Устройство и работа механической коробки передач

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.

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

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.

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.

Читайте также: Что такое клапан вентиляции картерных газов (КВКГ)?

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.

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.

Читайте также: Что такое катушка зажигания — «вскрытие» покажет

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.

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.

Механическая коробка передач- Устройство и принцип работы

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

Основное назначение МКПП

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

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

Основное назначение МКПП:

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

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

Принцип работы механических коробок передач- классификация по видам

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

Согласно числу ступеней, механические коробки передач разделяются по классам:

1. Четырехступенчатые МКПП.
2. Пяти- шестиступенчатые.

Читайте также. Когда менять масло в механической коробке передач

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

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

Устройство механических коробок передач

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

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

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

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

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

Механическая коробка передач схема переключения

Механизм сцепления трансмиссии

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

Процесс переключения передач

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

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

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

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

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

Читайте также. АКПП CD4E: Устройство, основные проблемы трансмиссии

Для переключения скоростей используется специальный привод, состоящий из:

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

Каждая вилка находится в проточенной кольцевой канавке синхронизирующей муфты.

Как работают муфты синхронизаторы

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

Порядок работы синхронизатора:

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

Описанный процесс происходит в течение долей секунды.

Плюсы и минусы механических коробок передач

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

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

В список некоторых недостатков вошли следующие пункты:

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

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

Читайте также. Виды коробок передач автомобиля: Особенности и отличия

Заключение

При эксплуатации автомобилей с механической коробкой передач необходимо:

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

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

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

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

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

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

Механическая коробка передач: принцип работы

Механическая коробка передач – это устройство для поступенчатой перемены передаточного отношения скорости вращения от двигателя к ведущим колёсам. Выбор и включение нужной передачи при использовании механической КПП водитель осуществляет вручную (в отличие от коробки передач автоматической). Название данного устройства отражает ещё и тот факт, что весь его функционал реализуется за счёт только механических элементов, без привлечения гидравлики или электроники (в отличие от трансмиссий гидравлических или электрических). Популярно, но технически достоверно принцип работы МКПП освещён в данной публикации.

Содержание

Предназначение коробки передач

Почему у автопроизводителей возникла необходимость во внедрении коробки переключения передач? Потому, что любой двигатель внутреннего сгорания любого автомобиля способен работать только в каком-то ограниченном, и довольно небольшом, диапазоне оборотов. А частота обращения колёс – от трогания с места до езды на больших скоростях – происходит в гораздо более обширном диапазоне. И не представляется возможным выбрать какое-то одно универсальное передаточное число, которое бы обеспечило весь этот диапазон, с одновременным разумным использованием диапазона оборотов двигателя.

Для трогания с места и поступательного разгона автомобиля, а также при его движении по бездорожью,требуется затратить более значительную работу в физическом смысле, то есть подать на его колёса большую мощность. То есть, при небольшой скорости нужны высокие обороты двигателя.

Наоборот, при равномерном движении разогнавшегося автомобиля по ровной дороге его скорость высока, а большой мощности и высоких оборотов двигателя уже не требуется – чтобы поддерживать нужную скорость, достаточно и малой мощности, и низких оборотов. При повышении скорости растёт и аэродинамическое сопротивление движению двигателя, что требует высоких оборотов и более значительных затрат мощности. То же самое – при движении в гору, требуется увеличить силу тяги.

Отсюда возникает необходимость в передаче вращения с двигателя на колёса с определённым передаточным числом, которое можно было бы изменять в зависимости от условий езды. В этом один из пионеров мирового автопрома – немецкий инженер Карл Бенц убедился в первой же длительной (на 80 км) поездке на автомашине собственной конструкции.

Об истории возникновения МКПП

Это автопутешествие состоялось в 1887 году. Карл Бенц и его супруга Берта с сыновьями ехали к тёще изобретателя. 80-километровое путешествие оказалось очень сложным из-за несовершенства конструкции первого автомобиля. На некоторые, с виду небольшие, подъёмы его приходилось заталкивать вручную: не хватало силы тяги. После этой поездки Бенц усовершенствовал автомобиль, снабдив его дополнительной вспомогательной передачей – «понижайкой», для увеличения силы тяги.

Эта идея используется в КПП и по сей день: передаточное число должно быть переменным, позволяющим использовать разные соотношения между скоростями вращения коленвала мотора и ведущих колёс.

Разумеется, первая механическая коробка передач Карла Бенца была сначала очень примитивным устройством. Это были шкивы разного диаметра, прикреплённые к ведущей оси. С мотором они соединялись ремнём, и при помощи рычагов ремень можно было перекидывать с одного шкива на другой. Впоследствии на смену кожаному ремню и шкиву пришла металлическая цепь и звёздочка, как на современных «продвинутых» велосипедах.

Зубчатую передачу и коробку передач на шестерёнках впервые поставил на автомобиль Вильгельм Майбах. Параллельно с немецкими автоинженерами, примерно в те же годы, похожими изысканиями занимались и французские. В созданной Эмилем Левассором и Луи Панаром механической коробке переключения передач уже применялся целый набор зубчатых колёс с разными передаточными числами для движения вперёд и одна шестерня – для движения назад. Как и в наше время, шестерни передних передач, были укреплены на вторичном валу, который двигался вдоль своей оси. Это позволяло разным по своему диаметру зубчатым колёсам входить в зацепление с неподвижной шестернёй на первичном валу.

Официально изобретателем механической коробки переключения передач, похожей на современную, стал Луи Рено: в 1899 году этот молодой начинающий автопромышленник запатентовал первую в мире КПП, основанную на системе подвижных зубчатых колёс и валов. Она была трёхскоростной.

Первый запатентовавший МКПП человек – Луи Рено – в своей «лаборатории».

Заокеанский пионер автопрома – Генри Форд – не копировал достижения немецких и французских инженеров, а шёл своим путём. Его механическая коробка передач состояла из нескольких планетарных шестерён (сателлитов), которые вращались вокруг центральной («солнечной») шестерни и фиксировались при помощи водила. Именно такой – планетарной КПП оснащались первые массовые серийные автомобили «Форд А».

Не менее важным техническим решением, чем изобретение коробки на зубчатых шестернях различного диаметра, стало изобретение синхронизатора, которое сделал в 1928 году Шарль Кетеринг из «Дженерал Моторс». Оно сделало механические коробки передач более лёгкими в управлении, придало им новый импульс развития и «техническое долголетие».

Устройство механической коробки переключения передач

С момента изобретения Луи Рено прошло уже более 120 лет но главный принцип ступенчатой шестерёнчатой коробки передач остался тем же. Современные МКПП, разумеется, гораздо более совершенны: в них стоят шестерни не с прямым, а косозубым зацеплением, и они более удобные, бесшумные и долговечные. В целом, автомобили с «механикой» экономичнее, чем машины с автоматической коробкой передач.

Состоит механическая КПП из набора косозубых шестерён разного размера, которые вводятся в зацепление для создания различных передаточных чисел между коленчатым валом мотора и ведущими колёсами. Передаточное число становится другим путём перемещения как самих шестерён, так и специального устройства – синхронизатора. Его задача – уравнивать (синхронизировать) окружные скорости включаемых в зацепление шестерён.

Принцип таков, что, чем выше передаточное число, тем ниже передача. Первая передача называется низшей, а передаточное число у неё наибольшее. На ней передача вращения осуществляется от малой шестерни к большой и, при высокой частоте вращения коленвала, скорость движения автомобиля остается низкой, а сила тяги – высокой. На высшей передаче, соответственно, – наоборот. В нейтральном положении крутящий момент от мотора на ведущие колёса не передается, и машина катится по инерции либо стоит.

Большинство серийных современных автомашин, оснащённых механической коробкой переключения передач, имеют 5 «скоростей», или скоростей движения вперед. Несколько десятков лет назад большинство автомобильных МКПП были четырёхскоростными. Механическими коробками с шестью и более скоростями, как правило, комплектуются «заряженные» спортивные машины или джипы.

С технической точки зрения, механическая коробка передач представляет собой закрытый ступенчатый редуктор. Рабочими элементами его конструкции являются зубчатые колёса – шестерни, которые поочерёдно приходят в зацепление, изменяя обороты входного и выходного вала, а также их частоту. Переключение соединений и комбинаций шестерён происходит вручную.

Механическая коробка переключения передач способна функционировать только в паре со сцеплением. Данный узел предназначен для временного разъединения мотора и трансмиссии. Эта операция нужна для безболезненного и безопасного перехода зацепления с одной шестерни на другую,без выключения оборотов двигателя, и при их полном сохранении.

Виды компоновки механических КПП

Получившими повсеместное распространение компоновками механических коробок переключения передач стали двух- и трёхвальные. Они называются так по количеству параллельно расположенных валов, на которых и расположены косозубые шестерни.

В трёхвальной МКПП находятся три вала: ведущий, промежуточный и ведомый. Первый соединён со сцеплением, на его поверхности имеются шлицы. По ним передвигается ведомый диск сцепления. С данного вала энергия вращения передаётся на жестко соединённый с ним шестернёй промежуточный вал.

Ведомый вал является соосным с валом ведущим, соединённым с ним через подшипник, который находится внутри первого вала. Поэтому данным осям обеспечено независимое вращение. Блоки «разнокалиберных»шестерней ведомого вала не имеют жёсткой фиксации с ним, а также разграничены специальными муфтами-синхронизаторами. Вот они жёстко закреплены на ведомом валу, но могут перемещаться вдоль вала по шлицам.

На торцах муфт нанесены зубчатые венцы, которые могут соединяться с аналогичными венцами на торцах шестерён ведомого вала. Современные стандарты производства коробок передач предполагают наличие таких синхронизаторов на всех передачах для движения вперёд.

В двухвальной механической КПП также обеспечено соединение ведущего вала с блоком сцепления. В отличие от трёхосной конструкции, на ведущей оси находится набор шестерёнок, а не одна. Промежуточный вал отсутствует, а с ведущем запараллелен ведомый вал. Шестерни обоих валов свободно вращаются и всё время находятся в зацеплении.

На ведомом валу имеется жёстко закреплённая ведущая шестерня главной передачи. Между остальными шестернями находятся синхронизационные муфты. Подобная схема механической коробки передач в смысле работы синхронизаторов похожа на трёхвальную компоновку. Разница же в том, что прямая передача отсутствует, а каждая ступень имеет только одну пару соединённых шестерёнок, а не две пары.

С одного конца ведомого вала в жёстком зацеплении находится главная передача. В корпусе главной передачи работает дифференциал.

Двухвальная компоновка механической коробки передач имеет больший КПД, чем у трёхвальной, однако она имеет ограничения по повышению передаточного числа. За счёт данной особенности, двухвальная конструкция МКПП применяется исключительно в легковых автомобилях.

В редких случаях на современных автомобилях могут также использоваться четырёхвальные коробки передач. Но по принципу своей работы они тоже соответствуют двухвальным– без промежуточного вала, с передачей вращения с первичного вала сразу на вторичные. Чаще всего, это механические КПП с 6-ю передачами переднего хода. В них крутящий момент передаётся с первичного вала на главную передачу через первый, второй и третий вторичные валы, концевые шестерни которых постоянно зацеплены с шестернёй главной передачи.

Обеспечение заднего хода автомобиля возложено на дополнительный вал со своей специальной шестернёй. При переходе её в зацепление начинается вращение ведомого вала в обратную сторону. На задней передаче синхронизатора нет, поскольку задний ход задействуется только при полной остановке автомобиля. Во всяком случае, так нужно делать. Поэтому на МКПП автомашин многих производителей имеется защита от случайного включения заднего хода на ходу (нужно поднять специальное кольцо на рычаге для переведения его в положение заднего хода).

Последовательность работы МКПП. Роль синхронизаторов

Когда включен нейтральный режим, то вращение шестерён происходит свободно, а все муфты-синхронизаторы расположены в разомкнутом положении. Когда водитель выжимает сцепление и переключает рычаг на одну из ступеней, специальная вилка в КПП перемещает муфту в зацепление с соответствующей парой на торце шестерни. И шестерня жёстким образом фиксируется с валом и не прокручивается на нём, а обеспечивает передачу вращения и энергии усилия.

Во время движения механизм переключения передач приводится в действие с места водителя автомобиля с помощью рычага переключения передач. Этот рычаг перемещает ползуны с вилками, которые, в свою очередь, передвигают синхронизаторы и задействуют нужную скорость.

Пары шестерён двух низших передач имеют самые большие передаточные числа (на легковых машинах – обычно от 5:1 до 3,5:1), и применяются для трогания с места и поступательного разгона, а также при необходимости постоянного движения с невысокой скоростью, либо по бездорожью.

При движении на низших передачах даже при больших оборотах двигателя автомобиль будет ехать довольно медленно, но при этом в полной мере будут использоваться его мощность и крутящий момент. Наоборот, чем выше передача, тем выше скорость автомобиля на том же уровне оборотов двигателя, а его сила тяги меньше. На высших передачах автомобиль не сможет тронуться с места или ехать на низких скоростях. Зато он может передвигаться на больших, вплоть до максимально предусмотренной, скоростях, при средних оборотах двигателя.

В абсолютном большинстве современных МКПП расположены шестерни с косым зубом, которые способны выдерживать большие усилия, чем прямозубые, к тому же они менее шумные в работе. Изготавливаются косозубые шестерни из высоколегированной стали, и на финальном этапе производства выполняется закалка на ТВЧ и нормализация для снятия напряжений, обеспечивающие долговечность деталей.

До появления синхронизаторов для безударного включения более высокой передачи водителям нужно было производить двойной выжим, с обязательной работой в течение нескольких секунд на нейтральной передаче, для равнения окружных скоростей шестерней. А для перехода на более низкую передачу надо было сделать перегазовку, чтобы выровнять обороты ведущего и ведомого валов. После введения синхронизаторов необходимость в этих манипуляциях отпала. И шестерни стали защищёнными от ударных нагрузок и преждевременного износа.

Впрочем, и современной легковой автомашине эти «навыки из прошлого» также могут пригодиться. К примеру, они помогут переключить-таки передачу в случае выхода из строя сцепления, или если возникнет необходимость в резком торможении двигателем, при отказавшей рабочей тормозной системе.

Источник https://vaznetaz.ru/mexanicheskaya-korobka-peredach

Источник https://motoran.ru/transmisii/mehanicheskaya-korobka

Источник https://tractorreview.ru/dvigateli/ustroystvo/mehanicheskaya-korobka-peredach-printsip-rabotyi.html