Механічна коробкапередач вже не є найбільш поширеним типом КПП із застосовуваних на автомобілях сьогодні. Однак вона все ще залишається достатньо затребуваною завдяки своїй надійності, простоті конструкції та ремонтопридатності. МКПП отримала свою назву від "ручного" (або механічного) способу перемикання передач. Трансмісія відноситься до ступінчастих коробок, в яких момент, що крутить, змінюється ступенями (передачами). Механічна КПП вважається найнадійнішою, але й найскладнішою в управлінні, особливо для водія-початківця.

Принцип роботи механічної коробки

Механічна коробка передач

Принцип роботи механічної КППнаступний: крутний момент від двигуна через зчеплення передається на первинний вал коробки передач, далі перетворюється за допомогою пар шестерень, що взаємодіють між собою, а потім передається на колеса. Кожна пара шестерень (ступінь) має певне передатне число, яке перетворює швидкість обертання і крутний момент колінвала двигуна. Причому якщо передача збільшує момент, що крутить, то швидкість обертання зменшується і навпаки. У першому випадку передача називатиметься знижувальною, а в другому — підвищує.

Передатне число визначається відношенням кількості зубів у вихідний та вхідний шестерень у парі. У свою чергу кількість зубів безпосередньо залежить від розміру самої шестерні: чим більше зубів — тим більше діаметр шестерні. Наприклад, у першої передачі найбільше передавальне число, і, отже, вхідна шестерня (первинному валу) має мінімальний розмір, а вихідна - максимальний. Перемикання швидкостей у механічній КПП відбувається лише при натисканні на педаль зчеплення, оскільки необхідно перервати потік потужності, що передається від двигуна.

Рух автомобіля, оснащеного МКПП завжди починається з першої передачі. Винятком є ​​важкі вантажівки — там це можна робити з другої передачі. Для цього необхідно вручну перевести селектор важеля у відповідне положення. Перехід на підвищені передачі здійснюється послідовним перемиканням передач одна одною. Сам момент перемикання швидкості залежить від показань спідометра та тахометра, оскільки кожна передача розрахована на роботу у певному діапазоні обертів двигуна.

Види механічних КПП

За кількістю ступенів механічна коробка в основному підрозділяється на:

• 4-х ступінчасту;
• 5-ти ступінчасту;
• 6-ти ступінчасту.

Найпоширенішою механікою вважається трансмісія 5МТ, тобто. п'ятиступінчаста коробкапередач.

Залежно кількості валів розрізняють такі види КПП:

• двовальні механічні трансмісії, що встановлюються на легкові передньопривідні автомобілі;
• тривальні МКПП, що застосовуються в основному на задньопривідних автомобілях, а також на вантажних машинах.

Влаштування механічної коробки передач

Пристрій механічної КПП

Конструктивно механічна коробка складається з наступних елементів:

• провідний чи первинний вал;
• ведений чи вторинний вал;
• проміжний вал (для 3-х вальної МКПП);
• шестерні первинного та вторинного валів;
• механізм вибору передач;
• муфти синхронізаторів (синхронізатори);
• картер;
• головна передача;
• диференціал.

При цьому пристрій та принцип роботи двовальної та тривальної трансмісії відрізняються один від одного.

Двохвальна коробка передач: пристрій та принцип роботи

Схема двовальної МКПП

Цей тип коробки є найпоширенішим. Крутний момент від двигуна через муфту зчеплення передається на первинний вал. Залежно від конструкції конкретної коробки передач частина шестерень на первинному та вторинному валах жорстко закріплена на них, а частина вільно обертається. Також на кожному валу розташований щонайменше один синхронізатор. Шестерні первинного та вторинного валів знаходяться у постійному зачепленні один з одним. Зрозуміти, які з них зафіксовані, а які обертаються дуже просто: шестерні біля синхронізаторів завжди обертаються на валу.

Шестерня головної передачі жорстко закріплена на веденому валу. Крутний момент від вторинного валу до колес транспортного засобупередають головна передача та диференціал. Останній забезпечує обертання коліс із різною кутовою швидкістю.

Механізм вибору передач у двовальній КПП розташований у корпусі коробки та складається з виделок та штоків, що переміщують муфти синхронізаторів. Механізм оснащений захистом від одночасного вмикання двох передач.

Принцип роботи двовальної трансмісії наступний:

1. У нейтральному положенні важеля перемикання передач крутний момент від двигуна не передається на провідні колеса, шестерні на валах вільно прокручуються.
2. При переміщенні важеля водій переміщає муфту синхронізатора відповідною вилкою через систему тросиків або тяг.
3. Муфта синхронізує кутові швидкості відповідної шестерні та валу, на якому розташований синхронізатор.
4. Муфта синхронізатора входить у зачеплення з шестернею і момент, що крутить, починає передаватися з первинного валу на вторинний.
5. Відбувається передача моменту, що крутить, від двигуна на провідні колеса із заданим передавальним числом.

Для руху заднім ходом використовується додатковий вал із проміжною шестернею заднього ходу.

Схеми передачі крутного моменту кожної з передач:

Нейтральне становище

1-а передача

2-а передача

3-я передача

4-та передача

5-та передача

Задній хід

Тривальна КПП: будова та принцип роботи

Відмінність тривальної механіки від двовальної в тому, що тут використовуються три види валів. Крім веденого та ведучого також застосовується проміжний вал.

Первинний вал, з'єднаний зі зчепленням, передає момент, що крутить, на проміжний. Передача відбувається через відповідну шестірню - таким чином, вали перебувають у постійному зачепленні.

Влаштування тривальної МКПП

Проміжний вал розташований паралельно до первинного, всі шестерні на ньому жорстко зафіксовані.

На одній осі з первинним розташований вторинний вал. За це відповідає завзятий підшипник на провідному валу, до якого входить вторинний вал. При цьому шестерні веденого валу можуть вільно обертатися і не мають жорсткої фіксації з валом. Шестерні вторинного валу перебувають у постійному зачепленні із шестернями проміжного валу. Отже, в нейтральному положенні КПП момент, що крутить, від первинного валу передається на проміжний і далі на шестірні вторинного валу. Але оскільки вони вільно обертаються на валу, автомобіль не рухається.

Між шестернями вторинного валу знаходяться синхронізатори, робота яких полягає у вирівнюванні кутових швидкостей шестерень вторинного валу з кутовою швидкістю валу за рахунок сил тертя.

Синхронізатори жорстко закріплені на валі і за рахунок шліцевого з'єднання можуть рухатися ним в осьовому напрямку.

На відміну від двовальної КПП, механізм перемикання тривальної трансмісії розташовується на корпусі коробки і складається з важеля управління і штоків з вилками. Механізм також оснащений блокуючим пристроєм для запобігання одночасному включенню двох передач.

Він може також мати і дистанційне керування. При цьому дистанційний механізм перемикання забезпечує куліс або шарнірні троси.

Принцип включення передач до тривальної КПП аналогічний принципу роботи двовальної трансмісії.

Трохи про синхронізатор МКПП

Синхронізатор служить для ненаголошеного включення передач за рахунок вирівнювання кутових швидкостей валу та шестерні. Конструктивно синхронізатор складається з муфти, двох блокувальних кілець, трьох сухарів та двох дротяних кілець.

У процесі включення передачі вилка пересуває муфту до потрібної шестерні, куди спочатку переміщається кільце блокування. Виникаюча сила тертя за рахунок різниці кутових швидкостей елементів повертає блокувальне кільце до упору. Подальший рух муфти синхронізатора та зачеплення відбувається лише після вирівнювання кутових швидкостей. Докладніше почитати про синхронізатор можна у нашій статті.

Переваги та недоліки МКПП

Для наочності позитивні та негативні сторонимеханічної коробки представимо у вигляді порівняльної таблиці.

Переваги	Недоліки
Вартість та маса коробки нижче в порівнянні з іншими типами КПП	Найменший рівень комфорту для водія порівняно з іншими КПП
Високі динаміка розгону, паливна економічність та ККД	Стомлюючий для водія процес перемикання передач
Висока надійність за рахунок простоти конструкції	Необхідність періодичної заміни зчеплення

Практичний кожен, хто мав справу з автомобілем або іншим видом колісної техніки, добре знає, що крім пристрою ТС також використовується коробка передач. Коробка передач () за важливістю є другим агрегатом після двигуна різних видахтранспортних засобів.

При цьому існує декілька видів коробок передач, проте основним завданням даних агрегатів на машині є отримання, перетворення та подальша передача від двигуна на колеса провідні автомобіля. Далі ми докладно розглянемо призначення коробки передач і навіщо потрібна коробка передач у пристрої трансмісії авто.

Читайте у цій статті

Для чого потрібна коробка передач в автомобілі

Отже, коробка вважається основним елементом трансмісії автомобіля. Як уже було сказано, основним її призначенням є зміна крутного моменту від двигуна, а також швидкості руху та напрямки руху авто. Також коробка дозволяє "від'єднувати" двигун від трансмісії під час перемикання передач.

Саме завдяки КПП автомобіль отримує можливість рухатися вперед і назад, рух можна здійснювати з різною швидкістю, при цьому двигун стабільно працює на різних швидкостях та навантаженнях, а також досягається плавне перемикання передач у процесі їзди.

Щоб було зрозуміло, основним завданням КПП є необхідність забезпечувати як необхідні динамічні показники автомобіля, і показники паливної економічності двигуна. У цьому враховуються різні умови руху, навантаження, швидкість тощо.

• Ідемо далі. Діапазон обертів двигуна відрізняється від діапазону обертання коліс. Також стосовно ДВС необхідно врахувати обороти максимальної потужності і максимального моменту, що крутить.

Так ось, для старту і розгону потрібен момент, що крутить, тоді як для їзди з високою швидкістю і подолання великих навантажень потрібні обороти потужності. При цьому особливістю ДВС є те, що обороти моменту, що крутить, «середні» (3000-3500 об/хв) тоді як на «потужні» обороти двигун виходить ближче до максимальним значенням(5500-6000 тис. об/хв.).

Простими словами, якщо навантаження на мотор буде велике, а обороти занадто низькі, двигун «не витягне» по потужності і заглухне. Якщо ж обороти будуть надто високими, при цьому їзда з високою швидкістю не потрібна, сильно зростає витрата палива. Щоб досягти оптимального балансу, у коробці передбачено зміну .

Завдяки такій можливості можна впевнено стартувати з місця, рухатись з невеликою швидкістю, здійснювати рух заднім ходом тощо. Також вдається підтримувати обороти двигуна в оптимальному діапазоні стосовно постійно мінливих. дорожнім умовамта навантаженням.

Наприклад, розгін автомобіля передбачає необхідність подолати високі значення сил опору (подолання підвищеного тертя та сил інерції). Наявність КПП уможливлює рушання з місця і розгін до середніх і високих швидкостей, який передбачає плавний або ступінчастий перехід з низьких на підвищені передачі (перемикання передач).

В результаті швидкість наростає поступово, сильно знижуються динамічні навантаження на двигун та трансмісію. При цьому оберти оптимально утримувати саме в діапазоні високих значень крутного моменту двигуна.

З урахуванням ваги та особливостей ТЗ, встановленого двигуна, цільового призначення транспорту та ряду інших характеристик та особливостей конструктори виробляють підбір кількості передач та передавальних чисел у коробці, і т.д. (при наявності).

Різновиди КПП: типи коробок передач

Розібравшись із призначенням коробки, слід зазначити, що самі КПП бувають ступінчастими, безступінчастими та комбінованими. Давайте розглянемо зазначені види коробок докладніше. Насамперед найбільш поширеним типом КПП є ступінчасті коробки передач. У таких КПП крутний момент змінюється поступово. До цього типу можна віднести (механіка) та (коробка-робот).

• Механічна коробка є багатоступінчастим циліндричним редуктором, де передбачено перемикання передач самим водієм вручну. МКПП бувають чотириступінчастими, п'ятиступінчастими, шестиступінчастими і т.д. Головним плюсом такої коробки вважається надійність та простота, а також повний контроль у всіх режимах.

• Коробка-робот (роботизована коробка передач) є все тією ж механікою, проте функції вимкнення зчеплення та перемикання передачі повністю автоматизовані завдяки використанню окремих виконавчих механізмівпід керуванням коробкою (наприклад, коробки).

Найсучасніші РКПП мають та відрізняються складною конструкцією. При цьому подвійне зчеплення робить процес перемикання швидким і плавним, передача моменту, що крутить, відбувається без розриву потоку потужності від ДВС на колеса.

В результаті така коробка перемикається швидше, ніж це зміг зробити водій-професіонал або досвідчений пілот на гоночному авто. Машина з таким «роботом» (наприклад, ) відрізняється швидким розгоном, а також підтримкою оптимальних обертів двигуна і одночасно високою економічністю палива. Недоліком прийнято вважати складність ремонту, знижений ресурс, низьку ремонтопридатність та високу вартість окремих запчастин та елементів.

Чим відрізняється "класична" АКПП з гідротрансформатором від роботизованої коробкипередач з одним зчепленням та преселективних роботів типу DSG.

Чим відрізняється коробка варіаторів від коробки автомат або коробки робот: основні відмінності CVT від АКПП, а також роботизованих трансмісій типу AMT або DSG.

19. Призначення, будову та принцип роботи приладів системи живлення дизелів (паливопідкачувальний насос, фільтри грубої та тонкої очистки, тнвд, форсунки).

20. Вплив роботи дизельного двигуна на забруднення довкілля.

21. Призначення, типи та загальний устрій трансмісії.

22. Призначення, типи, загальне устрою та принцип роботи зчеплення.

23. Призначення, загальний пристрій та принцип роботи механічного та гідравлічного приводів зчеплення. Вільний хід педалі приводу зчеплення.

24. Призначення, типи, загальний пристрій та принцип роботи коробки перемикання передач

25. Призначення, загальний пристрій та принцип роботи гідромеханічної коробки

26. Призначення, загальний пристрій та принцип роботи роздавальної коробки.

27 Призначення, класифікація та загальний принцип роботи карданної передачі.

28. Призначення, будову та принцип роботи шрус провідних мостів.

29. Призначення, будову та принцип роботи провідних мостів.

30. Призначення, типи, будову та принцип роботи головної передачі.

31. Призначення, типи, будову та принцип роботи диференціалів.

32. Призначення, будову та принцип роботи рознесеної головної передачі.

33. Призначення та загальний устрій ходової частини автомобіля.

34. Призначення, класифікація та влаштування рам. Тягово-зчіпний пристрій.

35. Призначення, типи та влаштування передніх керованих мостів

36. Встановлення керованих коліс. Вплив установки коліс керованих мостів на безпеку руху автомобіля, знос шин та витрату палива.

37. Призначення, класифікація та влаштування підвісок.

38. Призначення, типи та пристрій амортизаторів

39. Призначення та влаштування стабілізатора поперечної установки.

40. Призначення, класифікація та влаштування коліс.

41. Призначення, класифікація та влаштування шин.

42. Призначення, класифікація та влаштування кузовів.

43. Призначення, класифікація та загальний устрій кермових управлінь.

44. Призначення та влаштування кермової трапеції.

45. Призначення, класифікація, будову та принцип роботи кермових механізмів.

46. ​​Призначення, класифікація, будову та принцип роботи кермових підсилювачів.

47. Вплив стану кермового управління на знос шин та безпеку дорожнього руху.

48. Призначення, класифікація та загальний устрій гальмівних систем.

49. Призначення, класифікація та влаштування гальмівних механізмів.

50. Призначення, класифікація та влаштування приводів гальмівних механізмів.

51. Особливості конструкції спеціалізованих автомобілів.

52. Перспективи розвитку рухомого складу.

53. Несправності кшм, їх причини та ознаки.

54. Несправності грм двигуна, їх причини та ознаки.

58. Несправності системи живлення газобалонних двигунів, їх причини та ознаки.

59. Несправності системи живлення дизельних двигунів, їх причини та ознаки.

60. Несправності зчеплення, їх причини та ознаки.

61. Несправності коробок передач, їх причини та ознаки.

62. Несправності карданних передач, їх причини та ознаки.

64. Несправності передніх керованих мостів, їх причини та ознаки

65. Несправності підвіски, їх причини та ознаки.

66. Несправності коліс, їх причини та ознаки.

67. Несправності кермового управління, їх причини та ознаки.

68. Несправності гальмівної системи, їх причини та ознаки.

69. Несправності рам, їх причини та ознаки.

70. Несправності кузовів, їх причини та ознаки.

24. Призначення, типи, загальний пристрійта принцип роботи коробки перемикання передач

Поняття про передавальне число.

Коробка передачназивається механізм трансмісії, що змінює при русі автомобіля співвідношення між швидкостями обертання колінчастого валу двигуна та провідних коліс. Коробка передач служить для зміни моменту, що крутить, на провідних колесах автомобіля, тривалого роз'єднання двигуна і трансмісії і отримання заднього ходу.

Зміна крутного моменту на провідних колесах та швидкості руху автомобіля здійснюється шляхом збільшення або зменшення передавального числакоробки передач, що є відношенням швидкості обертання ведучого валу до швидкості обертання веденого валу. Наявність коробки передач у трансмісії дозволяє підвищити тягово-швидкісні властивості, паливну економічністьта прохідність автомобіля.

У ступінчастих коробках передач передатне число змінюється ступінчасто і тягова сила на провідних колесах автомобіля також ступінчасто змінюється. У безступінчастих коробках передач передавальне число і тягова сила на провідних колесах змінюються плавно, а при гідромеханічних коробках передач - і плавно, і східчасто. В не автоматичних коробкахпередач перемикання передач здійснюється водієм вручну за допомогою важеля перемикання, розташованого на коробці або на рульовій колонці. У напівавтоматичних коробках передач вибір необхідної передачі здійснюється водієм, а включення передачі здійснюється автоматично. В автоматичних коробках перемикання передач відбувається автоматично без участі водія та залежно від умов руху. На більшості легкових і вантажних автомобілів застосовуються ступінчасті коробки передач, все більшого поширення на легкових автомобілях і автобусах набувають гідромеханічні коробки передач, що складаються з гідротрансформатора і ступінчастої механічної коробки передач.

Вимоги до коробки.Додатково до загальним вимогамдо конструкції автомобіля до коробки передач пред'являються спеціальні вимоги, відповідно до яких вона повинна забезпечувати:

Оптимальні тягово-швидкісні властивості та паливну економічність автомобіля;

Безшумність при роботі та перемиканні передач;

Легкість та зручність управління;

Високий ККД;

Можливість відбору потужності для додаткового обладнання.

Ступінчаста коробка передач являє собою зубчастий (шестеренний) механізм, в якому зміна передавального числа відбувається східчасто. Передатним числом зубчастої передачіназивається відношення числа зубів колеса (більшого з пари) до зубів шестерні (меншого з пари), або зворотне відношення їх частот обертання. Якщо у передачі бере участь кілька пар зубів, то загальне передатне число дорівнює добутку їх передавальних чисел. Передавальні числа ступінчастої коробки на всіх передачах, крім вищої, більше одиниці. При включенні цих передач зменшується швидкість обертання веденого (вторинного) валу коробки передач і майже в стільки ж разів збільшується крутний момент двигуна, що передається.

На автомобілях використовуються різні типи ступінчастих коробок передач. Найбільшого поширення на легкових та вантажних автомобілях та автобусах набули тривальні коробки передач. Ці коробки мають три вала - первинний (провідний), вторинний (відомий) і проміжний, на яких встановлені шестірні різних передач.

Конструкція тривальної коробки і кількість її передач багато в чому залежить від типу автомобіля. Однак широке застосування отримали чотири- та п'ятиступінчасті коробки передач на легкових та вантажних автомобілях та автобусах.

Механічна, чотириступінчаста, триходова, з постійним зачепленням шестерень, із синхронізаторами та неавтоматична (з ручним керуванням) коробка має чотири передачі для руху вперед та одну передачу для руху назад. Шестерні всіх передач (крім заднього ходу) - косозубі, що зменшує шум при роботі коробки, мають постійне зачеплення. Шестерні передачі заднього ходу – прямозубі. Передачі руху вперед включаються за допомогою синхронізаторів, а руху назад - пересуванням проміжної шестерні заднього ходу. Перемикаються передачі за допомогою важеля, який має три ходи вперед та назад для перемикання передач.

У відлитому з алюмінієвого сплаву картері 22 коробки передач на підшипниках встановлені первинний (провідний) 7, вторинний (відомий) 8 та проміжний 21 вали. Первинний вал виконаний як одне ціле з шестернею 3, що знаходиться в постійному зачепленні з шестернею 23 проміжного валу, що є блоком шестерень. На вторинному валу вільно встановлені шестерні 5, 6 і 9 відповідно III, II та I передач, що знаходяться у постійному зачепленні з відповідними шестернями проміжного валу. На вторинному валу також жорстко закріплені маточини синхронізаторів 4 і 7 і шестерня 10 заднього ходу. Проміжна шестерня 7 заднього ходу вільно встановлена ​​на осі 18. При включенні I та II передач синхронізатор 7 з'єднує відповідно шестерні 6 і 9 свторинним валом коробки. При включенні III та IV передач синхронізатор 4 з'єднує відповідно шестерню 5 і первинний вал 1 із вторинним валом. Задній хід включається вилкою 15 шляхом введення в зачеплення шестірні 16 з шестернями 1 7 та 10. Картер коробки закривається кришками 2, 14 і 19. Під нижню 19 та задню 14 кришки встановлені прокладки.

Синхронізатор складається з маточини 31, ковзної муфти 32, блокуючих кілець 30 та пружин 29. Ступиця синхронізатора закріплена на вторинному валу коробки. Вона має зовнішні шліци, на яких встановлена ​​ковзна муфта. 32 із внутрішніми конічними поверхнями. Блокуючі кільця 30 мають зовнішні конічні поверхні та внутрішні зуби зі скосами. Блокуючі кільця постійно віджимаються пружинами 29 до ковзної муфти 32. Робота синхронізатора ґрунтується на використанні сил тертя. Включення передачі можливе тільки після попереднього зрівнювання кутових швидкостей вторинного валу і шестерні передачі, що включається за рахунок тертя між конічними поверхнями ковзної муфти 32 та блокуючого кільця 30. Після цього зубці муфти входять у зачеплення із зубчастим вінцем синхронізатора, виконаним на шестірні; шестерня, що вільно обертається, на вторинному валу за допомогою синхронізатора з'єднується з вторинним валом, і передача включається. Механізм перемикання коробки передач включає важіль перемикання , повзуни з вилками, кулькові фіксатори та замок . Важіль притискається пружиною до сферичної поверхні кришки кульової опори. Фігурний кінець важеля під час перемикання передач входить у пази вилок. Виделки, встановлені на повзунах, входять у виточки ковзних муфт синхронізаторів 4 та 7 та проміжної шестерні 16 заднього ходу. Кулькові фіксатори утримують повзуни в нейтральному та включеному положеннях, а замок виключає одночасне включення двох передач. Замок складається з двох блокувальних сухарів та штифта між ними. При переміщенні середнього повзуна обидва сухарі виходять із його заглиблень і замикають крайні повзуни , виключаючи їх зміщення. При переміщенні одного з крайніх повзунів сухар виходить з його поглиблення, блокує середній повзун і, діючи через штифт на інший сухар, замикає інший крайній повзун, що виключає включення двох передач одночасно.

Коробка передач кріпиться до заднього торця картера зчеплення. У неї через різьбовий отвір із пробкою заливають трансмісійну олію. Внутрішня порожнина коробки через сапун повідомляється з атмосферою. Олія з коробки зливається через різьбовий отвір з пробкою, розташоване в нижній кришці .

Коробка передач служить для зміни тягової сили на колесах автомобіля в залежності від опору руху і дає можливість автомобілю рухатися заднім ходом. Коробка передач дозволяє, крім того, при вимиканні передач від'єднувати провідні колеса автомобіля від двигуна, забезпечуючи тим самим можливість запуску двигуна та його роботу на холостому ході.

Коробка передач є механізмом, що складається з набору шестерень, які можуть вводитися в зачеплення в різних поєднаннях.

Кожне поєднання зачеплення шестерень коробки називається ступенем чи передачею. Число ступенів (передач) в коробці залежить від конструкції автомобіля і зазвичай буває від трьох до п'яти (крім передачі заднього ходу). Відповідно до цього коробки називаються триступінчастими, чотириступінчастими і п'ятиступінчастими.

Мал. Коробка передач автомобілів ГАЗ-69 та ГАЗ-69А: 1 - сальник; 2 – задня кришка картера; 3 - шарикопідшипник вторинного валу; 4 – картер коробки передач; 5 - масловідбивне кільце; 6 – вторинний вал; 7 - вилка перемикання шестерні (каретки) першої передачі та заднього ходу; 8 - шестерня (каретка) першої передачі та заднього ходу; 9 – важіль перемикання передач; 10 - верхня кришкакартера; 11 - шестерня другої передачі; 12 - втулка шестерні другої передачі; 13 - зубчастий вінець шестерні другої передачі; 14 - каретка другої та третьої передач; 15 - вилка каретки другої та третьої передач; 16 - зубчаста маточина; 17 - регулювальні прокладки; 18 - наполегливе кільце; 19 - зубчастий вінець шестерні третьої передачі; 20 - шестерня третьої передачі; 21 - роликопідшипник; 22 - шарикопідшипник первинного валу; 23 – первинний вал; 24 - передня кришка картера; 25 - масловідбивне кільце; 26 - роликопідшипник проміжного валу; 27, 29, 32 і - шестерні проміжного валу; 28 - пробка зливного отворукартера; 30 - вісь проміжного валу; 31 - проміжний вал; 34 - проміжна шестерня заднього ходу

Зачеплення різних пар шестерень здійснюється за допомогою кареток (шестерень), що пересуваються вздовж валів коробки. Залежно від числа рухомих кареток коробки поділяються на двоходові (дві каретки) та триходові (три каретки).

Принцип роботи автомобільних коробок передач

Принцип роботи автомобільних коробок передачнезалежно від їх конструктивного оформлення та числа передач однаковий. Розглянемо їх пристрій та роботу на прикладі триступінчастої двоходової коробки передач автомобілів ГАЗ-69А та ГАЗ-69.

Первинний (провідний) вал 23 виконаний заодно з шестернею 20 третьої передачі і зубчастим вінцем 19. Первинний вал через зчеплення з'єднується з колінчастим валомдвигуна.

Вторинний (відомий) вал 6 є продовженням первинного валу і розташований з ним на одній осі. Хвостовик вторинного валу сидить у роликопідшипнику 21, встановленому наприкінці первинного валу. Вторинний вал внаслідок цього може обертатися незалежно від первинного.

На вторинному валу встановлені дві шестерні 8 і 11 і зубчаста маточина 16. Шестерня 8 (каретка) сидить на валу на шліцях і може переміщатися вздовж осі. Шестерня має 11 зубчастий вінець 13. Вона посаджена на вторинному валу на бронзовій втулці 12, тому вільно обертається на валу. На маточці встановлена ​​каретка 14 другої та третьої передач, яка переміщається по маточці.

Проміжний вал 31 являє собою блок шестерень 27, 29, 32 і 33, вільно обертається на осі 30.

Проміжна шестерня 34 заднього ходу посаджена на вісь на бронзовій втулці і обертається вільно на осі.

Первинний і вторинний вали встановлені в гніздах картера коробки на шарикопідшипниках 22 і 3. Вісь 30 проміжного вала закріплюється в гніздах картера нерухомо, проміжний ж вал 31 обертається на осі на роликопідшипниках 26. Вісь проміжної карти.

Шестерня 20 первинного валу з шестернею 27 проміжного валу, а також шестерня 33 з проміжною шестернею 34 34 заднього ходу знаходяться в постійному зачепленні. У постійному зачепленні знаходяться також шестерня 29 проміжного валу та шестерня 11 вторинного валу. Каретки 8 і 14 можуть переміщатися по вторинному валу і вводитися в зачеплення: каретка 14 своїми внутрішніми зубцями із зубчастим вінцем 19 шестерні 20 первинного валу або зубчастим вінцем 13 шестерні 11; каретка 8 із шестернею 32 або 34.

При положенні кареток, зображеному на малюнку, момент, що крутить, від двигуна буде передаватися з первинного валу через шестерні 20 і 27 на блок шестерень проміжного валу.

Однак на вторинний вал момент, що крутить, передаватися не буде, так як при зображеному положенні кареток 8 і 14 вторинний вал роз'єднаний як з первинним, так і з проміжним валами. Таке становище кареток називається нейтральним. У нейтральне положення каретки ставляться при запуску двигуна і роботі двигуна на холостому ходу (на місці або під час руху автомобіля накатом).

Мал. Схема включення шестерень і передачі моменту, що крутить, в триступінчастій коробці передач автомобілів ГАЗ-69 і ГАЗ-69А: а - перша передача; б – друга передача; в – третя передача; г – задній хід; I - положення важеля при включенні першої передачі; II – положення важеля при включенні другої передачі; III - становище важеля при включенні третьої передачі; IV - положення важеля при включенні заднього ходу

Щоб привести автомобіль у рух, треба передати момент, що крутить, вторинному валу. Для цього каретку 8 або 14 слід ввести в зачеплення з однією з шестерень проміжного валу, при якому забезпечувалося отримання найбільшого передавального відношення, а отже, і найбільшого крутного моменту на вторинному валу. Пересунемо каретку 8 вправо і введемо її в зачеплення з шестернею 32 проміжного валу, як це показано на рис. а. Таке положення кареток відповідає першій передачі.

Щоб включити другу передачу, необхідно вивести каретку 8 з зачеплення з шестернею 32, а потім, пересунувши (рис. б вліво) каретку 14, ввести останню в зачеплення із зубчастим вінцем 13 шестерні 11, постійно знаходиться в зачепленні з шестернею 2.

Переходити з другої передачі на третю потрібно тієї ж послідовності, що і з першої передачі на другу. При цьому каретка 14 виводиться із зачеплення із зубчастим вінцем 13 шестерні 11 і вводиться в зачеплення із зубчастим вінцем 19 шестерні 20 первинного валу (рис. в), первинний і вторинний вали починають обертатися як одне ціле.

Для руху заднім ходом перевести обидві каретки в нейтральне положення, а потім каретку 8 пересунути вліво і ввести в зачеплення з проміжною шестернею 34 заднього ходу. При цьому напрям обертання вторинного валу зміниться на зворотний.

Для легкого і ненаголошеного перемикання передач необхідно, щоб окружні швидкості шестерень, що вводяться в зачеплення, були однакові. Кільцева швидкість шестірні залежить від числа обертів валу, на якому вона сидить, і від її діаметра: чим більше діаметр шестерні і число обертів валу, тим більша її окружна швидкість. Для полегшення ненаголошеного перемикання передач та зменшення зносу зубів шестерень у коробках передач, зокрема у коробці передач автомобілів ГАЗ-69А та ГАЗ-69, передбачено спеціальний пристрій – синхронізатор каретки включення другої та третьої передач.

Синхронізатор вирівнює окружні швидкості обертання шестерень перед введенням їх у зачеплення. Влаштований він в такий спосіб. На кінці вторинного валу 1 встановлена ​​на шліцях і закріплена стопорним кільцем 14 ступиця зубчаста 6 синхронізатора. На зовнішніх зубцях маточини встановлена ​​каретка 10 другої і третьої передач, охоплювана вилкою 8. зубчастий вінець та пази 47 для повзунів; внутрішня поверхня кільця виконана конусоподібною.

Синхронізатор розташований між зубчастим вінцем 13 шестерні 15 первинного валу і зубчастим вінцем 3 шестерні 2 другої передачі. Підстави зубчастих вінців шестерень 2 та 15 мають конусні поверхні.

Мал. Пристрій та схема роботи синхронізатора коробки передач: а - положення деталей синхронізатора при вирівнюванні окружних швидкостей; б - положення деталей синхронізатора при включеній передачі; в – деталі синхронізатора; 1 – вторинний вал коробки передач; 2 – шестерня другої передачі; 3 - зубчастий вінець шестірні другої передачі; 4 - блокуюче кільце; 5 - завзята шайба; 6 - зубчаста маточина; 7 - пружина; 8 - вилка каретки другої та третьої передач; 9 - кулька фіксатора; 10 - каретка другої та третьої передач; 11 - повзун; 12 - регулювальні прокладки; 13 - зубчастий вінець шестірні первинного валу; 14 - стопорне кільце зубчастої маточини; 15 – шестерня первинного валу; 16 – первинний вал; 17 - паз для повзуна маточини

При включенні другої або третьої передачі каретка 10 синхронізатора за допомогою перемикаючого пристрою переміщається разом з повзунами 11 по маточці 6. Повзуни, що входять в пази 17 блокуючих кілець 4, притискають кільце до конусної поверхні відповідного зубчастого вінця шестерні. Внаслідок тертя, що виникає між дотичні конусними поверхнями, блокуюче кільце трохи зрушується у бік обертання зубчастого вінця до упору пазів у бічні поверхні повзунів. При цьому скошена поверхня.Торців зубів каретки 10, упираючись у скошену поверхню торців зубів кільця 4, не дає зубам увійти в зачеплення, внаслідок чого забезпечується сильне притискання кільця 4 до конусної поверхні зубчастого вінця. В результаті сильного тертя конусів швидкості обертання валів зрівнюються, каретка 10 зрушується далі, вичавлюючи кульки 9 фіксаторів, і своїми зубами входить у проміжки зубів вінця 13, безшумно включаючи відповідну передачу.

Управління коробкою передач здійснюється за допомогою важеля 6; коливається в кульовій опорі кришки картера коробки передач.

У тій же кришці в гніздах встановлені два повзуни 3 і 12, які можуть переміщатися вздовж своїх осей, ковзаючи при цьому в гніздах кришки коробки. Кожен із цих повзунів з'єднаний з вилкою: повзун 12 каретки першої передачі та заднього ходу з вилкою 11, повзун 3 каретки другої та третьої передач з вилкою 10.

Кінці виделок вміщуються в кільцевих проточках, що є в каретках, і не заважають кареткам вільно обертатися разом із вторинним валом. При поздовжньому переміщенні виделок, каретки пересуваються вздовж валу і тим самим вводять в зачеплення відповідні шестерні. Через переміщення важеля, а отже, і виделок з каретками відбувається перемикання передач в коробці.

Для запобігання довільному вимиканню передач та одночасному включенню кількох передач у механізмі перемикання передач передбачено спеціальні пристроїфіксатори (стопори) - для фіксування важеля у певному положенні та замки, що не дозволяють одночасно включати декілька передач.

У триступінчастих коробках передач з двома повзунами фіксатор одночасно виконує роль замка.

Мал. Механізм перемикання передач коробки передач автомобілів ГАЗ-60 та ГАЗ-69А: 1 – пружина фіксатора; 2 - бічна кришка картера коробки; 3 - повзун вилки каретки другої та третьої передач; 4 - віджимна скоба; 5 - пружина віджимної скоби; 6 – важіль перемикання передач; 7 - пружина важеля перемикання передач; 8 – ковпак; 9 - кульова опора; 10 - вилка каретки другої та третьої передач; 11 - вилка каретки першої передачі та заднього ходу; 12 - повзун вилки каретки першої передачі та заднього ходу; 13 - сухарі фіксатора

Фіксатор складається з двох порожнистих сухарів 13, що ковзають у спеціальному гнізді, зробленому кришці коробки передач. Під дією пружини 1 сухарі заскакують у поглиблення, що є у відповідних місцях повзунів. Сухарі надійно утримують повзуни від мимовільного переміщення, а також запобігають можливості одночасного переміщення обох повзунів.

Пересунути обидва повзуни відразу й увімкнути, таким чином, одночасно дві передачі не можна з наступної причини. Як тільки один з повзунів пересунеться настільки, що сухар вийде з поглиблень, обидва сухарі виявляться присунутими один до одного впритул. Загальна довжина зрушених сухарів підібрана так, що другий сухар вже не зможе вийти з поглиблення повзуна, що примикає до нього, і тим самим надійно замкнений повзун.

Щоб не сталося випадкове включення заднього ходу, у кришці коробки передач, трохи нижче кульової опори, розташована віджимна скоба 4 з пружиною 5, що натискає на кінець важеля 6. Тому для включення заднього ходу (і першої передачі) до важеля потрібно докласти підвищеного зусилля, щоб відвести скобу убік.

У картер коробки заливається до рівня отвору контрольної пробки.

Будь-який автомобіль із двигуном внутрішнього згоряннямає у своїй конструкції коробку передач. Існує безліч різновидів цього агрегату, але найпоширенішим типом є механічна коробка передач (МКПП). Нею оснащуються як вітчизняні, і закордонні автомобілі.

Коробка передач використовується для того, щоб змінювати передатне відношення швидкості обертання від двигуна до колес. Спосіб перемикання між щаблями (передачами) цього редуктора - ручний (механічний), що дало назву всьому вузлу. Водій самостійно приймає рішення про те, яке з фіксованих значень передавального числа (шестірні, що входять до зачеплення), має бути включено в поточний момент.

Сучасна МКВП

Крім цього, МКПП дозволяє перемикатися на режим заднього ходу, в якому автомобіль рухається у зворотному напрямку. Також є нейтральний режим, коли відсутня передача обертання від двигуна до колес.

Принцип роботи та пристрій

Коробка передач є багатоступінчастим закритим редуктором. Косозубі шестірні мають можливість по черзі бути в зачепленні та змінювати частоту обертів між вхідним валом та вихідним. У цьому полягає принцип роботи коробки.

Зчеплення

Механічна коробка працює у парі зі зчепленням. Цей вузол дозволяє тимчасово роз'єднувати двигун від трансмісії. Така операція дає можливість безболісно переключити передачі (ступеня) не виключаючи обертів двигуна.

Блок зчеплення необхідний, оскільки через МКПП проходить значний момент, що крутить.

Шестерні та вали

У будь-якій КПП традиційної конструкції розташовуються паралельно осі валів, на яких базуються шестірні. Загальний корпус прийнято називати картером. Найбільш популярними є тривальні та двовальні компанії.

У тривальних є три вали:

• перший – провідний;
• другий – проміжний;
• третій – ведений.

Перший вал з'єднаний зі зчепленням, на його поверхні нарізані шліци, якими переміщається ведений диск зчеплення. З цієї осі обертання передається на проміжну вісь, жорстко з'єднану з шестернею первинного валу.

Ведений вал МКПП має специфічне розташування. Він співвісний з ведучим і з'єднаний з ним через підшипник, що знаходиться всередині першого валу. За рахунок цього забезпечується їхнє незалежне обертання. Блоки шестерні з веденої осі не мають жорсткої фіксації з ним, а також шестерні розмежовані спеціальними муфтами-синхронізаторами. Останні якраз жорстко сидять на веденому валу, але здатні переміщатися вздовж осі шліцами.

Торці муфт оснащені зубчастими вінцями, здатними з'єднуватись з такими ж вінцями, розташованими на торцях шестерень веденого валу. Сучасний пристрійкоробка передач передбачає наявність таких синхронізаторів на всіх передніх передачах.

Під час увімкнення нейтрального режиму відбувається вільне обертання шестерень, а всі муфти-синхронізатори знаходяться в розімкнутому положенні. Коли водій вичавить зчеплення і перемкне важіль на один із щаблів, то в цей час вилка в КПП переміщає муфту в зачеплення зі своєю парою на торці шестірні. Так шестірня жорстко фіксується з валом і не прокручується на ньому, а забезпечує передачу обертання та зусилля.

У більшості МКПП застосовуються шестерні з косим зубом, здатні витримувати більші зусилля, ніж прямозубі, також менш шумні. Виготовляються вони з високолегованої сталі, після чого проводиться загартування на ТВЧ та нормалізація для зняття напруги. Завдяки цьому забезпечується максимальний термін служби.

Для двовальної коробки передбачено з'єднання ведучого валу з блоком зчеплення. На відміну від тривісної конструкції на провідній осі розташовується блок із шестерень, а не одна. Проміжного валу немає, а паралельно ведучому йде ведений вал. Шестерні на обох осях вільно обертаються і знаходяться весь час у зачепленні.

Ведений вал оснащений жорстко закріпленою провідною шестернею головної передачі. Між рештою шестерні розташовуються синхронізаційні муфти. Така схема механічної коробки передач у плані роботи синхронізаторів схожа на тривальну схему. Різниця полягає у відсутності прямої передачі, і в тому, що кожен ступінь має лише одну пару з'єднаних шестерень, а не дві пари.

Двохвальний пристрій механічної коробки має більший ККД, ніж тривальний, однак, має обмеження щодо підвищення передавального числа. За рахунок такої особливості конструкція застосовується лише у легкових автомобілях.

Синхронізатори

Усі сучасні механічні коробки перемикання передач оснащені синхронізаторами. Без них на машинах доводилося робити подвійний вижимщоб окружні швидкості шестерень зрівнялися, і забезпечилася можливість перемикання ступенів. Також синхронізатори не ставляться на КПП з великою кількістю передач, іноді до 18 ступенів, характерним для спецтехніки, оскільки це неможливо. Для швидкості перемикання швидкостей спортивні автомобілі можуть у МКПП не мати синхронізаторів.

Синхронізатор МКПП

Легкові автомобілі, які використовуються більшістю водіїв, оснащені синхронізаторами, оскільки працює коробка передач автомобіля без них менш дружелюбно. Ці елементи забезпечують безшумність експлуатації та вирівнювання швидкостей шестерень.

Внутрішній діаметр маточини має шліцеві пази, завдяки яким здійснюється переміщення вздовж осі вторинного валу. У цьому така жорсткість забезпечує передачу великих зусиль.

Працює синхронізатор у такий спосіб. Під час увімкнення водієм передачі муфта подається у бік потрібної шестерні. Під час переміщення зусилля переходить на одне із блокувальних кілець муфти. За рахунок різних швидкостей між шестірнею та муфтою конічні поверхні зубів взаємодіють за допомогою сили тертя. Вона повертає блокувальне кільце на упор.

Робота синхронізаторів

Зуби останнього встановлюються проти зубів муфти, тому подальше усунення муфти стає неможливим. Муфта заходить без протидії зачеплення з малим вінцем на шестірні. Шестірня за рахунок такого з'єднання жорстко блокується з муфтою. Такий процес здійснюється за частки секунди. Один синхронізатор зазвичай забезпечує увімкнення двох передач.

Процес перемикання передач

За процедуру перемикання відповідає відповідний механізм. Для автомобілів, що мають задній привідважіль встановлюється безпосередньо на корпусі МКПП. Весь механізм ховається всередині корпусу агрегату, а ручка перемикання безпосередньо керує ним. Таке розташування має свої переваги та недоліки.

• просте у конструкційному плані рішення;
• забезпечення чіткості перемикання;
• більш довговічна конструкція для експлуатації.

• немає можливості для застосування конструкції із заднім розташуванням мотора;
• не використовується на передньопривідних автомобілях.

Машини з переднім провідним мостом обладнуються важелем перемикання передач у таких місцях:

• напільно між водійським та переднім пасажирським кріслом;
• на рульовій колонці;
• у районі панелі приладів.

Дистанційне керування коробкою для передньопривідних авто здійснюється за допомогою тяг або лаштунків. Така конструкція також має свої особливості.

• комфортне незалежне розташування важеля для перемикання передач;
• вібрація від коробки не передається на важіль МКПП;
• забезпечується велика свобода для дизайну та інженерного компонування.

• менша довговічність;
• згодом можуть з'являтися люфти;
• потрібне періодичне кваліфіковане регулювання тяг;
• чіткість менш точна, на відміну розташування безпосередньо на корпусі.

Хоча існують різні приводи механізму включення/вимикання передач, але сам механізм у більшості КПП має схожу конструкцію. В його основі рухомі штоки, що знаходяться у кришці корпусу, а також вилки, що жорстко зафіксовані на штоках.

Механізм перемикання передач Лада Гранта

Виделки півколом входять у проточку муфти синхронізатора. Додатково в МКПП розташовуються пристосування, які убережуть механізм від неувімкнення або від самовільного виходу із зачеплення шестерень, а також одночасної активації двох ступенів.

Переваги та недоліки механічних коробок передач

Всі типи механізмів мають свої переваги і недоліки. Розглянемо в МКПП.

Переваги:

• конструкція має найменшу вартість при порівнянні з аналогами;
• на відміну від гідромеханічної має меншу масу та вищий ККД;
• не потребує особливих умов охолодження порівняно з автоматичними КПП;
• середньостатистичне авто з МКПП має більш економічні параметри і динаміку розгону на відміну від середнього автомобіля з АКПП;
• простота та інженерна відпрацьованість конструкції;
• високий ступінь надійності та великий експлуатаційний ресурс;
• не потребує специфічного обслуговування та дефіцитних витратних чи ремонтних матеріалах;
• водій має ширший діапазон використання технік водіння в екстремальних умовах ожеледиці, бездоріжжя тощо;
• авто легко заводиться штовханням і може буксируватися з будь-якою швидкістю та на будь-яку відстань;
• є технічна можливістьповного роз'єднання мотора та трансмісії на відміну від гідромеханічної АКПП.

Недоліки:

• для перемикання передачі використовується повне роз'єднання силової установкита трансмісії, що позначається на часі операції;
• необхідні специфічні навички керування для забезпечення плавності перемикання передач;
• нездатність плавного перемикання передавального відношення, так як кількість щаблів обмежена зазвичай числом від 4 до 7;
• низький ресурс вузла зчеплення;
• у водія при тривалому керуванні автомобілем з МКПП з'являється більша стомлюваність, ніж при їзді на «автоматичній» трансмісії.

У більшості країн з вищим доходом населення кількість автомобілів, що випускаються з МКПП, зменшено практично до 10-15%.