Как устроена коробка передач


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.

Как работают механические коробки передач | Как автомобиль работает

Двигатели внутреннего сгорания работать на высоких скоростях, поэтому необходимо уменьшить передачу для передачи мощности на ведущие колеса, которые вращаются намного медленнее.

Коробка передач обеспечивает выбор шестерни для различных условий вождения: начало стоя, восхождение на холм или круиз по ровной поверхности. Чем ниже передача, тем медленнее поворачиваются колеса относительно двигатель скорость.

Коробка передач с постоянным зацеплением

Коробка передач - вторая ступень в передача инфекции система, после сцепление ,Обычно он крепится болтами к задней части двигатель с сцепление между ними.

Современные автомобили с МКПП трансмиссий иметь четыре или пять скоростей вперед и одну заднюю передачу, а также нейтральную позицию.

Syncromesh отключен

Зубчатое колесо свободно вращается на втулке и вращается за счет зацепления с зубчатым венцом. Блок синхронизации, соединенный с главным валом, лежит рядом.

Синхронная зацепка

Вилка перемещает синхронизатор в направлении выбранной передачи.Поверхности трения синхронизируют скорости вала, а также синхронизируют и блокируют передачу.

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

Самым популярным дизайном является коробка передач с постоянным зацеплением. Он имеет три вала: Входной вал , промежуточный вал и главный вал, которые работают в подшипники в корпусе редуктора.

Существует также вал, на котором вращается ведущая шестерня заднего хода.

Двигатель приводит в действие ведущий вал, который приводит в движение промежуточный вал. Промежуточный вал вращает шестерни на первичном валу, но они вращаются свободно, пока они не заблокированы с помощью устройства синхронизации, которое прикреплено к валу.

Это устройство синхронизации, которое фактически управляется водителем через шток селектора с вилкой на нем, который перемещает синхронизатор, чтобы включить передачу.

Кольцо Бауля, задерживающее устройство в синхронизаторе, является окончательным усовершенствованием современной коробки передач.Это предотвращает включение передачи до тех пор, пока скорости вала не будут синхронизированы.

На некоторых автомобилях дополнительная передача, называемая овердрайв , установлен. Это выше, чем высшая передача и, следовательно, дает экономичное вождение на крейсерских скоростях.

Четырехступенчатая коробка передач с постоянными ячейками

Передачи выбираются системой шатунов и рычагов, управляемых рычагом переключения передач. Привод передается через входной вал на промежуточный вал, а затем на первичный вал, за исключением прямой передачи - верхней передачи - когда входной вал и первичный вал зафиксированы вместе.

Как работают передаточные числа

Нейтральный

Все механизмы, кроме необходимых для реверса, постоянно находятся в зацеплении. Шестерни на выходном валу свободно вращаются вокруг него, в то время как шестерни на промежуточном валу зафиксированы. Диск не передается.

Первая передача

На первой передаче наименьшая передача на промежуточном валу (с наименьшим количеством зубьев) фиксируется на нем, пропуская привод через самую большую передачу на первичном валу, обеспечивая высокий крутящий момент и низкую скорость для начала стояния.

Вторая передача

На второй передаче разница в диаметре шестерен на двух валах уменьшается, что приводит к увеличению скорости движения и снижению крутящего момента. Соотношение идеально подходит для восхождения на очень крутые холмы.

Четвертая передача

На четвертой передаче входной вал и главный вал фиксируются вместе, обеспечивая «прямой привод»: один оборот карданного вала за каждый оборот коленчатого вала.Там нет увеличения крутящего момента.

Реверс

Для реверса промежуточная шестерня вставлена ​​между шестернями на двух валах, что приводит к изменению направления вращения главного вала. Задняя передача обычно не синхронизирована.

Синхронизация передач

Синхрометическое устройство представляет собой кольцо с зубцами внутри, которое крепится на зубчатой хаб который привязан к валу.

Когда водитель выбирает передачу, соответствующую конусообразной трение Поверхности ступицы и передачи передаточного механизма, от поворотного механизма через ступицу до вала, синхронизируют скорости двух валов.

При дальнейшем перемещении рычага переключения передач кольцо перемещается вдоль ступицы на короткое расстояние, пока его зубья не соприкоснутся со скошенными собачьими зубьями на боковой стороне шестерни, так что шлицевая втулка и шестерня будут зафиксированы вместе.

Современные конструкции также включают в себя уплотнительное кольцо, вставленное между поверхностями трения. Баульское кольцо также имеет собачьи зубы; это сделано из более мягкого металла и является более свободным поместиться на валу чем ступица.

Кольцевая втулка должна быть расположена точно на боковой стороне ступицы, с помощью выступов или «пальцев», прежде чем его зубцы совпадут с зубцами на кольце.

За время, необходимое для определения местоположения, скорости валов были синхронизированы, так что водитель не может столкнуться с какими-либо зубами, и синхронная сетка считается «непобедимой».

,
Как работают автоматические коробки передач | Как работает автомобиль

Самое современное автоматические коробки передач есть набор шестерни называется планетарной или эпициклической передачей.

А планетарная передача набор состоит из центральной шестерни, называемой солнечная шестерня , внешнее кольцо с внутренняя передача зубы (также называемые кольцом или зубчатый венец ), и две или три шестерни, известные как планетарные шестерни, которые вращаются между солнечной и кольцевой шестернями.

поезд связан с механизмом, известным как гидротрансформатор , который действует как гидравлический привод между двигатель и передача инфекции ,

Если солнечная шестерня заблокирована и планеты управляются носитель планеты , выход берется из зубчатого венца, достигая увеличения скорости.

Если зубчатое колесо заблокировано и солнечная шестерня приводится в движение, планетарные шестерни передают привод через планетарный транспортер, и скорость уменьшается.

При подаче мощности на солнечную шестерню и при заблокированном держателе планет зубчатая передача приводится в движение, но передает передачу задним ходом.

Для достижения прямой привод без изменения скорости или направления вращения солнце фиксируется на зубчатом колесе, и весь блок поворачивается как один.

А крутящий момент преобразователь представляет собой гидравлическую муфту, которая действует как сцепление за исключением того, что диск гидравлический давление ,

Преобразователь состоит из трех основных компонентов - крыльчатка прикручен к маховик ; турбина, соединенная с коробкой передач Входной вал ; и центральный реактор между ними, который имеет одностороннюю муфту, называемую обгонной муфтой.

как двигатель скорость увеличивается, центробежная сила воздействие на гидравлическую жидкость через лопасти рабочего колеса передает крутящий момент или вращающее усилие турбине.

Центральный реактор преобразует это вращающее усилие, перенаправляя поток жидкости обратно в рабочее колесо, чтобы дать более высокий крутящий момент на низких скоростях.

Как только двигатель ускоряется и развивает большую мощность, потребность в таком усилении крутящего момента уменьшается, и реактор начинает работать на холостом ходу. В этом случае гидротрансформатор действует как гидравлический маховик, соединяющий двигатель с коробкой передач.

Основные компоненты гидротрансформатора показаны на схеме - рабочее колесо, реактор (или статор ) и турбина.

На меньших диаграммах показано направление движения гидравлической жидкости под центробежной сил ,

Такого же эффекта можно добиться, привязав планетарные шестерни к держателю планет.

Большинство автоматических коробок передач имеют три скорости движения вперед и используют два набора эпициклических передач.

Последовательности блокировки эпициклической зубчатой ​​передачи достигаются с помощью гидравлического давления тормоз группы или многодисковые муфты.

Ленты затягиваются вокруг зубчатого колеса, чтобы предотвратить его вращение, а сцепления используются для блокировки солнечного зубчатого колеса и планет.

Правильная последовательность повышения и сброса давления контролируется сложной гидравлической системой. клапаны в сочетании с датчиков которые реагируют на нагрузку двигателя, скорость движения и открытие дроссельной заслонки.

Механизм, связанный с дроссельной заслонкой - известный как «сброс» - используется для переключения на быстрое ускорение. Когда вы нажимаете ускоритель внезапно в полной мере пониженная передача выбирается практически мгновенно.

Большинство автоматических коробок передач имеют систему блокировки, так что водитель может удерживать пониженную передачу при необходимости.

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

:

Коробка передач представляет собой сборку, состоящую из различных зубчатых колес, синхронизирующих втулок и механизма переключения передач, установленных внутри металлического корпуса. Металлический корпус, обычно выполненный из алюминиевого / чугунного литья, вмещает все шестерни в нем. Коробка передач является частью системы «трансмиссии», поскольку шестерни играют важную роль в передаче мощности двигателя на колеса.

Схема 5-ступенчатой ​​коробки передач

Что такое коробка передач?

Все компоненты трансмиссии, которые помогают передавать мощность двигателя на колеса, являются частью системы «Трансмиссия».Из которых коробка передач является неотъемлемой частью. Эти компоненты включают в себя сцепление, коробку передач, муфты, карданный вал, полуоси и дифференциал. В общем, термин «коробка передач» обычно относится к коробке передач автомобиля. Некоторые конструкции автомобилей объединяют коробку передач и дифференциал в единое целое под названием «Трансмиссия» или «Транс-ось».

Что такое передаточное число?

Передаточное число - это отношение входной и выходной передач. Ведущая шестерня и ведомая шестерня в коробке передач определяют передаточные числа.Входные зубчатые колеса получают привод от двигателя, и они вращают выходные зубчатые колеса, которые, в свою очередь, приводят в движение колеса. Отношение числа оборотов выходной передачи к числу оборотов входной передачи называется передаточным числом.

Передаточное число также можно получить по следующей формуле:

Передаточное число = число зубьев выходной передачи / нет. зубьев входной шестерни

Например, если нет. передач на входной (ведущей) передаче = 30, нет. передач на выходной (ведомой) передаче = 105

Тогда передаточное число = 105/30 = 3.5: 1, потому что для вращения выходной (ведомой) шестерни на 1 оборот необходимо вращать ведущую (ведущую) шестерню на 3,5 оборота.

Диаграмма передаточного числа

Типичная диаграмма передаточных чисел в коробке передач MUV:

Ниже приведен график передаточного числа, найденного в коробке передач MUV.

Gear

Коэффициент

1 st редуктор

3,78: 1

2 и редуктор

2.20: 1

3 rd редуктор

1,42: 1

4 th редуктор

1: 1

5 th передача (Overdrive)

0,83: 1

Передаточные числа варьируются в зависимости от автомобиля. В грузовиках передаточные числа, как правило, выше, чем у автомобилей, поскольку они должны нести большую нагрузку.

Как работает коробка передач?

Коробка передач содержит шестерни разных размеров.Это происходит главным образом из-за различных требований транспортного средства с точки зрения крутящего момента, требуемого на колесах, в зависимости от дороги, местности и нагрузки. Например, если транспортное средство поднимается по склону, ему требуется более высокий крутящий момент по сравнению с тем, когда он движется по прямой дороге.

В коробке передач первая передача является самой большой по размеру и обеспечивает максимальный крутящий момент при минимальной скорости. Следовательно, он используется при подъеме по склонам. Все передачи от 1 до и последняя передача различаются по размеру; в убывающем соотношении.Таким образом, это обеспечивает различную комбинацию с точки зрения способности тяги и скорости. Таким образом, автомобиль мог двигаться плавно, без какого-либо падения его ускорения. Коробка передач в основном улучшает управляемость автомобиля в любых условиях.

Что такое перегрузка?

Напротив, последняя передача или верхняя передача, иногда Overdrive, имеет наименьший размер. Тем не менее, это обеспечивает минимальную тягу, но максимальную скорость. Коробка передач с перегрузкой означает, что его выходная мощность выше, чем входная мощность, которая подключается к двигателю.Другими словами, ускоряющая передача вращается быстрее, чем частота вращения двигателя. Таким образом, он обеспечивает более высокую скорость и большую эффективность, поскольку двигатель работает на более низких оборотах по отношению к скорости транспортного средства.

В некоторых продвинутых конструкциях имеется более одной передачи «Overdrive»; обычно два. Таким образом, Dual Overdrive (также известный как Double Top) обеспечивает еще более высокую скорость и большую эффективность в автомобиле.

Коробка передач Операция:

Как правило, в обычной коробке передач есть два набора передач - вход и выход.Входные зубчатые колеса закреплены на промежуточном валу, что делает его единым целым. Он приводит в движение отдельные шестерни главного вала, которые свободно вращаются на подшипниках. Таким образом, коробка передач передает привод на колеса в зависимости от передачи, которая входит в зацепление с главным валом. Когда вы толкаете втулку переключения в направлении желаемой передачи, эта передача фиксируется на главном валу и вращает его. Таким образом, главный вал вращается со скоростью включенного зубчатого колеса и обеспечивает выходную мощность в соответствии с передаточным числом включенного зубчатого колеса.

Схема работы First Gear

Коробка передач: Скорость против тяги

Вам нужна как скорость, так и тяга во время вождения автомобиля.Зубчатые передачи в коробке передач помогут вам выбрать любой из них в зависимости от условий движения. Нижняя передача, то есть 2-я и 1-я передача, обеспечит вам наибольшее сцепление с дорогой, в то время как более высокая передача, то есть 5-я и 6-я (при наличии), обеспечит вам максимальную скорость. Количество передач в коробке передач обеспечивает идеальное сочетание тяги и скорости. Таким образом, это помогает водителю / водителю выбрать наиболее подходящую комбинацию для повышения эффективности в любое время. Следовательно, выбор правильной передачи в соответствии с дорогой и условиями нагрузки очень важен.С короткой передачей вы получаете лучшее ускорение или ускорение, в то время как с высокой передачей вы достигаете более высокой максимальной скорости.

Типы коробки передач:

В целом автомобильная коробка передач в основном подразделяется на четыре категории:

    1. Руководство по эксплуатации
    2. - до 6 передних передач в автомобиле и до 13 передних передач в грузовике
    3. Полностью автоматическая коробка передач - до 9 скоростей
    4. бесступенчатая коробка передач - вариатор
    5. Автоматическая механическая коробка передач (AMT) - до 5 скоростей.
    6. Коробка передач с двойным сцеплением

Согласно переключающему механизму, производители далее классифицируют автомобильное оборудование еще на три категории:

    1. Скользящая сетка - обычно используется в двухколесных / велосипедах
    2. Постоянная сетка - обычно используется в грузовиках старого поколения
    3. Synchromesh - используется в легковых и грузовых автомобилях нового поколения

По типам расположения механизма переключения:

    1. Сдвиг колонны - Рычаг переключения передач, установленный на рулевой колонке, управляемый вручную.
    2. Floor Shift - Рычаг переключения передач, установленный на полу, управляемый вручную
    3. Сдвоенные рычаги переключения передач - переключатели передач, установленные на руле, управляемые пальцами.

Для получения дополнительной информации о коробках передач нового поколения, нажмите здесь:

http://www.zf.com/corporate/en_de/products/innovations/8hp_automatic_transmissions/8hp_automatic_transmission.html

Посмотрите, как работает коробка передач:

Подробнее: Как крутящий момент помогает повысить эффективность в автомобиле? >>

О CarBikeTech

CarBikeTech - технический блог.Его участники имеют опыт работы более 20 лет в автомобильной сфере. CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильной технике.

Просмотреть все сообщения от CarBikeTech

,

Смотрите также

Автопрофи, г. Екатеринбург, ул. Таватуйская, 20.