Как устроена механическая коробка передач?

МКПП (механическая коробка передач)

    394 16 534k

МКПП, она же механическая коробка передач, иногда, в кругах автомехаников можно услышать как «коробка» или «коробас» — представляет собой устройство, составленное из набора шестерен, зацепляющихся между собой в различных вариациях, образуя передачи с различающимися передаточными числами.

Каждая передача предназначается для определенного скоростного режима и нагрузки на двигатель, их поочередное использование позволяет применять двигатель максимально эффективно с минимальным риском его перегрузки. Чем больше в автомобиле передач, тем лучше его приспосабливаемость к разным условиям движения.

Устройство коробки передач

Устройство и принцип работы коробки передач

Механическая коробка устроена таким образом:

  • Внизу коробки находится картера (конструктивно это корпус КПП);
  • Внутри валы с шестернями — первичный, вторичный и промежуточный валы;
  • Так же в МКПП стоит дополнительный вал и шестерня задней передачи;
  • Синхронизаторы;
  • Сверху коробки расположен механизм переключения передач (кулиса) с замковым и блокировочным устройствами;
  • В салоне выведен рычаг переключения скоростей.

Картер в месте со всем корпусом содержит все основные узлы и детали. Картер наполовину заполнен трансмиссионным маслом, которое нужно для смазки внутреннего механизма. Поскольку во время работы, шестерни коробки передач, подвергаются большим нагрузкам и должны смазываться дабы исключать трение и охлаждать детали.

Валы вращаются в подшипниках, которые впрессованы в картере. Валы коробки передач имеют большой наборы шестерен с разным числом зубьев.

Синхронизаторы нужны чтобы плавно и бесшумно переключались передачи, путем уравнивания угловых скоростей шестерней.

Механизм переключения передач предназначен менять передачи и управлять ею из салона с помощью рычага. Замковое устройство, при этом, не дает включать две передачи одновременно, а блокировочное держит передачу от самопроизвольного выключения.

Так как передаточное число определяется через соотношение количеству зубьев шестерен, находящихся во взаимодействии. Все механические КПП делятся на виды по количеству ступеней. Существуют 4-х, 5-ти и шести ступенчатые коробки. Помимо ступеней, МКПП делятся также на виды по числу валов.

Виды и конструкция МКПП

Коробка МКПП может быть выполнена по одной из двух распространенных концепций: трехвальной или двухвальной. Коробки первого типа устанавливаются преимущественно на заднеприводные машины, а вторые применяются на заднемоторных и переднеприводных авто. Схема коробки передач каждого типа имеет свои принципиальные отличия, поэтому рассматривать их следует по отдельности.

Схема механической коробки передач.

Трехвальная КПП

Схема коробки передач этого типа предполагает наличие трех валов, именуемых ведомым, промежуточным и ведущим. Ведущий вал через шлицы подключается к сцеплению. Промежуточный вал, расположенный параллельно. Момент на него передается жестко закрепленной шестерней.

Ведомый вал с целым рядом шестерней вращается независимо от ведущего. Шестерни этого вала крепятся не жестко. Между ними устанавливаются жестко закрепленные муфты синхронизаторов, имеющие возможность только продольного скольжения по валу.

Работа механической трансмиссии

В любой современной МКПП все три вала постоянно соприкасаются через шестерни. При включенной нейтральной передаче ведомый вал ничем не фиксируется, вращаясь свободно. Включение передачи приводит к продольному перемещению синхронизатора до стыковки с шестерней, что обеспечивает жесткое соединение ведомого вала и всей КПП с двигателем. Это позволяет начать передавать выбранный крутящий момент непосредственно на колеса. Для включения заднего хода применяется отдельный вал со своей шестерней.

Как правило, трехвальная коробка передач механика имеет косозубые шестерни, что гарантирует их прочность, бесшумность и износостойкость.

Двухвальная КПП

Здесь на подключаемом к сцеплению ведущем валу размещены неподвижные относительно него шестерни. Основное различие с предыдущей конструкцией – отсутствие промежуточного вала, поскольку здесь параллельно ведущему сразу идет ведомый, также снабженный подвижными шестернями, постоянно соприкасающимися с элементами ведущего вала.

Принцип работы здесь такой же, как и в 3-х вальных коробках за исключением отсутствия прямой передачи. Такие коробки отличаются большей надежностью и продолжительностью эксплуатации с хорошим КПД, но меньшей вариативностью передаточных чисел, чем обуславливается то, что 2-х вальная коробка механика применяется исключительно в легковых автомобилях.

Достоинства и недостатки

Механическая коробка является не единственным, но самым распространенным типом КПП. У нее есть как очевидные достоинства, так и явные недостатки, которых все же гораздо меньше.

Ремонт коробки передач достаточно сложная процедура и доверить её стоит лишь специалисту.

Так, преимуществами МКПП можно назвать:

  • минимальную стоимость и массу;
  • хорошую динамику разгона;
  • простоту и понятность конструкции;
  • надежность;
  • дешевизну в обслуживании.

Механическая ступенчатая коробка передач жестко подключает силовой агрегат к ведущей паре, что позволяет достичь максимальной эффективности езды на гололедице и в условиях бездорожья. Кроме того, механическая коробка передач может полностью разъединяться с двигателем, что позволяет запускать автомобиль с применением внешнего усилия (буксирование, толкание) без ограничений.

Но есть у данной системы и определенные недостатки, среди которых:

  • необходимость постоянно переключать передачи, что утомляет при продолжительном нахождении за рулем;
  • продолжительная выработка навыков правильного переключения передач;
  • только ступенчатое изменение передаточных чисел;
  • относительно невысокий ресурс сцепления.

По этим причинам сегодня коробка механика является основной, но не единственной востребованной системой переключения скоростей.

Распространенные неисправности МКПП

Механическая коробка передач может иметь самые разнообразные неисправности, являясь сложной системой с большим числом подвижных деталей. Чаще всего коробка выходит из строя, из-за:

Для продления строка службы кроме щадящего режима езды рекомендуется своевременно менять масло.

  1. износа определенных узлов;
  2. стабильного недостатка масла в коробке;
  3. ослабления крепления элементов коробки.

Причинами данных поломок могут быть следующие факторы:

  1. неправильная эксплуатация;
  2. некачественные механизмы;
  3. естественный эксплуатационный износ;
  4. некачественный ремонт или отсутствие ТО.

Практически всегда неисправная механическая коробка определяется по определенным внешним признакам. Например, шум в нейтральном положении КПП говорит об износе подшипника на ведущем валу или просто недостатке масла в коробке. Если шумы наблюдаются при включении передач, это может быть признаком износа муфт синхронизаторов или проблем с отсоединением сцепления.

Эти же проблемы могут привести к самопроизвольному выключению передачи.

Какой бы простой и надежной не была механическая коробка, она также периодически выходит из строя, особенно при ненадлежащем уходе или неправильном стиле вождения, и к этому нужно быть готовым.

Как пользоваться механической коробкой

Эксплуатация автомобиля с такой коробкой передач требует определенных навыков и умений, так что у многих, особенно женщин переключение передач на механике вызывает затруднение.

Как переключать передачи

Переключение передач

Первое что нужно запомнить это положение рычага КПП для каждой передачи. Второе – научится выбирать скоростной режим, и диапазон работы каждой из передач.

Скоростные режимы:

  • На 1-й передаче 15-20 км/ч;
  • На 2-й передаче 30-40 км/ч;
  • На 3-й передаче 50-60 км/ч;
  • На 4-й до 80 км/ч;
  • 5-я для скоростей свыше 80 км/ч.

Но лучше всего, при переключении передачи, ориентироваться на тахометр. Переключатся на повышенную скорость можно раскрутив обороты двигателя 1500 – 2000 об/мин дизельный мотор, или если это бензиновый, то до 2000 – 2500 тыс.

Прежде чем начинать движение всегда убеждаемся в нейтральном положении рычага переключения. Затем левой ногой выжимать сцепление и передвинуть ручки КПП в положение соответствующее первой передаче. Чтобы тронутся с места без рывков и рева мотора, нужно, плавно отпускать сцепление и также легенько давить не педаль акселератора (газа). Далее по достижению скоростного порога, переключаемся на вторую передачу, снова выжав сцепление и отпустив педаль «газ», затем плавно все повторяем.

При замедлении нажатием педаль «тормоз» или при торможении двигателем, передачи таким же образом понижаются, только включать уже не следующую вниз по порядку, а выбрать наиболее подходящую по скоростному режиму.

3 совета по правильной эксплуатации МКПП

Несмотря на то, что механическая коробка надежный агрегат, при не правильной его эксплуатации коробка очень быстро может выйти из строя. Поэтому рекомендуется придерживаться таких советов:

  1. Переключать передачи плавно и осторожно, больше половины поломок механической коробки связаны с выходом из строя шестерней и синхронизаторов через небрежное переключение передач.
  2. Следите за уровнем масла в коробке. Количество и строки замены регламентированы в руководстве по ремонту.
  3. Защитить картер КПП. Поддон очень хрупкий и его можно нечаянно повредить, зацепившись об какое-то препятствие, поэтому, как правило, картер двигателя и коробки передач защищаю от механического повреждения дополнительным экраном.

Устройство и принцип работы механической коробки передач

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

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

Принцип работы механической коробки передач

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

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

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

Читайте также  Коробка вариатор что это значит?

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

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

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

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

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

Устройство механической коробки передач

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

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

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

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

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

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

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

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

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

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

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

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

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

Устройство трехвальной МКПП

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

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

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

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

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

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

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

Немного о синхронизаторе МКПП

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

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

Преимущества и недостатки МКПП

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

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

Заключение

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

Устройство и работа механической коробки передач

КПП (коробками переключения передач) называют механизмы, отсоединяющее трансмиссию от двигателя, изменяющие скорость транспортного средства. Исключение составляет МКП (механическая коробка передач) в виде многоступенчатого редуктора, которая лишь меняет скорость (двигатель отсоединяется сцеплением). Обычно это узел в отдельном корпусе, содержащий механизм, передающий выбранную водителем мощность. МКПП (механическая коробка переключения передач) может имеет несколько ступеней, всегда переключается вручную.

  1. Назначение и устройство МКПП
  2. Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы
  3. Трехвальная коробка передач — устройство и принцип работы
  4. Принцип работы КПП
  5. Виды механических коробок передач
  6. Схемы переключений
  7. Плюсы и минусы механических КПП
  8. Основные неисправности МКП, их признаки

Назначение и устройство МКПП

МКП на данный момент не самые распространенные, хотя тоже широко используются благодаря надежности, простоте конструкции, ремонтопригодности. Скорость выбирает и переключает водитель вручную. Главное назначение МКПП — преобразование крутящего момента и его передача от мотора на колеса, изменяя передаточное число.

Устройство МКПП:

  1. корпус, он же картер;
  2. два, три или больше валов: ведущий, ведомый (может быть два или больше), промежуточный (если модель с тремя валами);
  3. шестерни валов;
  4. рычаг переключения скоростей;
  5. синхронизатор (2 блокировочных кольца, муфта, сухари),
  6. проволочные кольца;
  7. подшипники, сальники.

По количеству валов МКП делятся на:

  • двухвальные;
  • трехвальные.

По количеству ступеней бывают

  • 4-ступенчатые;
  • 5;
  • 6.

Неотъемлемая часть МКП сцепление, отсоединяющая коробку от мотора, не повреждая в процессе переключения агрегаты. Говоря упрощенно, сцепление выключает крутящий момент, переключая двигатель и колеса на холостую работу.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

МКПП с двумя валами устанавливаются в легковые авто с передним приводом. Какое-то количество шестеренок вращаются, остальные закреплены, шестерни ведущего и ведомого валов зацеплены. На каждый вал обязательно установлен хотя бы один синхронизатор.

Принципиальная схема устройства двухвальной коробки передач

Для чайников принцип работы можно объяснить как соединение шестерен с разным количеством зубьев, чтобы приспособить работу двигателя (обороты) к постоянно меняющейся скорости автомобиля при разгоне или торможении.

Первичный вал через маховик соединен с коленвалом двигателя, передаточные числа передаются с него на вторичный, потом на передние колеса через главную передачу и дифференциал. Благодаря отсутствию промежуточного вала у такой КПП небольшие размеры.

Для соединения шестерен используются муфты синхронизаторов. При необходимости увеличить количество ступеней в КП устанавливают 2 или 3 вторичных вала.

Переключающий скорости механизм располагается отдельно от трансмиссии, связывается с ней тягами или тросиками.

Устройство механизма для переключения скоростей:

  • рычаг выбора передачи, оснащенный тросом для ее включения;
  • шток, оснащенный вилками;
  • рукоятка для переключения скорости;
  • блокирующий замок.

В процессе изменения скорости рычаг перемещается вертикально и горизонтально, переводя усилие на устройство, выбирающее нужную передачу.

Трехвальная коробка передач — устройство и принцип работы

Трехвальные коробки передач монтируются на автомашины с задним приводом, устройство и принцип работы мало отличается от агрегата с двумя валами, основное отличие конструкции — присутствие дополнительного (промежуточного) вала.

Устройство 3-вальной, 5-ступенчатой коробки передач

1 — первичный вал; 2 — крышка подшипника; 3 — выключатель света заднего хода; 4 — манжета первичного вала; 5 — задний подшипник первичного вала; 6 — шестерня привода промежуточного вала; 7 — сапун; 8 — шестерня 3-й передачи; 9 — передний картер; 10 — шестерня 1-й передачи; 11 — шестерня заднего хода; 12 — штоки переключения передач; 13 — шарик-фиксатор; 14 — пружина; 15 — рычаг переключения; 16 — защитный уплотнитель; 17 — колпак рычага; 18 — корпус рычага переключения; 19 — задний картер; 20 — вторичный вал; 21 — манжеты удлинителя заднего картера; 22 — сталебаббитовая втулка; 23 — шестерня привода спидометра; 24 — привод спидометра; 25 — задний подшипник промежуточного вала; 26 — шестерня 5-й передачи; 27 — болты крепления оси промежуточной шестерни заднего хода; 28 — промежуточная шестерня заднего хода; 29 — промежуточный вал; 30 — маслозаливная пробка.

Соединенный со сцеплением первичный вал через шестеренчатую передачу передает крутящий момент промежуточному, все шестерни которого жестко зафиксированы. Первичный и вторичный валы вращаются в одной оси, но независимо друг от друга. Шестерни первичного вала не зафиксированы, вторичный с промежуточным сцеплены постоянно. Между шестеренками вторичного вала монтируются выравнивающие скорость вращения синхронизаторы.

Механизм переключения (шток, рычаг, вилки), монтируется на корпус коробки. Устанавливается так же устройство, предотвращающее одновременное включение двух скоростей.

Существуют типы механических КПП с большим количеством ступеней (от 4-х до 6-и), оснащенные дополнительными коробками передач, которые называют редукторами. Они бывают понижающие (демультипликаторы), повышающие (мультипликаторы). Первые с двумя, тремя скоростями монтируются за КПП, до 3-х раз уменьшает передаточное число. Вторые монтируются перед КПП, в 2 раза увеличивают количество передач.

Принцип работы КПП

Устройство любой коробки передач:
сцепление (которое в автоматической коробке называются гидротрансформатором);
передаточный механизм из шестерен (планетарный ряд);
компоненты, переключающие передачи;
система управления.

Принцип работы механической КПП более или менее понятен: водитель вручную переключает передачи, создавая различные комбинации шестерен. Ведущий вал через сцепление соединен с коленвалом двигателя, с ведомым валом соединение не фиксированное.

Нужная пара шестерен выбирается при помощи вилок управляющего механизма. Рукояткой передвигаются приводы, муфты, ползуны. Механизм выбора передачи устанавливается в трансмиссии, на руле или в кузове.

На коротком видео ниже показана вся суть механической коробки передач

Синхронизатор, уравнивающий вращением валов, дает возможность менять скорость без вреда агрегату. Чтобы поменять передачу, нужно нажать на сцепление, отсоединяющее коробку от двигателя. Затем включаем нужную передачу (при старте — первую). Педаль отпускается после изменения скорости.

Как работает синхронизатор:

  1. при расположении рычага на нейтральной, двигатель не взаимодействует с колесами, шестерни свободно крутятся;
  2. после того, как водитель включил передачу, кулиса соединяет рычаг с коробкой, вилка двигает муфту к нужной шестерне через тросики;
  3. одновременно сухари двигают блокирующее кольцо;
  4. вращением шестерни и вала создается трение, благодаря которому до упора проворачивается кольцо;
  5. муфта перестает двигаться из-за того, что кольцо и шестерня расположились друг против друга;
  6. скорости выравниваются, муфта может пройти через кольцо, чтобы соединиться с нужной шестерней, передать крутящий момент;
  7. шестерня и вал блокируются, скорость включается.

Устройство синхронизатора

1 — ступица; 2 — скользящая муфта; 3 — блокировочное кольцо; 4 — пружина; 5 — стопорное кольцо; 6 — косозубая шестерня передачи; а) прямозубый дополнительный венец шестерни; б) внутренняя рабочая поверхность скользящей муфты.

Иногда синхронизатор включает 2 шестерни одновременно. Чтобы авто двигалось задним ходом, монтируется дополнительный вал, оснащенный промежуточной шестерней.

Виды механических коробок передач

Кроме количества валов и ступеней КПП классифицируются в зависимости от наличия-отсутствия синхронизаторов. Если их нет, переключение скоростей требует определенного времени, которое сокращается при регулировании коробки и манипуляций с педалями газа и сцепления. Такие МКПП более надежны при высоких нагрузках, поэтому устанавливаются на мотоциклах, спортивных авто, сельхозтехнике, тяжелых грузовиках, в которых синхронизацию невозможно использовать по техническим причинам.

К механическим относят и роботизированные коробки. Их конструкция такая же, включая наличие диска сцепления, но управление осуществляется электроникой, выполняющей функции педали. Схема переключений тоже не отличается.

Схемы переключений

Есть довольно много разных схем переключения передач. Ниже некоторые из них.

МКПП – надёжность, проверенная временем

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

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

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

Назначение и устройство механической коробки передач

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

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

Принцип работы механической коробки передач

Устройство механической коробки передач включает в себя:

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

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

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

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

Устройство трёхвальной системы

Трёхвальная система оборудована тремя валами:

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

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

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

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

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

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

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

Устройство двухвальной коробки

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

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

Для чего служит синхронизатор в МКПП

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

Как происходит процесс переключения передач

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

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

  1. Очень простое решение, что существенно упрощает процесс ремонта своими руками;
  2. Переключение передач происходит очень чётко;
  3. Ввиду отсутствия «лишних» узлов, данная конструкция очень долговечна.
  1. Невозможно установить данную систему на автомобили с передним приводом;
  2. Если у автомобиля с задним приводом двигатель расположен сзади, то это так же делает невозможным применение данной конструкции (таких автомобилей очень мало).

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

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

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

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

Минусы данной конструкции заключаются в следующем:

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

Достоинства и недостатки МКПП

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

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

Недостатки МКПП заключаются в следующем:

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

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

Техническое обслуживание МКПП

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

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

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

Механическая коробка передач- Устройство и принцип работы

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

Основное назначение МКПП

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

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

Основное назначение МКПП:

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

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

Принцип работы механических коробок передач- классификация по видам

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

Согласно числу ступеней, механические коробки передач разделяются по классам:

  1. Четырехступенчатые МКПП.
  2. Пяти- шестиступенчатые.

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

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

Устройство механических коробок передач

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

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

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

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

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

Механическая коробка передач схема переключения

Механизм сцепления трансмиссии

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

Процесс переключения передач

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

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

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

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

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

Для переключения скоростей используется специальный привод, состоящий из:

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

Каждая вилка находится в проточенной кольцевой канавке синхронизирующей муфты.

Как работают муфты синхронизаторы

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

Порядок работы синхронизатора:

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

Описанный процесс происходит в течение долей секунды.

Плюсы и минусы механических коробок передач

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

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

В список некоторых недостатков вошли следующие пункты:

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

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

Заключение

При эксплуатации автомобилей с механической коробкой передач необходимо:

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

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

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

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

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

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