Коробка передач принцип работы: виды, устройство и принцип работы

Содержание

Устройство коробки переключения передач: схема, принцип работы МКПП

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.

Содержание статьи:

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.

Устройство и принцип работы коробки передач

Коробка передач, или по-другому трансмиссия, передает силу вращения — так называемый вращательный момент — от двигателя автомобиля на колеса. При этом в зависимости от условий движения автомобиля она может передавать вращательный момент полностью либо частично.

Машина, идущая в гору, должна пользоваться более низкой передачей по сравнению с машиной, мчащейся по ровному скоростному шоссе. При более низкой передаче на колеса передается больший крутящий момент. А это требуется тогда, когда машина двигается медленно, потому что ей тяжело. Более высокие передачи подходят для более быстрого движения автомобиля.

Бывают коробки передач с ручным управлением, но бывают и автоматические. Чтобы сменить передачу в ручной трансмиссии, водитель вначале нажимает педаль сцепления (рисунок слева). При этом двигатель отсоединяется от коробки передач. Потом водитель переводит рычаг управления на другую передачу и отпускает педаль сцепления. Двигатель снова соединяется с коробкой передач и может вновь передавать свою энергию колесам. В автоматической коробке передач положение педали газа (акселератора) соотносится со скоростью движения автомобиля, и автоматически меняется передача, если это необходимо.

Ручное управление передачей

Приводимые рядом диаграммы показывают, как с помощью рычага управления можно перейти с одной передачи на другую. В зависимости от установленной передачи разные доли крутящего момента, проходя через коробку передач (красные линии со стрелками), попадают на колеса.Нейтральная передача. Энергия двигателя не передается колесам.

Нейтральная передача. Энергия двигателя не передается колесам.

Первая передача. Самая большая шестеренка ведущего вала соединяется со своей парой на ведомом валу. Машина движется медленно, но может преодолевать тяжелые участки пути.

Вторая передача. Вторая пара шестеренок работает вместе с механизмом сцепления. При этом скорость движения автомобиля обычно от 15 до 25 миль в час.

Третья передача. Работает третья пара шестеренок вместе с механизмом сцепления. Скорость автомобиля еще больше, а крутящий момент на колесах меньше.

Четвертая передача. Входной и выходной валы соединяются напрямую (прямая передача) — скорость движения автомобиля максимальная, а крутящий момент самый низкий.

Реверс.(5-я передача на картинке) При включении передачи заднего хода его ведущая шестерня’вращает выходной (ведущий) вал в противоположную сторону.

Работа акселератора

Число оборотов двигателя в минуту зависит от того, сколько топлива поступает из карбюратора в цилиндры. Движение топлива регулируется дроссельной заслонкой карбюратора, а работой заслонки управляют с помощью педали акселератора, которая находится на полу перед водителем.

Когда водитель нажимает ногой на педаль акселератора, дроссельная заслонка открывается и в двигатель поступает больше топлива. Если водитель отпускает педаль акселератора, заслонка прикрывается и количество поступающего топлива уменьшается. При этом уменьшаются и обороты двигателя и скорость автомобиля.

Автоматическая коробка передач

Когда применяется автоматическая трансмиссия, у водителя нет под ногой педали сцепления. Вместо нее преобразователь крутящего момента в паре с планетарной передачей (рисунок справа и снизу) автоматически отключают двигатель от ведущего вала, когда по условиям движения следует перейти на другую передачу.

А после того как передача сменилась, снова подключают ведущий вал. Стоит водителю поставить рычаг управления в рабочее положение, и механизм автоматической коробки передач сам выберет нужную передачу в соответствии с условиями движения автомобиля в данный момент.

Коробка передач. Сравнение трансмиссий, плюсы и минусы

Что такое коробка передач (трансмиссия) и для чего она нужна.

Коробка переключения передач является неотъемлемой частью любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Назначение коробки передач — это передача и преобразование крутящего момента с двигателя на колеса, а так же осуществление отбора мощности на привода других агрегатов и дополнительного оборудования. Этот процесс позволяет обеспечить оптимальную силу тяги и скорость движения автомобиля, а так же движение задним ходом. Более того коробка помогает разъединять коленчатый вал двигателя от ведущих колес, что обеспечивает холостой ход автомобиля или его полную остановку.

Нужно отметить, что коробки передач получили распространение не только в транспортных средствах. Широко применяют коробки переключения в промышленных механизмах, станках на производстве.

С момента появления автомобилей на дорогах производители совершенствовали не только двигатели, но и коробки переключения передач. Развитие данного направления привело к появлению современных автомобилей с разными видами трансмиссий.

Виды трансмиссий

Более чем столетняя история развития автомобилестроения принесла в современный мир не только экологичные и мощные двигатели, но и усовершенствованные коробки переключения передач. На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре основных типа коробок переключения передач:

1. Механическая коробка переключения передач

2. Автоматическая коробка переключения передач

3. Роботизированная коробка переключения передач

4. Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач

Разберем подробнее каждый тип коробки.

Механическая коробка передач (Механика, МКПП)

Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.

История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.

Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.

Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.

Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.

Плюсы МКПП:

· Простая и надежная конструкция

· Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья

· Движение в экономичном режиме

· Недорогое обслуживание

Минусы МКПП:

· Неудобство управления в сложном городском режиме

Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)

Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля. Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.

Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.

Нужно отметить что, к появлению гидромеханической коробки передач привели три независимые линии разработок, позже которые были объединены в ее конструкции. В основу АКПП встал гидротрансформатор, изобретение профессора Феттингера, патент на который им был получен еще в 1903 году. Два других элемента — это планетарный редуктор и гидравлическая система управления.

Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.

Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.

Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.

Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.

Плюсы АКПП:

· Комфорт и удобство управления

· Способность менять передачи при полной мощности двигателя

· Плавность хода во время переключения передач

· Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи

Минусы АКПП:

· Стоимость и периодичность обслуживания

· Больший расход топлива

· Низкий КПД

· Меньшая динамика автомобиля

Роботизированные коробки передач (Роботы)

Роботизированная коробка передач — это логическое продолжение развития механической коробки. Робот это не что иное, как механическая КПП, в которой выжим сцепления и переключение передач выполняют два сервопривода (актуатора), управляемые электронным блоком. По факту робот впитал в себя все положительные стороны механической кпп и удобство автомата.

Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.

В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.

Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32. Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.

Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.

В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:

· С мокрым сцеплением — используют на автомобилях с мощным двигателем, крутящий момент которых превышает 350 Нм.

· С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.

Плюсы Робота:

· Плавность переключения и хода

· Высокий КПД

· Экономичный расход топлива

· Высокая динамика

· Возможность выбора режима работы трансмиссии

Минусы Робота:

· Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям

Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)

Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.

К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.

Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.

Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.

Коробка типа CVT или Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Основные детали коробки CVT — это гидротрансформатор и два раздвижных шкива, плюс, соединяющий их (шкивы) ремень. Сечение ремня имеет трапециедальную форму. Принцип работы заключается в следующем — сдвигающиеся половинки ведущего шкива выталкивают ремень наружу, что приводит к увеличению радиуса шкива, по которому работает ремень, это действие увеличивает передаточное отношение. Когда требуется снижение передаточного числа, ведомый шкив раздвигается, ремень перемещается на меньший радиус. Гидротрансформатор в этой конструкции обеспечивает трогание с места, после чего блокируется. Управление шкивами выполняет электроника.

Плюсы Вариатора:

· Переключение передач происходит незаметно, без рывков

· Экономичный расход топлива

· Высокая динамика

Минусы Вариатора:

· Несовместимость с мощными моторами

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Большое количество датчиков влияющих на работу CVT

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке

Итог.

Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.

Как работает роботизированная коробка передач — ДРАЙВ

Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.

Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства — синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него — на главную передачу и колёса. Для сокращения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя ведомые шестерни между ними.

Упрощённая схема работы 5-ступенчатой механической коробки передач.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.

Роботизированная КПП SensoDrive применяется на автомобилях марки Citroen.

Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.

Фирма Ricardo на примере «робота» Easytronic от модели Opel Corsa предложила заменить раздельные актуаторы для сцепления и выбора передачи одиночным электромагнитным актуатором. Благодаря этому уменьшились размеры и масса агрегата. И самое главное — механизм выбора передачи стал работать в восемь раз быстрее, а общий период разрыва потока мощности сократился до 0,35 с. Вверху — серийный Easytronic, внизу — рисунок разработки Ricardo.

Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.

Пионером массового использования преселективных коробок стал концерн Volkswagen, использующий DSG (S tronic у Audi) как на переднеприводных, так и на полноприводных моделях с продольно и поперечно установленными двигателями. Аббревиатура DSG (Direct Shift Gearbox — коробка прямого включения) стала нарицательным для коробок с двумя сцеплениями — хотя на самом деле это просто товарный знак.

Революционным решением стала появившаяся в начале 80-х трансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере 6-ступенчатой коробки DSG концерна Volkswagen. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой «механики» Гольфа. Фокус в том, что первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга по принципу матрёшки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Допустим, автомобиль начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта блокирует ведомую шестерню первой передачи). Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Поехали! Но одновременно с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Именно поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.

Состояние DSG при движении на первой передаче. Муфтами блокированы шестерни 1-й и 2-й передач.

Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!

Состояние DSG после переключения на 2-ю передачу. 3-я передача ожидает своей очереди.

Коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических, а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток — высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками миллисекунд.

Роботизированная коробка AMG Speedshift, устанавливаемая на новейший SL 63 AMG, представляет собой модифицированный мерседесовский «автомат» 7G-Tronic. Только крутящий момент вместо тяжёлого и инертного гидротрансформатора передаёт одинарное многодисковое «мокрое» сцепление. Благодаря применению сложных электрогидравлических актуаторов время переключения составляет 0,1 с.

Сегодня коробки DCT есть не только у Фольксвагена, но и у компаний BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные коробки признали даже инженеры Porsche, которые используют в своих машинах только проверенные технологии. Аналитики прогнозируют, что в будущем наиболее распространёнными трансмиссиями станут DCT и вариаторы. А дни третьей педали, похоже, сочтены — скоро она исчезнет даже из самых драйверских спорткаров. Человечество выбирает то, что удобнее.

Механическая коробка переключения передач (МКПП): особенности и специфика устройства

Механическая коробка передач – один из важнейших узлов автомобиля, ее главная задача состоит в приеме, изменении и передаче крутящего момента от мотора на колеса. Если говорить простыми словами, она позволяет колесам авто вращаться с различной скоростью при одних и тех же оборотах двигателя.

У многих автомобилистов может возникнуть резонный вопрос, а для чего все-таки нужен этот механизм? Ведь скорость авто зависит от силы нажатия на акселератор, и, казалось бы, можно соединить мотор прямо с колесами. Но двигательные агрегаты работают в диапазоне 800-8000 оборотов в минуту. А при движении – в еще более узком диапазоне 1500-4000 об/мин. При слишком долгой работе на низких оборотах (менее 1500) двигатель быстро утратит работоспособность, поскольку давление масла будет недостаточным для смазки. А длительная работа на слишком высоких оборотах (свыше 4000) становится причиной быстрого износа комплектующих.

Рассмотрим, как коробка передач изменяет скорость авто:

двигатель в процессе работы вращает коленвал и приводной вал;
это движение передается на шестерни МКПП
шестерни начинают вращаться с разной скоростью;
водитель включает выбранную передачу;
на вал кардана и колеса передается заданная скорость вращения;
авто начинает ехать с требуемой скоростью.

Иными словами, коробка перемены передач призвана обеспечить выбор подходящего режима функциональности мотора в разных условиях на дороге — разгон, торможение, плавная езда и прочее. В «механике» процедура смены передач производится водителем в ручном режиме, без использования вспомогательных приспособлений.

Специфика работы МКПП

Возможности каждой машины с МКПП зависят от передаточного числа, т.е. от того, какое количество передач доступно для регулирования скоростных режимов транспортного средства. Современные авто обычно комплектуются пятиступенчатыми МКПП.

Механические коробки передач производятся уже свыше 100 лет, сегодня их конструкция доведена практически до идеала. Они надежны, экономичны в обслуживании, неприхотливы в эксплуатации и легко ремонтируются. Пожалуй, единственный их минус – необходимость самостоятельно переключать передачи.

Коробка переключения передач тесно взаимодействует со сцеплением. При смене передачи водитель должен выжимать педаль сцепления, чтобы синхронизировать работу двигателя и валов, регулирующих повышение/понижение скорости.

Когда водитель выжимает сцепление и начинает переключать передачу, начинают работать вилки переключения передач, которые перемещают муфты в нужном для переключения направлении. При этом сразу же срабатывает замок (блокировка), который исключает возможность одновременного включения сразу двух передач. Если бы устройство не было оборудовано замком, то периодически вилки переключения передач могли бы цеплять сразу две муфты.

После того, как вилка задела муфту, она передает ей необходимое направление. Зубцы муфты и размещенной рядом на валу шестерни передачи соприкасаются, из-за чего шестерня блокируется. После этого сразу же начинается совместное синхронизированное вращение на валу, МКПП передает это вращение в двигательный агрегат, от него — на карданный вал и далее — на сами колеса. Вся эта процедура занимает долю секунды.

В том же случае, если ни одна из шлицевых муфт не входит во взаимодействие с шестерней (т.е. не блокирует ее), то коробка находится в нейтральном состоянии. Соответственно, движение вперед невозможно, так как силовой агрегат и трансмиссия находятся в разобщенном состоянии.

Механическая коробка переключения передач обычно оборудована удобным для руки рычагом, который специалисты называют «селектором». Выжимая рычаг в определенном направлении, водитель выбирает повышение или понижение скорости. Традиционно селектор переключения передач устанавливается на самой коробке в салоне автомобилей, либо же сбоку.

Преимущества использования МКПП в России

Самым главным достоинством автомобилей с МКПП можно считать их стоимость, кроме того, «механика» не требует специального охлаждения, которым обычно оборудуются АКПП.

Каждый опытный водитель хорошо знает, что авто с МКПП более экономичны в потреблении топлива. Например, Peugeot 208 Active 1.6 бензин, механика (115 л.с), который имеется в наличии в ГК Favorit Motors, потребляет всего 5.2 литра горючего на 100 километров пути в городских условиях. Подобно этой марке, и другие модели транспортных средств с МКПП на сегодняшний день являются востребованными теми водителями, которые хотят экономить средства на покупку горючего без ущерба для режима эксплуатации автомобиля.

МКПП имеет простую конструкцию, благодаря чему диагностика неполадок может быть проведена без использования дорогостоящего оборудования. Да и сам ремонт потребует значительно меньших вложений от собственника автомобиля, чем в случае устранения неисправностей в коробке-автомат.

Еще одно достоинство «механики» — надежность и долговечность. Срок службы механической коробки передач обычно приравнивается к сроку службы самого автомобиля. Высокая надежность коробки становится одной из основных причин, почему автолюбители выбирают машины с МКПП. Однако специфика переключения передач потребует относительно частой замены механизмов сцепления, однако это не является слишком затратной процедурой.

В экстренных ситуациях на дороге у авто с МКПП имеется больше возможностей и техник (езда по грязи, льду, воде). Соответственно, даже неопытный водитель сможет справиться с управлением автомобилем в отсутствии ровного дорожного покрытия. При поломках транспортное средство с МКПП можно завести с разгона, также разрешается транспортировать машину на буксире без ограничений скорости перевозки.

У вас «сел» аккумулятор или вышел из строя стартер? Машину с «механикой» достаточно поставить на «нейтралку» и подтолкнуть, после чего включить третью передачу – и авто заведется! С «автоматом» такой фокус проделать не удастся.

Современные МКПП

Современные МКПП имеют разное число передач – от четырех до семи. Идеальной модификацией специалисты считают 5 и 6 передач, поскольку они обеспечивают оптимальное регулирование скорости автомобиля.

4-х ступенчатые коробки морально устарели, сегодня их можно встретить лишь на бу авто. Современные автомобили развивают высокие скорости движения, а «четырехступка» не предназначена для движения на скорости свыше 120 км/час. Поскольку здесь всего 4 передачи, то при движении с высокой скоростью приходится поддерживать высокие обороты, что ведет к преждевременному износу двигателя.

Семиступенчатая механика надежна и позволяет полностью контролировать динамику авто, но она требуется слишком часто переключать передачи, что может быть утомительным для водителя в условиях городской эксплуатации

Советы специалистов по эксплуатации МКПП

Как и любой другой сложный механизм транспортного средства, механическая коробка передач должна эксплуатироваться в строгом соблюдении правил завода-изготовителя машины. Выполнение этих простых правил, как показывает практика работы специалистов ГК Favorit Motors, способно замедлить износ деталей и сократить частоту поломок в агрегатах.

Переключение передач целесообразно выполнять в соответствии с рекомендациями производителей относительно разрешенной минимальной и максимальной скорости, предназначенной для каждой передачи. Помимо этого, производитель обычно приводит инструкции по экономичной эксплуатации транспортного средства. К примеру, для автомобиля Volkswagen Polo (двигатель 1.6, 110 л.с, 5МКПП) имеются рекомендации по экономичному расходу топлива: переключение на вторую передачу осуществлять на скорости 20 км/ч, на третью — при достижении 30 км/ч, на четвертую — при 40 км/ч и на пятую — при 50 км/ч.
Переключение на заднюю передачу (движение назад) должно производиться только при полной неподвижности автомобиля. Даже на малых скоростях переключение на заднюю передачу является недопустимым.
Выжимать педаль сцепления рекомендуется быстро, а отпускать — медленно и без рывков. Это позволяет уменьшить силу трения на выжимной подшипник и отсрочить необходимость ремонта.
При езде по скользкой дороге (гололед) нельзя бросать сцепление или ставить коробку передач на «нейтралку».
Не рекомендуется переключать передачи при крутых поворотах, это приводит к быстрому износу механизмов.
Любое транспортное средство нуждается в постоянном контроле количества масла в картере МКПП. Если по мере необходимости не доливать рабочую жидкость и не производить замену, то масло насыщается металлической пылью, что усиливает износ.

Подборка б/у автомобилей Volkswagen Polo

Как видите, продлить «жизнь» механической коробке вполне возможно. Для этого надо просто выполнять все рекомендации производителя, а при первых же сомнениях в качестве работы обращаться к специалистам ГК Favorit Motors.

Техцентры компании оснащены всем необходимым диагностическим оборудованием и узкопрофильными инструментами для диагностики неисправностей и ремонта МКПП. Для выполнения ремонтно-восстановительных работ специалисты ГК Favorit Motors используют технологии, рекомендованные производителем, и качественные сертифицированные запчасти.

Мастера автосервиса обладают многолетним опытом работы и специализированными знаниями, что позволяет им быстро диагностировать неисправности и провести любые разновидности ремонта механических коробок передач. Каждый специалист регулярно проходит переподготовку в учебных центрах заводов-изготовителей и получает сертификат на право ремонта и обслуживания определенной марки авто.

К услугам клиентов автосервиса Favorit Motors – удобный график работы, онлайн запись на обслуживание и ремонт, гибкая программа лояльности, гарантия на запчасти и все виды ремонта механической коробки передач. Все необходимые комплектующие и расходные материалы имеются на складе компании.

Цена ремонта МКПП зависит от типа поломки и объема требуемых ремонтно-восстановительных работ. Обратившись в ГК Favorit Motors, вы можете быть уверены, что работоспособность «механики» будет восстановлена в кратчайшие сроки, а стоимость услуг не скажется негативно на семейном или корпоративном бюджете.

Как работает механическая коробка передач: подробно и наглядно

                                  Какой автомобильный агрегат приходит на ум сразу после двигателя? Что внушает ужас и трепет ученикам автошкол, но вызывает довольную улыбку на лицах водителей со стажем? С каким механизмом многие из нас работают по несколько часов в день, порой даже не подозревая о принципе его внутреннего устройства? Да, ответ лежит на поверхности: это механическая коробка передач. Рассказав об основных проблемах, возникающих с автоматическими коробками передач, разобравшись с мифами и слухами о бесступенчатых трансмиссиях, мы решили: хватит незаслуженно обделять вниманием самую главную, простую и, несмотря ни на что, популярную вариацию механизма, превращающего мотор из котла для сжигания топлива в сердце автомобиля.

Наглядное пособие

Специально для этого материала компания «PacPac» предоставила нам конструктор «FischerTechnik», схематично показывающий принцип работы механической коробки передач, и мы даже смогли его собрать. Обратим особое внимание на то, что он передает лишь самые базовые свойства, совершенно не учитывая ряд явлений, происходящих в реальной автомобильной КПП: в нем нет ни муфт, ни вилок, ни синхронизаторов, а выбор передачи реализуется посредством перемещения собственно первичного вала. Если бы это была реальная металлическая «механика», она прожила бы совсем недолго, разлетевшись уже после нескольких десятков переключений. Тем не менее, взглянув на эту маленькую бесстрашную «коробочку передачек», лихо подтыкающую их без синхронизации в неподвижный вторичный вал, можно увидеть и понять основное предназначение агрегата: давать возможность менять передаточное отношение при помощи шестерней различного размера. А это уже что-то.

Конструктор FischerTehnik, демонстрирующий принцип работы МКПП

Изобретая велосипед

Начиная повествование о коробке передач, стоит вкратце разобраться – а зачем вообще она нужна? Ведь всем известно, что главное в машине – двигатель, так неужели нельзя напрямую передать выполняемую им работу на колеса, не выдумывая сложных схем с кучей шестерней, третьей педалью в салоне и рычагом, который надо постоянно ворочать? К сожалению, нет.

Для ответа на этот очевидный вопрос лучше всего посмотреть на велосипед, точнее, его эволюцию. Простейший вариант представляет собой две звездочки, связанные цепной передачей. Вращая одну – ведущую – звездочку при помощи педалей, наездник приводит в движение вторую – ведомую, связанную непосредственно с колесом, таким образом вращая его. Велосипед движется вперед, все счастливы и довольны. По крайней мере, были до определенного момента – до тех пор, пока велосипед служил для перемещения по относительно ровным и горизонтальным поверхностям. Внезапно выяснив, что порой на пути встречаются подъемы, рыхлые грунты и прочие неудобства, люди задумались об усовершенствовании конструкции. Результатом стало как раз то, что можно назвать прообразом механической коробки передач – наборы звездочек спереди и сзади, позволяющие изменять передаточное отношение.

Передаточное отношение – частное, получаемое при делении скорости ведущей звезды на скорость ведомой, то есть количества их оборотов. Оно обратно передаточному числу, которое рассчитывается как отношение числа зубьев на ведомой звездочке к их числу на ведущей. Проще говоря, чем меньше ведущая звезда и больше ведомая, тем легче будет ее вращать и тем медленнее она будет двигаться. Снова вспоминаем старые велосипеды: спереди педалями приходилось вращать большую звезду, в то время как звездочка на задней втулке была маленькой. В результате, пытаясь в детстве тронуться на каком-нибудь «Урале», приходилось всем весом налегать на педали, чтобы провернуть заднее колесо. Ну а сейчас магазины изобилуют россыпью двухколесников, даже самые бюджетные из которых имеют по несколько звезд сзади и спереди. Благодаря этому можно, например, изменить набор: ведущая звездочка будет маленькой, а ведомая – большой. Тогда педали будут вращаться очень легко, но особо разогнаться не получится. Зато в горку можно будет ехать, а не тащить.

От велосипеда к автомобилю

К чему относился весь этот подробный велоликбез? Как раз к тому, зачем нужна коробка передач вообще: ведь характеристики источника энергии, будь то велосипедист или двигатель внутреннего сгорания, постоянны. Первый развивает определенную мышечную силу, ограниченную физическими возможностями, а для второго возможности выражаются количеством развиваемых оборотов. Дело в том, что в их рабочем диапазоне просто нельзя подобрать такое передаточное отношение, которое позволит и уверенно тронуться с места, и разогнаться до 150 и более километров в час. Ситуация усугубляется тем, что если у велосипедиста максимальный «крутящий момент» доступен практически «с холостых оборотов», то с ДВС ситуация иная: для его достижения обороты должны быть довольно высокими. Да и максимальная мощность, тоже немаловажная для движения, появляется в верхнем их диапазоне.

Какой из этого следует вывод? Придется прибегать к тому же приему, что и на велосипеде: изменять передаточное отношение. Между чем и чем? Сейчас разберемся.

А теперь – к самой коробке передач

Принципиально от велосипедной трансмиссии автомобильная коробка передач отличается типом привода: если в первой используется цепь, то вторая имеет в своей основе шестеренный механизм. В целом же суть у них одна: и там, и там шестерни (звезды) имеют неодинаковые размеры, обеспечивая разное передаточное отношение. Кстати, изначально, в ранних КПП они были простыми прямозубыми, а позже стали косозубыми, так как в этом случае обеспечивается более тихая их работа.

В общем виде механическая коробка передач представляет собой набор параллельных валов, на которых «нанизаны» шестерни. Их задача – передать крутящий момент с маховика двигателя на колеса. В классическом случае для этого используется либо два, либо три вала. Рассмотрим трехвальный вариант, от которого будет проще перейти к двухвальному.

Итак, в трехвальном исполнении в КПП есть первичный, вторичный и промежуточный валы. Первые два при этом расположены на одной оси, являясь будто продолжением друг друга, но независимы и вращаются отдельно, а третий физически располагается под ними. Первичный вал короткий: одним концом он через сцепление соединен с маховиком двигателя, то есть принимает с него крутящий момент, а на втором конце расположена одна-единственная шестерня, передающая этот момент дальше, на промежуточный вал. Он, как мы помним, находится ниже ведущего и представляет собой уже длинный стержень с шестернями на нем. Их количество совпадает с количеством передач, плюс одна для соединения с первичным валом.

Закреплены шестерни на промежуточном валу жестко, зачастую они вытачиваются из единой металлической заготовки. Их можно назвать ведущими (хоть и приводятся в движение они через первичный вал). Постоянно вращаясь, они передают крутящий момент на ведомые шестерни вторичного вала (их здесь, кстати, уже ровно столько же, сколько передач). Этот третий вал схож с промежуточным, но главное отличие в том, что шестерни на нем являются подвижным элементом: они не связаны с валом жестко, а нанизаны на него и вращаются на подшипниках. Их продольное перемещение при этом исключено, они расположены строго напротив шестерней промежуточного вала и вращаются вместе с ними (хотя существует и другой вариант, когда шестерни могут двигаться вдоль вала). Одним концом вторичный вал, как мы помним, обращен к первичному, а второй служит уже непосредственно для передачи крутящего момента на колеса – например, через кардан и редуктор заднего моста.

Итак, мы получили конструкцию, где первичный вал при сомкнутом сцеплении вращает промежуточный, а тот – одновременно все шестерни на вторичном валу. Однако сам вторичный вал по-прежнему неподвижен. Что нужно сделать? Включить передачу.

Включаем передачу

Включение передачи означает соединение одной из шестерней вторичного вала с ним самим, чтобы они начали вращаться вместе. Осуществляется это так: между шестернями располагаются специальные муфты, которые могут перемещаться вдоль вала, но вращаются вместе с ним. Они выполняют роль «замков», при помощи зубчатых венцов на своих соприкасающихся торцах жестко соединяющих вал с шестерней, к которой примыкает муфта. Она приводится в движение вилкой – этакой «рогаткой», которая, в свою очередь, соединена с рычагом КПП – тем самым, которым орудует водитель. Привод КПП может быть разным: рычажным (с использованием металлического вала), тросовым и даже гидравлическим (такой используют на грузовиках).

На видео: Коробка передач FischerTechnik — Первая передача

Теперь картинка более-менее сложилась: передвинув муфту к одной из шестерней вторичного вала и замкнув их, мы добиваемся вращения вала и, соответственно, передачи крутящего момента на колеса. Но тут есть еще несколько «фишек», о которых нужно упомянуть.

Синхронизаторы

Для начала представим себе переключение передачи при движении автомобиля. Муфта, отходя от шестерни, разблокирует ее и пойдет к соседней (либо же в дело вступит другая муфта, между другими шестернями). Казалось бы, никаких проблем тут нет… Однако все не так гладко: ведь муфта (и, соответственно, вторичный вал) теперь имеет одну скорость вращения, заданную предыдущей ведомой шестерней, а шестерня следующей передачи – другую. Если просто резко совместить их, произойдет удар, который, хоть и моментально уравняет скорости, ничего хорошего не принесет: во-первых, шестерни и их зубья могут банально повредиться, а во-вторых, переключать передачи таким образом – вообще не лучшая затея. Как же быть? Ответ прост: перед включением передачи скорости движения шестерни и муфты нужно синхронизировать.

Для этих целей используются детали, именуемые – внезапно – синхронизаторами. Принцип их работы прост настолько же, насколько и их название. Для синхронизации скоростей двух вращающихся узлов используется самое простое решение: сила трения. Перед тем, как войти в зацепление с шестерней, муфта подходит к ней вплотную. Контактная часть шестерни имеет коническую форму, а на муфте расположен ответный конус, на котором установлено бронзовое кольцо (или несколько колец, так как эти детали, как можно понять, подвергаются основному износу). Прижимаясь к зубчатому колесу через эту «прокладку», муфта разгоняет или тормозит его до своей скорости. Далее все идет уже как по маслу: поскольку теперь две детали неподвижны относительно друг друга, муфта легко, плавно, без рывков и толчков входит в зацепление с шестерней посредством зубчатых венцов, расположенных в зоне сопряжения, и они продолжают движение вместе.

Прямая и повышающая передачи

Переходим к следующему пункту. Представим себе, что, постепенно разгоняясь, мы достигли такой скорости движения автомобиля, при которой двигатель в состоянии обеспечить то, о чем мы говорили в самом начале, – непосредственное вращение колес без помощи дополнительных шестерней. Какое решение этой задачи будет наиболее простым? Вспоминая, что первичный и вторичный вал в трехвальной КПП располагаются на одной оси, мы приходим к простому выводу: нужно соединить их напрямую. Таким образом мы добиваемся желаемого результата: скорость вращения маховика двигателя совпадает со скоростью вращения вторичного вала, непосредственно передающего крутящий момент на колеса. Идеально! При этом передаточное отношение, очевидно, составляет 1:1, поэтому такая передача называется прямой.

На видео: Коробка передач FischerTechnik — Вторая передача

Прямая передача является весьма удобной и выгодной: во-первых, минимизируются потери энергии на вращение промежуточных зубчатых колес, а во-вторых, сами колеса гораздо меньше изнашиваются, так как на них не передается никакого усилия. Однако мы помним, что шестерни промежуточного и вторичного валов всегда находятся в зацеплении, и оно никуда не пропадает, так что они продолжают вращаться, но уже «вхолостую», не передавая крутящий момент.

А что если пойти еще дальше и сделать передаточное число меньше единицы? Нет проблем: это практикуется уже давно. На деле это означает, что ведомая шестерня будет меньше ведущей, а, следовательно, двигатель при той же скорости, что и на прямой передаче, будет работать на меньших оборотах. Преимущества? Снижаются потребление топлива, шум и износ двигателя. Однако крутящий момент в таких условиях будет далеко не самым высоким, и для передвижения нужно поддерживать большую скорость. Повышающая передача (ее еще называют овердрайв) служит в основном для поддержания этой скорости при постоянном движении, а при обгоне вам, скорее всего, придется переключиться на пониженную.

Задний ход

Ну вот, с тем, как ехать вперед, мы разобрались, а как же реализовать задний ход? Ведь вращение маховика не изменишь, а значит, и первичный вал будет всегда вращаться строго в одном направлении. На самом деле, здесь все еще проще.

На видео: коробка передач FischerTechnik, задняя передача

Имея ведущую и ведомую шестерни и необходимость изменить направление вращения последней, достаточно просто расположить между ними третью – промежуточную. Вопрос решен! Задний ход в автомобилях, как правило, выполнен именно так. Соответственно, ведущая и ведомая шестерни по-прежнему располагаются на своих местах, а вторичный вал при этом вращается в обратную сторону – противоположную первичному.

Двухвальные коробки передач

Как мы и обещали, от трехвальной КПП перейдем к двухвальной. На самом деле различий в их устройстве и работе – минимум. Главное заключается в том, что промежуточный вал отсутствует, а его роль в полном объеме берет на себя первичный. На нем располагаются неподвижные шестерни, и он же напрямую передает крутящий момент на вторичный вал.

Также из несоосного расположения вторичного вала относительно первичного проистекает второе отличие двухвальной КПП: отсутствие прямой передачи в силу банальной физической невозможности жестко соединить напрямую эти два вала. Это, конечно, не мешает подобрать передаточное отношение повышенных передач таким образом, чтобы оно стремилось к значению 1:1, но привод в любом случае будет осуществляться через шестерни со всеми сопутствующими этому потерями.

Из явных плюсов двухвальной коробки можно отметить ее компактность по сравнению с трехвальной, но из-за отсутствия промежуточного ряда шестерней сокращается вариативность подбора передаточных отношений. Таким образом, ее можно использовать там, где меньший вес и размеры играют большую роль, чем высокий крутящий момент и широкий диапазон передаточных чисел.

Вместо заключения

Разумеется, в этом материале мы оставили за бортом некоторые технические тонкости и нюансы. Точное устройство синхронизаторов с сухарями, пружинами, шариками и стопорными кольцами, особенности эксплуатации несинхронизированных КПП, различия и преимущества существующих типов привода муфт включения передач – все это было сознательно оставлено в стороне, чтобы не перегружать детальной информацией тех, кто только пытается разобраться в принципах работы «механики». Как раз для такой аудитории этот текст и написан – вряд ли человек, знакомый с внутренним устройством коробки передач, почерпнет из него что-то новое. А вот для новичков, желающих узнать, что же там, на другом конце салонного рычага МКПП, статья может быть полезна. Ведь знания дают не только теоретическую подкованность – теперь многим станет ясно и то, как правильно эксплуатировать свой автомобиль: почему не стоит включать передачи, не предназначенные для движения на выбранной скорости, почему не стоит торопиться в переключениях или изображать раллийного гонщика с «секвенталкой» при эксплуатации гражданского автомобиля в обычных городских условиях, почему все же нужно менять масло не только в двигателе, но и в коробке передач. И если кто-то задумается или сделает для себя новые выводы – значит, все это было написано не зря. А это, как известно, самое важное.

<a href=»http://polldaddy.com/poll/9116941/»>Ну как, теперь понятно, как работает МКПП?</a>

Читайте также:

Все о механической коробки передач: виды, конструкция, принцип работы

Название «механическая коробка передач» было дано агрегату из-за использования данного способа переключения. Новичкам часто достаточно сложно научиться быстро управлять автомобилем с МКПП в отличие от «автомата». Однако трансмиссии этого типа отличаются надежностью. «Механика» имеет довольно простую конструкцию, также можно выделить ее ремонтопригодность. При этом в автомобилестроении механическая коробка передач сегодня утратила лидирующие позиции.

Принцип работы

Используемый в работе МКПП принцип заключается в передаче на первичный вал крутящего момента. Передача осуществляется от двигателя через сцепление. В конструкции механической коробки передач есть пары шестерен, которые между собой взаимодействуют. С помощью этих пар (ступеней) крутящий момент преобразуется для последующей передачи на колеса. Ступени имеют свое передаточное число. Так происходит преобразование скорости вращения и крутящего момента коленчатого вала ДВС. Различают понижающие и повышающие передачи. Первые крутящий момент увеличивают, при этом происходит уменьшение скорости вращения. Включение повышающей передачи, наоборот, уменьшает крутящий момент.

Пары состоят из двух шестерен, входной и выходной. Передаточное число зависит от количества зубьев. Понятно, что у шестерни большего диаметра и количество зубьев будет больше, здесь существует прямая зависимость. В качестве примера можно привести первую передачу с самым большим передаточным числом. У этой пары шестерен минимальный размер имеет входная, расположенная на первичном валу. Максимальный размер имеет выходная шестерня первой передачи. Поток мощности, который передается от мотора, при переключении скоростей МКПП нужно прервать. Для этого водитель нажимает педаль сцепления. Автомобиль с механической коробкой передач начинает движение с включения первой передачи.

Примечание: некоторые модели тяжелых грузовых автомобилей могут начинать движение со второй передачи.

Водитель рукой устанавливает селектор рычага переключения передач в нужное положение. Дальнейшее переключение на повышенные передачи выполняется водителем последовательно. Необходимо учитывать скорость автомобиля и показания тахометра. Это связано с тем, что каждому диапазону оборотов двигатель соответствует определенная передача.

Разновидности МКПП

Механические КПП различают по количеству передач. К числу основных относятся коробки с 4, 5 и 6 ступенями. Большинство автомобилей с механикой в мире выпускается с трансмиссией 5МТ, другими словами, с 5-ступенчатой МКПП.

Выпускаются механические коробки передач с двухвальной и трехвальной конструкцией. Первые предназначены для легковых автомобилей с передним приводом. Вторые устанавливают на грузовики и легковые автомобили с задним приводом.

Особенности конструкции

Конструктивно отличаются друг от друга двухвальная и трехвальная коробки передач. Есть различия и в принципе работы. Двухвальная трансмиссия состоит из первичного и вторичного валов. Эти валы также называют ведущим и ведомым. Отличием конструкции трехвальной МКПП является промежуточный вал. В агрегате также есть шестерни первичного и вторичного валов. Остальные детали конструкции коробки передач: картер, главная передача, синхронизаторы, механизм выбора передач, дифференциал.

Особенности конструкции двухвальной МКПП

В двухвальных коробках передач, которые относятся к самым распространенным, на первичный вал агрегата крутящий момент поступает от мотора через муфту сцепления. В разных конструкциях механических КПП некоторые из шестерней жестко закрепляются на двух валах. Остальные шестерни свободно вращаются.

Важно: по меньшей мере один синхронизатор устанавливается как на первичном, так и вторичном валах.

Постоянным является зацепление шестерен двух валов. Для понимания, находится ли шестерня в зафиксированном положении, надо просто посмотреть на них ― свободно вращаются шестерни, находящиеся около синхронизаторов.

Особенность конструкции ― жесткое закрепление шестерни главной передачи на вторичном валу. Задача главной передачи и дифференциала состоит в передаче крутящего момента к колесам автомобиля. При этом дифференциал придает колесам разную угловую скорость.

В корпусе МКПП находится механизм выбора передачи. Перемещение синхронизатора выполняется с помощью штоков и вилок. Предусмотрена защита от попытки включения двух передач одновременно.

При рычаге переключения передач в нейтральном положении не происходит передачи крутящего момента на ведущие колеса. Это означает, что шестерни на валах не зафиксированы.

Включая передачу, водитель переводит синхронизатор с помощью нужной вилки. Перемещение осуществляется через систему тяг или тросиков.

Функция муфты заключается в синхронизации угловых скоростей определенной шестерни и вала, на котором муфта установлена.

Передача крутящего момента с ведущего на ведомый вал происходит при зацеплении синхронизатора с шестерней.

Важно: крутящий момент передается от силового агрегата на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Автомобиль может двигаться задним ходом, для этого задействуется дополнительный вал, на котором установлена промежуточная шестерня заднего хода.

Особенности конструкции трехвальной МКПП

Отличительная особенность трехвальной трансмиссии ― наличие в конструкции дополнительного промежуточного вала. Передача крутящего момента происходит с первичного вала, который соединен со сцеплением, на третий вал. Для передачи задействована нужная шестерня.

Важно: зацепление валов не прерывается, оно постоянно. Это обеспечивается жесткой фиксацией шестерен на промежуточном валу, параллельном ведущему валу.

В установленный на первичном валу упорный подшипник входит ведомый вал. Получается, что оба вала, первичный и вторичный, находятся на одной оси. Особенность вторичного вала в том, что его шестерни имеют свободный ход, отсутствует жесткая фиксация с валом. Между шестернями промежуточного и ведомого валов есть постоянное зацепление. При нахождении селектора рычага переключения передач в нейтральном положении происходит передача крутящего момента от ведущего вала на промежуточный. Затем крутящий момент передается на шестерни ведомого вала. Однако свободное вращение этих шестерен не может заставить автомобиль начать движение.

Функция синхронизаторов, жестко закрепленных на валу между шестернями и имеющих возможность зубчатому соединению перемещаться в осевом направлении, состоит в том, чтобы выравнивать угловые скорости шестерен с угловой скоростью ведомого вала. Выравнивание угловых скоростей происходит за счет использования силы трения.

В трехвальной трансмиссии механизм переключения установлен в корпусе КПП. В состав механизма входят штоки с вилками, рычаг управления и устройство, позволяющее блокировать возможность включения сразу двух передач.

Выпускаются механизмы с дистанционным управлением с помощью кулисы или шарнирных тросов.

В двухвальной и трехвальной трансмиссиях используется аналогичный принцип включения передач.

Роль синхронизаторов

Задача синхронизатора заключается в обеспечении безударного включения передач. Это достигается путем выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Элементы синхронизатора: муфта, кольца блокировочные и проволочные (по два), три сухаря.

При включении передачи перемещение муфты к соответствующей шестерне выполняется с помощью вилки. Сначала туда передвигается блокировочное кольцо. Появляется сила трения, благодаря которой происходит поворот блокировочного кольца из-за разности угловых скоростей элементов. Кольцо поворачивается до упора. Затем должны выровняться угловые скорости, после этого муфта двигается дальше и происходит зацепление.

Достоинства и недостатки механической КПП

Среди достоинств МКПП надо назвать:

меньшую, по сравнению с другими видами трансмиссий, стоимость;
меньшую массу КПП;
высокий КПД;
высокую динамику разгона автомобиля;
топливную экономичность;
простоту и ценовую доступность обслуживания.

Важные достоинства механической КПП ― возможность буксировки автомобиля и достаточно эффективное движение в условиях бездорожья.

Однако у МКПП есть и ряд недостатков:

механические КПП не могут обеспечить такой же уровень комфорта, как другие трансмиссии;
более сложный и требующий внимания процесс переключения передач;
плавность хода автомобиля с МКПП хуже, чем у других трансмиссий;
сцепление требуется периодически менять.

Выводы

Механическая КПП надежна и экономична. Такая трансмиссия отлично подойдет любителям быстрой езды и поездок по бездорожью. Для водителей, готовых «обменять» эти достоинства на меньший в сравнении с другими КПП комфорт, покупка автомобиля с МКПП ― очевидное решение.

Мотор-редукторы

| Принцип работы | Ресурсы для инженеров

Что такое коробка передач?

Коробка передач использует механическое преимущество для увеличения выходного крутящего момента и снижения частоты вращения. Вал двигателя подается в коробку передач и через ряд внутренних зацеплений обеспечивает преобразование крутящего момента и скорости. Наши редукторы доступны в различных размерах и передаточных числах, чтобы удовлетворить широкий диапазон требований к крутящему моменту. Базовая конструкция представляет собой цилиндрический редуктор с зубчатыми колесами из металла, пластика и комбинации этих двух материалов.Особенностью является наличие свободного хода и фрикционов.

Основные сведения о коробке передач

Редукторы двигателей

Saia доступны в различных размерах для удовлетворения широкого диапазона требований к крутящему моменту. Доступны передаточные числа от 4 1/6 до 6.048.000. Базовая конструкция представляет собой цилиндрический редуктор с зубчатыми колесами из металла, пластика и комбинации этих двух материалов. Особенностью является наличие свободного хода и фрикционов.

Редукторы вращаются двигателем, поток энергии идет от входного вала к выходному.Это означает, что их нельзя приводить в движение выходным валом (например, вращая вручную).

Это может привести к повреждению некоторых внутренних компонентов!

Направление вращения

В зависимости от количества ступеней направление вращения может быть как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Направление вращения мотор-редукторов обычно определяется выходным валом редуктора (сторона привода, см. DIN EN60034-7, IEC 60050-411).

Коэффициент

Коробка передач характеризуется передаточным числом i или временем T.Передаточное число i — это отношение входной скорости ne и выходной скорости na. T — время на один оборот выходного вала.

Допустимая сила FA и FR на выходном валу

Допустимые силовые нагрузки на выходном валу:

Осевая нагрузка FA, тянущая или толкающая в осевом направлении вала
Радиальная нагрузка FR, действующая на вал сбоку. Каталожное значение относится к расстоянию 1 см до подшипника

Допустимый крутящий момент

Срок службы коробки передач определяется нагрузкой на зубья шестерни и числом оборотов шестерен.

Максимально допустимый крутящий момент Mn определяется нагрузкой на конечную ступень редуктора и устойчивостью корпуса.

У некоторых коробок передач есть графики срока службы. Он показывает взаимосвязь между передаточным числом i и соответствующим крутящим моментом в течение фиксированного периода времени, e.грамм. 1000 или 10000 часов. Условным параметром является входная скорость (эквивалентная скорости двигателя), соответствующая общему количеству оборотов всех шестерен. Поэтому в каталоге мы показываем две кривые — для двигателя 250/300 об / мин и 500/600 об / мин.

Например: Максимальный выходной крутящий момент Mx1 допустим при соотношении ix1. При меньших передаточных числах макс. допустимый крутящий момент необходимо уменьшить, так как в противном случае первые ступени коробки передач будут перегружены.

В дополнение к кривой срока службы показан крутящий момент двигателя Mm, умноженный на передаточное число и уменьшенный на коэффициент полезного действия редуктора (что приводит к выходному крутящему моменту Mi).

Example1: Применение двигателя 1 в сочетании с редуктором с передаточным числом ix1 приводит к выходному крутящему моменту Mx1 в точке A. Редуктор может передавать этот крутящий момент, сохраняя свой срок службы.

Если выбрано соотношение i> ix1, фактический крутящий момент будет M> Mx1. Однако срок службы не может быть гарантирован, поскольку рабочая точка теперь находится выше кривой срока службы.

Пример 2: Двигатель 1 с передаточным числом ix2. Создаваемый крутящий момент равен Mx2. Это ниже кривой срока службы.Коробка передач может без проблем работать в течение длительного периода.

Пример 3: Двигатель 2 и передаточное число ix3 дают крутящий момент Mn. При использовании передаточного числа i> ix3 — коробка передач не может быть нагружена больше, чем Mn.

Эффективность

Количество ступеней в коробке передач определяет КПД. При высоких коэффициентах i этот коэффициент будет ниже 10%, как показано на графике ниже. (Для UGO / UGP, UGR см. Таблицу в главе)

Saia Motors Коробки передач сцепления

Коробки передач типов UGA, UGB и UGD могут оснащаться муфтами свободного хода или проскальзывающими муфтами.

Freewheels передают макс. крутящий момент M в заблокированном направлении, <1 cNm в обратном направлении. Муфты одностороннего проскальзывания ведут себя аналогичным образом, за исключением того, что момент скольжения имеет более высокое значение. Двусторонние скользящие муфты могут передавать только ограниченное значение крутящего момента в любом направлении, меньшее, чем крутящий момент скольжения.

Проскальзывающие муфты используются для: защиты коробки передач от перегрузок по крутящему моменту или для регулировки нагрузки путем поворота со стороны нагрузки (помните: прямое вращение выходного вала может привести к повреждению коробки передач).



Проскальзывающая муфта	В одну сторону	В одну сторону	Двусторонняя
Обгонная муфта	да	да	№
Крутящий момент по часовой стрелке	полный крутящий момент	<момент проскальзывания	<момент проскальзывания
Крутящий момент Против часовой стрелки	<момент проскальзывания	полный крутящий момент	<момент проскальзывания
Поворот выходного вала по часовой стрелке	возможна отгрузка	блокировка	возможна отгрузка
Вращение выходного вала против часовой стрелки	блокировка	возможна отгрузка	возможна отгрузка

Как работает коробка передач (трансмиссия)? Что такое передаточное число?

Принцип работы коробки передач:

Коробка передач — это комплект, состоящий из различных шестерен, синхронизирующих втулок и механизма переключения передач, помещенных в металлический корпус.Металлический корпус, обычно изготовленный из литого алюминия / чугуна, вмещает в себя все шестерни. Коробка передач является частью системы «трансмиссии», поскольку шестерни играют важную роль в передаче мощности двигателя на колеса.

Схема 5-ступенчатой коробки передач

Что такое трансмиссия?

Все компоненты трансмиссии, которые помогают передавать мощность двигателя на колеса, являются частью системы «Трансмиссия». Неотъемлемой частью которой является коробка передач. Эти компоненты включают сцепление, коробку передач, муфты, карданный вал, полуоси и дифференциал.В общем, термин «трансмиссия» обычно относится к коробке передач автомобиля. Некоторые конструкции автомобилей объединяют коробку передач и дифференциал в единый блок, называемый «трансмиссией» или «трансмиссией».

Какое передаточное число?

Передаточное число — это соотношение между входной и выходной шестернями. Ведущая шестерня и ведомые шестерни в коробке передач определяют передаточные числа. Входные шестерни получают привод от двигателя, и они вращают выходные шестерни, которые, в свою очередь, приводят в движение колеса. Отношение числа оборотов выходной шестерни к числу оборотов входной шестерни называется передаточным числом.

Передаточное число также можно получить по следующей формуле:

Передаточное число = число зубьев ведомой шестерни / число. зубьев входной шестерни

Например, если нет. шестерен на входной (ведущей) передаче = 30, № шестерен выходной (ведомой) шестерни = 105

Тогда передаточное число = 105/30 = 3,5: 1, потому что для поворота выходной (ведомой) шестерни на 1 оборот необходимо повернуть входную (ведущую) шестерню на 3,5 оборота.

Диаграмма передаточного числа

Типовая диаграмма передаточных чисел в коробке передач MUV:

Ниже приведена диаграмма передаточного числа редуктора MUV.

Шестерня	Коэффициент
1 ^st шестерня	3.78: 1
2 ^nd шестерня	2.20: 1
3 ^ряд шестерня	1.42: 1
4 ^{-я шестерня}	1: 1
5 ^{-я передача} (повышающая передача)	0.83: 1

Передаточные числа варьируются от автомобиля к автомобилю. В грузовых автомобилях передаточные числа обычно выше, чем в легковых автомобилях, поскольку они должны нести тяжелые грузы.

Как работает коробка передач?

Коробка передач содержит шестерни разных размеров. Это происходит главным образом из-за различных требований транспортного средства к крутящему моменту, необходимому на колесах, в зависимости от дороги, местности и нагрузки. Например, если автомобиль поднимается по склону, ему требуется более высокий крутящий момент, чем при движении по прямой дороге.

Первая шестерня является самой большой в коробке передач и обеспечивает максимальный выходной крутящий момент при минимальной скорости. Следовательно, он используется при подъеме на склоны. Все шестерни между 1 ^-й и последней передачей различаются по размеру с уменьшающимся передаточным отношением. Таким образом, он обеспечивает различную комбинацию тягового усилия и скорости. Таким образом, автомобиль мог двигаться плавно, не теряя при этом ускорения. Коробка передач в основном улучшает управляемость автомобиля в любых условиях.

Что такое овердрайв?

Напротив, последняя передача или высшая передача, иногда повышающая передача, являются наименьшими по размеру. Однако он обеспечивает минимальную тягу, но максимальную скорость. Коробка передач с повышающей передачей означает, что ее выходная мощность выше, чем ее вход, который подключается к двигателю. Другими словами, повышающая передача вращается быстрее, чем частота вращения двигателя. Таким образом, он обеспечивает более высокую скорость и лучшую эффективность, поскольку двигатель работает на более низких оборотах по сравнению со скоростью автомобиля.

В некоторых усовершенствованных конструкциях имеется более одной шестерни повышающей передачи, обычно две.Таким образом, Dual Overdrive (также известный как «Double Top») обеспечивает еще более высокую скорость и лучшую эффективность в автомобиле.

Работа коробки передач:

Как правило, в обычной коробке передач есть два набора шестерен — входная и выходная. Входные шестерни закреплены на промежуточном валу, что делает его единым блоком. Он приводит в движение отдельные шестерни на главном валу, которые свободно вращаются на подшипниках. Таким образом, коробка передач передает привод на колеса в зависимости от шестерни, которая входит в зацепление с главным валом.Когда вы толкаете втулку переключателя к желаемой передаче, эта шестерня фиксируется на главном валу и вращает его. Таким образом, главный вал вращается со скоростью включенной передачи и обеспечивает выходную мощность в соответствии с передаточным числом включенной передачи.

Схема работы первой передачи

Коробка передач: скорость против тяги

Вам нужна как скорость, так и тяга при вождении автомобиля. Шестерни в коробке передач помогают выбрать любую из них в зависимости от условий движения. Низшая передача, т.е.2-я и 1-я передачи дадут вам наибольшее сцепление с дорогой, а более высокие передачи, то есть 5-я и 6-я (если есть), дадут вам максимальную скорость. Количество передач в коробке передач обеспечивает идеальное сочетание тяги и скорости. Таким образом, это помогает водителю / гонщику выбрать наиболее подходящую комбинацию для постоянного повышения эффективности. Следовательно, очень важно выбрать правильную передачу в соответствии с дорожными условиями и условиями нагрузки. С короткой передачей вы получаете лучшее ускорение или прием, в то время как высокая передача дает вам более высокую максимальную скорость.

Типы коробки передач:

В целом автомобильные коробки передач в основном подразделяются на четыре категории:

Механическая коробка передач — до 6 передач переднего хода в автомобиле и до 13 передач переднего хода в грузовике
Полностью автоматическая коробка передач — до 9 скоростей
Бесступенчатая трансмиссия — вариатор
Автоматическая механическая коробка передач (AMT) — до 5 скоростей.
Коробка передач с двойным сцеплением

В соответствии с механизмом переключения, производители классифицируют автомобильную передачу еще на три категории:

Раздвижная сетка — обычно используется в двухколесных транспортных средствах / велосипедах
Постоянная сетка — обычно используется в грузовиках старого поколения
Синхронизирующая сетка — используется в легковых и грузовых автомобилях нового поколения

В зависимости от расположения механизма переключения:

Column Shift — Рычаг переключения передач, установленный на рулевой колонке, управляется вручную.
Напольное переключение — Рычаг переключения передач, установленный на полу, управляется вручную
Лепестковые переключатели — Механизмы переключения передач, установленные на рулевом колесе, управляются пальцами.

Eaton и ZF — одни из известных мировых производителей коробок передач.

Для получения дополнительной информации о коробках передач нового поколения щелкните здесь.

Посмотрите, как работает коробка передач:

Подробнее: Как крутящий момент помогает повысить эффективность автомобиля? >>

О CarBikeTech

CarBikeTech — это технический блог.Его члены имеют опыт работы в автомобильной сфере более 20 лет. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Посмотреть все сообщения CarBikeTech

Как работают механические коробки передач | Как работает автомобиль

Двигатели внутреннего сгорания работают на высоких скоростях, поэтому необходимо уменьшить передачу, чтобы передать мощность на ведущие колеса, которые вращаются намного медленнее.

Коробка передач обеспечивает выбор шестерни для различных условий движения: старт с места, подъем на холм или круиз по ровной поверхности.Чем ниже передача, тем медленнее вращаются опорные колеса по отношению к двигатель скорость.

Коробка передач постоянного зацепления

Коробка передач вторая ступень в коробка передач система, после сцепление . Обычно он прикручивается к задней части двигатель , с схватить между ними.

Современные автомобили с МКПП передачи иметь четыре или пять скоростей вперед и одну назад, а также нейтральное положение.

Синхронизатор отключен

Шестерня свободно вращается на втулке, вращаемой за счет зацепления на промежуточном валу.Блок синхронизатора, соединенный шлицами с главным валом, лежит рядом.

Синхронизатор включен

Вилка перемещает синхронизатор в сторону выбранной передачи. Поверхности трения синхронизируют скорости вала, а синхронизатор и шестерня блокируются вместе.

Шестерня рычаг , управляемый водителем, соединен с рядом штоков переключения передач в верхней или боковой части коробки передач. Штоки переключения расположены параллельно валам, несущим шестерни.

Самая популярная конструкция — редуктор постоянного зацепления. Имеет три вала: Входной вал промежуточный вал и главный вал, которые обкатываются подшипники в кожухе коробки передач.

Также имеется вал, на котором вращается промежуточная шестерня задней передачи.

Двигатель приводит в движение первичный вал, который приводит в движение промежуточный вал. Промежуточный вал вращает шестерни на главном валу, но они вращаются свободно до тех пор, пока они не заблокируются с помощью синхронизирующего устройства, которое насажено на вал.

Это синхронизатор, который фактически приводится в действие водителем через тягу переключения с вилкой на нем, которая перемещает синхронизатор для включения передачи.

Упорное кольцо, замедляющее устройство синхронизатора, является последним усовершенствованием современной коробки передач. Он предотвращает включение шестерни до тех пор, пока скорости вала не будут синхронизированы.

На некоторых автомобилях дополнительная передача, называемая перегрузка , подогнан. Он выше, чем высшая передача, и поэтому обеспечивает экономичное вождение на крейсерских скоростях.

Четырехступенчатая коробка передач с постоянным зацеплением

Передачи выбираются системой тяг и рычагов, управляемых рычагом переключения передач. Привод передается через первичный вал на промежуточный вал, а затем на главный вал, за исключением прямого привода — высшей передачи — когда первичный вал и главный вал заблокированы вместе.

Как работают передаточные числа

нейтраль

Все шестерни, кроме необходимых для заднего хода, постоянно находятся в зацеплении.Шестерни выходного вала свободно вращаются вокруг него, а шестерни промежуточного вала зафиксированы. Привод не передается.

Первая передача

На первой передаче самая маленькая шестерня промежуточного вала (с наименьшим количеством зубцов) блокируется с ней, передавая привод через самую большую шестерню на главном валу, обеспечивая высокий крутящий момент и низкую скорость для запуска с места.

Вторая передача

На второй передаче разница в диаметрах шестерен на двух валах уменьшается, что приводит к увеличению скорости движения и меньшему увеличению крутящего момента.Соотношение идеально подходит для лазания по очень крутым холмам.

Четвертая передача

На четвертой передаче входной вал и главный вал заблокированы вместе, обеспечивая «прямой привод»: один оборот карданного вала на каждый оборот коленчатого вала. Нет увеличения крутящего момента.

Реверс

Для реверсирования промежуточная шестерня вставляется между шестернями на двух валах, заставляя главный вал реверсировать направление.Передача заднего хода обычно не синхронизирована.

Синхронизация шестерен

Синхронизатор представляет собой кольцо с зубьями на внутренней стороне, установленное на зубчатом центр который насажен на вал.

Когда водитель выбирает передачу, соответствующая конусообразная трение поверхности на ступице и шестеренчатом передающем приводе, от поворотного механизма через ступицу к валу, синхронизируя скорости двух валов.

При дальнейшем перемещении рычага переключения передач кольцо перемещается вдоль ступицы на короткое расстояние до тех пор, пока его зубцы не зацепятся со скошенными зубцами упора на стороне шестерни, так что шлицевая ступица и шестерня заблокируются вместе.

Современные конструкции также включают в себя уплотнительное кольцо, расположенное между поверхностями трения. Кольцо сруба также имеет собачьи зубы; он сделан из более мягкого металла и более рыхлый соответствовать на валу, чем на ступице.

Забивное кольцо должно быть расположено точно сбоку от ступицы с помощью выступов или «пальцев», прежде чем его зубцы совпадут с зубцами на кольце.

За время, необходимое для определения своего местоположения, скорости валов были синхронизированы, так что водитель не мог столкнуться ни с какими зубьями, а синхронизатор считается «непревзойденным».

Планетарные передачи

: принципы работы

Планетарные передачи лежат в основе современной инженерии и используются в коробках передач, которые приводят в действие все, от базового оборудования завода до новейших электромобилей. Простая конфигурация центрального привода и вращающихся шестерен была разработана тысячи лет назад для моделирования движения планет. Сегодня инженеры используют планетарные передачи в приложениях, требующих высокой плотности крутящего момента, эффективности работы и долговечности.В этой статье мы исследуем принципы работы, как работают планетарные передачи и где их можно найти.

Что такое планетарный редуктор?

Простой планетарный ряд состоит из трех основных компонентов:

1. Солнечная шестерня, которая находится в центре (центральная шестерня).
2. Несколько планетарных шестерен.
3. Зубчатый венец (внешняя шестерня).

Три компонента составляют ступень планетарного редуктора.Для более высоких передаточных чисел мы можем предложить двойные или тройные ступени.

Планетарные редукторы

могут приводиться в действие электродвигателями, гидравлическими двигателями, бензиновыми или дизельными двигателями внутреннего сгорания.

Нагрузка от солнечной шестерни распределяется на несколько планетарных шестерен, которые могут использоваться для привода наружного кольца, вала или шпинделя. Центральная солнечная шестерня принимает на себя высокоскоростной вход с низким крутящим моментом. Он приводит в движение несколько вращающихся внешних шестерен, что увеличивает крутящий момент.

Простая конструкция — это высокоэффективный и действенный способ передачи мощности от двигателя к выходу.Приблизительно 97% потребляемой энергии выдается на выходе.

Принципы работы

Компания Lancereal предлагает три различных типа планетарных редукторов: привод колес, выход вала и выход шпинделя. Вот что они собой представляют и как работают.

Колесный привод

В планетарной коробке передач с полным приводом солнечная шестерня приводит в движение окружающие планетарные шестерни, которые прикреплены к водилу.Когда солнечная шестерня приводится в движение, планетарные шестерни вращают внешнюю кольцевую шестерню. Колеса могут быть установлены над корпусом коробки передач. Установив колесо непосредственно на коробку передач, можно минимизировать размер сборки. Планетарные передачи полного привода могут обеспечивать крутящий момент до 332 000 Нм.

Выход вала

В редукторах с приводом от вала солнечная шестерня приводит в движение окружающие планетарные шестерни, которые размещены во вращающемся водиле. Зубчатый венец удерживается неподвижно, а вращающееся водило передает привод на вал.

Корпус редуктора прикреплен непосредственно к машине, выходом является вращающийся вал. Наш ассортимент выходных шестерен на валу может обеспечивать крутящий момент до 113 000 Нм.

Выход шпинделя

Выходные планетарные редукторы шпинделя работают так же, как выходы на валы; однако выход поставляется в виде фланца. Наши планетарные шестерни привода шпинделя могут обеспечивать крутящий момент до 113 000 Нм.

Для чего используются планетарные передачи?

Планетарные передачи могут использоваться для различных целей.Компания Lancereal предлагает планетарные редукторы для использования в промышленных и мобильных приложениях.

Наши планетарные редукторы используются в:

Колесные приводы
Гусеницы
Конвейеры
Поворотные приводы
Приводы подъемные
Смешивание
Приводы лебедки
Насосы
Форсунки для гибких труб
Шнек и приводы бурения
Приводы фрезерной головки

Планетарные зубчатые передачи могут использоваться поэтапно, предлагая различные варианты передаточного числа, которые могут быть адаптированы к вашим требованиям.

Какие у меня есть варианты?

Наши планетарные редукторы доступны в вариантах с 1 и 2 скоростями. Мы можем предоставить одно-, двух- или трехступенчатые агрегаты для любого применения. Мы также можем включить гидравлическое, динамическое и электромагнитное торможение в наш ассортимент планетарных коробок передач.

Как узнать, какая планетарная коробка передач мне нужна?

Выбор планетарного редуктора, его размера и передаточного числа должен определяться результатом.Это тщательный баланс между размером, эффективностью, производительностью и стоимостью. В Lancereal у нас консультативный подход к дизайну. Каждый проект мы начинаем с глубокого понимания области применения, скоростей, крутящего момента и функций машины.

Мы используем наш опыт и знания, чтобы найти и поставить подходящий планетарный редуктор, который будет экономичным и надежным. Каждый редуктор, который мы поставляем, будет служить годы безотказной работы. Именно это сочетание инженерного мастерства и постоянных инноваций позволяет компании Lancereal оставаться в авангарде технологий редукторов.

Связаться

Мы являемся ведущим специалистом в отрасли трансмиссий. Пожалуйста, обращайтесь к нам по поводу любых требований к планетарным редукторам. У нас есть внутренние возможности для адаптации к любым вашим требованиям.

T: +44 (0) 1484 606040

E: [email protected]

Базовая анатомия — Как работает механическая коробка передач

Когда был построен первый автомобиль, крошечный двигатель был подключен непосредственно к карданному валу.Это сработало, но Benz Patent Motorwagen предлагал медленную и резкую езду. Автомобиль покачивался вперед, как только приводился в действие единственный приводной ремень, и скорость была немного изменена в зависимости от оборотов двигателя, но даже более быстрое движение могло повредить двигатель. Тем не менее, поскольку двигатель был настолько маленьким, это был приемлемый компромисс.

В конце концов, с разработкой более мощных двигателей, потребовалось несколько передаточных чисел, уменьшающих рывки при взлете и позволяющих более высокие скорости и даже передачу заднего хода.Кроме того, поскольку двигатель внутреннего сгорания является наиболее эффективным и наиболее мощным на разных скоростях, необходимо несколько передаточных чисел для извлечения наиболее полезной мощности или максимальной экономии топлива, в зависимости от требований водителя.

Benz Patent Motorwagen имел односкоростную механическую коробку передач без заднего хода, но большинство современных автомобилей с механической коробкой передач оснащены как минимум четырьмя или пятью передними передаточными числами, а некоторые автомобили доступны с шестиступенчатой и семиступенчатой механической коробкой передач. .

Что такое механическая коробка передач?

По сути, механическая коробка передач — это коробка передач, которая позволяет водителю выбирать между различными передаточными числами для управления автомобилем. Более низкие передаточные числа обеспечивают больший крутящий момент, но меньшую скорость, в то время как более высокие передаточные числа обеспечивают меньший крутящий момент, но более высокую скорость. Различные передаточные числа часто называют «скоростями», поэтому «шестиступенчатая» механическая коробка передач имеет шесть передаточных чисел переднего хода.

В простейшем случае механическая коробка передач состоит из трех валов с постоянно зацепленными шестернями разных размеров.Входной вал соединяется с двигателем через муфту. Промежуточный вал постоянно находится в зацеплении с первичным валом и имеет несколько шестерен. Выходной вал соединяет промежуточный вал с приводным валом и, в конечном итоге, с колесами. В полноприводных и полноприводных автомобилях выходной вал сначала подключается к раздаточной коробке. Передача заднего хода обычно находится на четвертом валу для изменения направления.

Сами шестерни закреплены не на выходном валу, а на обгонной муфте. С другой стороны, стопорные кольца вращаются вместе с выходным валом , а могут сдвигаться или скользить вперед и назад для включения одной из шестерен.Вот почему мы называем это «переключением передач». В «нейтральном» положении, когда передача не выбрана и сцепление выключено, входной и промежуточный валы вращаются, как и шестерни выходного вала, но выходной вал не движется, потому что ни один из стопорных колец не задействован.

Как работает механическая коробка передач?

Чтобы переключить передачу, например, выбрав первую передачу, водитель нажимает на сцепление, отключая первичный вал. Используя рычаг переключения передач, водитель выбирает первую передачу, и рычажный механизм перемещает вилку переключения, чтобы соединить стопорную втулку 1 ^st -2 ^nd с передачей 1 ^st, зафиксировав ее на выходном валу.Теперь, когда сцепление отпущено и входит в зацепление с входным валом, выходной вал поворачивается, потому что шестерня 1 ^st заблокирована на выходном валу стопорным кольцом.

По мере того, как водитель набирает скорость, выбор 2 передач ^и просто включал повторение процесса, но при перемещении рычага переключения передач на 2 передачи ^и. Вал переключения передач перемещает вилку переключения, чтобы выключить 1 передачу ^и и включить 2 передачи ^и. При отпускании сцепления входной вал снова включается, на этот раз мощность передается через 2 передачи ^и.Переключение на 3 передачу ^{-го порядка} включает использование второго рычага переключения передач, вилки переключения и стопорного кольца, которое находится между 3 передачами ^{-го ряда} и 4 передачами ^-го.

Поскольку промежуточный вал и выходной вал вращаются с разными скоростями, переходя с 1-й передачи ^-й на 2-ю ^-ю-ю передачу, попытка включить более высокую передачу при более медленном движении автомобиля будет равносильна попытке повернуть вал на двух разных скоростях, что невозможно. Кольца синхронизатора похожи на крошечные муфты, использующие трение для приведения стопорной втулки и шестерни к одной и той же скорости, после чего они легко зацепляются, и мощность может быть восстановлена.

Основное обслуживание механической коробки передач

По сравнению с автоматической коробкой передач, механическая коробка передач проста в эксплуатации и техническом обслуживании, и известно, что они способны преодолевать сотни тысяч миль. На самом деле, единственное, что нужно механической коробке передач, — это периодическая замена трансмиссионного масла — обычно каждые 30 000-60 000 миль, в зависимости от условий и привычек водителя. Если вы водите рабочий грузовик, гоночный автомобиль или просто агрессивный водитель, вам может потребоваться замена трансмиссионного масла в механической коробке передач каждые 15 000 миль.Поскольку механические коробки передач не нагреваются так сильно, трансмиссионное масло не разлагается, но оно собирает частицы с шестерен, подшипников и синхронизаторов. Поскольку в механических коробках передач нет фильтров, некоторые из этих частиц просто плавают, застревая в других местах и вызывая износ.

Ответственное вождение — лучший способ продлить срок службы сцепления и механической коробки передач. Если вы не взлетаете с холма, не ездите на сцеплении. Когда вы ставите ногу на сцепление, она изнашивает пальцы выключения сцепления и выжимной подшипник.При замедлении полностью включите и выключите сцепление для переключения на пониженную передачу. Езда на сцеплении только нагревает его и изнашивает. Чтобы сцепление прослужило еще дольше, научитесь согласовывать обороты при переключении на пониженную передачу. Это требует практики, но небольшое увеличение оборотов двигателя при включении сцепления на более низкой передаче снижает толчки при переключении во всей трансмиссии, и все, от втулок до сцепления и трансмиссии, прослужит дольше.

Шиномонтажный и автоцентр Dobbs знает механическую коробку передач

Пока существуют механические трансмиссии, а мы предполагаем, что в ближайшие десятилетия вам придется рассчитывать на таких профессионалов, как Dobbs Tire & Auto Centres.Если вам требуется базовое обслуживание или у вас возникли проблемы, остановитесь или позвоните в один из 42 наших офисов в районе Сент-Луиса. Пусть наш опыт работает на вас.

Принцип работы и типы коробок передач

Коробка передач

Коробка передач — это механический способ передачи энергии от одно устройство к другому и используется для увеличения крутящего момента при снижении скорости. Крутящий момент — это мощность, возникающая при изгибе или скручивании твердого тела. материал.Этот термин часто используется как синоним трансмиссии. место соединения приводного вала, коробка передач часто используется для создания изменение направления под прямым углом, как у роторной косилки или вертолета. Каждый блок сделан с определенной целью, и используемое передаточное число разработан для обеспечения необходимого уровня силы. Это соотношение фиксировано и не может можно изменить, как только коробка будет построена. Единственная возможная модификация после Дело в том, что регулировка позволяет увеличить скорость вала вместе с соответствующее снижение крутящего момента.В ситуации, когда несколько скоростей При необходимости трансмиссию с несколькими передачами можно использовать для увеличения крутящего момента, в то время как замедление выходной скорости. Такой дизайн обычно используется в автомобилях. трансмиссии. По тому же принципу можно создать повышающую передачу, которая увеличивает выходную скорость при уменьшении крутящего момента.

Принцип передачи

Рассмотрим простую 4-зубчатую передачу.Состоит из ведущей шестерни A на первичном валу и ведомая шестерня D на выходном валу. Между двумя шестерен есть две промежуточные шестерни B, C. Каждая из этих шестерен установлена на отдельный вал.Заметим, что:

Шестерня А приводит в движение Шестерня В

Шестерня C Приводы Шестерня D

Следовательно, общее передаточное число составляет:

1.Типы коробок передач:

Следующие типы коробок передач используются в автомобилях:

· Раздвижная сетка

· Постоянная сетка

· Synchromesh.

и. Коробка передач с подвижной сеткой

Это самая простая коробка передач.На следующем рисунке показана 4-ступенчатая коробка передач в нейтральное положение.

4 передачи соединены с промежуточным валом / промежуточным валом. Установлена промежуточная шестерня заднего хода. на другом валу и всегда остается подключенным к задней передаче промежуточный вал. Эта схема переключения передач «H» позволяет

, чтобы выбрать четыре разных передаточные числа и передача заднего хода.

Нейтральная передача:

При работающем двигателе и включенном сцеплении сцепление Вал-шестерня приводит в движение шестерню промежуточного вала.Промежуточный вал вращается противоположно в направление вала сцепления. В нейтральном положении только шестерня вала сцепления соединен с шестерней промежуточного вала. Остальные шестерни бесплатны, поэтому Главный вал трансмиссии не вращается. Автомобиль стоит на месте.

Первая или нижняя шестерня вала:

При нажатии на рычаг переключения передач большую шестерню на главной вал перемещается по валу до зацепления с первой шестерней счетчика вал.Главный вал вращается в том же направлении, что и вал сцепления. Поскольку меньший промежуточный вал зацепляется с шестерней большего вала, шестерня получается уменьшение примерно 4: 1, т. е. вал сцепления поворачивается 4 раза за каждый оборот главного вала.

Шестерня второй скорости:

При помощи рычага переключения передач третьей передачи на главном вал перемещается по валу до зацепления с третьей шестерней счетчика вал.Главный вал вращается в том же направлении, что и вал сцепления. Редуктор приблизительно 3: 1.

Шестерня третьей передачи:

При нажатии на рычаг переключения передач вторая передача главной вал и промежуточный вал разобщены, а затем третья шестерня главного вала прижимаются в осевом направлении к шестерне вала сцепления. Внешние зубья на муфте вал шестерни зацеплен с внутренними зубьями третьей и высшей передачи.Главный вал вращается в том же направлении, что и вал сцепления. Редукторная передача получается примерно 2: 1, т.е. вал сцепления поворачивается по 2 раза для каждого оборот главного вала.

Передача четвертой скорости / Верхняя или Высокоскоростная передача:

При помощи рычага вала переключения передач третьей передачи главной и промежуточный вал разобран, и шестерни, присутствующие на главном валу вместе с вал прижимается в осевом направлении к шестерне вала сцепления.Наружные зубы присутствующие на главном валу входят в зацепление с внутренними зубьями на главном валу. вал. Главный вал вращается вместе с валом сцепления и передаточным числом получается примерно 1: 1.

Задний ход:

При нажатии на рычаг переключения передач включается последняя передача. главный вал входит в зацепление с промежуточной шестерней заднего хода. Промежуточная шестерня заднего хода всегда находится в зацеплении с шестерней встречного вала.Установка промежуточной шестерни между промежуточной шестерней заднего хода и шестерней главного вала, главный вал поворачивается в направлении, противоположном валу сцепления. Это меняет вращение колес так, чтобы колесо повернулось назад.

II. Коробка передач с постоянным зацеплением:

В этой коробке передач все шестерни главного вала находятся в постоянное зацепление с соответствующими шестернями промежуточного вала (промежуточный вал).Два собачьи муфты предусмотрены на главном валу — одна между шестерней сцепления и вторая передача, а другая — между первой передачей и передачей заднего хода. В Главный вал имеет шлицевую часть и все шестерни на нем свободны. Собачья муфта может скользить вал и вращается вместе с ним. Все шестерни на промежуточном валу жестко закреплены. исправлено с ним.

Когда левый собачий сцепление сдвигается влево с помощью рычаг переключения передач, он зацепляется с шестерней сцепления и максимальной скоростью шестерня получается.Когда левая собачья муфта зацепляется со второй передачей, получается вторая передача. Аналогично, сдвинув правую собаку сцепление влево и вправо, передача первой скорости и передача заднего хода получено соответственно. В этой коробке передач, потому что все шестерни находятся в постоянном положении сетки они защищены от повреждений, а неприятный звук скрежета не возникают при включении и выключении их.

iii.Коробка передач синхронизатора:

В коробке передач с подвижной сеткой должны быть установлены две зацепляющие шестерни. вращаются с одинаковой окружной скоростью, чтобы добиться меньшего рывка, и это верно для коробки передач с постоянным зацеплением, в которой окружные скорости скольжения собачки и соответствующая шестерня на выходном валу должна быть одинаковой.

периферийное скорость определяется как где d1 и N1 — диаметр делительной окружности, а r.вечера. снаряжения и d2 и диаметр N2 и об / мин. прикрепленной собаки соответственно. Сейчас N1 ≠ N2, поскольку d1 ≠ d2. Таким образом получается

а разница в передаче и собаке, которая требует двойного выключения сцепления. Водитель должен дважды быстро выключить сцепление, поэтому как двойное выключение. Этот процесс состоит из двух этапов:

сцепление выключается, т.е. сначала выключается сцепление, и система передач помещается в его нейтральный

позиция.Теперь сцепление снова включено, и педаль ускорения нажата, чтобы отрегулировать обороты двигателя по мнению водителя. выключен (т. е. второе выключение) снова

соответствующая передача включена и затем включается сцепление

Это та коробка передач, в которой установлены синхронизаторы скольжения. предоставляется вместо скользящих кулачковых муфт, как и в случае коробки передач с постоянным зацеплением. С помощью синхронизатора скорость как ведущего, так и ведомого валы синхронизируются до того, как они будут сцеплены вместе через цепочку шестерни.Расположение потока мощности для различных передач остается таким же, как и в коробке передач постоянного зацепления. Синхронизатор изготовлен из фрикционных материалов. Когда воротник пытается зацепиться с шестерней, синхронизатор коснется шестерня первая и используйте силу трения, чтобы заставить шестерню вращаться с той же скоростью как воротник. Это гарантирует, что хомут очень хорошо войдет в шестерню. синхронизирующие зубчатые передачи работают по принципу две шестерни, которые должны быть включены, сначала входят во фрикционный контакт, который выравнивает их скорость, после чего они включаются легко и плавно.

Следующие типы устройств в основном используются в транспортных средствах :

· Тип штифта

· Кольцо синхронизатора типа

Для плавного зацепления используется система синхронизации. Synchromesh работает как фрикцион.На следующем рисунке две конические поверхности конус-1 — это часть втулки, а конус-2 — часть шестерни. Конус 1, 2 вращаются с разной скоростью. Пока конус-2 вращается, конус-1 постепенно проскальзывает в нее. Трение замедляет или ускоряет шестерню. Ну наконец то оба конуса вращаются с одинаковой скоростью.

револьверный на разных скоростях. Внутренний конус соприкасается с внешним конусом шестерня.Трение замедляет или ускоряет шестерню.

И когда втулка и шестерня вращаются с одинаковой скоростью, Подпружиненное внешнее кольцо хомута выдвигается вперед. Горка для собак плавно в сетку, не задевая. Хомут и шестерня блокируются и вращаются с той же скоростью. Это принцип синхронизма.

Как работает механическая коробка передач

Трансмиссия вашего автомобиля — один из самых важных ее элементов.Он соединяет двигатель с трансмиссией и определяет, сколько мощности вы используете в каждый момент времени. Однако для большинства людей остается загадкой, как это работает. Популярность автоматических трансмиссий уменьшила потребность в понимании того, как действует эта волшебная коробка под нашими ногами. Мы более чем готовы позволить компьютерам справиться с этим, чтобы мы могли сосредоточиться на другом (надеюсь, на самой дороге).

В Leith мы думаем, что можно многое сказать для понимания основных функций вашего автомобиля.Во многих случаях это может помочь вам лучше заботиться о своем автомобиле, что, надеюсь, означает, что он прослужит дольше. В этой серии мы научим вас основам работы трансмиссии. Сначала мы расскажем, как работает механическая трансмиссия, затем поговорим о том, как работают автоматические трансмиссии, и, наконец, сравним эти две, обсуждая плюсы и минусы каждой.

Как работает механическая коробка передач?

Если вы управляли автомобилем с механической коробкой передач, или если вы ездили на автомобиле с механической коробкой передач, или если вы смотрели приличный боевик со сценой автомобильной погони (в фильмах никто не водит автоматику), то вы знать о педали сцепления и переключателе передач.Это два входа, с помощью которых водитель управляет механической коробкой передач, хотя, если говорить технически, рычаг переключения передач — единственная часть всей этой головоломки, которая управляется вручную (то есть вручную).

Под всем этим скрывается сложный механизм — жужжащая совокупность валов и шестерен, которые каким-то образом преобразуются в поступательный (или обратный) импульс. Хотя диаграммы могут показаться устрашающими, трансмиссия — обманчиво простая часть механизма. Все, что вам нужно сделать, это разбить его на основные компоненты.

Что такое сцепление?

Картер трансмиссии содержит три вала, взаимодействующих друг с другом. Один из них прикреплен к двигателю (входной вал), другой — к дифференциалу (выходному валу), а третий вал, часто называемый промежуточным валом или промежуточным валом, взаимодействует с двумя другими через систему шестерен. Когда ваш автомобиль включен, вал двигателя всегда вращается, даже когда он остановлен. Он должен продолжать движение, иначе двигатель не будет работать.

Изображение: HowStuffWorks.com

Когда вы нажимаете педаль сцепления, вы активируете фрикционную муфту, которая расположена между маховиком двигателя и входным валом. Муфта сцепления предназначена для отсоединения двигателя от трансмиссии. Пока педаль нажата, двигатель и трансмиссия продолжают вращаться, но вращаются независимо друг от друга, без передачи крутящего момента от двигателя на коробку передач. Это то, что позволяет вам переключать передачи.Без фрикционной муфты и средств, позволяющих разъединить эти две системы, все могло бы сломаться.

Поскольку в его работе используется трение, если вы держите машину достаточно долго, вам придется заменить сцепление. Это похоже на замену тормозных колодок, при которой фрикционные материалы просто изнашиваются со временем. Вы можете продлить срок службы сцепления, если у вас много практики с руководствами и вы сможете избежать резкого переключения передач и агрессивного вождения.

Что происходит, когда я перемещаю рычаг переключения передач?

Промежуточный вал и выходной вал взаимодействуют через систему блокирующих шестерен.Разница между ними в том, что шестерни на промежуточном валу зафиксированы и вращаются вместе с самим валом, в то время как шестерни на выходном валу не зафиксированы и свободно вращаются без проворачивания вала. Это позволяет автомобилю работать на нейтрали без движения вперед. Сами шестерни соединены в пары разных размеров, создавая разные передаточные числа. Точные передаточные числа различаются, но вы будете знать их чаще как первую передачу, вторую передачу и так далее.

Переключатель передач отвечает за физическое включение шестерен на выходном валу, фиксацию их на месте, чтобы они поворачивали вал и передавали крутящий момент на ведущие колеса.Вот где действительно полезны визуальные эффекты.

Изображение: Источник

При перемещении переключателя в положение задействуются вилки переключателя передач. Эти вилки, в свою очередь, соединены с серией кулачковых муфт (не путать с фрикционной муфтой), которые отвечают за приведение в действие каждой передачи.

Современные трансмиссии оснащены системами синхронизации, которые предотвращают царапание зубцов кулачковой муфты о шестерню, которая может вращаться с другой скоростью. Синхронизирующие кольца были разработаны, чтобы упростить управление механической коробкой передач и устранить ужасный скрежет, который обычно случался, когда зубья кулачковой муфты ударялись о зубчатые колеса.

Все это происходит в одно мгновение. Когда вы убираете ногу с педали сцепления, энергия может перемещаться от двигателя через трансмиссию к ведущим колесам, продвигая ваш автомобиль вперед. Когда двигатель приближается к пределу диапазона оборотов, вы переключаетесь на более высокое передаточное число, чтобы оставаться в наиболее эффективном диапазоне.

На этом мы завершаем наше объяснение механической коробки передач. Если вы в большей степени визуально обучаетесь (не волнуйтесь, мы тоже), мы встроили пару видео ниже, которые покажут вам все движущиеся части.Такие сайты, как HowStuffWorks, также отлично подходят для предоставления деталей и диаграмм.

В следующей части этой серии мы расскажем, как работают автоматические трансмиссии, и вернемся к последней части, когда мы будем сравнивать руководства и автоматику.

Если вы энтузиаст ручного управления, сообщите нам об этом, когда в следующий раз позвоните или посетите один из наших представительств.