Принцип работы механической коробки передач автомобиля

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.

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.

Как пользоваться механической коробкой передач

Главная » Блог » Как переключать скорости на механической коробке передач

24.08.2020

Комментариев нет

Автомобили с механической коробкой передач имеют массу преимуществ перед автомобилями с автоматической коробкой. Они сложнее в управлении, но стоимость их ремонта гораздо ниже по сравнению с автоматом. К тому же, если вы научитесь пользоваться МКПП, то машина на автомате покажется вам в управлении очень простой. Сегодня рассмотрим, что такое механическая коробка и как научиться ею управлять.

Как устроена МКПП

Механическую коробку в отличие от автоматической водитель должен переключать сам. Большинство машин с механикой имеют 4-5 передних и одну заднюю скорость передачи. Чтобы научиться управлять МКПП, необходимо знать нахождение и назначение каждой из скоростей. Рассмотрим каждую подробнее:

• нейтральная передача означает, что крутящий элемент двигателя не передается колесам. При включенном двигателе и нейтральной передаче при нажатии на газ движения не произойдет. Из нейтральной передачи можно переключиться в любое другое положение;
• первая передача нужна для начала движения;
• вторая и последующие передачи необходимы для скорости. Их количество зависит от конкретного автомобиля;
• передача заднего хода необходима для разгона, но не для постоянного использования.

Перед тем, как сесть за руль, стоит выучить положение каждой скорости на рычаге управления. Это важно, потому что во время движения нужно смотреть на дорогу, а не на рычаг. Скорость переключения придет с опытом. По началу каждый водитель мысленно вспоминает, где находится нужная скорость. Со временем вы привыкните к местоположению, и переключение будет происходить без лишних мыслей.

Расположение педалей

В автомобиле с механической коробкой передач есть три педали:

1. Левая педаль – это сцепление;
2. Средняя педаль – тормоз;
3. Правая – газ.

Расположение одинаково как для праворульных, так и для леворульных машин.

Педаль сцепления служит разделителем работы двигателя и колес и позволяет переключать КПП. Ее необходимо нажимать перед каждым переключением. Понятно, что педаль тормоза необходима для остановки, а педаль газа – для движения.

Для правильного переключения КПП необходимо полностью нажимать на педаль сцепления. В противном случае включение каждой скорости будет сопровождаться скрежетом, что неизбежно приведет к поломке.

Принцип переключения передач на механике

Принцип работы механической коробки основывается на соединениях между входным и выходным валом через сочетания шестеренок с разным количеством зубьев. Иными словами, работа двигателя происходит за счет изменения количества оборотов, регулируя усилие на ведущих колесах. Это позволяет добиться оптимального режима работы двигателя при начале движения, разгоне и снижении скорости. Принцип работы не зависит от привода, но в каждой модели будут свои особенности.

Механическая коробка предназначена для плавного и равномерного распределения крутящего элемента. МКПП включает в себя несколько передач, управление которыми происходит с помощью рычага. Связующим элементом между коробкой и двигателем является сцепление. Постоянно вращающийся коленчатый вал зацеплен с первичным валом коробки передач. А сцепление позволяет разъединять и соединять эти элементы, благодаря чему происходит движение.

Как научиться ездить на механике

1. Старт.

При первых попытках научиться вождению на механике важно не торопиться, а все делать последовательно. Перед началом движения первое, что необходимо сделать, это пристегнуть ремень безопасности. Если обучение происходит в теплое время года, можно открыть окна, чтобы лучше слышать и понимать двигатель
Далее следует отрегулировать сиденье, чтобы дотягиваться до педалей и нажимать на них без усилий. В этот момент можно поучиться плавно отпускать сцепление.

Затем нужно перевести рычаг переключения в нейтральное положение, из которого он может свободно двигаться в разных направлениях. После этого можно запустить двигатель с помощью ключа зажигания и нажатой до конца педали сцепления.

Для начала движения нужно нажать педаль сцепления, переключиться на первую передачу, немного поднять ногу со сцепления и нажать на педаль газа. Чтобы начать движение, машине нужно приложить много усилий, именно поэтому в этот момент может заглохнуть двигатель. Плавное начало движения обеспечивает одновременное нажатие педалей газа и сцепления.

Для того, чтобы включить передачу, нужно до конца нажать педаль сцепления и плавно подвинуть рычаг. В случае сопротивления и наличия непонятных звуков следует вернуть рычаг в исходное положение, отпустить сцепление и снова нажать. Когда нужное положение включится, усилие рычага снизится, а его движение остановится, поскольку он столкнется с ограничителем.

При морозной погоде можно стартовать со второй передачи, чтобы избежать пробуксовки или заноса. Для этого надо выбрать вторую передачу и плавно балансировать между педалями сцепления и газа.

2. Движение.

Для плавного движения автомобиля необходимо понять:

1. в какой момент нужно переключать передачи;
2. как достичь оптимальной динамики;
3. что нельзя делать, чтобы не сломать коробку передач.

Грамотное переключение скоростей при движении обеспечивает правильную динамику всей системы механической коробки, продлевает срок ее службы и позволяет снизить расход топлива. Самая главная рекомендация для начинающих водителей, это следить за показателями тахометра. При показателях от 2,5 до 3,5 тысяч оборотов в минуту работа двигателя происходит наиболее правильно и нет необходимости переключаться на другую передачу.При более высоких показателях тахометра необходимо переключиться на более высокую передачу, чтобы снизить нагрузку. Педаль сцепления при этом стоит жать до конца. При снижении оборотов необходимо произвести переключение на более низкую передачу. Чтобы ехать без рывков.

При разгоне переключать КПП необходимо поочередно, начиная от первой и доходя до нужной. Переключаться через несколько ступеней в целом не запрещено, но стоит делать это, предельно обращая внимание на сцепление. При неполной выжатой педали вероятен риск повреждения валов коробки.

Благодаря МКПП можно заранее подготовиться к сложной дорожной обстановке. Например, если следовать правилам дорожного движения, переключение передач на более низкую ступень необходимо:

при приближении к крутому подъему;

при движении по опасному спуску;

при обгоне;

на крутых поворотах.

МКПП может помочь даже в тех ситуациях, когда нельзя воспользоваться тормозом. Например, по скользкой дороге или при движении под уклоном. В этих случаях можно тормозить с помощью двигателя. Нужно отпустить газ и переключаться с высокой передачи до низкой, пока скорость не снизится. Но не стоит сильно повышать обороты и, при возможности, использовать тормоз.

3. Снижение скорости и остановка.

Для снижения скорости нужно переключаться на более низкую передачу. При слишком медленной скорости для текущей передачи автомобиль будет вибрировать, как будто вот-вот заглохнет. Для снижения скорости нажмите сцепление, отпустите газ, сделайте переключение скорости, отпустите сцепление, надавив при этом на педаль газа. Чтобы остановиться, переключайте передачи поочередно, пока не включите первую передачу.

При необходимости остановки нажмите правой ногой на тормоз. Во время достижения скорости в 15 км в час машина завибрирует. В этот момент нужно до конца нажать сцепление, перевести рычаг в нейтральное положение и нажать на тормоз, чтобы окончательно остановиться.

Сделать остановку можно на любой передаче. Для этого необходимо до конца нажать на сцепление, нажать на тормоз и переключиться на нейтральную. Но в этом случае контроль за автомобилем ослабевает, поэтому пользоваться этим способом можно только в крайнем случае. В любом случаем можно посмотреть уроки вождения на механике для начинающих, как правильно трогаться с места на механике, пошаговая инструкция.

Важные правила управления МКПП

Машины с механической коробкой более выносливы и надежны, чем автомобили на автомате. Но управление МКПП также требует к себе особого внимания. Необходимо знать несколько простых правил, чтобы автомобиль на механике прослужил дольше:

• нельзя оставлять ногу на нажатой педали сцепления. Нередко водители при переключении с одной передачи на другую оставляют ногу на педали сцепления, но так делать не рекомендуется. Снимайте ногу с педали сразу после переключения передачи, иначе вы рискуете повредить выжимной подшипник и диск сцепления;
• запрещено включать 3,4 и 5 передачи на низких оборотах двигателя. При неравномерном включении передач на механическую коробку создается большая нагрузка, которая со временем неизбежно приведет к износу всех деталей сцепления. С самого начала привыкайте переключать передачи на нужных оборотах двигателя, чтобы потом не пришлось переучиваться;
• не нажимайте на педаль сцепления при остановке на уклоне, иначе быстро произойдет износ диска. Для удерживания автомобиля от ската при подъеме следует нажимать педаль тормоза. А когда необходимо тронуться, уже нажимать сцепление, затем плавно на газ, отпуская сцепление;
• на светофоре стоит переключаться на нейтральную передачу, а не нажимать на сцепление с включенной скоростью. Если оставлять скоростную передачу при остановке, то система сцепления находится под большой нагрузкой, что приведет к ее быстрому износу;
• не стоит оставлять руку на рычаге переключения передач, поскольку такая привычка создает давление на коробку. Ненужное давление со временем может привести к износу механизма переключения передач и других деталей коробки;
• на скользкой дороге не выключайте сцепление и не осуществляйте движение на нейтральной передаче;
• в зимнее время нельзя оставлять автомобиль с включенной передачей;
• регулярно проходите технический осмотр, не забывайте чистить коробку передач и поддерживать нужный уровень масла.

Эти простые правила позволят сохранить работоспособность автомобиля с механической коробкой и прослужить ему как можно дольше.

Основные ошибки начинающих водителей

Начинающие водители часто делают одни и те же ошибки:

1. не понимают, когда нужно сменить передачу, из-за чего двигатель работает на очень высоких оборотах, машина теряет скорость, а водитель – контроль за движением;
2. у новичков не получается начать движение по причине резкого бросания педали сцепления. Именно поэтому автомобиль глохнет. Со временем это может привести к износу всех деталей коробки;
3. опоздание с включением второй скорости. При начале движения на вторую передачу можно переходить достаточно быстро, но новички забывают об этом;
4. не убирают ногу с педали сцепления, из-за чего она быстрее изнашивается, а нога устает;
5. при смене передач левая рука начинает поворачивать руль.

Когда вы знаете, чем грешат начинающие водители, вы заранее будете помнить и не допускать таких ошибок.

Секреты экономии расхода топлива

Существует несколько особенностей, которые могут помочь снизить расход топлива и нагрузку на двигатель:

• при разгоне переключение передач стоит делать побыстрее. Моменты переключения индивидуальны для каждого автомобиля, но переход от первой до второй передачи оптимально делать при скорости 25 км в час. На следующие ступени можно переходить при достижении 55-60 км в час;
• при чрезвычайно интенсивной работе двигателя стоит перейти на более высокую передачу, если автомобилю не нужна такая мощность для поддержания скорости;
• переключение на низшую ступень необходимо, если без нажатой педали газа машина снижает скорость. Стоит избегать медленной езды на высоких передачах, так как это сильно повышает расход топлива.

Многие начинающие водители боятся управлять машиной с механической коробкой. Но если вы освоите и поймете принцип управления, то любой автомобиль на автоматической коробке окажется для вас простым для вождения. Каждый водитель выбирает сам, на какой коробке ездить. Но освоив механику, вы получите незабываемый опыт и навык управления автомобилем, который сможет помочь вам при возникновении трудной ситуации. Просмотреть урок вождения на механике можно здесь https://youtu.be/MWtxwEqZyl8

Устройство коробки переключения передач

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

Устройство механической коробки передач

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

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

Сцепление

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

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

Шестерни и валы

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

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

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

Синхронизаторы

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

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

Виды механических КПП

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

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

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

По количеству валов МКПП подразделяются на:

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

Принцип работы МКПП

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

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

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

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

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

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

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

Трехвальная коробка передач: устройство и принцип работы

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

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

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

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

Преимущества и недостатки МКПП

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

Как пользоваться механической коробкой

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

Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:

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

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

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

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

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

Заключение

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

Механическая коробка передач для чайников: принцип работы, устройство и виды

01 октября 2016 Категория: Устройство автомобиля

Любой водитель, в том числе новичок, должен научиться разбираться в коробках переключения передач, а также понимать, что это такое, как работает и что выполняет.

Помимо вполне очевидной необходимости умения ею владеть, понимание принципа работы коробки, зная ее преимущества и недостатки, как обслуживать – это позволит вам в будущем избежать серьезных поломок, в том числе выхода из строя КПП автомобиля. Более того правильная эксплуатация коробки передач поможет не только избежать весьма дорогостоящего ремонта, но и увеличить срок службы двигателя автомобиля, а также по максимуму использовать его возможности.

В этой статье мы постараемся объяснить принцип работы механической коробки передач для чайников, сильно не углубляясь в конструкцию и избегая сложной автомобильной терминологии. Но для начала давайте разберемся с тем, что такое коробка переключения передач и для чего она, собственно, нужна. Также вкратце рассмотрим основные виды автомобильных трансмиссий.

Что такое коробка передач и за что отвечает?

Коробка передач, ее еще называют трансмиссией, хотя это не совсем правильно, представляет собой механизм, позволяющий изменять передаточное число системы привода с целью адаптации параметров двигателя к меняющимся потребностям во время вождения. Другими словами, коробка передач позволяет эффективно использовать энергию (мощность или крутящий момент), создаваемый двигателем в процессе сгорания топливно-воздушной смеси.

Это неотъемлемая часть автомобиля, без которого разгон был бы чрезвычайно долгим, подъем в гору невероятно трудным, а максимальная скорость сильно ограничена. Более того, без коробки передач движение автомобиля задним ходом стало бы невозможным.

Основные типы коробок передач

В настоящее время наиболее часто используемыми в автомобильной промышленности коробками передач являются:

• Механические коробки передач;
• Ступенчатые автоматические коробки передач;
• Ступенчатые полуавтоматические коробки;
• Бесступенчатые коробки передач.

На сегодняшний день существует множество подвидов каждой из трансмиссий. Поэтому любую из них можно также разделять по типу управления, количеству передач или другим параметрам. Ниже речь пойдет именно о механической трансмиссии.

Что такое механическая коробка передач и из чего состоит?

Механическая или ручная коробка передач – это та трансмиссия, в которой за изменение передаточных чисел, в упрощении «передач», отвечает водитель. В таких системах подходящая передача выбирается водителем с помощью рычага коробки передач и предварительного нажатия на педаль сцепления.

Механическая коробка передач состоит из совокупности валов с шестернями разного диаметра и количества зубьев, которые передают вращение от двигателя к колесам, а также механизма их перемещения. Именно этот элемент конструкции связан с рычагом, который использует водитель во время переключения передач.

Также в современных конструкциях используют синхронизаторы. Этот элемент является частью блокирующей муфты, который служит для выравнивания угловых скоростей муфты и зубчатого колеса. Синхронизаторы могут устанавливать как на определенные передачи МКПП, так и на все сразу. Они позволяют производить включения скоростей очень плавно и без каких-либо ударов.

Кроме того, в состав коробки входят и другие элементы, а именно:

• Подшипники, которые крепятся к валам.
• Различные уплотнения, предотвращающие утечку масла из корпуса коробки.

Механическая коробка передач: принцип работы для чайников

Существует множество разновидностей автомобильных МКПП, которые можно разделять по количеству передач, например 4, 5 или 6 ступенчатые коробки. По устройству такие коробки также бывают разными. Обычно МКПП легковых автомобилей разделяют на два основных типа:

1. Двухвальные;
2. Трехвальные.

Конструкция двухвальной МКПП более простая, в ней имеется два вала:

1. Ведущий вал, который передает вращение от двигателя к коробке переключения передач.
2. Ведомый, с которого вращение передается колесам.

На каждом из валов есть свой комплект шестерен, взаимодействующий друг с другом.

В случае если автомобиль оборудован более сложной трехвальной трансмиссией, то конструкция его будет совершенно другой. В современной коробке данного типа располагается три вала:

1. Первичный вал, на котором находится только одна шестерня, получает крутящий момент от двигателя через муфту сцепления и передает его на промежуточный через зубчатую передачу.
2. Промежуточный вал, шестерни которого жестко зафиксированы. Их количество чаще всего соответствует числу возможных скоростей (передаточных чисел) механической коробки передач.
3. Выходной вал. На нем имеется такое же количество зубчатых колес (свободно вращающихся на подшипниках), как и на промежуточном. Причем все они находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала.

Зубчатое колесо промежуточного вала начинает передавать крутящий момент только после того, как одна из шестерней, которая свободно крутится на выходном валу, не заблокируется специальным блокирующим механизмом. Это происходит в момент, когда водитель включает одну из передач.

Стоит отметить, что это далеко не единственная конструкция коробки данного типа. Встречаются механические коробки передач, принцип работы и структура которых совершенно другая. К примеру, существуют трансмиссии, в которых переключения передач происходит с помощью передвижных шестерней-кареток. Такая система часто встречается на тракторах.

Зачем нужны разные шестерни в МКПП?

Дело в том, что шестерни разных размеров обладают разным количеством зубьев. Изначально ведущий вал в любой механической коробке передач вращается со скоростью, указанной на тахометре. Но вот ведомый вал будет вращаться с совершенно другой скоростью. В зависимости от выбранной передачи (по факту, выбранной шестерни) ведомый вал может совершать обороты как быстрее двигателя, так и медленнее.

Ради эксперимента попробуйте вдавить «газ в пол» на первой и, скажем, на третьей передаче. В первом случае (на большинстве автомобилей) вы получите скорость не более 60-80 км/ч, а вот на третьей – гораздо выше. Правда, вам следует избегать подобных экспериментов, чтобы не перегреть двигатель.

Тогда почему бы не ездить все время, например, на пятой передаче, раз она позволяет достичь высокой скорости? Давайте попробуем разобраться в этом на примере бегуна. Да, непосредственно к автомобилю это мало относится, однако наша задача рассказать так, чтобы был понятен принцип работы механической коробки передач для чайников.

Представьте себе крутой склон, на вершину которого нужно добраться, и бегуна, собирающегося это сделать. С разбега взбежать на склон он не сможет, так как ему не хватит сил. Но зато он может, сбавив скорость, медленно взобраться на вершину, после чего продолжить бег. С автомобилем, который едет в гору, все будет точно также. Именно поэтому при заезде на склон водитель, управляя машиной, чтобы облегчить работу мотора должен пользоваться более низкой передачей. Объясняется это тем, что у более низкой передачи более высокий крутящий момент (сила, с которой вращается коленчатый вал).

А вот при движении по автостраде, где крутящий момент не настолько важен, чем скорость вращения колес, уже можно переходить на высокие передачи. Сам ведущий вал МКПП не сможет вращаться со скоростью, позволяющей достичь высоких скоростных показателей автомобиля. Поэтому водителю придется перейти на более маленькую шестерню, то есть повышенную передачу, которая обеспечит более высокую скорость вращения ведомого вала, тем самым пожертвовав крутящим моментом.

По этой же причине очень сложно, а в некоторых случаях практически невозможно сдвинуть полуторатонный автомобиль с места, скажем, на пятой передаче. Слишком маленькая мощность, передающаяся на колеса, не позволит тронуться с места.

Зато двигателю этой мощности хватит, чтобы ускориться, если автомобиль уже будет двигаться с какой-то скоростью, то есть когда ведомый вал уже вращается. Если машина идет по шоссе, то нужно лишь слегка прибавить газа, чтобы мотор ускорил вращение и увеличил скорость автомобиля.

Получается, что водитель, исходя из дорожных условий и желаемой скорости движения, последовательно переключает при помощи рычага пары шестерен на валах с разным количеством зубьев, которые соответствуют заданным передаточным числам. Более подробно читайте об этом ниже.

Полезное видео, механическая коробка передач для чайников (принцип работы, конструкция, разновидности), обязательно смотрим:

Передаточное число механической коробки передач

В свою очередь передаточное число – это отношение скорости вращения ведущего колеса к скорости вращения ведомого колеса. Если сказать более правильно, то это отношение числа зубьев ведущей шестерни к числу зубьев ведомой. Шестерня в коробке передач – это не что иное, как реализация определенного передаточного числа, то есть определенной конфигурации расположения взаимодействующих зубчатых колес, а именно ведущего и ведомого.

Таким образом, включая какую-либо скорость в коробке передач, мы запускаем определенное передаточное число зубчатых колес. Например, когда обе шестерни (ведущая и ведомая) имеют одинаковый диаметр и равное количество зубьев, тогда мы имеем дело с передаточным отношением 1:1. То есть, на один оборот ведущей шестерни приходится одно вращение ведомой шестеренки.

Когда ведущее колесо по размерам меньше ведомого, другими словами скорость вращения ведущей шестерни выше, чем ведомой, то мы получаем передаточное отношение, которое обеспечивает мощный крутящий момент и большую движущую силу, но в то же время это препятствует достижению высоких скоростей. В механической коробке передач максимальную тягу обеспечивает именно первая передача.

С другой стороны, когда ведущее колесо больше, чем ведомое, точнее скорость вращения первого ниже, чем второго, тогда получается передаточное число, при котором значение крутящего момента будет относительно низким, но скорость вращения ведомой шестерни сможет обеспечить высокие обороты. Наиболее высокую скорость в механической коробке осуществляет именно пятая или шестая передача, если речь идет о шестиступенчатой МКПП.

Таким образом, переключая скорости в механической коробке передач на более высокие (изменяя передаточные числа), мы увеличиваем максимальную скорость транспортного средства за счет крутящего момента, то есть движущей силы, передаваемой на ведущие колеса автомобиля. В случае переключения на пониженную скорость, мы меняем передаточные числа в коробке на те, которые за счет снижения максимальной скорости обеспечивают больший крутящий момент на ведущих колесах.

Универсального совета, на какой скорости нужно включать определенную передачу, естественно не существует. Ведь у каждой марки и модели автомобиля определенный двигатель и тип коробки передач, в которой размеры шестерен на каждой передаче могут существенно отличаться. В данном случае следует полагаться на свои ощущения. Вы должны чувствовать, когда динамика автомобиля падает, и переключать передачу в соответствии с выбранным скоростным режимом.

На этом все! Сегодня мы разобрали принцип работы механической коробки передач для чайников. Надеемся, наша статья оказалась вам полезной и понятной. Свое мнение можно оставить в комментариях.

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.