенном сцеплении обязательно будет вращаться и промежуточный вал.
• Вторичный (на рисунке желтый) вал связан с колесами через дифференциал – если колесо вращается, то вторичный вал в обязательном порядке будет начинать вращение.
• Примыкающие к нему шестерни (синим цветом выделены) расположены на подшипниках, внутри которых вращается вторичный вал (желтым цветом), когда колеса вращаются, но двигатель не работает. Это происходит, когда автомобиль совершает движение накатом.
• На вторичном вале есть кольцо (фиолетовым цветом выделено на рисунке) – он необходимо для подключения одной из двух шестерен, которые на рисунке окрашены в синий цвет. В обычном положении кольцо (фиолетовое) находится в жесткой связке с вторичным валом (желтый), но при его передвижении вилкой (рычаг переключения передач) вправо или влево оно соединяется с одной из двух шестерен (синие), расположенных на вторичном вале. Это кольцо имеет специальные зубья, которые при передвижении его рычагом входят в бока одной из шестерен, где имеются специальные отверстия.

Итак, при включении первой передачи будет происходить следующее: первичный вал (зеленый) через промежуточный вал (красный) вращает одну из шестерен (синяя на желтом валу). Другая шестерня (синяя) свободно вращается на подшипнике, не оказывая никакого влияние на вторичный вал. А другая вырабатываемую энергию напрямую передает вторичному валу, который через карданный вал соединен с колесами.

Наверняка вы когда-либо слышали скрежет на моменте, когда передача была включена неправильно – все дело в том, что это зубья кольца неточно попали или совсем не попали в отверстия шестерни, которая на рисунке выделена синим цветом.

Как устроена современная 5-ступенчатая МКПП?

При передвижении рычага переключения передач, нужное кольцо соединяется зубьями с шестерней, соответствующей той или иной передаче. А вот движение задним ходом обеспечивает идлер, который крутит связанную с ним шестерню в обратном направлении.

Для наглядного представления принципа работы механической коробки передач, предлагаем посмотреть анимационный ролик.

Принцип работы механической коробки передач

---

Трансмиссия современного автомобиля порой имеет более сложную конструкцию, чем двигатель. Она делает работу мотора гибче и адаптирует крутящий момент к условиям движения. Несмотря на появление разных суперсовременных автоматических и роботизированных трансмиссий с электронным управлением, механическая коробка передач всегда была и будет генералиссимусом трансмиссии, и ключом к пониманию принципа работы любой сложной КПП.

Содержание:

1. Зубчатая теория
2. Основы конструкции трехвальной КПП
3. Принцип работы КПП
4. Двухвальная коробка передач

Зубчатая теория

Вначале стоит определить основные понятия и предназначение каждой шестеренки в простейшей коробке передач, тогда и любая сложная конструкция не будет казаться высшей математикой. Все понимают, что механическая коробка передач нужна в автомобиле для изменения передаточного отношения оборотов коленвала мотора к количеству оборотов ведущих колес в конечном итоге. Также КПП служит для изменения направления вращения выходного вала.

Теперь немного цифр, чтобы все стало по местам. Диапазон рабочей частоты оборотов двигателя внутреннего сгорания находится в пределах от 400 до 5-8 тысяч оборотов в минуту. Причем максимальный крутящий момент, который он способен отдать, достигается совсем не на каждой частоте, а в среднем, в пределах 3-4 тысяч оборотов. В других диапазонах двигатель не способен выдавать высокий крутящий момент.

Скорость же вращения ведущего колеса машины составляет примерно 1600-1900 об/мин, следовательно, для синхронизации работы двигателя с ведущими колесами необходим механизм, который будет максимально эффективно подстраивать скорость вращения колес к оборотам двигателя. На практике получается наоборот, тем не менее этим механизмом стала механическая коробка передач со ступенчатой передачей крутящего момента.

Основы конструкции трехвальной КПП

Любая традиционная коробка передач с механическим типом управления конструктивно состоит из таких элементов:

1.  Картер коробки передач.
2. Зубчатые колеса, шестерни, передающие крутящий момент.
3.  Вал первичный, на него транслируется крутящий момент коленвала мотора.
4. Вал вторичный, который связан с ведущими колесами.
5.  Промежуточный вал.
6. Синхронизаторы для облегчения вхождения в зацепление шестерен во время вращения.
7.  Управляющее устройство, которое позволяет менять передаточное отношение КПП.
8.  Подшипники, сальники, муфты.

КПП может иметь трехвальную конструкцию или двухвальную. Вращение коленвала передается на КПП при помощи сцепления, которое временно разъединяет двигатель и первичный вал КПП. Первичный и вторичный валы на двухвальной конструкции расположены соосно, но не соединены между собой. Вращение от первичного вала передается посредством промежуточного вала, он входит в зацепление с вторичным.

Принцип работы КПП

Первичный вал имеет одно зубчатое колесо, которое жестко закреплено на нем и передает момент на промежуточный вал. Вторичный же вал имеет целый блок разных шестерен, они могут как свободно вращаться, так и быть жестко зафиксированы на нем с помощью специального механизма. Нa современных автомобилях применяются только косозубые зубчатые соединения, поскольку они менее шумны, чем прямозубые.

Переключение и выбор нужной пары шестерен для передачи наиболее подходящего крутящего момента для конкретных условий движения, осуществляется при помощи вилок переключения, они приводятся в движение селекторным механизмом управления.

Механизм переключения передач перемещается вдоль и в поперечном направлении при помощи рычага КПП. Он может быть расположен непосредственно на картере КПП, а может быть вынесен отдельно и фиксироваться на кузове машины или иногда на рулевой колонке.

В этих случаях применяют кулисную конструкцию привода механизма переключения. Весь принцип работы коробки передач основан только на зубчатом зацеплении косозубыми шестернями, а смазываются они трансмиссионным маслом, которое залито в картер коробки передач.

Двухвальная коробка передач

Принцип работы двухвальной КПП схож с трехвальной конструкцией, с одной только разницей. В конструкции нет промежуточного вала, а первичный и вторичный валы расположены параллельно. И еще одно принципиальное различие — вращение передается только одной парой зубчатых колес, в то время, как в трехвальной конструкции вращение передается при помощи третьей шестерни на промежуьочном валу. Еще одно конструктивное отличие заключается в том, что в двухвальной КПП не может быть прямой передачи.

То есть передаточного отношения 1:1.

Задняя передача. которая вращает вторичный вал в сторону, противоположную вращению коленвала, осуществляется при помощи отдельной шестерни на собственном валу. Такая же схема задней передачи реализована в трехвальной КПП. Передачи в двухвальной КПП переключаются при помощи штока, а не вилки. Шток толкает нужную шестерню, она входит в зацепление с парной и фиксируется на валу специальным фиксатором. В двухвальных коробках, как правило, дифференциал скомпонован в одном корпусе с КПП.

В общих чертах, так работает механическая коробка передач двухвального и трехвального типа. Не хрустите шестернями, и удачи всем в дороге.

Читайте также Устройство автомобиля для начинающих — видео, Коробка  передач DSG — что это такое, Принцип работы двухмассового маховика

Читайте также:

---

Устройство и принцип работы механической коробки переключения передач (МКПП)

Двигатели внутреннего сгорания, как бензиновые, так и дизельные, имеют достаточно узкий рабочий диапазон. Механическая коробка передач нужна для обеспечения оптимального режима работы силового агрегата.

Трансформации передаточного соотношения осуществляется вручную, в большинстве случаев переводом рычага из одного положения в второе. Для обеспечения переключений производится разрыв потока мощности при помощи механического сцепления.

Экскурс в историю

На первых машинах не было привычного для нас редуктора с зубчатыми передачами, упрочнение на ведущие колеса передавалось ремнем. Такое устройство применял Карл Бенц — для повышения скорости водителю нужно было перекинуть кольцо с одной пары шкивов на другую. Шестеренки в трансмиссии в первый раз применил Вильгельм Майбах, в машинах его конструкции были механические коробки.

Передача крутящего момента от нее на ведущие колеса осуществлялась при помощи металлической цепи. Соосная коробка в начале 20 века показалась на машинах Луи Рено, что кроме этого есть изобретателем карданного вала.

На первых порах в автомобилестроении преобладала разнесенная компоновка агрегатов, при которой редуктор размешался раздельно от силового агрегата. Передача крутящего момента в них происходила через особый вал, как было на модели BMW 501.

Механические коробки первых выпусков были сверхсложными, управление ими потребовало больших хороших навыков и усилий. Во второй половине 20-ых годов двадцатого века американский инженер Шарль Кетеринг из Дженерал моторс внес предложение устройство для синхронизации. Первая успешная коробка, снабженная таким механизмом, была установлена на автомобиле «Корвет».

На европейском континенте фаворитом в разработке трансмиссий стала компания ZF.

Прочно закрепившееся наименование МКПП имеет следующую расшифровку сокращения -механическая коробка переключения передач. Ранее в заглавии под первой буквой П понималось слово перемены, но со временем оно было заменено на более подходящее по смыслу. Сокращенное наименование механической коробки в технических описаниях довольно часто фигурирует с числом, обозначающим количество ступеней.

Современная МКПП имеет достаточно идеальное устройство, снабжающее, кроме переключения передач в движении, исполнение последовательности функций:

• обеспечение перемещения автомобиля задним ходом;
• разобщение трансмиссии и трудящегося двигателя автомобиля на протяжении краткосрочных остановок;
• наличие нейтрального положения коробки разрешает делать пуск двигателя.

Машины, оснащенные для того чтобы рода трансмиссиями, при других равных показателях экономичнее автомобилей с автоматической трансмиссией.

Принцип работы МКПП

Начало перемещения автомобили, медленная езда по нехорошей дороге приводит к большому сопротивлению. Автомобилю с механической коробкой передач в таком режиме требуется максимально громадный крутящий момент.

КПП наряду с этим делает функции понижающего редуктора а также при громадных оборотах транспортное средство двигается с довольно малый скоростью. По окончании прекращения разгона шофер переключает режим, и частота вращения коленвала снова возвращается в оптимальный диапазон.

Равномерное перемещение по плоскости требует меньших упрочнений, каковые и обеспечиваются повышенными передачами.

Принцип работы механической коробки передач пребывает в создании соединений между ведущим (входным) валом и ведомым (выходным) через сочетания шестеренок с различным числом зубьев. Это разрешает подстраивать трансмиссию под изменяющиеся условия перемещения транспортного средства.

Для чайников, как принято именовать неспециалистов, принцип работы механической коробки передач возможно растолковать практически кратко. Устройство снабжает обычную работу двигателя за счет трансформации числа оборотов, увеличивая либо уменьшая упрочнение на ведущих колесах. Это разрешает удерживать наилучший режим работы силового агрегата при трогании с места, снижении и разгоне скорости.

Таковой принцип работы МКПП сохраняется у всех автомобилей: и с полным, и с задним, и с передним приводом. Устройство трансмиссии в каждом из случаев имеет собственные особенности, но наряду с этим главные их назначение и элементы конструкции сохраняются. Перемена передаточного числа является следствием введения в воздействие определенной комбинации из шестеренок с различным числом зубьев.

Эти соотношения для каждого двигателя подбираются индивидуально в ходе расчетно-натурных испытаний и конструкторских работ. Наряду с этим учитывается множество факторов и, первым делом, параметры двигателя. Физический принцип работы МКПП наряду с этим остается неизменным, шофер руководит трансформацией режима вручную методом переведения рычага из одного положения в второе.

Видео — механическая коробка передач, принцип работы для чайников:

Наглядное представление о принципе работы МКПП возможно взять по окончании просмотра видео ролика. Схематическое анимированное изображение идеально демонстрирует сотрудничество подробностей между собой. Такие материалы снабжают познание происходящих процессов, в особенности при переключении режимов работы.

Устройство

Конструкция МКПП мало изменилась с того времени, как были сделаны и запатентованы главные ее элементы. Механическая коробка переключения передач складывается из узлов и следующих деталей:

• картер;
• входной, промежуточный валы и выходной;
• синхронизаторы;
• ведущих и ведомых шестерней;
• механизма переключения передач.

Собранные в едином корпусе подробности взаимодействуют между собой, снабжая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от количества и особенностей конструкции валов — по этому показателю они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка именуется соосной и в технической литературе ее принято именовать хорошей.

блоки и Валы шестерней

В таковой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки друг за другом. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на что опирается финиш вторичного. Отсутствие твёрдой связи разрешает им вращаться независимо друг от друга с различной частотой и в различном направлении.

Ниже под ними находится промежуточный вал, передача упрочнения происходит через блоки шестерней установленных на указанные подробности.

С целью понижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые. При изготовлении данных подробностей употребляется твёрдая совокупность допусков, и громадное внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей.

На ведущем валу хорошей механической коробки жестко закреплено пара шестерней различного диаметра и соответственно с различным числом зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что снабжает ему большую прочность.

Шестерни на вторичном валу смогут устанавливаться двумя методами:

• подвижно на шлицах;
• фиксировано на ступицах.

Соединение с ведущим валом в первом варианте является следствием продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается надёжностью и простотой и взяла достаточно широкое распространение.

В второй конструкции продольное перемещение подробностей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.

Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:

Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи особого устройства, что именуется синхронизатором. В коробках передач спортивных машин либо автомобилей особого назначения вместо данных узлов смогут употребляться кулачковые муфты.

Механизмы управления

За всю историю развития автотранспорта было создано множество уникальных конструкций. Громаднейшее распространение взяла компоновка, применяемая в современных агрегатах.

Управление механической коробкой передач осуществляется особой конструкцией, складывающейся из следующих элементов:

• рычага;
• приводов;
• ползунов;
• вилки;
• замка;
• муфты переключения передач.

Трансформации режимов работы агрегата производится водителем методом перемещения рычага из одного положения в второе. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения есть особый блокирующий механизм – замок.

В трехходовых коробках он делает неосуществимым перемещение двух ползунов при перемещении третьего.

Данный узел приводит в воздействие вилку переключения передач, которая приводит к смещению муфты. Эта подробность представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается на протяжении него.

Подобные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.

При переключении передач рычаг сначала переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор сглаживает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и потом через основной редуктор на ведущие колеса.

Синхронизатор снабжает безударное переключение, наряду с этим время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.

Видео — устройство сцепления и аккумуляторная, наглядный рассказ от компании Тойота:

Мягкость работы механической коробки передач сильно зависит от общего состояния подробностей и, в особенности, данного узла.

Синхронизатор представляет собой медное кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При перемещении муфты она сперва прижимает подробность к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, появившейся наряду с этим силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. По окончании синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.

Как переключать скорости на механической коробке передач

Эксплуатация машин с МКП и управление ими имеет множество изюминок, каковые нужно знать водителю. Появляется закономерный вопрос: как пользоваться механической коробкой передач? Обучение этому начинается на протяжении обучения в автошколе, начиная от показа инструктором до наработки автоматического навыка в переключении передач.

Как переключать скорости на механической коробке передач в большинстве случаев указано на схеме, нанесенной на наружную поверхность рукоятки рычага. В целом процесс выглядит следующим образом:

• шофер выжимает сцепление левой ногой;
• рукой переводит рычаг из одного положения в второе;
• медлено отпускает педаль сцепления и медлено нажимает на акселератор.

Переключения передач у механической коробки осуществляется в соответствии со схемой, которая указывается в техдокументации к автомобилю. Умелые водители советуют придерживаться нижеприведенных правил, каковые разрешат расширить ресурс агрегата:

• применение прямой передачи (в большинстве случаев четвертой) разрешит существенно уменьшить потребление горючего;
•  переключение скоростей на механической коробке передач направляться делать строго в соответствии с созданной производителем инструкцией;
• включение задней передачи создавать лишь по окончании полной остановки автомобиля;
• педаль сцепления выжимается скоро и до упора ее в пол, отпускать же направляться медлено без рывка;
• на обледенелой либо мокрой дороге перемещение накатом недопустимо;
• при прохождении поворотов не рекомендуется создавать переключений передач;
• действенным на свободной дороге есть приемом торможения двигателем методом последовательного понижения передачи до минимальной;
• периодический контроль уровня масла в коробке и своевременная замена в ходе техобслуживания обеспечит повышение ее ресурса.

Видео — рекомендации как переключать скорости на механической коробке передач:

Освоение приемов управления автомобилем требует постоянной практики. Действия инструктора продемонстрированы в небольших подробностях, наблюдение за ними разрешит организовать верные мышечные реакции у начинающего водителя.

Масло для механической коробки передач

Техобслуживание агрегатов трансмиссии производится в соответствии с сервисной книжкой. В большинстве коробок МКПП замена эксплуатационной жидкости осуществляется через каждые 50-60 тысяч км пробега. За данный период в ней накапливаются продукты износа и теряются смазывающие особенности.

При ТО направляться лить особое трансмиссионное масло для механической коробки передач, указанное в управлении по эксплуатации. Особенно это относится автомобилей зарубежного производства, использование несоответствующего масла может привести к износу а также поломке агрегата.

Для ответа на вопрос какое масло в МКПП направляться ознакомиться с записями в сервисной книжке, где делаются отметке о марке технической жидкости.

Эксперты советуют применять один ее вид при замене, что разрешит свести к минимуму негативное действие на резиновые сальники. Замена масла в МКПП процедура несложная и может осуществляться самостоятельно без привлечения экспертов из автотехцентров. Это разрешит снизить затраты на эксплуатацию автомобиля.

Механическая коробка передач отличается простотой конструкции и, как следствие, высокой надежностью. В Европе практически 80 процентов автомобильного парка оснащены МКПП, у нас их часть еще выше.

Кроме высокой надежности, водителей завлекают и такие преимущества, как меньший расход горючего при однообразных чертях двигателя. Неудобство, которое связано с необходимостью ручного переключения передач, делается незаметным по мере выработки автоматизма действий.

В соответствии с отзывам обладателей Пежо 308, им нравится руководить автомобилем, укомплектованным механической коробкой передач.

Комфортно вести поиск запчастей по VIN коду автомобиля (как), но не всегда это происходит в онлайн режиме.

Об автомобиле Renault Sandero Stepway New (http://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/auto/renault/sandero-stepvej.html) сообщено большое количество лестных слов.

Видео — как переключать скорости на механической коробке передач:

В обязательном порядке к прочтению:

Механическая коробка передач — как она трудится?

Статьи как раз той тематики,которой Вы интересуетесь:

• Типы автоматических принцип и коробок передач их работы

  В помощь автолюбителю Выбирая тип коробки передач — механика либо автомат, мы руководствуемся не только условиями эксплуатации и финансовыми соображениями автомобиля, но и собственными…

• Что это такое автоматическая коробка передач (АКПП) и принцип её работы

  Двигатели внутреннего сгорания не могут обеспечить перемещение автомобиля в различных режимах без особых устройств, изменяющих частоту вращения коленчатого вала. На части транспортных средств…

• Роботизированная коробка передач: принцип работы, отличия, вождение

  В помощь автолюбителю Многие вычисляют и, кстати, в полной мере обоснованно, что прогрессом движет не что иное, как простая людская лень. Как раз исходя из этого многие автомобильные инженеры…

• Сравнение автоматической и механической коробки передач

  В помощь автолюбителю Прогресс людской цивилизации быстро усиливается , и, дабы соответствовать времени, многим людям было нужно ускорить собственный темп судьбы, воспользовавшись…

• Какие конкретно бывают коробки передач

  на данный момент в мире существует воистину огромное количество самых разнообразных коробок передач, одни из которых ориентированы на большую проходимость, а другие на большую скорость ,…

Механическая коробка передач: устройство и принцип работы

Любой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания имеет в своей конструкции коробку передач. Существует множество разновидностей этого агрегата, но наиболее распространенным типом является механическая коробка передач (МКПП). Ею оснащаются как отечественные, так и зарубежные автомобили.

Назначение МКПП

Коробка передач используется для того чтобы изменять передаточное отношение скорости вращения от двигателя к колесам. Способ переключения между ступенями (передачами) этого редуктора – ручной (механический), что дало название всему узлу. Водитель самостоятельно принимает решение о том, какое из фиксированных значений передаточного числа (шестерни, входящие в зацепление) должно быть включено в текущий момент.

Современная МКПП

Кроме этого, МКПП позволяет переключаться на режим заднего хода, в котором автомобиль движется в обратном направлении. Также есть нейтральный режим, когда отсутствует передача вращения от мотора к колесам.

Принцип работы и устройство

Коробка передач является многоступенчатым закрытым редуктором. Косозубые шестерни имеют возможность поочередно быть в зацеплении и менять частоту оборотов между входным валом и выходным. В этом заключается принцип работы коробки передач.

Сцепление

Механическая коробка работает в паре со сцеплением. Этот узел позволяет временно разъединять мотор от трансмиссии. Такая операция дает возможность безболезненно переключить передачи (ступени) не выключая обороты двигателя.

Блок сцепления необходим, так как через МКПП проходит значительный крутящий момент.

Шестерни и валы

В любой КПП традиционной конструкции располагаются параллельно оси валов, на которых базируются шестерни. Общий корпус принято называть картером. Наиболее популярными являются трехвальные и двухвальные компанийки.

В трехвальных имеется три вала:

• первый – ведущий;
• второй – промежуточный;
• третий – ведомый.

Первый вал соединен со сцеплением, на его поверхности нарезаны шлицы, по которым перемещается ведомый диск сцепления. С этой оси вращение передается на промежуточную ось, жестко соединенную с шестерней первичного вала.

Ведомый вал МКПП имеет специфическое расположение. Он соосен с ведущим и соединен с ним через подшипник, находящийся внутри первого вала. За счет этого обеспечивается их независимое вращение. Блоки шестеренок с ведомой оси не имеют жесткой фиксации с ним, а также шестерни разграничены специальными муфтами-синхронизаторами. Последние как раз жестко сидят на ведомом валу, но способны перемещаться вдоль оси по шлицам.

Торцы муфт оснащены зубчатыми венцами, способными соединяться с такими же венцами, расположенными на торцах шестерен ведомого вала. Современное устройство коробки передач предполагает наличие таких синхронизаторов на всех передних передачах.

Во время включения нейтрального режима происходит свободное вращение шестерен, а все муфты-синхронизаторы находятся в разомкнутом положении. Когда водитель выжмет сцепление и переключит рычаг на одну из ступеней, то в это время вилка в КПП перемещает муфту в зацепление со своей парой на торце шестерни. Так шестеренка жестко фиксируется с валом и не прокручивается на нем, а обеспечивает передачу вращения и усилия.

От ведомого вала осуществляется передача крутящего момента и оборотов на ведущие колеса через карданный вал (на заднем приводе) или через редуктор и ШРУСы (на переднем приводе). Когда синхронизатор зацепляет напрямую ведущий и ведомый валы без участия шестеренок, то при этом коробка обеспечивает максимальный КПД. Для задней скорости установлена промежуточная «паразитная» шестерня, меняющая вращение на обратное.

В большинстве МКПП применяются шестерни с косым зубом, способные выдерживать большие усилия, чем прямозубые, также они менее шумные. Изготавливаются они из высоколегированной стали, после чего проводится закалка на ТВЧ и нормализация для снятия напряжений. За счет этого обеспечивается максимальный срок службы.

Для двухвальной коробки также предусмотрено соединение ведущего вала с блоком сцепления. В отличие от трехосной конструкции на ведущей оси располагается блок из шестеренок, а не одна. Промежуточного вала нет, а параллельно ведущему идет ведомый вал. Шестерни на обеих осях свободно вращаются и находятся все время в зацеплении.

Ведомый вал оснащен жестко закрепленной ведущей шестеренкой главной передачи. Между остальными шестеренками располагаются синхронизационные муфты. Такая схема механической коробки передач в плане работы синхронизаторов схожа с трехвальной схемой. Разница заключается в отсутствии прямой передачи, и в том, что каждая ступень имеет лишь одну пару соединенных шестеренок, а не две пары.

Двухвальное устройство механической коробки передач имеет больший КПД, чем трехвальное, однако, имеет ограничение по повышению передаточного числа. За счет такой особенности конструкция применяется лишь в легковых автомобилях.

Синхронизаторы

Все современные механические коробки переключения передач оснащены синхронизаторами. Без них на машинах приходилось делать двойной выжим, чтобы окружные скорости шестерен сравнялись, и обеспечилась возможность переключения ступеней. Также синхронизаторы не ставятся на КПП с большим числом передач, иногда до 18 ступеней, характерным для спецтехники, так как это технически невозможно. Для быстроты переключения скоростей спортивные авто могут в МКПП не иметь синхронизаторов.

Синхронизатор МКПП

Легковые автомобили, используемые большинством водителей, оснащены синхронизаторами, так как работает коробка передач автомобиля без них менее дружелюбно. Эти элементы обеспечивают бесшумность эксплуатации и выравнивание скоростей шестеренок.

Внутренний диаметр ступицы имеет шлицевые пазы, благодаря которым осуществляется перемещение вдоль оси вторичного вала. При этом такая жесткость обеспечивает передачу больших усилий.

Работает синхронизатор таким способом. 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.

Работа синхронизаторов

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.

Процесс переключения передач

За процедуру переключения отвечает соответствующий механизм. Для автомобилей, имеющих задний привод, рычаг устанавливается непосредственно на корпусе МКПП. Весь механизм прячется внутри корпуса агрегата, а ручка переключения непосредственно управляет им. Такое расположение имеет свои достоинства и недостатки.

Плюсы:

• простое в конструкционном плане решение;
• обеспечение четкости переключения;
• более долговечная конструкция для эксплуатации.

Минусы:

• нет возможности для применения конструкции с задним расположением мотора;
• не используется на переднеприводных автомобилях.

Машины с передним ведущим мостом оборудуются рычагом переключения передач в таких местах:

• напольно между водительским и передним пассажирским креслом;
• на рулевой колонке;
• в районе панели приборов.

Дистанционное управление коробкой для переднеприводных авто осуществляется при помощи тяг или кулис. У такой конструкции также есть свои особенности.

Плюсы:

• комфортное более независимое расположение рычага для переключения передач;
• вибрация от коробки не передается на рычаг МКПП;
• обеспечивается большая свобода для дизайна и инженерной компоновки.

Минусы:

• меньшая долговечность;
• со временем могут появляться люфты;
• требуется периодическая квалифицированная регулировка тяг;
• четкость менее точная, в отличие от расположения непосредственно на корпусе.

Хотя существуют различные приводы для механизма включения/выключения передач, но сам механизм в большинстве КПП имеет схожую конструкцию. В его основе подвижные штоки, которые находятся в крышке корпуса, а также вилки, жестко зафиксированные на штоках.

Механизм переключения передач Лада Гранта

Вилки полукругом входят в проточку муфты синхронизатора. Дополнительно в МКПП располагаются приспособления, которые уберегут механизм от недовключения либо от самовольного выхода из зацепления шестерен, а также от одновременной активации двух ступеней.

Преимущества и недостатки механических коробок передач

Все типы механизмов обладают своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их у МКПП.

Достоинства:

• конструкция обладает наименьшей стоимостью при сравнении с аналогами;
• в отличие от гидромеханической имеет меньшую массу и более высокий КПД;
• не нуждается в особых условиях охлаждения по сравнению с автоматическими КПП;
• среднестатистическое авто с МКПП обладает более экономичными параметрами и динамикой разгона в отличие от среднего автомобиля с АКПП;
• простота и инженерная отработанность конструкции;
• высокая степень надежности и большой эксплуатационный ресурс;
• не нуждается в специфическом обслуживании и дефицитных расходных либо ремонтных материалах;
• водитель имеет более широкий диапазон использования техник вождения в экстремальных условиях гололедицы, бездорожья и т.д.;
• авто легко заводится толканием и может буксироваться с любой скоростью и на любое расстояние;
• есть техническая возможность полного разобщения мотора и трансмиссии в отличие от гидромеханической АКПП.

Недостатки:

• для переключения передачи используется полное разобщение силовой установки и трансмиссии, что сказывается на времени операции;
• необходимы специфические навыки вождения для обеспечения плавности переключения передач;
• неспособность плавного переключения передаточного отношения, так как количество ступеней ограничено обычно числом от 4 до 7;
• невысокий ресурс узла сцепления;
• у водителя при длительном управлении автомобилем с МКПП появляется большая утомляемость, чем при езде на «автоматической» трансмиссии.

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Принцип работы и преимущества механической коробки передач | Без Специального Реквизита

Всем известно, что существует два типа трансмиссии: ручная, или механическая, и автоматическая. В этой статье мы будем рассматривать исключительно первый вид коробки переда и не будем касаться трансмиссии, основанной на работе автомата.

С точки зрения водителя, механическая коробка передач основана на следующем принципе работы: нажатии на педаль сцепления и установке нужной передачи. Однако изнутри все выглядит значительно сложнее.

При нажатии на педаль сцепления происходит отсоединение двигателя от коробки переключения передач. Это прекращает передачу к ней силового вращающего момента к двигателю. Затем водитель ручкой переключения устанавливает необходимую передачу, что перемещает муфту между шестернями с разным диаметром. После этого специальные устройства – синхронизаторы производят синхронизацию скоростей вращения муфты, что способствует безударному переключению передачи. Затем водитель отпускает педаль сцепления, и двигатель обратно начинает передавать поток вращающего момента через коробку передач к ведущим колесам.

В результате передача мощности от двигателя к ведущим колесам не происходит непрерывно. Она передается с перерывом для установки следующей скорости на коробке передач. Это в случае переключения коробки передач неопытным водителем может привести к толчкам и рывкам автомобиля. Согласитесь, не очень-то приятно ехать в таком автомобиле именно с таким водителем.

Преимущества механической коробки передач

1. Ведущие колеса могут быть полностью отключены от двигателя. Это преимущество делает возможным запуск автомобиля с толчка. Даже самый начинающий автолюбитель сможет зависти свою заглохшую машину с помощью нескольких человек, не имея специального багажа знаний. Также при буксировке автомобиля или при движении его «накатом» данное преимущество может быть с толком вами использовано, что приведет к снижению нагрузки на буксирующий автомобиль и уменьшит бесполезный износ частей и агрегатов двигателя.

2. Жесткое сцепление двигателя с колесами предоставляет водителю возможность двигаться по бездорожью, снегу, грязи или осенней распутице. Такое становится возможным благодаря тому, что водитель сам может контролировать режимы работы двигателя и степень передачи мощности на ведущие колеса.

3. Конструкция механической коробки не является чем-то архисложным. Принцип работы и процессы, протекающие в ней, можно объяснить, что называется, «на пальцах». В итоге техническое обслуживание коробки передач не требует больших расходов, а замена вышедших из строя комплектующих стоит относительно недорого.

4. Конструкция механизма коробки передач совершенствовалась на протяжении многих лет, так что ее можно сравнить с хорошо отработанными и отлаженными часами. Коробка передач с ручным управлением отличается надежностью и эффективностью.

5. Применение коробки передач способствует снижению расхода топлива, потому что по причине отсутствия постоянного сцепления с двигателем она может отключаться от него во время движения автомобиля «накатом». А все это приводит к увеличению КПД автомобиля.

6. И немаловажным преимуществом является стоимость самой коробки передач, а также небольшие затраты на ее содержание и ремонт в денежном эквиваленте. Из-за простоты своего устройства она не причиняет излишних трудностей при ремонте, что ведет к снижению затрат на услуги автосервиса.

Виды механических коробок передач

В настоящее время на улицах города можно встретить автомашины с двухвальными или трехвальными коробками передач. Основным различием между ними является количество валов, что снижает эффекты толчка. А кроме того, переключение передач в таких коробках происходит за меньший промежуток времени.

Главным же преимуществом этих коробок передач, с чем согласятся многие автолюбители, является существенная экономия топлива за счет указанного быстрого переключения. Конструктивно валы в таких коробках передач находятся на разных валах, в отличие от обычного исполнения.

Однако у этих коробок передач существует недостаток по сравнению с обычной одноступенчатой коробкой. Он заключается в усложнении конструкции и, соответственно, увеличении себестоимости устройства.

Основные варианты неисправностей механической коробки передач

После длительной эксплуатации наблюдаются трудности переключения передач. Это происходит из-за износа шестерен главной передачи. Кроме того, могут наблюдаться подтеки масла из картера в результате плохого уплотнения резиновыми манжетами.

Шумы и скрипы в коробке передач могут возникнуть в результате сильного износа подшипников и шлицевых соединений, а также износа синхронизаторов.

Если вам понравилась статья, оставляйте комментарии и

подписывайтесь на канал:)

Назначение механической коробки передач/ коробки передач в блоке с ведущим мостом автомобиля

23.05.2010

Механические коробки передач и коробки передач в блоке с ведущим мостом

Типичная механическая коробка передач

Механическая коробка передач — это «сердце» трансмиссии многих современных автомобилей. Чтобы дать двигателю выигрыш в силе ведущим колесам, в механической коробке передач используются зубчатые колеса различного размера. Сам двигатель может генерировать только ограниченный крутящий момент при низких значениях частоты вращения. Без достаточного крутящего момента трогание автомобиля было бы невозможно.

В нормальных рабочих условиях мощность передается от двигателя через включенное сцепление к первичному валу коробки передач. Первичный вал передает эту мощность зубчатым передачам в коробке передач, которые изменяют крутящий момент и частоту вращения и затем передают его остальной части трансмиссии.
 
Механические коробки передач используются на автомобилях с задним приводом и приводом на четыре колеса. На переднеприводных автомобилях используются механические коробки передач в блоке с ведущим мостом. Механические коробки передач в блоке с ведущим мостом в основном выполняют туже функцию, что и механические коробки передач. Однако, коробки передач в блоке с ведущим мостом, кроме того, имеют одну дополнительную функцию: они содержат дифференциал, который выполняет функции главной передачи и позволяет колесам вращаться с разными скоростями. Дифференциал устанавливается внутри картера коробки передач в блоке с ведущим мостом. Дифференциал получает крутящий момент прямо от выходной шестерни, расположенной внутри коробки передач в блоке с ведущим мостом. Затем он использует передаточное число для увеличения крутящего момента и передает крутящий момент через полуоси к колесам.

Назначение зубчатых передач

Задача зубчатых передач, расположенных внутри коробки передач или коробки передач в блоке с ведущим мостом, — передавать вращательное движение. Зубчатые колеса обычно устанавливаются на валах. Зубчатые передачи передают вращательное движение от одного вала другому. Зубчатые колеса и валы взаимодействуют друг с другом в соответствии с одним из трех способов:

•    Вал может приводить в движение зубчатое колесо.
•    Зубчатое колесо может приводить в движение вал.
•    Зубчатое колесо может свободно вращаться на вале.

Зубчатые передачи могут использоваться для увеличения крутящего момента и уменьшения частоты вращения, уменьшения крутящего момента и увеличения частоты вращения, передачи крутящего момента и сохранения постоянства частоты вращения или изменения направления крутящего момента.

Вращение зубчатых колес

Для выполнения диагностики и ремонта необходимо понимать, как вращаются зубчатые колеса внутри механической коробки передач или коробки передач в блоке с ведущим мостом.

Основное правило, которое применяется к зубчатым колесам, таково: два зубчатых колеса с внешним зацеплением вращаются в противоположном направлении.

Это означает, что двигатель, который приводит зубчатое колесо во вращение по часовой стрелке, заставляет любое другое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с этим зубчатым колесом, вращаться против часовой стрелки. Чтобы заставить это зубчатое колесо вращать ведомые колеса в направлении почасовой стрелке, должно быть добавлено третье зубчатое колесо.
 
Другое основное правило для зубчатой передачи заключается в том, что, когда вводится третье зубчатое колесо, выходное направление вращения комплекта зубчатых колес соответствует направлению вращения на входе.

Конструкция зубчатой передачи

Имеются много типов зубчатых передач и каждая имеет свои собственные рабочие характеристики. Наиболее распространенные типы зубчатых передач, которые используются в механических коробках передач и коробках передач в блоке с ведущим мостом, это:

•    Прямозубая цилиндрическая зубчатая передача
•    Косозубая цилиндрическая зубчатая передача
•    Прямозубая коническая зубчатая передача

Прямозубая цилиндрическая зубчатая передача

Прямозубая цилиндрическая зубчатая передача -это самая простая по конструкции зубчатая передача, используемая в механических коробках передач/ коробках передач в блоке с ведущим мостом.

•    Ее главное преимущество заключается в прямой нарезке зубьев, и поэтому зубчатые колеса могут перемещаться в осевом направлении и таким образом входить в контакт с другими зубчатыми колесами и выходить из контакта.
•    Ее главный недостаток- шум при работе. Прямозубые цилиндрические зубчатые передачи при высокой частоте вращения издают вой.
•    В механической коробке передач/ коробке передач в блоке с ведущим мостом прямозубая цилиндрическая зубчатая передача обычно используется только для передачи заднего хода.

Косозубая цилиндрическая зубчатая передача

Косозубая цилиндрическая зубчатая передача — это наиболее распространенная зубчатая передача, используемая в механических коробках передач и коробках передач в блоке с ведущим мостом. В ней зубья нарезаны под углом коси вращения передачи. В процессе работы это позволяет всегда находиться в полном контакте двум или большему количеству зубьев.

•    Главное преимущество косозубой цилиндрической зубчатой передачи заключается в том, что она работают намного более  спокойно и имеет намного большую несущую способность по сравнению с прямозубой цилиндрической зубчатой передачей.
•    Главный недостаток косозубой цилиндрической зубчатой передачи заключается в том, что в ней нельзя перемещать зубчатые колеса, вводя их в контакт с сопрягаемыми зубчатыми колесами и выводя из контакта. Они должны находиться в постоянном зацеплении. Косозубая цилиндрическая зубчатая передача иногда упоминается как передача постоянного зацепления.
•    Косозубая цилиндрическая зубчатая передача используются для всех передач движения вперед и в некоторых случаях — также для
передачи заднего хода.

Прямозубая коническая зубчатая передача

Прямозубая коническая зубчатая передача позволяет зубчатому колесу вращаться на оси, которая располагается под углом 90 градусов к зубчатому колесу, с которым обеспечивается зацепление.

•    Прямозубые конические зубчатые колеса используются только в качестве сателлитов и полуосевых шестерен дифференциала на механической коробке передач в блоке с ведущим мостом.

Передаточные числа

Древнегреческий инженер Архимед однажды сказал «Дайте мне рычаг достаточной длины и точку опоры и я приподниму Землю». Эта формулировка относится к способности рычага увеличивать усилие. Зубчатые колеса — это комплект рычагов, расположенных по окружности. Зубчатые передачи увеличивают усилие благодаря различию в размерах и числе зубьев в ведущем и ведомом зубчатом колесе. Передаточное число -это термин, который описывает разницу в числе зубьев зубчатых колес, находящихся в зацеплении.

Например:

•    Оба зубчатых колеса одного размера и имеют одинаковое число зубьев.
•    Каждый раз, когда ведущее зубчатое колесо (шестерня) делает полный оборот, также поворачивается ведомое зубчатое колесо.
•    Оба зубчатых колеса вращаются с одной и той же частотой вращения, и т.к. они одного размера и имеют одинаковое число зубьев, они имеют одинаковый крутящий момент.
•    Единственное различие между зубчатыми колесами заключается в том, что они вращаются в противоположных направлениях.
•    Зубчатые колеса одного размера и с одинаковым числом зубьев образуют передачу с передаточным числом 1:1, потому что на каждый оборот ведущего зубчатого колеса приходится один оборот ведомого зубчатого колеса.
•    Передаточные числа обычно пишутся с использованием двоеточия, в данном примере -1:1.

Понижающее передаточное число

Когда ведущее зубчатое колесо меньше чем ведомое зубчатое колесо, ведомое колесо вращается медленнее, чем ведущее, поэтому зубчатая передача работает с понижением. Это уменьшение частоты вращения ведомого колеса увеличивает крутящий момент.

•    Меньшее зубчатое колесо имеет 12 зубьев и приводит в движение большее зубчатое колесо, которое имеет 24 зуба.
•    Ведущее зубчатое колесо (шестерня) с 12 зубьями вращается с крутящим моментом 10 Нм. Но зубчатое колесо с 12 зубьями делает
два оборота на каждый оборот ведомого зубчатого колеса с 24 зубьями.
•    Это заставляет ведомое зубчатое колесо иметь вдвое больше крутящий момент на каждый оборот. Ведомое зубчатое колесо теперь вращается с крутящим моментом 20 Нм.
•    Это — понижающее передаточное число 2:1.

Пример передаточных отношений в механической коробке передач:

•    Передача заднего хода = 3.40:1
•    1-ая передача = 3.97:1
•    2-ая передача = 2.34:1
•    3-ья передача = 1.46:1
•    4-ая передача = 1:1
•    5-ая передача = 0.79:1

Как вы можете видеть, передача заднего хода и передачи с 1-ой по 3-ью — понижающие. 4-ая передача имеет передаточное число 1:1. Это означает, что ведущее и ведомое зубчатые колеса имеют одинаковое число зубьев и вращаются с одинаковой частотой вращения. Она называется прямой передачей.
 
Если двигатель, который вырабатывает крутящий момент 407 Нм, подсоединяется к трансмиссии, которая имеет передаточное число 10:1, в результате к колесам прикладывается крутящий момент 4 070 Нм, который является количеством энергии, необходимой для перемещения автомобиля массой 1 360 кг.

Однако, в понижающих передаточных числах имеется и недостаток. Ведущее зубчатое колесо должно делать намного больше оборотов, чем ведомое зубчатое колесо. Поэтому двигатель, который работает с частотой вращения 6 000 об/ мин, будет проворачивать трансмиссию с переда¬точным числом 10:1 только с частотой 600 об/мин.

Вследствие наличия центробежной силы после того, как автомобиль начинает движение, ему не требуется столь же много мощности для сохранения своей скорости, как это требуется для инициирования начала движения автомобиля. Благодаря этой силе можно изменять передаточные числа, чтобы обеспечить увеличение частоты вращения.

Повышающее передаточное число

Передаточное число, при котором ведущее зубчатое колесо вращается медленнее чем ведомое зубчатое колесо, называется повышающим передаточным числом.

Повышающее передаточное число позволяет трансмиссии фактически вращаться быстрее двигателя, поэтому при высокой скорости для поддержания движения автомобиля необходим очень небольшой крутящий момент. Т.к. повышающие передаточные числа позволяют двигателю работать при более низкой частоте вращения, они обеспечивают лучшую экономию топлива.

Чтобы определить общее передаточное число всей трансмиссии, все, что следует сделать, это умножить передаточное число конкретной передачи коробки передач на передаточное число дифференциала. Например, предположим, что дифференциал имеет передаточное число 3.78:1. Чтобы определить фактическое передаточное число, которое используется на любой конкретной передаче, только умножьте это передаточное число на 3.78. Если 1-ая передача коробки передач имеет передаточное число 3.97:1, умножьте это значение на передаточное число дифференциала 3.78:1, и вы определите, что полное понижающее передаточное число трансмиссии на пути от двигателя к колесам равняется 15.01:1. Поэтому крутящий момент двигателя увеличивается трансмиссией в 15.01 раз.

Работа базовой механической коробки передач

Чтобы понять, как работает современная коробка передач, сначала мы должны рассмотреть работу базовой 3-ступенчатой коробки передач. В этом разделе, чтобы увидеть, как работает базовая 3-ступенчатая коробка передач, мы рассмотрим простой зубчатый редуктор.
 
Поток мощности

Путь, по которому в механической коробке передач мощность проходит от первичного вала к вторичному валу, называется потоком мощности. Понимание потока мощности очень важно для диагностики проблем, связанных с механической коробкой передач.

Хотя поток мощности в некоторых коробках передач может слегка отличаться вследствие наличия различий в элементах, поток мощности во всех механических коробках передач очень похож.

В типичной механической коробке передач первичный вал приводится в движение посредством сцепления и, в свою очередь, приводит в движение промежуточный вал. Затем промежуточный вал посредством синхронизатора передает мощность зубчатым передачам, соединяемых с вторичным валом.

Понижающая передача

Чтобы включить 1-ую передачу в механической коробке передач используются четыре зубчатых колеса и три вала.

•    Маленькая шестерня на первичном вале, идущем от двигателя, приводит в движение большое зубчатое колесо, установленное на
промежуточном вале коробки передач.
•    Другая маленькая шестерня, установленная на промежуточном вале, приводит во вращение большое зубчатое колесо,  установленное на третьем вале, называемом вторичным валом.

Глядя на величину зубчатых колес, вы можете видеть, что имеется понижающая зубчатая передача между шестерней первичного вала и зубчатым колесом промежуточного вала. Кроме того, имеется дополнительное понижение между зубчатым колесом 1-ой передачи, установленном на промежуточном вале, и зубчатым колесом 1-ой передачи, установленном на вторичном вале.

Обратите внимание на то, что первичный и вторичный валы вращаются водном направлении, потому что промежуточный вал действует между ними как промежуточное зубчатое колесо.

Прямая передача

3-ья передача в нашей базовой коробке передач -прямая. В прямой передаче нет никакого понижения.
•    Первичный вал механически соединяется прямо со вторичным валом.
•    Каждый оборот первичного вала приводит к одному обороту вторичного вала, создавая передаточное число 1:1.

Передача заднего хода

Чтобы создать передачу заднего хода в механической коробке передач, требуется использование дополнительного зубчатого колеса и соответствующей оси. Это зубчатое колесо обычно известно как промежуточное зубчатое колесо (промежуточная шестерня) передачи заднего хода. В некоторых коробках передач промежуточное зубчатое колесо передачи заднего хода фактически имеет переменный контакт со смежными зубчатыми колесами (т.е. входит в зацепление и выходит из него по мере необходимости). В других коробках передач это косозубое зубчатое колесо, которое находится в постоянном зацеплении.

•    На передаче заднего хода мощность передается в коробку передач посредством первичного вала, а к зубчатому колесу —  посредством промежуточного вала.
•    Однако, зубчатое колесо передачи заднего хода на промежуточном вале и зубчатое колесо  передачи заднего хода на вторичном вале не находятся в прямом контакте.
•    Для того чтобы зубчатое колесо передачи заднего хода на промежуточном вале передавало вращение к зубчатому колесу передачи заднего хода на вторичном вале, промежуточное зубчатое колесо передачи заднего хода входит в зацепление с обоими вышеуказанными зубчатыми колесами.
•    Нормальное вращение вторичного вала реверсируется. Вал вращается в противоположном направлении.

Обратите внимание на то, что зубчатое колесо передачи заднего хода на промежуточном вале меньше по величине чем зубчатое колесо передачи заднего хода на вторичном вале, что обеспечивает понижающее передаточное число, увеличивая мощность на передаче заднего хода. Это понижение требуется по той причине, что движение в режиме заднего хода может быть начато только из состояния покоя (при неподвижном автомобиле).

Элементы механической коробки передач

Хотя работа механической коробки передач очень проста, чтобы обеспечить правильную ее работу, необходимо много различных элементов.

Синхронизаторы и зубчатые колеса различных передач

В коробке передач зубчатые колеса/ шестерни называются по названию передачи, для которой они используются. Например, зубчатое колесо, которое используется для 1-ой передачи, называется зубчатым колесом 1-ой передачи. Все передачи движения вперед в современных коробках передач используют косозубые зубчатые колеса. Косозубые зубчатые колеса тихо работают и имеют дополнительную прочность. Однако, т.к. зубья косозубых зубчатых колес наклонены, такие зубчатые колеса нельзя вводить в зацепление и выводить из него. По этой причине зубчатые колеса не устанавливаются на соответствующих валах с использованием шлицевого соединения. Внутренние отверстия этих зубчатых колес гладкие, что позволяет им свободно вращаться относительно вала. Когда зубчатое колесо нуждается в соединении с валом, перемещается муфта синхронизатора, которая входит в зацепление со специальным зубчатым венцом, расположенным сбоку на зубчатом колесе.

•    Муфта синхронизатора блокируется с зубчатым колесом соответствующей передачи.
•    Посадочное отверстие муфты синхронизатора имеет зубья с внутренним зацеплением, которые скользят по сопрягаемым зубьям ступицы синхронизатора.
•    Ступица синхронизатора устанавливается на вале с помощью шлицевого соединения.

Зубчатое колесо соответствующей передачи соединяется со вторичным валом посредством синхронизатора, позволяя передавать крутящий момент зубчатого колеса.

В большинстве случаев каждый синхронизатор работает с зубчатыми колесами двух передач, потому что его муфта может скользить и вперед и назад. По этой причине синхронизаторы будут называться по названию передач, которыми они управляют. Например, синхронизатор 1-ой/2-ой передач работает с зубчатыми колесами 1-ой и 2-ой передач.

Синхронизация частоты вращения зубчатого колеса и вала

Другой задачей синхронизатора является приведение в соответствие значений частоты вращения зубчатых колес соответствующих передач и их вала перед тем, как зубчатое колесо будет жестко соединено с валом. Частота вращения зубчатого колеса отличается от частоты вращения вала. Если частота вращения зубчатого колеса и вала не станут одинаковыми перед тем, как муфта синхронизатора сцепится с соответствующим зубчатым венцом на зубчатом колесе, втулка и этот зубчатый венец могут быть повреждены.

Когда выбирается какая-либо передача, вилка переключения передач толкает муфту синхронизатора в направлении зубчатого колеса.

•    Блокирующее кольцо, которое имеет коническую внутреннюю поверхность, входит в контакт с коническим выступом зубчатого колеса.
•    По мере того, как муфта синхронизатора продолжает перемещаться, она сжимает сухари синхронизатора, преодолевая усилие
соответствующих пружин.
•    Когда она перемещается дальше, шлицы муфты входят в зацепление с зубьями блокирующего кольца.
•    Трение между блокирующим кольцом и выступом зубчатого колеса заставляет зубчатое колесо, которое свободно проворачивается на вале, ускоряться или замедляться до достижения той же частоты вращения, что и синхронизатор.
•    Блокирующее кольцо предотвращает сцепление шлицов муфты синхронизатора с зубчатым венцом синхронизатора на зубчатом  колесе до тех пор, пока они не начнут вращаться с одинаковой частотой вращения.
•    Когда зубья блокирующего кольца (которое соединяется с синхронизатором) и зубчатого венца синхронизации на зубчатом колесе
выравниваются относительно друг друга, муфта синхронизатора может переместиться на зубчатый венец синхронизации на зубчатом
колесе, таким образом жестко фиксируя
зубчатое колесо на вале.
•    Как только это происходит, поджатые сухари перемещаются в выемку на посадочном диаметре муфты синхронизатора, помогая удерживать последнюю на месте.

Механизмы переключения передач

Переключение передач в коробке передач выполняется посредством механизмов переключения передач. Общие элементы механизмов переключения -это:

•    Вилки переключения передач
•    Штоки переключения передач
•    Замки
•    Фиксаторы

Вилки и штоки переключения передач

Переключение передач в коробке передач выполняется посредством вилок переключения передач, которые вставляются в канавку в центре муфты синхронизатора. Вилки базируются на штоках переключения передач, которые перемещаются водителем, использующим рычаг переключения передач. Когда водитель перемещает рычаг переключения передач, будет перемещаться шток выбора передач, заставляя вилку переключения передач переместить муфту синхронизатора и ввести в зацепление зубчатое колесо соответствующей передачи.

Вилки переключения передач обычно имеют на концах вкладыши, которые плотно вставляются в муфту синхронизатора и предотвращают износ вилки переключения передач.

Замки и фиксаторы

Чтобы предотвратить повреждение коробки передач, в механизме переключения передач используются специальные замки (блокираторы). Эти устройства могут подсоединяться к штокам выбора передач или к крышке механизма переключения передач. Замки предназначаются для того, чтобы предотвратить одновременное включение более одной передачи.

Фиксаторы

Фиксаторы используются для того, чтобы удерживать вилки переключения передач в требуемом положении после выбора передачи. Фиксаторы обычно представляют собой конструкцию, состоящую из шарика и пружины, и могут или входить в выемки на штоках выбора передач или в рычаге смещения. После перемещения вилки переключения передач пружина фиксатора вводит шарик в выемку на рычаге выбора передач или на штоке переключения передач, блокируя вилку переключения передач в требуемом положении.

Промежуточный вал

Промежуточный вал представляет собой ряд зубчатых колес и может быть изготовлен из одного куска закаленной стали или может иметь набор отдельных зубчатых колес, которые имеют шлицевое соединение с соответствующим валом. Некоторые промежуточные валы могут иметь наряду со шлицевыми зубчатыми колесами синхронизаторы и зубчатые колеса с гладким посадочным отверстием.

Подшипники

Все валы коробки передач и многие из зубчатых колес устанавливаются на подшипниках. Это могут быть игольчатые роликовые подшипники, шариковые подшипники или конические роликовые подшипники, снабженные сепараторами. Подшипники предназначаются для того, чтобы обеспечить свободное вращение при создании необходимой опоры для элемента. Многие из подшипников, расположенных внутри коробки передач, требуют для снятия и установки использования специальных инструментов.

Картер коробки передач

Валы и зубчатые колеса коробки передач размещаются в картере. Элементы картера включают в себя картер коробки передач, выступающую часть картера и верхнюю крышку. Секции крепятся вместе болтами с использованием прокладок и уплотнений, обеспечивающих герметичное уплотнение всех стыков. Картер заполняется трансмиссионной жидкостью, что позволяет обеспечить постоянную смазку и охлаждение вращающихся шестерен и валов.

Насос

В некоторых новых механических коробках передач используется насос, позволяющий улучшить охлаждение и смазку внутренних элементов. Большинство насосов, используемых в механических коробках передач — это насосы героторноготипа, которые приводятся в движение промежуточным валом.

Маслоохладитель

Другая новая система, устанавливаемая на некоторые автомобили, — это маслоохладитель. Маслоохладитель является частью радиатора и использует охлаждающую жидкость двигателя также и для охлаждения трансмиссионного масла. Насос коробки передач посылает горячее масло в охладитель по маслопроводам. В радиаторе масло охлаждается, используя охлаждающую жидкость двигателя. Затем масло возвращается в коробку передач.

Работа механической коробки передач в блоке с ведущим мостом

Механическая коробка передач в блоке с ведущим мостом принципиально может быть разделена на две секции: секция коробки передач и секция дифференциала. В секции коробки передач используются те же элементы, что и в механической коробке передач. Вилки переключения передач, синхронизаторы и зубчатые колеса в основном имеют ту же самую конструкцию. Но имеется одно главное различие между механической коробкой передач в блоке с ведущим мостом и механической коробкой передач: нет никакого промежуточного вала. Промежуточный вал не требуется по той причине, что вращение от первичного вала и вторичного вала передается к дифференциалу, который затем передает крутящий момент к колесам в том же самом направлении вращения, что и первичный вал (кроме случая движения автомобиля задним ходом).

Элементы механической коробки передач в блоке с ведущим мостом

Хотя работа механической коробки передач в блоке с ведущим мостом аналогична работе коробки передач, чтобы заставить ее работать, требуется много других элементов.

Дифференциал

Дифференциал коробки передач в блоке с ведущим мостом передает мощность к колесам, обеспечивает функции главной передачи и дает возможность колесам вращаться с различной частотой вращения при прохождении поворотов. Это выполняется с использованием четырех маленьких зубчатых колес, установленных внутри дифференциала, который, в свою очередь, приводится в движение коронной шестерней от выходной шестерни вторичного вала.

•    Внутри чашки дифференциала располагаются две полуосевые шестерни. Эти шестерни имеют шлицевое соединение с полуосями.
•    Между полуосевыми шестернями, обеспечивая связь между ними, находятся два сателлита, которые базируются на оси, которая крепится в чашке дифференциала.
•    Полуосевые шестерни имеют соединение с чашкой дифференциала только посредством сателлитов. Поэтому сателлиты фактически приводят в движение полуосевые шестерни.

Первичный и вторичный валы в сборе
 
Первичный вал

Первичный вал коробки передач в блоке с ведущим мостом передает вращение от коленчатого вала к вторичному валу. На первичном вале располагаются ведущие зубчатые колеса (шестерни) различных передач. Некоторые из них являются неотъемлемой частью первичного вала. Другие зубчатые колеса с синхронизаторами только опираются на первичный вал, как и в случае зубчатых колес механической коробки передач, опирающихся на вторичный вал.

На первичном вале шестерни 1-ой и 2-ой передач и передачи заднего хода нарезаны непосредственно на вале. Шестерни 3-ей и 4-ой передач опираются на вал и при работе должны быть зафиксированы на нем посредством синхронизатора. Шестерня 5-ой передачи съемная, но имеет шлицевое соединение с валом.
 
Вторичный вал

Вторичный вал коробки передач в блоке с ведущим мостом передает мощность дифференциалу в соответствии с выбранной передачей. На показанном изображении вторичного вала зубчатые колеса 1-ой, 2-ой и 5-ой передач и передачи заднего хода базируются на вале и вводятся в зацепление посредством синхронизатора 1-ой/2-ой передач и 5-ой передачи/ передачи заднего хода соответственно. Ведомые зубчатые колеса 3-ей и 4-ой передач нарезаны прямо на вторичном вале. Кроме того, имеется съемная выходная шестерня для дифференциала, имеющая шлицевое соединение с валом.

Промежуточное зубчатое колесо передачи заднего хода

В коробках передач в блоке с ведущим мостом используются два основных типа промежуточных зубчатых колес передачи заднего хода: с постоянным зацеплением и прямозубые. Постоянное зацепление аналогично используемому в механических коробках передач, в то время как прямозубые зубчатые колеса — скользящего типа: они вводятся в зацепление вилкой переключения передач.

Постоянное зацепление

Постоянное зацепление — это синхронизированное, косозубое промежуточное зубчатое колесо передачи заднего хода.

•    Оно находится в постоянном зацеплении с шестерней передачи заднего хода на первичном вале и ведомым зубчатым колесом на вторичном вале.
•    Передача заднего хода включается, когда синхронизатор 5-ой передачи/ передачи заднего хода фиксирует ведомое зубчатое колесо передачи заднего хода на вторичном вале.
 
Прямозубое зубчатое колесо

Некоторые коробки передач в блоке с ведущим мостом имеют прямозубое промежуточное зубчатое колесо передачи заднего хода, которое перемещается вилкой переключения передач вдоль собственной оси.

•    При включенной передаче заднего хода промежуточное зубчатое колесо находится в зацеплении с прямозубым ведущим зубчатым колесом на первичном вале и прямозубым ведомым зубчатым колесом, сцепленным с вторичным валом посредством синхронизатора 1-ой/2-ой передач.
•    Это зубчатое колесо реверсирует направление вращения вторичного вала и дифференциала и позволяет автомобилю двигаться задним ходом.

Синхронизатор передачи заднего хода

Включение передачи заднего хода синхронизируется синхронизатором 5-ой передачи/ передачи заднего хода.

•    Когда водитель выбирает передачу заднего хода, ступица синхронизатора 5-ой передачи поджимается к блокирующему кольцу  передачи заднего хода, которое поджимается к держателю блокирующего кольца передачи заднего хода.
•    Этот держатель соединяется с первичным валом.
•    Когда коническая поверхность блокирующего кольца сцепляется с конической поверхностью держателя, последний останавливает вращение первичного вала и позволяет обеспечить плавность зацепления промежуточного зубчатого колеса передачи заднего хода и
зубчатого колеса передачи заднего хода.

Рычажные механизмы переключения передач

Вследствие специфики расположения коробки передач в блоке с ведущим мостом между ней и рычагом переключения передач внутри автомобиля должен использоваться рычажный механизм переключения передач. Имеются два основных типа рычажных механизмов (рычажных приводов).

Привод типа «вилка-шток»

В приводе типа «вилка-шток» используется шток, который подсоединяется к штокам переключения передач внутри коробки передач в блоке с ведущим мостом. Привод типа «вилка-шток» обеспечивает перемещение штоков переключения передач, которые, в свою очередь, перемещают вилки переключения передач внутри коробки передач в блоке с ведущим мостом. В этом типе привода между механизмом переключения передач и коробкой передач в блоке с ведущим мостом также имеется стабилизатор. Шток подсоединяется к рычагу переключения передач посредством опорных втулок.

Тросовый привод

Некоторые коробки передач в блоке с ведущим мостом оснащаются тросовым приводом переключения передач. Т.к. тросы крепятся к полу вместе, тросы выбора и переключения передач можно заменять только парой. Тросы в приводе этого типа подсоединяются к механизму выбора передач на коробке передач в блоке с ведущим мостом. Чтобы позволить водителю выбирать передачи, эти тросы работают в комбинации друг с другом.

Механизм выбора передач в системе с тросовым приводом

Системы с тросовым приводом требуют использования механизма выбора передач. Тросы выбора и переключения передач подсоединяются к этому механизму, а перемещения рычагов выбора передач в этом механизме задают передачу коробки передач в блоке с ведущим мостом.

Кузовные детали

Устройство механической коробки передач — как устроена МКПП

Большинство современных транспортных средств комплектуются следующими типами коробок переключения передач:

Каждый тип КПП имеет свою, отличную от других конструкцию, свои достоинства и недостатки, исходя из которых, автолюбитель во время покупки автомобиля может отдавать предпочтение тому или иному устройству. Устройство механической коробки передач (МКПП), которое будет детально рассмотрено в данной статье, отличается своей простотой, поэтому понять принцип ее действия достаточно легко.

Механизм

Механическая коробка

Перед тем как приступить к изучению устройства механической коробки передач (МКПП) и принципов ее работы, следует подробно описать данный механизм. Механическая коробка передач – это неотъемлемая часть любого транспортного средства, оборудованного двигателем внутреннего сгорания. Ее обязательное наличие обусловлено спецификой работы современных моторов, имеющих достаточно небольшой диапазон оборотов, в пределах которого достигаются максимальные значения мощности и крутящего момента. Помимо этого любой двигатель имеет критическую величину частоты оборотов, превышение которой неизменно приводит к преждевременному износу агрегата, вплоть до выхода его из строя. Перед передачей крутящего момента на вторичный вал и на колесный привод транспортного средства МКПП меняет направление данной векторной физической величины и преобразовывает ее. Переход на каждую новую ступень в МКПП осуществляется посредством механического передвижения рычага в ту или иную позицию.

Непосредственно механизм КПП находится в металлическом корпусе, внутрь которого заливаются смазочные материалы, обеспечивающие стабильную работу механизма. Рычаг переключения скоростей может располагаться как в самой коробке переключения передач, так и за ее пределами (в кузове автомобиля). В случае дистанционного процесса переключения передач применяется тяга привода управления (кулиса).

Особенности конструкции

Составные части МКПП:

• первичный вал;
• промежуточный вал;
• вторичный вал;
• дополнительный вал;
• картер;
• синхронизаторы;
• устройство переключения передач, в комплектацию которого входят замки и блокировочные механизмы;
• рукоятка переключения передач.

Принцип действия

Принцип работы

Подшипники, находящиеся в картере, способствуют вращению валов устройства. Каждый вал имеет в своем оснащении наборы шестерен, на которых в различном количестве расположены специальные зубья.

Функция синхронизаторов заключается в уравновешивании угловых скоростей шестерен, возникающих в процессе их вращения. Благодаря их работе передачи переключаются плавно без постороннего шума.

Блокировочные механизмы предотвращают возможность самопроизвольного выключения передач, в то время как замки препятствуют одновременному включению нескольких передач.

Количество ступеней и валов

Трехвальная МКПП

Сегодня наибольшей популярностью пользуется пятиступенчатая КПП, однако, нередко можно встретить четырехступенчатые и шестиступенчатые механизмы.

В комплектацию МКПП могут входить два или три вала. Трехвальными механизмами оснащаются переднеприводные и заднеприводные транспортные средства (в т.ч. грузовые автомобили).

Двухвальными коробками чаще всего комплектуют переднеприводные легковые машины.

Основные различия КПП с разным количеством валов:

• Местонахождение валов. В двухвальной КПП валы располагаются параллельно друг другу;
• Процесс осуществления передачи. В КПП с тремя валами передача создается за счет работы одной пары шестерен, в трехвальной – за счет взаимодействия двух пар;
• Прямая передача. Двухвальная КПП не имеет прямой передачи.

В остальном устройство МКПП существенных отличий в конструкции и в принципе работы не имеет.

Видео

Принцип работы МКПП наглядно показан в следующем видеоматериале:

Как работают механические коробки передач | HowStuffWorks

Четырехступенчатые механические коробки передач в значительной степени устарели, и их место занимают пяти- и шестиступенчатые коробки передач как наиболее распространенные варианты. Некоторые высокопроизводительные автомобили могут предлагать даже больше передач. Однако все они работают более или менее одинаково, независимо от количества передач. Внутри это выглядит примерно так:

Есть три вилки, управляемые тремя тягами, которые зацепляются рычагом переключения передач. Если смотреть на рычаги переключения передач сверху, они выглядят следующим образом на задней, первой и второй передаче:

Имейте в виду, что рычаг переключения передач имеет точку поворота посередине.Когда вы нажимаете ручку вперед, чтобы включить первую передачу, вы фактически тянете назад шток и вилку первой передачи.

Вы можете видеть, что при перемещении переключателя влево и вправо вы задействуете разные вилки (и, следовательно, разные хомуты). Перемещение ручки вперед и назад перемещает хомут для включения одной из шестерен.

Передача заднего хода управляется небольшой промежуточной шестерней (фиолетовой). Синяя шестерня заднего хода на этой диаграмме всегда вращается в направлении, противоположном всем другим синим шестерням.Следовательно, было бы невозможно включить передачу заднего хода, пока автомобиль движется вперед; собачьи зубы никогда не зацепятся. Однако они будут сильно шуметь.

Синхронизаторы

В механических коробках передач современных легковых автомобилей используются синхронизаторы или синхронизаторы , чтобы исключить необходимость в двойном сцеплении. Назначение синхронизатора — позволить воротнику и шестерне войти в фрикционный контакт до того, как собачьи зубья коснутся контакта. Это позволяет воротнику и шестерне синхронизировать свои скорости до того, как зубья должны войти в зацепление, например:

Конус на синей шестерне входит в конусообразную область втулки, а трение между конусом и втулкой синхронизирует воротник. и снаряжение.Затем внешняя часть хомута скользит так, чтобы зубья собачки могли войти в зацепление с шестерней.

Каждый производитель реализует трансмиссии и синхронизаторы по-разному, но это общая идея.

Как работают механические коробки передач | HowStuffWorks

Четырехступенчатые механические коробки передач в значительной степени устарели, и их место занимают пяти- и шестиступенчатые коробки передач как наиболее распространенные варианты. Некоторые высокопроизводительные автомобили могут предлагать даже больше передач. Однако все они работают более или менее одинаково, независимо от количества передач.Внутри это выглядит примерно так:

Есть три вилки, управляемые тремя тягами, которые зацепляются рычагом переключения передач. Если смотреть на рычаги переключения передач сверху, они выглядят следующим образом на задней, первой и второй передаче:

Имейте в виду, что рычаг переключения передач имеет точку поворота посередине. Когда вы нажимаете ручку вперед, чтобы включить первую передачу, вы фактически тянете назад шток и вилку первой передачи.

Вы можете видеть, что при перемещении переключателя влево и вправо вы задействуете разные вилки (и, следовательно, разные хомуты).Перемещение ручки вперед и назад перемещает хомут для включения одной из шестерен.

Передача заднего хода управляется небольшой промежуточной шестерней (фиолетовой). Синяя шестерня заднего хода на этой диаграмме всегда вращается в направлении, противоположном всем другим синим шестерням. Следовательно, было бы невозможно включить передачу заднего хода, пока автомобиль движется вперед; собачьи зубы никогда не зацепятся. Однако они будут сильно шуметь.

Синхронизаторы

В механических коробках передач современных легковых автомобилей используются синхронизаторы или синхронизаторы , чтобы исключить необходимость в двойном сцеплении.Назначение синхронизатора — позволить воротнику и шестерне войти в фрикционный контакт до того, как собачьи зубья коснутся контакта. Это позволяет воротнику и шестерне синхронизировать свои скорости до того, как зубья должны войти в зацепление, например:

Конус на синей шестерне входит в конусообразную область втулки, а трение между конусом и втулкой синхронизирует воротник. и снаряжение. Затем внешняя часть хомута скользит так, чтобы зубья собачки могли войти в зацепление с шестерней.

Каждый производитель реализует трансмиссии и синхронизаторы по-разному, но это общая идея.

Как механическая коробка передач работает в автомобилях

Добро пожаловать в Gearhead 101 — серию статей об основах работы автомобилей для новичков в автомобилестроении.

Поскольку вы читаете «Искусство мужественности», вы знаете, как управлять рычагом переключения передач. Но знаете ли вы, что происходит под капотом, когда вы переключаете передачи?

Нет?

Что ж, сегодня ваш счастливый день!

В этом выпуске Gearhead 101 мы рассмотрим все тонкости работы механической коробки передач.К тому времени, когда вы дочитаете эту статью, вы должны иметь общее представление об этой важной части трансмиссии вашего автомобиля.

Засучим рукава и приступим.

Примечание. Прежде чем вы прочитаете, как работает трансмиссия, я настоятельно рекомендую ознакомиться с нашими Gearhead 101, касающимися двигателей и трансмиссий.

Что делают трансмиссии

Прежде чем мы углубимся в особенности работы механической трансмиссии, давайте поговорим о том, что делают трансмиссии в целом.

Как уже говорилось в нашем учебнике о том, как работает автомобильный двигатель, двигатель вашего транспортного средства создает вращательную силу. Чтобы сдвинуть машину с места, нам нужно передать эту крутящую силу на колеса. Это то, что делает трансмиссия автомобиля, частью которой является трансмиссия.

Но есть пара проблем с мощностью, производимой двигателем внутреннего сгорания. Во-первых, он обеспечивает полезную мощность или крутящий момент только в определенном диапазоне оборотов двигателя (этот диапазон называется диапазоном мощности двигателя).Езжайте слишком медленно или слишком быстро, и вы не получите оптимального крутящего момента для движения автомобиля. Во-вторых, автомобилям часто требуется больший или меньший крутящий момент, чем тот, который двигатель может оптимально обеспечить в пределах своего диапазона мощности.

Чтобы понять вторую проблему, вам необходимо разобраться в первой проблеме. И чтобы понять первую проблему, вам нужно понять разницу между двигателем , обороты и двигателем , крутящим моментом .

Частота вращения двигателя — это скорость вращения коленчатого вала двигателя.Это измеряется в оборотах в минуту (об / мин).

Крутящий момент двигателя — это крутящая сила, которую двигатель создает на валу при определенной скорости вращения.

Автомеханик привел эту замечательную аналогию, чтобы понять разницу между частотой вращения и крутящим моментом двигателя:

Представьте, что вы двигатель и пытаетесь вбить гвоздь в стену:

Скорость = Сколько раз вы попали в гвоздь за минуту.

Крутящий момент = С какой силой вы каждый раз попадаете в точку.

Вспомните, когда вы в последний раз забивали гвозди. Если вы забивали очень быстро, вы, вероятно, заметили, что не ударяли по гвоздю с большой силой. Более того, вы, наверное, измотали себя из-за столь безумных раскачиваний.

И наоборот, если вы не торопились между каждым взмахом, но удостоверились, что каждое сделанное вами движение было как можно более трудным, вы забили бы гвоздь с меньшим количеством движений, но это может занять у вас немного больше времени, потому что вы ‘ Вы не качаетесь в постоянном темпе.

В идеале, вы должны найти такой темп забивания гвоздя, который позволял бы вам ударять по шляпке гвоздя несколько раз с достаточной силой при каждом взмахе, не утомляя себя. Не слишком быстро, не слишком медленно, но просто правильно.

Что ж, мы хотим, чтобы двигатель нашей машины делал то же самое. Мы хотим, чтобы он вращался со скоростью, которая позволяет ему передавать необходимый крутящий момент, не работая так усердно, что он разрушает сам себя. Нам нужно, чтобы двигатель оставался в пределах своего диапазона мощности.

Если двигатель вращается ниже диапазона мощности, у вас не будет крутящего момента, необходимого для движения вперед.Если он выходит за пределы диапазона мощности, крутящий момент начинает падать, и ваш двигатель начинает звучать так, как будто он вот-вот сломается из-за стресса (вроде того, что происходит, когда вы пытаетесь забивать слишком быстро — вы ударяете по гвоздю с меньшей мощностью, и вы действительно получаете, действительно устал). Если вы увеличиваете обороты двигателя до тех пор, пока тахометр не станет красным, вы понимаете эту концепцию интуитивно. Ваш двигатель звучит так, будто вот-вот заглохнет, но вы не двигаетесь быстрее.

Хорошо, значит, вы понимаете необходимость поддерживать работу транспортного средства в своем диапазоне мощности, чтобы оно работало эффективно.

Но это подводит нас ко второй проблеме: автомобили нуждаются в большем или меньшем крутящем моменте в определенных ситуациях.

Например, когда вы заводите автомобиль на месте, вам требуется большая мощность или крутящий момент, чтобы автомобиль тронулся. Если вы нажмете педаль газа, вы заставите коленчатый вал двигателя вращаться очень быстро, в результате чего двигатель выйдет за пределы диапазона мощности и, возможно, разрушится в процессе. И что самое интересное, вы даже не будете так сильно двигать машину, потому что крутящий момент двигателя падает, когда он выходит за пределы диапазона мощности.В этой ситуации нам нужен гораздо больший крутящий момент, но чтобы получить его, мы должны немного пожертвовать скоростью.

Хорошо, а что, если вы чуть-чуть нажмете на газ? Что ж, это, вероятно, не приведет к тому, что двигатель будет вращаться достаточно быстро, чтобы выйти в свой диапазон мощности, в первую очередь, чтобы он мог передавать крутящий момент для движения автомобиля.

Давайте посмотрим на другой сценарий. Допустим, у вас очень быстро движется машина, например, когда вы едете по автостраде. Вам не нужно передавать столько мощности от двигателя на колеса, потому что машина уже движется в быстром темпе.Сама инерция делает большую работу. Таким образом, вы можете позволить двигателю вращаться на более высокой скорости, не беспокоясь о количестве мощности, передаваемой на колеса. Нам нужно больше скорости вращения , идущей на колеса, и меньше мощности вращения .

Нам нужен способ умножить мощность, производимую двигателем, когда это необходимо (запуск с места, подъем в гору и т. Д.), Но также уменьшить количество мощности, передаваемой от двигателя, когда это не так. необходимо (спуск или очень быстро).

Введите передачу.

Трансмиссия гарантирует, что ваш двигатель вращается с оптимальной скоростью (ни слишком медленно, ни слишком быстро), одновременно обеспечивая ваши колеса нужной мощностью, необходимой для движения и остановки автомобиля, в какой бы ситуации вы ни оказались.

Он способен эффективно передавать мощность через ряд шестерен разного размера, которые используют мощность передаточного числа.

Передаточное число

Внутри трансмиссии находится ряд зубчатых шестерен разного размера, которые создают крутящий момент.Поскольку шестерни, которые взаимодействуют друг с другом, имеют разные размеры, крутящий момент можно увеличивать или уменьшать без значительного изменения скорости вращения двигателя. Это благодаря передаточным числам.

Передаточные числа представляют собой соотношение шестерен по размеру. Когда шестерни разного размера сцепляются вместе, они могут вращаться с разной скоростью и выдавать разную мощность.

Давайте посмотрим на упрощенную версию шестеренок в действии, чтобы объяснить это. Скажем, у вас есть входная шестерня с 10 зубьями (под входной шестерней, я имею в виду шестерню, которая вырабатывает мощность), подключенную к большему выходу с 20 зубьями (под выходной шестерней я имею в виду шестерню, которая получает мощность).Чтобы один раз повернуть эту 20-зубчатую шестерню, 10-зубчатая шестерня должна повернуться дважды, потому что она вдвое меньше 20-зубчатой. Это означает, что даже если 10-зубчатая шестерня вращается быстро, 20-зубчатая шестерня вращается медленно. И хотя шестерня с 20 зубьями вращается медленнее, она дает больше силы или мощности, потому что она больше. Соотношение в этой компоновке составляет 1: 2. Это низкое передаточное число.

Или, скажем, две шестерни, соединенные друг с другом, имеют одинаковый размер (10 зубьев и 10 зубцов).Оба они вращались с одинаковой скоростью и обеспечивали одинаковую мощность. Передаточное число здесь 1: 1. Это называется передаточным числом «прямого привода», потому что две шестерни передают одинаковое количество мощности.

Или, скажем, ведущая шестерня была больше (20 зубьев), а ведомая шестерня была меньше (10 зубьев). Чтобы один раз прокрутить 10-зубчатую шестерню, 20-зубчатой ​​шестерне нужно будет повернуться только наполовину. Это означает, что, хотя входная шестерня с 20 зубьями вращается медленно и с большей силой, выходная шестерня с 10 зубьями вращается быстрее и выдает меньшую мощность.Передаточное число здесь 2: 1. Это называется повышенным передаточным числом.

Давайте вернем эту концепцию к цели передачи.

Ниже вы найдете диаграмму потока мощности при включении различных передач в автомобиле с 5-ступенчатой ​​механической коробкой передач.

Первая передача. Это самая большая шестерня трансмиссии, зацепленная с маленькой шестерней. Типичное передаточное число, когда автомобиль находится на первой передаче, составляет 3,166: 1. При включении первой передачи передается низкая скорость, но большая мощность.Это передаточное число отлично подходит для запуска вашего автомобиля с места.

Вторая передача. Вторая шестерня немного меньше первой, но все же связана с меньшей шестерней. Типичное передаточное число составляет 1,882: 1. Скорость увеличена, а мощность немного уменьшена.

Третья передача. Третья передача немного меньше второй, но все же связана с меньшей передачей. Типичное передаточное число составляет 1,296: 1.

Четвертая передача. Четвертая передача немного меньше третьей.Во многих автомобилях, когда автомобиль переходит на четвертую передачу, выходной вал движется с той же скоростью, что и первичный. Такое расположение называется «прямым приводом». Типичное передаточное число составляет 0,972: 1

Пятая передача. В автомобилях с пятой передачей (также называемой «повышающей передачей») она подключена к значительно большей передаче. Это позволяет пятой передаче вращаться намного быстрее, чем передача, передающая мощность. Типичное передаточное число составляет 0,78: 1.

Детали механической трансмиссии

Итак, к настоящему моменту вы должны иметь общее представление о назначении трансмиссии: она обеспечивает оптимальную скорость вращения двигателя (не слишком медленную и не слишком быструю), одновременно обеспечивая колеса нужное количество энергии, необходимое им для движения и остановки автомобиля, в какой бы ситуации вы ни оказались.

Давайте посмотрим на детали трансмиссии, которые позволяют этому случиться:

Входной вал. Входной вал идет от двигателя. Он вращается с той же скоростью и мощностью, что и двигатель.

Промежуточный вал. Промежуточный вал (он же промежуточный вал) находится сразу под выходными валами. Промежуточный вал соединяется напрямую с первичным валом через шестерню с фиксированной скоростью. Когда первичный вал вращается, вращается и промежуточный вал с той же скоростью, что и первичный вал.

Помимо шестерни, которая получает мощность от первичного вала, на промежуточном валу также есть несколько шестерен, по одной для каждой «передачи» автомобиля (1-5), включая задний ход.

Выходной вал. Выходной вал проходит параллельно над промежуточным валом. Это вал, который передает мощность на остальную трансмиссию. Мощность, которую выдает выходной вал, зависит от того, какие шестерни на нем включены. Выходной вал имеет свободно вращающиеся шестерни, закрепленные на шарикоподшипниках.Скорость выходного вала определяется тем, какая из пяти шестерен находится на «передаче» или включена.

1-5 передачи. Это шестерни, которые установлены на выходном валу подшипниками и определяют, на какой «передаче» находится ваш автомобиль. Каждая из этих шестерен постоянно сцепляется с одной из шестерен промежуточного вала и постоянно вращается. Это постоянно запутанное устройство — это то, что вы видите в синхронизированных трансмиссиях или трансмиссиях с постоянным зацеплением, которые используются в большинстве современных транспортных средств.(Мы немного поговорим о том, как все шестерни всегда могут вращаться, в то время как только одна из них фактически передает мощность трансмиссии.) на пятую передачу. Помните, передаточные числа. Поскольку первая шестерня больше, чем шестерня промежуточного вала, к которой она подключена, она может вращаться медленнее, чем входной вал (помните, промежуточный вал движется с той же скоростью, что и входной вал), но передает большую мощность на выходной вал.По мере увеличения передач передаточное число уменьшается, пока вы не достигнете точки, в которой входной и выходной валы движутся с одинаковой скоростью и выдают одинаковую мощность.

Холостая шестерня. Промежуточная шестерня (иногда называемая «промежуточной шестерней заднего хода») находится между шестерней заднего хода на выходном валу и шестерней на промежуточном валу. Промежуточная шестерня — это то, что позволяет вашему автомобилю двигаться задним ходом. Задняя передача — единственная передача в синхронизированной коробке передач, которая не всегда сцепляется или вращается с шестерней промежуточного вала.Он движется только тогда, когда вы фактически включаете задний ход.

Хомуты / втулки синхронизатора. Большинство современных автомобилей имеют синхронизированную трансмиссию, то есть шестерни, передающие мощность на выходной вал, постоянно сцепляются с шестернями на промежуточном валу и постоянно вращаются. Но вы можете подумать: «Как все пять шестерен могут постоянно сцепляться и постоянно вращаться, но только одна из этих шестерен действительно передает мощность на выходной вал?»

Другая проблема, которая возникает при постоянном вращении шестерен, заключается в том, что ведущая шестерня часто вращается с другой скоростью, чем выходной вал, к которому она подсоединена.Как синхронизировать шестерню, вращающуюся с другой скоростью, чем выходной вал, и плавно, не вызывая сильного шлифования?

Ответ на оба вопроса: хомуты синхронизатора.

Как упоминалось выше, шестерни 1-5 закреплены на выходном валу с помощью шарикоподшипников. Это позволяет всем передачам свободно вращаться одновременно при работающем двигателе. Чтобы включить одну из этих шестерен, нам нужно надежно соединить ее с выходным валом, чтобы мощность передавалась на выходной вал, а затем на остальную трансмиссию.

Между каждой из шестерен находятся кольца, называемые втулками синхронизатора. В пятиступенчатой ​​коробке передач имеется муфта между 1-й и 2-й передачами, между 3-ей и 4-й передачами, а также между 5-й и задней передачами.

Каждый раз, когда вы переключаете автомобиль на передачу, втулка синхронизатора переключается на движущуюся передачу, которую вы хотите включить. На внешней стороне шестерни ряд конических зубьев. Втулка синхронизатора имеет канавки для приема этих зубцов. Благодаря передовой инженерной мысли, втулка синхронизатора может соединяться с шестерней с очень небольшим шумом или трением даже во время движения шестерни и синхронизировать скорость шестерни с входным валом.Как только втулка синхронизатора входит в зацепление с ведущей шестерней, эта ведущая шестерня передает мощность на выходной вал.

Когда автомобиль находится в «нейтральном» положении, ни одна из муфт синхронизатора не зацепляется с ведущей шестерней.

Хомуты синхронизатора также легче понять визуально. Вот небольшой небольшой клип, который отлично объясняет, что происходит (начинается примерно с отметки 1:59):

Gearshift. Переключение передач — это то, что вы перемещаете, чтобы включить передачу.

Тяга переключения. Штанги переключения — это то, что перемещает муфты синхронизатора в сторону передачи, которую вы хотите включить. На большинстве пятиступенчатых автомобилей есть три тяги переключения передач. Один конец тяги переключения передач соединен с рычагом переключения передач. На другом конце штока переключения передач находится вилка переключения передач, которая удерживает втулку синхронизатора.

Вилка переключения. Вилка переключения передач удерживает втулку синхронизатора.

Сцепление. Сцепление находится между двигателем и коробкой передач трансмиссии.Когда сцепление выключено, оно прерывает поток мощности между двигателем и коробкой передач. Это отключение питания позволяет двигателю продолжать работать, даже если остальная часть трансмиссии автомобиля не получает никакой мощности. Когда мощность двигателя отключена от трансмиссии, переключение передач становится намного проще и предотвращает повреждение шестерен трансмиссии. Вот почему всякий раз, когда вы переключаете передачу, вы нажимаете педаль сцепления и выключаете сцепление.

Когда сцепление включено — ваша нога отрывается от педали — восстанавливается мощность между двигателем и трансмиссией.

Как работают механические коробки передач

Итак, давайте соберем все это вместе и рассмотрим, что происходит, когда вы переключаете передачи в автомобиле. Начнем с того, что заведем машину и переключимся на вторую передачу.

Когда вы заводите автомобиль с механической коробкой передач, прежде чем повернуть ключ, вы отключите сцепление , нажав на педаль сцепления. Это разъединяет поток мощности между входным валом двигателя и трансмиссией. Это позволяет вашему двигателю работать, не передавая мощности остальной части автомобиля.

При выключенном сцеплении переводите рычаг переключения передач на первую передачу. Это заставляет переключающий стержень в коробке передач вашей трансмиссии перемещать переключающую вилку в направлении первой передачи, которая прикреплена к выходному валу через шарикоподшипники.

Эта первая шестерня выходного вала зацеплена с шестерней, которая соединена с промежуточным валом . Промежуточный вал соединяется с входным валом двигателя через шестерню и вращается с той же скоростью, что и входной вал двигателя.

К вилке переключения передач прикреплено кольцо синхронизатора . Втулка синхронизатора выполняет две функции: 1) надежно крепит ведущую шестерню к выходному валу, чтобы шестерня могла передавать мощность на выходной вал, и 2) она обеспечивает синхронизацию шестерни со скоростью выходного вала.

Как только втулка синхронизатора входит в зацепление с первой передачей, шестерня надежно соединяется с выходным валом, и теперь автомобиль находится на передаче.

Чтобы автомобиль начал движение, вы слегка нажимаете на газ (что создает большую мощность двигателя) и медленно убираете ногу со сцепления (которое включает сцепление и переключает мощность между двигателем и коробкой передач).

Поскольку первая передача большая, она заставляет выходной вал вращаться медленнее, чем входной вал двигателя, но передает больше мощности остальной трансмиссии. Это благодаря чудесам передаточных чисел .

Если вы все сделали правильно, машина будет медленно двигаться вперед.

Как только вы заведете машину, вам захочется ехать быстрее. Но с автомобилем на первой передаче вы не сможете ехать очень быстро, потому что передаточное число заставляет выходной вал вращаться с определенной скоростью.Если вы нажмете педаль газа на первой передаче, вы просто заставите входной вал двигателя очень быстро вращаться (и, возможно, повредите двигатель в процессе), но не увидите увеличения скорости автомобиля.

Чтобы увеличить скорость выходного вала, нам нужно переключиться на вторую передачу. Итак, мы нажимаем на сцепление, чтобы отключить мощность между двигателем и коробкой передач и переключиться на вторую передачу. Это перемещает шток переключения, имеющий вилку переключения и втулку синхронизатора, ко второй передаче.Хомут синхронизатора синхронизирует скорость второй передачи с выходным валом и прочно прикрепляет ее к выходному валу. Выходной вал теперь может вращаться быстрее, при этом входной вал двигателя не будет яростно вращаться, чтобы произвести необходимую автомобилю мощность.

Остальные пять передач промыть, промыть и повторить.

Задний ход — исключение. В отличие от других ведущих передач, на которых вы можете переключаться на повышенную передачу, не останавливая автомобиль полностью, для переключения передач задним ходом вам необходимо стоять на месте.Это связано с тем, что шестерня заднего хода не всегда зацепляется с шестерней на промежуточном валу. Чтобы вставить шестерню заднего хода в соответствующую шестерню промежуточного вала, необходимо убедиться, что промежуточный вал не движется. Чтобы промежуточный вал не вращался, вам необходимо полностью остановить автомобиль.

Конечно, вы можете заставить движущийся вперед автомобиль включить заднюю передачу, но это не будет звучать или чувствовать себя красиво, и вы можете серьезно повредить трансмиссию.

Теперь, когда вы включаете передачу, вы всегда будете знать, что творится под капотом.Далее: автоматические трансмиссии.

Теги: Автомобили

Так работает механическая коробка передач

Вы когда-нибудь ходили по магазинам автомобилей и находили идеальный автомобиль только для того, чтобы узнать, что у него механическая коробка передач? Кажется, что в наши дни большинство людей в Соединенных Штатах не знают, как управлять рычагом переключения передач. Честно говоря, если у вас никогда не было времени, чтобы научить вас водить машину с механической коробкой передач, это может показаться невыполнимой задачей. Может быть, вам поможет узнать, как работает механическая коробка передач.

Обзор МКПП

Механическая коробка передач требует, чтобы водитель управлял сцеплением одной ногой, педалью газа другой, управлял одной рукой и перемещал механизм переключения другой. Это требует некоторой координации и поначалу может сбивать с толку, но с практикой все необходимые движения выполняются без особой мысли. Во всем мире механические трансмиссии являются самым популярным типом трансмиссии. Вероятно, это связано с более низкой стоимостью и повышенной надежностью по сравнению с автоматической коробкой передач.

Зачем нужна коробка передач

Все автомобили, приводимые в движение электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания, передают мощность на трансмиссию путем поворота ведущей оси. Это вращательное движение измеряется как значение крутящего момента. Двигатели и двигатели имеют индивидуально уникальные диапазоны оборотов в минуту (об / мин), в которых они создают наибольший крутящий момент. Трансмиссии необходимы для того, чтобы мотор или двигатель работал в оптимальном диапазоне оборотов на различных скоростях. На низких скоростях требуется понижающая передача для предотвращения остановки двигателя / мотора, в то время как на высоких скоростях может быть предусмотрена повышающая передача, чтобы не допускать частоту вращения двигателя / мотора, превышающую безопасные диапазоны.

Как работает механическая коробка передач

Следует помнить одну ключевую вещь — понятие передаточного числа. Зубья шестерни сцепляются друг с другом. Когда большая шестерня входит в зацепление и приводит в движение малую шестерню, маленькая шестерня будет вращаться быстрее, чем большая. Чем больше разница в размерах, тем выше передаточное число.

Шестерни в механической коробке передач установлены на валах, которые вращают другие шестерни внутри коробки передач. Селектор переключения передач определяет, какие передачи входят в зацепление.Гипотетические соединители с постоянной сеткой и синхронизирующие кольца обеспечивают плавное скольжение. Запуск на первой передаче позволяет двигателю работать с оптимальными оборотами для создания крутящего момента, необходимого для перевода автомобиля из неподвижного положения в состояние движения. Как только автомобиль начнет движение и достигнет верхнего предела оптимального диапазона оборотов, трансмиссия может быть переведена на вторую передачу. Этот более высокий диапазон передач позволит двигателю вернуться к нижнему пределу «золотой середины». Продолжайте ускоряться и переключаться до тех пор, пока не будет достигнута желаемая скорость, поддерживая диапазон оборотов, который позволяет двигателю работать эффективно.

Включение передачи заднего хода достигается за счет трехступенчатой ​​системы без синхронизатора. Это означает, что перед переключением на заднюю передачу вращение трансмиссионного вала должно полностью прекратиться. Остановка вращения трансмиссионного вала без остановки вращения двигателя требует разъединения между ними. Это разъединение называется сцеплением.

Как работает сцепление

Автомобиль с механической коробкой передач будет иметь три педали у пола со стороны водителя.Одна сторона — более длинный акселератор, посередине — квадратная педаль тормоза, а затем педаль сцепления аналогичной формы. Нажатие педали сцепления отключает поток мощности к трансмиссии без выключения двигателя.

Когда педаль сцепления нажата, активируется механизм, снимающий напряжение на диске сцепления, установленном между двигателем и трансмиссией. Это позволяет двигателю вращать без проворачивания трансмиссионного вала.

При включении рычага переключения передач и отпускании педали сцепления медленно включается диск сцепления, начинается вращение вала трансмиссии и начинается движение автомобиля.

Как работает механическая коробка передач

Механическая коробка передач помогает автомобилю достичь желаемой скорости за счет использования шестерен, сцепления и переключателя. Это работает так: когда водитель хочет переключить передачу, он нажимает на педаль сцепления, одновременно отпуская газ. Это выключает сцепление в трансмиссии, позволяя водителю переключаться на более высокую или более низкую передачу.

Передача заднего хода представляет собой еще один вариант, используемый, когда транспортное средство не находится в движении.Подключенная к двигателю через сцепление, трансмиссия вращается с той же скоростью, что и двигатель, в основном за счет маховика. Прижимной диск прижимает диск сцепления к маховику, блокируя двигатель с трансмиссией, обеспечивая их одинаковую скорость.

Так что насчет преимуществ? Некоторые из преимуществ механической коробки передач по сравнению с автоматической версией включают улучшенную экономию топлива, долговечность и стоимость. Некоторые из недостатков включают более сложную кривую обучения, более низкую скорость переключения передач и большую концентрацию, необходимую для вождения, особенно при управлении автомобилем на холмистой местности.

Пятиступенчатая коробка передач

Также называемая бесступенчатой ​​трансмиссией (CVT), концепция механической трансмиссии заключается в поддержании оборотов двигателя на достаточно низком уровне, чтобы он не сгорел, при этом поддерживая желаемую скорость. Так как же это достигается с помощью трансмиссии? Он контролирует скорость автомобиля за счет использования шестерен по отношению друг к другу. Так называемые передаточные числа, каждая передача на рычаге переключения передач имеет соответствующее передаточное число, а также диапазон оборотов.

Подумайте об этом так: в примере с пятиступенчатой ​​коробкой передач двигатель увеличивает обороты по мере того, как автомобиль набирает скорость. Как только обороты достигают определенного уровня, водители затем нажимают педаль сцепления, одновременно выпуская газ, переключая передачу при выключении сцепления. Это, в свою очередь, переводит трансмиссию на следующую более высокую передачу, уменьшая количество оборотов в минуту и ​​снова запускает процесс, когда двигатель переходит на следующую передачу.

Чаще всего для переключения на пониженную передачу нажимают педаль сцепления и переключают на желаемую передачу, причем не обязательно в обратном порядке.Например, при желании драйвер может переключиться с третьего на первый с небольшим количеством нежелательных эффектов, хотя им следует этого избегать.

Шестерни и обороты

Передачи в большинстве автомобилей с механической трансмиссией включают первую, вторую, третью, четвертую и заднюю передачу, а в некоторых высокопроизводительных автомобилях вплоть до пятой или шестой передачи. В нейтральном положении сцепление не задействовано, и водителю требуется включить стояночный тормоз, чтобы автомобиль не катился во время стоянки.Когда водитель переключает передачи, двигатель развивает увеличивающееся количество оборотов в минуту, также известное как число оборотов в минуту.

Но насколько важны обороты для оптимальной производительности автомобиля? Число оборотов двигателя транспортного средства представляет собой количество оборотов коленчатого вала за одну минуту. Чем выше частота вращения, тем быстрее едет автомобиль и тем тяжелее работает двигатель. Если бы двигатель работал на максимальных оборотах в течение длительного времени, он вскоре изнашивался бы из-за возникающего тепла и напряжения.Шестерни в трансмиссии вместе с муфтой снижают обороты при каждом переключении на повышенную передачу, чтобы двигатель не работал постоянно на высоких оборотах.

Водители должны переключать каждую передачу, когда она достигает верхних оборотов своего диапазона. После некоторого времени за рулем водители обычно могут сказать, когда им нужно переключиться. Чем выше передача, тем выше его максимальные обороты: первая передача колеблется от 1200 до 1300 оборотов в минуту, а пятая передача достигает максимальной скорости более 3000 оборотов в минуту.

Рычаг переключения передач управляет тремя стержнями, которые толкают три вилки, которые включают различные передачи.Когда водитель перемещает рычаг переключения передач влево и вправо, вилка перемещает хомуты, которые включают каждую передачу. В перерывах между передачами рычаг переключения передач остается в нейтральном положении, а сцепление в трансмиссии остается выключенным.

Холостая шестерня и синхронизаторы

Некоторые базовые маневры при вождении, такие как включение заднего хода, требуют, чтобы в автомобилях с механической коробкой передач использовалась небольшая передача, называемая холостым ходом. При включении заднего хода вилка толкает хомут, перемещая большую шестерню в контакт с шестерней верхней передачи и промежуточной шестерней, позволяя автомобилю двигаться назад.Чтобы предотвратить движение автомобиля задним ходом во время движения вперед, передача заднего хода вращается в направлении, противоположном направлению других передач. Это гарантирует, что при этом собачьи зубья не входят в зацепление, что исключает возможность повреждения трансмиссии.

В прошлом водители транспортных средств следовали практике, называемой двойным сцеплением. Этот маневр включал перевод коробки передач в нейтральное положение и использование моторного тормоза для согласования скорости двигателя. Затем водитель снова включил сцепление, чтобы переключиться на желаемую передачу.Современные автомобили используют синхронизаторы, чтобы исключить необходимость в этой практике. Синхронизатор обеспечивает фрикционный контакт муфты с зубьями кулачка шестерни. Таким образом, воротник и шестерня синхронизируются. Это обеспечивает более плавное переключение без необходимости заранее переводить коробку передач в нейтральное положение.

Коленчатый вал и сцепление

Эффективная работа механической коробки передач включает такие детали, как коленчатый вал и сцепление. Коленчатый вал находится внутри двигателя транспортного средства и вращается в соответствии с работой камер.Чем больше камер или цилиндров содержит двигатель транспортного средства, тем большую мощность в виде крутящего момента он производит. Коленчатый вал передает этот крутящий момент или вращательное усилие на трансмиссию, которая соединяется с двигателем через колпак. Трансмиссия, в свою очередь, передает этот крутящий момент на ведущий вал и дифференциал. Дифференциал содержит простую планетарную зубчатую передачу, которая помогает постепенно передавать мощность, вырабатываемую двигателем, на колеса, давая автомобилю движение вперед.

Сцепление играет важную роль во всем этом процессе. Когда водитель включает передачу и снимает ногу с педали сцепления, автомобиль начинает двигаться вперед. Когда водителю нужно остановиться, он нажимает педаль сцепления вместе с тормозом, одновременно сбрасывая газ. Это выключает сцепление и останавливает вращение трансмиссии, позволяя автомобилю остановиться.

Как работают передаточные числа

Шестерни в механической коробке передач являются жизненно важной частью работы транспортного средства.Шестерни вращаются синхронно с двигателем. Накладка сцепления работает синхронно с маховиком, убедитесь, что двигатель и трансмиссия остаются заблокированными вместе, чтобы предотвратить проскальзывание шестерен. Используемые передачи зависят в первую очередь от конкретной передачи, на которой в настоящее время находится транспортное средство. Передачи варьируются от первой до четвертой и пятой, а иногда и шестой передачи на высокопроизводительных автомобилях.

Шестерни трансмиссии согласовываются друг с другом, чтобы обеспечить необходимое количество оборотов в минуту для данной конкретной передачи и скорости.Передаточное число — это разница в размерах различных шестерен по отношению друг к другу и количестве зубьев, которые каждая шестерня содержит.

Синхронизация и несинхронизация передач

Чтобы получить более подробное представление о том, как работают механические коробки передач, давайте взглянем на синхронизированные и несинхронизированные трансмиссии. В то время как многие небольшие автомобили оснащены синхронизирующей трансмиссией, тяжелые грузовики и другая техника не оснащены. Вместо этого они содержат несинхронизированную передачу.

Синхронизирующая трансмиссия использует синхронизаторы для согласования скорости передачи со скоростью двигателя путем трения втулки о небольшую латунную муфту на передаче.Несинхронизированная трансмиссия не имеет этой способности, требуя от водителей двойного сцепления, чтобы снизить скорость двигателя до уровня, на который переключаются водители более высокой передачи. Коробки передач без синхронизатора не страдают от такого сильного износа, как версии с синхронизатором, а переключение передач в версиях без синхронизатора работает намного быстрее.

Уход за механической коробкой передач, включая замену жидкости в соответствии с графиком технического обслуживания, гарантирует ее исправное состояние в течение многих лет.Со временем сцепление обычно изнашивается и, в конечном итоге, требует замены. Когда это произойдет, попросите механика выполнить необходимый ремонт и техническое обслуживание и как можно скорее вернуться в дорогу.

Распространенные проблемы и симптомы проблем с ручной коробкой передач

При определении проблем с механической коробкой передач помните о следующих общих проблемах и симптомах:

• Под подвижным сцеплением понимается диск сцепления, который не отсоединяется от маховика.Когда это происходит, трансмиссия и сцепление продолжают вращаться с одинаковой скоростью, что затрудняет или делает невозможным переключение передач. Механик осмотрит и порекомендует исправить трансмиссию в этом случае.
• Пробуксовка означает, что трансмиссия переключается на передачу и выключается. Вы можете объяснить это изношенным или сломанным рычажным механизмом, удерживающим шестерню на месте.
• Автомобиль, который скрипит и трясется, может иметь неисправную трансмиссию. Причина варьируется от плохого сцепления до изношенных или поврежденных шестерен и синхронизаторов.
• Горящий индикатор Check Engine также может указывать на проблему с механической коробкой передач. Попросите механика провести диагностику, чтобы сначала определить проблему; затем попросите их исправить это, если необходимо.

Как работает механическая коробка передач

Механическая коробка передач также известна как рычаг переключения передач (в США), механическая коробка передач, коробка передач с ручным управлением или стандартная коробка передач. Этот тип системы трансмиссии для автомобилей использует управляемое водителем сцепление, которое обычно включается или выключается ручным рычагом или, чаще всего, ножной педалью.

Этот тип трансмиссии транспортного средства — это трансмиссия с рычагом или рычагом для переключения передач и третьей педалью для управления сцеплением.

А знаете ли вы, как работает механическая коробка передач? А чем он отличается от автоматической коробки передач?

В автомобильной промышленности все еще продаются более современные автомобили с ручным управлением. Теперь современные автомобили с рычагом переключения передач могут иметь до семи или восьми скоростей, но они остаются полностью одинаковыми.

Эта статья познакомит вас с «волшебством» механической коробки передач.Эта статья позволит вам изучить, как работает механическая коробка передач, разницу между автоматической и механической коробками передач, типы механической трансмиссии, ведущие автомобили с механической коробкой передач 2019 года и другие факты о стандартной системе трансмиссии в автомобилях.

Так что оставайтесь на краю стула и продолжайте читать!

Что такое механическая коробка передач?

Уход за механической коробкой передач Моя машина

Механическая коробка передач в автомобилях до сих пор остается одной из широко используемых трансмиссионных систем в мире.Все мы знаем, что двигатель транспортного средства создает вращательную (или вращающуюся) мощность. Чтобы управлять автомобилем, ему необходимо передать крутящий момент на колеса от приводного вала.

Чтобы передать энергию вращения (кинетическую энергию) на колеса автомобиля, здесь задействована система трансмиссии. Но как вы можете изменить скорость автомобиля, не изменяя скорость двигателя? Это настолько просто, что трансмиссия меняет передаточное число, чтобы ускорить или замедлить автомобиль.

В механической коробке передач маховик соединен с коленчатым валом двигателя и вращается вместе с ним.Диск сцепления расположен между маховиком и нажимным диском. Эти двое держатся друг против друга под давлением.

Когда вы запускаете двигатель и нажимаете сцепление, маховик вращает диск сцепления, и здесь происходит передача. Изменение передаточного числа происходит путем нажатия педали сцепления, когда одна рука выбирает передачу. Позже мы обсудим, как сцепление, шестерни, муфты синхронизатора и другие части механической коробки передач используются для управления автомобилем.

Основные части системы механической трансмиссии в автомобиле

Помните, что трансмиссию механической трансмиссии не следует путать с механизмом рулевого управления с усилителем. Чтобы узнать, как работают механические коробки передач в транспортных средствах, лучше всего узнать больше о деталях и элементах, составляющих эту систему. Мы перечислим здесь основные части системы механической трансмиссии транспортного средства:

1. Сцепление

Сцепление — это та часть системы трансмиссии, которая работает для включения и отключения движущихся элементов приводных валов.Сцепление находится между двигателем и коробкой передач трансмиссии.

Когда сцепление нажато, оно прерывает поток мощности между двигателем и коробкой передач, но позволяет двигателю работать. За это время легче переключать передачи и избежать повреждения шестерен.

2. Входной вал

Входной вал вращается так же, как частота вращения двигателя, от которой зависят его мощность и крутящий момент.

3. Выходной вал

Выходной вал, работающий параллельно промежуточному валу, передает мощность на остальную часть трансмиссии в системе трансмиссии.Этот вал проходит над промежуточным валом и имеет набор шестерен, выходная мощность которого зависит от того, какие шестерни на нем находятся в зацеплении. Этот вал имеет свободно вращающиеся шестерни, установленные на полностью смазанных шарикоподшипниках. Его скорость определяется тем, какая передача (с первой по пятая) включена.

4. Контрвал

Промежуточный вал, также известный как промежуточный вал, расположен ниже и проходит параллельно выходным валам. Он напрямую связан с входным валом через шестерню с фиксированной скоростью.

Промежуточный вал вращается с той же скоростью, что и первичный вал, и вращается вместе с ним при каждом вращении первичного вала. Промежуточный вал имеет все шестерни (с 1-й по 5-ю), которые получают мощность от первичного вала, включая шестерню заднего хода.

5. Контрвал

Промежуточный вал, также известный как «промежуточный вал», расположен ниже и проходит параллельно выходным валам. Он напрямую связан с входным валом через шестерню с фиксированной скоростью.

Промежуточный вал вращается с той же скоростью, что и первичный вал, и вращается вместе с ним при каждом вращении первичного вала.Промежуточный вал имеет все шестерни (с 1-й по 5-ю), которые получают мощность от первичного вала, включая шестерню заднего хода.

6. Передачи с первой по пятую (с 1-й по 5-ю)

Эти шестерни прикреплены к выходному валу с помощью шарикоподшипников. Эти зубчатые передачи определяют, какое «снаряжение» вы используете, и все они постоянно вращаются. Каждая шестерня всегда зацеплена и вращается с одной из шестерен промежуточного вала.

Большинство современных транспортных средств имеют этот набор шестерен, и их расположение с постоянным зацеплением — это то, что вы можете найти в синхронизированных трансмиссиях или коробках передач с постоянным зацеплением.Все эти шестерни вращаются одновременно, но только одна из них передает мощность на трансмиссию с помощью втулок или втулок синхронизатора (подробнее об этом позже).

7. Промежуточная шестерня

Промежуточная шестерня, как следует из названия, представляет собой стационарную шестерню, которая позволяет вашему автомобилю двигаться задним ходом. Эта шестерня, которую иногда называют «промежуточной шестерней заднего хода», находится между реверсивной шестерней на выходном валу и шестерней на промежуточном валу.

Эта промежуточная шестерня — единственная шестерня в системе трансмиссии, которая не всегда вращается вместе с промежуточным валом, поскольку она вращается только при включении заднего хода.

8. Вилка переключения передач

Этот элемент удерживает втулку синхронизатора.

9. Тяга переключения

Большинство автомобилей с 5-ступенчатой ​​механической коробкой передач имеют 3 тяги переключения. Эти стержни позволяют муфте синхронизатора двигаться к передаче, которую вы хотите включить. Конец стержня переключения передач соединен с переключателем передач, а на другом конце соединена вилка переключения, которая удерживает втулку.

10. Втулки или манжеты синхронизатора

Большинство современных автомобилей с механической коробкой передач в настоящее время имеют синхронизированную коробку передач.Это говорит о том, что шестерни, передающие мощность на выходной вал, постоянно связаны или сцеплены с шестернями на промежуточном валу, и они вращаются одновременно. Но только одна из этих шестерен действительно передает мощность на трансмиссию.

11. Переключение передач

Рычаг переключения передач или рычаг — это рычаг переключения передач, который вы перемещаете, чтобы включить передачу.

Рис. 1: Основные части системы механической трансмиссии

Что такое передаточное число?

Механическая трансмиссия имеет внутри коробки передач комплекты шестерен различных размеров.Но в отличие от автоматической коробки передач, коробка передач с рычагом переключения передач не имеет планетарной передачи. В системе механической трансмиссии есть зубчатые передачи разных размеров.

В механической коробке передач имеется входной вал двигателя, соединенный с выходным валом, приводящим в движение колеса. Под этим валом находится промежуточный вал, и оба этих вала имеют шестерни.

Шестерни различного размера могут увеличивать или уменьшать крутящий момент без изменения скорости двигателя.Это все из-за передаточных чисел, которые отражают соотношение шестерен между собой по размеру. Если шестерни разных размеров зацепляются друг с другом (или входят в зацепление), шестерни могут вращаться с разными скоростями и обеспечивать разную мощность.

Большинство современных автомобилей с механической коробкой передач имеют до 4-х ступенчатой ​​коробки передач, в то время как некоторые имеют 5-ю передачу (также называемую «повышающей передачей»).

Передаточные числа типичного автомобиля с 5-ступенчатой ​​механической коробкой передач

1.Первая передача

Первая передача — самая большая в системе трансмиссии, которая сцеплена с меньшей передачей. Обычное передаточное отношение, когда автомобиль находится на первой передаче, составляет 3,166: 1. Включение первой передачи позволяет вам иметь более низкую скорость, но более высокую. Это передаточное число идеально подходит для запуска автомобиля.

2. Вторая шестерня

Имея немного меньший диаметр, чем первая шестерня, вторая шестерня сцепляется с ней (первая шестерня). Вторая передача обычно имеет передаточное число 1.882: 1, где скорость немного увеличивается, но мощность уменьшается.

Вторая передача удобна при трогании с места на скользкой поверхности. Он также идеально подходит для торможения двигателем при спуске с крутого холма. Эта передача обычно используется для скоростей от 5 до 15 миль в час.

3. Третья передача

Третья передача также связана с первой передачей и немного меньше второй. Обычно это соотношение составляет 0,972: 1 и подходит для скоростей от 15 до 30 миль в час.

4.Четвертая передача

Четвертая передача немного меньше третьей передачи и идеально подходит для скоростей от 30 до 40 миль в час. Четвертая передача, также известная как «прямой привод», имеет типичное передаточное число 0,972: 1 и вращается с той же скоростью, что и входной вал, когда ваш автомобиль находится на этой передаче.

5. Пятая передача

Также называемая «повышающей передачей», автомобили с пятой передачей обычно связаны с более крупной передачей. Это заставляет пятую передачу вращаться быстрее, чем шестерня, передающая мощность в трансмиссию.Его типичное соотношение составляет 0,78: 1 и используется для скоростей выше 40 миль в час.

Механическая коробка передач и автоматическая

Fg.2: Механическая коробка передач и автоматическая коробка передач

Между автоматической и ручной коробкой передач есть два основных различия, о которых вы могли не знать до сих пор.

Первое отличие в том, что в АКПП нет переключения передач вручную. Все остальное происходит автоматически, как только вы включаете трансмиссию автомобиля.Во-вторых, в автоматической коробке передач нет педали сцепления, как в механической коробке передач.

Узнайте больше о различиях между автоматической коробкой передач и механической коробкой передач здесь.

Как работает механическая коробка передач

Fg.3: Механическая коробка передач работает — Via: giphy.com

Теперь вы знаете основы (детали, передаточные числа и т. Д.) Механической трансмиссии в автомобиле , возможно, вы захотите узнать, как работает эта передача? Если вы будете знать основы того, как работает механическая коробка передач, вам будет легче научиться управлять автомобилем с механической коробкой передач.Итак, поехали!

Чтобы завести автомобиль с механической коробкой передач, перед тем, как включить ключ зажигания, необходимо выключить сцепление, нажав на педаль сцепления. Это действие отключит поток мощности между входным валом и системой трансмиссии, что позволит двигателю работать без передачи мощности на остальную часть автомобиля.

Затем переключение передач можно переключить на первую передачу при отключенном сцеплении. Шток переключения передач в коробке передач перемещает вилку переключения в сторону первой передачи.Первая передача входит в зацепление с шестерней, соединенной с промежуточным валом, и вращается с той же скоростью, что и выходной вал двигателя.

Переключающая вилка имеет втулку синхронизатора, которая выполняет две функции:

1. Она надежно прикрепляет ведущую шестерню к выходному валу, чтобы она могла передавать мощность на этот вал, и,

2. воротник гарантирует, что шестерня имеет ту же скорость, что и выходной вал.

После того, как хомут подсоединен к первой передаче, автомобиль переходит на передачу.Чтобы запустить автомобиль, нажмите на педаль газа, чтобы увеличить обороты двигателя, затем медленно нажмите на сцепление, сняв с него ногу. Автомобиль начнет движение вперед.

Если вы хотите ехать быстрее, вам нужно перейти на вторую передачу. При этом необходимо нажать педаль сцепления и переключить коробку передач на вторую передачу.

Для остальных 5 передач (если у вас 5-ступенчатая машина) просто повторите процесс нажатия и нажатия педали сцепления, пока одна из ваших рук управляет переключением передач.

Чтобы совершить маневр задним ходом, необходимо остановить автомобиль, чтобы можно было включить передачу заднего хода. В отличие от передач с первой по пятую, передача заднего хода не связана постоянно с шестерней на промежуточном валу.

Fg.4: Механическая коробка передач

Рис. 5: Схема механической коробки передач — Via: gfycat.com

Посмотрите это видео, чтобы четко понять, как работает механическая коробка передач:

Заключение

Вы нашли это обсуждение интересным?

Несмотря на то, что автомобиль с автоматической коробкой передач быстрее механической коробки передач, он дает водителям полный контроль над передачами и временем переключения и не требует таких больших затрат.

Теперь вы знаете, как работает механическая коробка передач, и оцените тот факт, что эта система трансмиссии более привлекательна для такого водителя, как вы.

Пожалуйста, присылайте свои комментарии в поле для комментариев ниже, если вам есть что сказать, и поделитесь этой статьей, если она вам понравилась.

Что такое автоматическая ручная коробка передач? | Summit Truck Group

За последние пару лет произошли значительные изменения в типах трансмиссии коммерческих грузовиков.Механические трансмиссии безраздельно господствовали среди многих автопарков, но их быстро заменили более новые автоматизированные механические трансмиссии.

Экономия топлива и более эффективное переключение передач — вот некоторые из причин, по которым многие автопарки переходят на автоматизированную механическую коробку передач. Узнайте больше о AMT для грузовиков здесь ниже.

Что такое AMT?

AMT или автоматическая механическая коробка передач — это усовершенствованная или модифицированная механическая коробка передач, в которой не требуется задействовать педаль сцепления при переключении передач.Грузовики AMT управляются с помощью двух педалей, педалей акселератора и тормоза, в отличие от трехпедальной системы, используемой в механической коробке передач.

Вместо того, чтобы водитель постоянно включал сцепление, чтобы инициировать переключение передач, AMT управляет передачами с помощью комбинации программного обеспечения и гидравлики. В коммерческих грузовиках AMT система управляет сцеплением с помощью электроники, чтобы при необходимости переключать передачи, а также согласовывает обороты грузовика.

Чем автоматическая ручная коробка передач отличается от автоматической коробки передач?

Три типа трансмиссий грузовых автомобилей включают механическую, автоматическую и AMT.Хотя механические коробки передач относительно просто объяснить, многие люди часто не понимают, как автоматизированные механические коробки передач работают по сравнению с автоматическими.

И автоматическая коробка передач, и автоматическая механическая коробка передач используют две педали для управления грузовиком, что обеспечивает схожий опыт вождения. Однако грузовики AMT имеют те же внутренние функции, что и руководства, поэтому водители испытывают небольшую паузу при переключении передач.

Кроме того, коммерческие грузовики AMT намного легче по сравнению с автоматикой, что позволяет водителям максимально увеличить полезную нагрузку грузовика.Другое существенное отличие состоит в том, что грузовики AMT могут работать в полностью ручном режиме для переключения передач без использования педали сцепления.

Преимущества использования автоматизированной механической трансмиссии в коммерческих грузовиках

Возросшая популярность автоматизированной ручной трансмиссии в коммерческих грузовиках объясняется несколькими причинами, начиная от лучшей экономии топлива и меньших затрат на техническое обслуживание и заканчивая более счастливыми водителями. Вот некоторые из заметных преимуществ:

• Сочетание лучших характеристик — Грузовики AMT обычно описываются как предлагающие удобство вождения и легкость автоматических трансмиссий с надежностью и долговечностью механических трансмиссий.
• Экономия топлива — Поскольку компьютеры и электроника решают, когда переключать передачи и при оптимальных оборотах, грузовики с AMT демонстрируют лучшую экономию топлива.
• Минимальное обслуживание — Автопаркам не нужно заниматься обслуживанием сцепления и заменой жидкости во время обслуживания, что приводит к значительной общей экономии и сокращению времени простоя.
• Более высокая тяговая способность — Коммерческие грузовики с AMT иногда могут предлагать более высокую буксировочную способность при большей полной массе автопоезда по сравнению с аналогичным грузовиком того же класса с полностью автоматической коробкой передач.
• Набор водителей — парк с автоматизированными механическими коробками передач имеет больший резерв талантов водителей, так как с этими грузовиками намного проще управлять
• Снижает расходы на обучение вождению — Время и затраты на обучение водителей с грузовиками AMT также относительно ниже, поскольку эти грузовики менее сложны и понятны, чем грузовики с механической трансмиссией.
• Снижает непостоянство в экономии топлива — Автоматическая механическая трансмиссия снижает непостоянство экономии топлива в автопарке, а также значительно улучшает впечатление от вождения.
• Повышает безопасность водителя — Водителям не нужно думать о переключении передач и вместо этого они могут сосредоточиться на вождении.

Проблемы автоматической механической трансмиссии

• Более высокие начальные затраты — Коммерческие грузовики с автоматической механической коробкой передач обычно будут стоить значительно дороже по сравнению с аналогичными грузовиками с механической коробкой передач.
• Техническое обслуживание — Для работы автоматических трансмиссий потребуется сложное программное обеспечение и движущиеся части, что может привести к незначительному увеличению потребностей в техническом обслуживании парка и расходам. позаботьтесь о правильном сочетании различных элементов грузовика, включая двигатель, шины, ось и т. д.

Заключение

Автоматическая механическая коробка передач предлагает коммерческим грузовикам идеальный баланс легкости вождения и управляемости. Показанные выше преимущества грузовиков AMT означают, что многие автопарки продолжат перевод своих грузовиков с ручного управления на автоматику и в будущем.