Перейти к контенту

Принцип работы мкпп – что это такое, устройство и принцип работы механической коробки передач (неисправности)

Содержание

Краткие сведения об МКПП

Автор: Trip | 2015-10-30

Механическая коробка передач (сокращенно МКПП) является одной из самых распространенных видов трансмиссии. К ее преимуществам можно отнести надежность, долговечность, невысокую стоимость.

История создания.

Изобретение механической коробки передач можно приписать Карлу Бенцу, но его первый вариант был похож на тот, который сейчас используется в велосипедах. Изначально на ось устанавливались два шкива разного диаметра, а привод был ременный. Однако ремень часто проскальзывал и достаточно быстро стирался, поэтому шкивы были заменены шестернями, а ремень цепью.

Однако механическую коробку передач именно в современном виде изобрели в конце 19-ого века Луи Панар и Эмиль Левассор. Они применили набор шестерней с разними диаметрами для движения вперед и одну для заднего хода.

Принцип работы.

Почему же мы можем двигаться на одном и том же количестве оборотов двигателя, но при этом скорость будет разная? Все заключается в передаточных числах каждой передачи. Благодаря различному диаметру и разным количеством зубьев на каждой шестерне, ведомый

вал может вращаться как быстрее, так и медленнее ведущего. При смене передачи меняются и взаимодействующие шестерни каждого вала и изменяется отношение скорости вращения валов. Механические каробки делятся на двухвальные и трехвальные. Двухвальные устанавливаются на переднеприводные автомобили, а трехвальные могут устанавливаться как на заднеприводные, так и на переднеприводные.

Устройство двухвальной коробки передач.

В двухвальной механической коробке передач имеется два вала (ведущий и ведомый) они располагаются параллельно и каждой передаче назначается пара шестерней. Передаточные числа каждой пары рассчитаны таким образом, чтобы каждая последующая передача вращала ведомый вал с большей скоростью. У двухвальной коробки передач отсутствует прямая передача.  Шестерня главной передачи жестко крепится на ведомом валу, между остальными шестернями находятся синхронизаторы.

Устройство трехвальной коробки передач.

Трехвальная коробка передач состоит из первичного, вторичного и промежуточного валов, на которых размещены шестерни с синхронизаторами. Ведущий и ведомый валы расположены на одной оси, но вращаются свободно друг от друга, однако имеется прямая передача, которая блокирует соединение между валами, и они вращаются с одинаковой скоростью.

Ведущий вал связан со сцеплением и передает момент через пару шестерен на промежуточный вал, а промежуточный вал в свою очередь взаимодействует другой парой с ведомым валом.

Между шестернями валов соседних передач устанавливаются синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости шестерней и позволяют переключать передачи без перегазовки.

'; blockSettingArray[0]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[0]["minHeaders"] = 0;blockSettingArray[1] = []; blockSettingArray[1]["setting_type"] = 3; blockSettingArray[1]["element"] = "p"; blockSettingArray[1]["directElement"] = "#single"; blockSettingArray[1]["elementPosition"] = 1; blockSettingArray[1]["text"] = ''; blockSettingArray[1]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[1]["minHeaders"] = 0;blockSettingArray[2] = []; blockSettingArray[2]["setting_type"] = 1; blockSettingArray[2]["element"] = "h3"; blockSettingArray[2]["elementPosition"] = 1; blockSettingArray[2]["elementPlace"] = 1; blockSettingArray[2]["text"] = ''; blockSettingArray[2]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[2]["minHeaders"] = 0;blockSettingArray[3] = []; blockSettingArray[3]["setting_type"] = 1; blockSettingArray[3]["element"] = "h3"; blockSettingArray[3]["elementPosition"] = 1; blockSettingArray[3]["elementPlace"] = 2; blockSettingArray[3]["text"] = ''; blockSettingArray[3]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[3]["minHeaders"] = 0;blockSettingArray[4] = []; blockSettingArray[4]["setting_type"] = 1; blockSettingArray[4]["element"] = "h3"; blockSettingArray[4]["elementPosition"] = 1; blockSettingArray[4]["elementPlace"] = 3; blockSettingArray[4]["text"] = ''; blockSettingArray[4]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[4]["minHeaders"] = 0;blockSettingArray[5] = []; blockSettingArray[5]["setting_type"] = 1; blockSettingArray[5]["element"] = "h3"; blockSettingArray[5]["elementPosition"] = 1; blockSettingArray[5]["elementPlace"] = 4; blockSettingArray[5]["text"] = ''; blockSettingArray[5]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[5]["minHeaders"] = 0;blockSettingArray[6] = []; blockSettingArray[6]["setting_type"] = 1; blockSettingArray[6]["element"] = "h3"; blockSettingArray[6]["elementPosition"] = 1; blockSettingArray[6]["elementPlace"] = 5; blockSettingArray[6]["text"] = ''; blockSettingArray[6]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[6]["minHeaders"] = 0;blockSettingArray[7] = []; blockSettingArray[7]["setting_type"] = 1; blockSettingArray[7]["element"] = "h3"; blockSettingArray[7]["elementPosition"] = 1; blockSettingArray[7]["elementPlace"] = 6; blockSettingArray[7]["text"] = ''; blockSettingArray[7]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[7]["minHeaders"] = 0;blockSettingArray[8] = []; blockSettingArray[8]["setting_type"] = 3; blockSettingArray[8]["element"] = "p"; blockSettingArray[8]["directElement"] = "#wpp-2"; blockSettingArray[8]["elementPosition"] = 0; blockSettingArray[8]["text"] = ''; blockSettingArray[8]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[8]["minHeaders"] = 0;blockSettingArray[9] = []; blockSettingArray[9]["setting_type"] = 3; blockSettingArray[9]["element"] = "p"; blockSettingArray[9]["directElement"] = "#wpp-2"; blockSettingArray[9]["elementPosition"] = 1; blockSettingArray[9]["text"] = ''; blockSettingArray[9]["minSymbols"] = 0;blockSettingArray[9]["minHeaders"] = 0; var jsInputerLaunch = 15;

automorum.ru

Принцип работы механической коробки передач

Механическая коробка передач (МКПП) преобразует, передает и изменяет крутящий момент маховика двигателя. Переключение ступеней осуществляется посредством механических движений соответствующего рычага в салоне.

Рассмотрим принцип работы механической коробки передач.

Ступени МКПП передают крутящий момент на вторичный вал, а тот уже на привод колес. Сам принцип ступенчатой передачи основывается на использовании определенного передаточного числа (коэффициента передачи) в паре ведущего и ведомого валов, которые взаимодействуют шестернями.

Передаточное число определяется по соотношению количества зубьев взаимодействующих шестерен. Максимальное передаточное число имеет меньшая ступень, соответствующая первой передаче автомобиля. По количеству ступеней МКПП бывают 4,5 и 6-ступенчатыми. Четырехступка сегодня является практически раритетом, в то время как 5-ступенчатые коробки получили наибольшее распространение.

Современные МКПП могут быть трехвальными и двухвальными. Двухвальные МКПП могут использоваться только на автомобилях с передним приводом. Трехвальные коробки подходят для приводов любого типа.

Трехвальная механическая коробка передач

В коробках данного типа используются 3 вала: ведущий, промежуточный и ведомый. Крутящий момент передается от диска сцепления на ведущий вал. От него вращение поступает на промежуточный вал, шестерни которого в свою очередь вращают шестерни ведомого. Сам ведомый вал при этом не вращается.

При повороте рычага включения передачи в нужную позицию происходит выбор соответствующей вилки для включения, который сопровождается продольным движением рычага. Синхронизатор совмещает угловые скорости вала и шестерни, приводя в действие зубчатый венец. Тот входит в шестерню, жестко связывая её с ведомым валом.

Момент вхождения венца обычно сопровождается характерным щелчком фиксации на рычаге коробки передач. После этого крутящий момент поступает на хвостовик коробки передач, а от него уже на ведущий мост автомобиля. Вариация передаточных чисел возможна благодаря уменьшению количества зубьев на ведущей шестерне и увеличению на ведомой или ступенчатому уменьшению количества зубьев для ведомой шестерни.

Однако в определенный момент количество оборотов ведомого вала может сравняться с частотой оборотов двигателя и тогда передавать крутящий момент посредством шестерен станет бессмысленно. Поэтому в трехвальных коробках реализована прямая передача, которая подразумевает соединение ведущего вала с ведомым валом через синхронизатор напрямую с коэффициентом передачи, равным единице.

Для передачи “задний ход” в трехвальных коробках предусмотрена дополнительная шестерня на отдельном вале. Она включается между ведомым и промежуточным валом, что обеспечивает реверсное движение ведомого вала. Комфортное включение передач в трехвальных механических коробках обеспечивается за счет использования косозубых шестерен.

Двухвальная механическая коробка передач

В коробках данного типа используются только 2 вала: ведущий и ведомый. Предназначение всех элементов конструкции аналогично рассмотренному выше случаю. Основное отличие двухвальных коробок заключается в параллельном расположении валов, отсутствии прямой передачи и создании передачи не двумя, а одной парой шестерен. Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу, между остальными шестернями расположены синхронизаторы.

Обычно в двухвальных коробках в одном корпусе совмещаются узлы переключения передач, блоки шестерен, валы, синхронизаторы и дифференциал. Поэтому для уменьшения продольного размера могут использоваться несколько ведомых валов, которые попеременно вращают своими шестернями главной передачи ведомую шестерню, приводящую в действие дифференциал.

Для включения передач в двухвальных коробках задействуются рычаги выбора передачи и специальный шток переключения. При повороте рычага в салоне приводится в движение рычаг выбора передачи. После этого происходит продольное движение и включение штока переключения, который для блокировки шестерни толкает зубчатым венцом муфты синхронизатора соответствующую вилку на ведомом валу. Принцип работы передачи ”задний ход” аналогичен трехвальным коробкам.

Синхронизатор механической коробки передач

Задачей данного устройства является бесшумное включение передачи посредством выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Стандартный синхронизатор МКПП включает ступицу (1), муфту (2), блокировочные кольца (3), сухари (4), проволочные кольца (5).

При включении передачи вилка перемещает муфту с блокировочным кольцом к нужной шестерне. Вследствие разности угловых скоростей вала и шестерни блокировочное кольцо поворачивается до упора под воздействием возникающей на конической поверхности силы трения. Дальнейшее движение муфты прекратится, как только её зубья сравняются с зубьями блокировочного кольца.

Далее скорости выравниваются, муфта свободно перемещается через блокировочное кольцо и соединяется с включаемой шестерней, что блокирует шестерню вместе с ведомым валом. В этот момент передача включается.

all-drive.net

Механическая коробка переключения передач. Устройство и принцип работы МКПП.

Подробности
Категория: Трансмиссия
Опубликовано: 28 декабря 2014
Просмотров: 14047

Механическая коробка передач – это устройство для передачи и последующего преобразования крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. В настоящий момент, механическая коробка – самый распространённый тип коробки передач из всех существующих. Очень часто данный вид коробки называют ручной, так как скорости приходится переключать вручную.

Принцип работы и основные компоненты механической коробки передач.

Следует сказать, что на сегодняшний день данный вид коробки переключения скоростей считается классическим и очень надежным, а принцип работы прост и понять его не сложно.

Итак, механическая коробка передач состоит из:

  • Картера (конструктивно это корпус коробки передач)
  • Валов с шестернями
  • Шестерня заднего хода
  • Рычага переключения передач
  • Непосредственно механизма переключения передач с блокиратором
  • Синхронизаторов

Корпус коробки изготавливается из очень прочного сплава. В некоторых случаях это сплав магния, что делает картер очень прочным. Именно в картере собраны все элементы коробки передач, за исключением рычага, который расположен в салоне автомобиля.

Картер герметичен и заполнен (около 50% от общего объема) специальным трансмиссионным маслом, которое позволяет поддерживать все элементы в рабочем состоянии даже при существенных нагрузках.

Первичный (ведомый) вал подсоединен непосредственно к двигателю автомобиля, вторичный вал подсоединен к ведущим колесам. Между собой валы соединены шестернями с различным числом зубьев. При этом на ведущем валу шестерня закреплена жестко, а на ведомом валу шестерня может вращаться.

Когда водитель выжимает педаль сцепления и включает выбранную передачу, то первичный вал отсоединяется от двигателя, а шестерни соприкасаются друг с другом. Затем, водитель отпускает педаль сцепления, ведущий вал подхватывает крутящий момент от двигателя, и передает его на вторичный вал, тем самым переводя усилие на ведущие колеса.

Синхронизаторы коробки переключения скоростей необходимы для плавного и безударного переключения передач. Синхронизаторы выравнивают скорость вращения скоростей, и существенно продляют им жизнь. Собственно, от качества работы синхронизатора зависит жизненный цикл шестерни, а значит, и коробки передач в целом.

Как видно из описания, принцип работы коробки очень прост. Это сделало ее очень популярной и надежной. Сложно поверить, но механическая коробка передач существует практически в неизменном виде уже более сотни лет, и достойной альтернативы по соотношению «цена/качество» пока не видно.

Виды механических коробок передач.

Однако технический прогресс не стоит на месте, и если достаточно долгое время выпускались механические коробки передач с двумя валами (первичный и вторичный), то сейчас большое число коробок выпускается с промежуточным валом.

Естественно, это стало причиной удорожания коробки передач, и привело к усложнению конструкции, но зато позволило применять мощные и особо мощные двигателя с огромным числом лошадиных сил.

Коробки передач с двумя валами используются в бюджетных переднеприводных автомобилях с двигателями небольшой мощности.

В свою очередь ручные коробки переключения скоростей с тремя валами используются в грузовом автомобильном транспорте, в полноприводных внедорожниках, а также мощных легковых автомобилях.

Три совета по правильной эксплуатации механической коробки передач. Несмотря на то, что ручная коробка передач очень надежный автомобильный агрегат при неправильном использовании она может выйти из строя достаточно быстро.

  • Совет 1. Обращаться с рычагом переключения передач нужно аккуратно. Переключаться с передачи на передачу нужно плавно и осторожно. Это главный залог долгой работы коробки передач. Стоит помнить, что более 75% всех поломок МКП происходит из-за небрежного или грубого обращения с рычагом переключения передач, так как от этого выходят из строя шестерни и синхронизаторы.
  • Совет 2. Следить за уровнем масла. Масло играет важную роль в работе коробке передач. Менять масло следует строго в установленные сроки. Кроме того, необходимо периодически доливать масло, так как оно гарантирует бесперебойную работу коробки передач.
  • Совет 3. Защищать картер. Как известно, картер герметичен, и его пробитие вызовет течь масла, которая в свою очередь повлияет на работоспособность автомобиля самым негативным образом. Поэтому опытные автолюбители защищают картер дополнительным кожухом. Особенно актуально это для внедорожников, которые эксплуатируются в особо жестких условиях.

Самые распространенные неисправности механической коробки передач. Длительное использование коробки передач привело к тому, что все характерные неисправности давно известны, и исправляются работниками сервисных служб в самое кратчайшее время.

  1. Протечки масла. Обычно это случается из-за повреждения резиновых уплотняющих элементов (прокладки, сальники, шайбы). В некоторых случаях утечка происходит из-за того, что пробит картер. Для устранения необходимо заменить резиновые прокладки, либо заварить картер. Затем заменить масло.
  2. Необычные шумы при работе коробки передач. Как правило, это говорит о том, что из строя вышли шестерни или синхронизаторы. Лечение в этом случае одно – замена вышедших из строя деталей.
  3. Скорости включается с усилием, либо не включаются вовсе. Данный симптом сигнализирует о том, что вышел из строя механизм переключения скоростей или лопнули шестерни внутри коробки. Для устранения неисправности заменить вышедшие из строя детали.
  4. Скорости «выключаются» во время движения автомобиля. Характерная неисправность бюджетных транспортных средств. Обычно это говорит о том, что из строя вышли блокираторы (в простонародье «замки»). Их предстоит заменить.

Достоинства и недостатки механических коробок передач. К достоинствам можно отнести:

  • Низкая цена и высокая надежность. Технология производства МКП давно уже обкатана и отработана до мелочей всеми ведущими производителями автомобилей. Это снизило цену до минимума, и позволило избавится от всех недостатков конструкции. Таким образом жизненный цикл коробки передач вполне сопоставим со временем жизни всего автомобиля.
  • Высокой коэффициент полезного действия, минимальное потребление топлива, высокая динамика разгона. Механические коробка передач практически не влияют на общую мощность двигателя и тем самым не увеличиваются расход топлива. Экономия топлива составляет примерно 10-15% по сравнению с автоматической коробкой передач или вариатором. При правильном переключении скоростей, автомобиль с МКП разгоняется быстрее остальных.
  • Простота обслуживания и ремонта. Конструкция ручной коробки передач очень проста, и не требует замены дорогостоящих расходных материалов. Ее ремонт также не вызывает затруднений. С подобным ремонтом вполне реально справится самостоятельно. Даже если МКП повреждена, то автомобиль можно транспортировать на любое расстояние, с любой скоростью. Аналогичный автомобиль с «автоматом» можно транспортировать по формуле «40 на 40» (40 километров в час, не более 40 километров пробега), либо на эвакуаторе.
  • Лучшая управляемость в экстремальных условиях. Благодаря жесткой сцепки вала с двигателем устанавливается обратная связь. Это помогает эффективно управлять автомобилем даже в гололед или по бездорожью. Все рамные внедорожники оснащаются имеют ручную коробку переключения скоростей.

К недостаткам МКП относится:

  • Ручное переключение скоростей утомляет. В условиях большого города приходится очень часто переключать скорости, и это откровенно утомляет. В пробках или при медленной езде «автомат» гораздо предпочтительнее, хотя и расходует много топлива.
  • Сложность для новичков. Большинство аварийных ситуаций у неопытных водителей связаны с коробкой скоростей, либо в ошибках в педалях. Автоматическая коробка передач либо вариатор намного предпочтительнее для новичков, так как прощают массу ошибок в вождении.
  • Небольшой ресурс сцепления. Здесь играет роль человеческий фактор. Нередко водители передерживают сцепление, и оно начинает «гореть». Таким образом его срок службы уменьшается в разы. К примеру, роботизированная коробка передач не допускает подобных ошибок, и сцепление в ней живет намного дольше.
  • Ступенчатое изменение скоростей. На МКП крайне не рекомендуется переключаться со второй скорости на четвертую, так как это «убивает» синхронизаторы. АКПП или вариатор не допускают таких ошибок, и не позволяют портить коробку передач таким образом.

pnipokolesu.ru

Механическая коробка передач

Автомобиль, в виденье современного человека – это лишь удобное средство передвижения. На самом же деле, это сложный механизм, который постоянно дорабатывается и модернизируется производителями, дабы соответствовать нормам экономии, комфорта и безопасности пассажиров.

Не смотря на это, некоторые основные узлы в авто остаются практически неизменным, лишь немного улучшаются. Одним из таких агрегатов является коробка передач. Она существенно эволюционировала, появилось множество ее типов и подвидов, но основная функция — передавать крутящий момент с двигателя на колеса осталась неизменной. Если ранее механическая коробка передач выпускалась, в основном, кулачкового типа, то сегодня на автомобили, в основном спортивного образца, устанавливаются коробки передач секвентального типа.


Они отличаются тем, что в секвентальной коробке передач, переключение совершается только последовательно. А при переходе на пониженную скорость, необходимо совершать перегазовку, что требует от водителя определенной сноровки и уровня подготовленности. В плане же легкости и простоты эксплуатации, а главное долговечности и надежности, бесспорным лидером была и остается МКПП.

Принцип работы механической коробки передач


В основном МКПП выпускается пяти и шестиступенчатой. К слову, на заре автомобилестроения популярными были четырёхступенчатые, сейчас это раритет. Механическая коробка является самой надежной в использовании, но достаточно непростой для начинающего водителя, особенно в пробке. Так как требует частой и синхронной работы ног и рук, поэтому её еще называют ручной.

Основными узлами ручной коробки, как впрочем, любой другой, являются валы и шестерни. По количеству валов МКПП разделяются на двух и трехвальные. Двухвальные чаще всего устанавливаются на легковые переднеприводные автомобили, в то время как трехвальные – на передне и заднеприводные, а также на грузовые.

Шестеренки представляют собой зубчатые колеса, которые нанизаны на валы, и при определенном сопряжении друг с другом, на различных передачах, дают разные крутящие моменты и частоту вращения. Переключение скорости совершается только при выжатой педали сцепления.

Трехвальная коробка передач


В коробках вышеуказанного типа используются три вида валов:
  • ведущий;
  • ведомый;
  • промежуточный.

Первый выходит из коробки, для соединения с диском сцепления и передает крутящий момент на промежуточный. Тот в свою очередь находится рядом с ведущим, и соединяется с помощью шестерни, которая закреплена на ведущем. На промежуточном так же присутствует блок шестерней.

Ведомый помещается на одной оси с ведущим, но движется независимо от него. На нем расположены шестерни, которые не имеют жесткой сцепки. Между ними располагаются синхронизаторы, которые закреплены на валу, и движутся вдоль него. На конце синхронизатора расположены зубцы, которые в процессе работы проходят сквозь шестерню ведомого, и таким образом сцепляются. В нейтральной позиции, все шестеренки работают вхолостую, ведомый вал остается неподвижным, потому что зубцы синхронизатора не соединены с шестерней.

В корпусе коробки находятся вилки переключения передач, связанные шарнирами с рукояткой переключения. Они передвигают синхронизаторы вдоль валов. Сам рычаг переключения скоростей, может находиться прямо в коробке, или же в салоне авто справа от водителя. В последнем варианте будет использоваться дистанционное управление, с помощью шарнирных рычагов или тросов, в народе этот дистанционный механизм переключения называется «кулисой».

Правила и особенности эксплуатации МКПП

Вы сели в автомобиль с механической коробкой. Прежде чем завести двигатель, необходимо убедиться в отсутствии сцепления коробки и двигателя. Это возможно в двух случаях:

  1. селектор кпп стоит в нейтральном положении;
  2. выжата педаль сцепления.

Затем следует включить первую передачу, путем перевода рычага в соответствующее положение.

Любые действия с рычагом передач осуществляются исключительно при выжатом сцеплении. Недопустимы резкие движения при переключении, это существенно сократит срок службы коробки, и приблизит момент необходимости её ремонта. Не нужно прикладывать максимум усилий в том случае, если скорость что называется, не втыкается. Просто отпустите и выжмите педаль вновь.

Еще следует запомнить, что при переходе на повышенные, все передачи переключаются последовательно, друг за другом. Сам момент переключения следует выбирать, руководствуясь приборами — спидометром и тахометром соответственно. Достаточно много зависит от вашей манеры езды.

Заключение

Несмотря на общий стереотип, касательно сложности управления автомобилем с механикой, они имеют множество преимуществ, если сравнивать с той же автоматической коробкой.

  • Это свобода выбора режима вождения. Хотите драйва, жженой резины или резкого старта – на механике все это возможно.
  • Или вы хотите экономичной, спокойной езды с минимальным расходом топлива? Опять данный тип коробки переключения передач подойдет идеально.
  • А так же, это возможность притормаживать двигателем, что существенно повысит вашу безопасность на скользкой дороге.
  • Возможность буксировки автомобиля, без погрузки на эвакуатор, что значительно сэкономит ваше время и деньги.
    Да и цена на авто с ручной коробкой передач – существенно ниже того же авто с автоматом.

Выбор за Вами.

znanieavto.ru

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.

information-technology.ru

Назначение, принцип работы и устройство коробки передач. Устройство механической коробки передач :: SYL.ru

У большинства ДВС есть один большой недостаток. Это несовпадение скорости вращения маховика с скоростью вращения колес. Зачастую большинство силовых агрегатов вращается с оборотами до 6000, вращать колеса на таких оборотах просто недопустимо. Для тех, кто знает устройство автомобиля, коробка передач - механизм знакомый. Для тех, кто не знает, эта статья прояснит ситуацию.

Кроме этого, максимум крутящего момента в большинстве агрегатов возможен лишь в небольшом промежутке оборотов. Это где-то посередине минимального числа оборотов и максимального. Наибольшую мощность можно развить лишь на максимальных оборотах маховика.

К примеру, мотор ВАЗ-2106 выдает рабочие показатели в 800-5400 оборотов. Но максимальный уровень крутящего момента появляется на средних оборотах. Для того чтобы двигатель мог работать в оптимальных режимах при различных условиях, применяют системы трансмиссии. В автомобилях в качестве системы трансмиссии применяется МКПП. Давайте рассмотрим назначение и устройство коробки передач.

Как это работает?

Если кратко рассказать о принципах работы, то здесь несколько зубчатых шестерен в корпусе коробки могут входить и выходить из зацепления по воле водителя. При этом образуются передачи с различными передаточными отношениями.

Механическая коробка всегда используется и работает вместе с системой сцепления. Это отключение ДВС и трансмиссии. Отключать мотор нужно в момент переключения передач. Устройство механической коробки передач не предусматривает возможности, когда в момент смены передачи через систему трансмиссии проходит большой крутящий момент.

Валы и зубчатые колеса

Традиционные механические КПП - это определенный набор валов, которые смонтированы в корпусе или же картере. Эти валы посредством подшипников вращаются вокруг своих осей. Шестерни установлены непосредственно на валах. Устройство коробки передач может быть разным, в зависимости от количества валов. Так, различают двухвальную систему и трехвальную.

Трехвальные системы

Эти коробки переключения передач применяются в составе трансмиссий авто, оснащенных задним приводом. Здесь можно выделить наличие устройств для синхронизации, а также специальные колеса, которые жестко на обычных передачах. Еще здесь же есть реверсивная шестерня для движения задним ходом.

Устройство коробки передач подразумевает наличие специальных валов. Это первичный, вторичный валы, а также специальный вал между ними.

Итак, главный, или первичный, вал через систему сцепления работает напрямую с мотором. Ведомый вал работает в паре с карданом. А вот промежуточный предназначен для того, чтобы передать энергию вращения с ведущего вала на ведомый.

Особенности конструкции трансмиссии

В большинстве конструкций коробок и первичный вал, и вторичный смонтированы друг за другом. При этом ведомый имеет опору на базе подшипника, который, в свою очередь, смонтирован в хвостовой части ведущего вала. Устройство механической коробки передач не предусматривает какой-либо жесткой связи между этими валами. Они могут свободно работать вне зависимости друг от друга.

Что касается промежуточного вала, то он располагается в большинстве конструкций между ведущим и ведомым. Все эти валы оснащены блоком зубчатых колес. Для того чтобы снизить шумы и вибрации при работе этой системы, зубцы на колесах сделаны косыми.

На ведущем валу установлено всего одно зубчатое колесо. Оно смонтировано жестко. Оно отвечает за передачу крутящего момента промежуточному валу. Вторичный, или ведомый, вал оснащен блоком шестеренок, которые могут свободно вращаться, однако по продольной оси они перемещаться не способны. Для того чтобы включить передачу, они при помощи блокировочного устройства могут блокироваться. В этом состоянии они смогут получить энергию вращения от вала.

Против каждого колеса первичного и вторичного валов располагаются шестеренки, которые жестко смонтированы на промежуточном валу. Они находятся в зацеплении с другими шестернями постоянно. Ведущий вал оснащен лишь одним зубчатым колесом, момент с первичного вала на промежуточный передается всегда. Включение той или иной передачи идет благодаря подключению определенной шестерни, установленной на ведомом валике.

Как переключаются передачи?

Устройство коробки передач - это не только набор валов и зубчатых колес. Это еще и специальные муфты. Они не похожи на зубчатые колеса и имеют другую конструкцию. Они прочно крепятся каждая к своему валу и находятся во вращении вместе с ним. Они могут двигаться по продольной оси.

Со стороны шестеренок ведомого вала, которые направлены к муфтам, установлены специальные венцы или вилки. Другие венцы расположены непосредственно на муфтах.

Когда водитель двигает рычаг и хочет выбрать другую передачу, то через специальный привод при помощи ползунов срабатывают вилки, которые двигают муфты продольно. Специальная замковая система не позволяет при этом включить несколько передач сразу. Это вполне возможно, если бы рычаг включал два ползуна. Замковый механизм фиксирует ползуны в нейтральной позиции в тот момент, когда движется третий ползун. Так исключается работа двух передач одновременно.

Затем муфта направляется к нужной шестеренке. Венцы их встречаются. Муфта все это время вращается вместе со своим валом. Она соединяется с шестерней, тем самым блокируя ее. Затем они начинают вращаться вместе, и КПП передает вращение на колесный привод.

Синхронизаторы

Устройство коробки передач включает в себя также специальные устройства. При том принципе работы, который описан выше, КПП будет работать с шумами, вибрациями и ударами. Также водитель должен будет сам угадывать, когда муфта и шестеренка будут работать на одних и тех же оборотах. А иначе нужная передача просто не включится.

Современные коробки не используют обычные и самые простые муфты. В таких моделях применяют так называемые синхронизаторы. Они призваны уравнять скорость вращения зубчатого колеса и муфты. Также они не позволяют муфте блокировать колесо.

Устройство и принцип работы коробки передач двухвального типа

Здесь есть все те же, уже знакомые, ведомый и ведущий вал, а вот промежуточный отсутствует. Эти коробки устанавливают на переднеприводные авто. Валы вращаются в параллельных осях, а смонтированы они друг за другом. Момент вращения отдается с одного из зубчатых колес на фиксированную на ведомом валу при помощи синхронизатора ведомую шестеренку. Здесь отсутствует возможность прямой передачи, а принцип работы такой же, как и в трехвальной системе.

Преимущества

Среди преимуществ можно выделить компактные размеры и высокий коэффициент полезного действия. Это получается благодаря меньшему количеству зубчатых колес. В качестве недостатка можно выделить невозможность использования прямой передачи. И еще такая коробка может применяться лишь с легковыми авто в силу сложностей с большими передаточными числами.

Устройство коробки передач ВАЗ

В автомобилях ВАЗ применяются пятиступенчатые механические КПП. Зачастую конструкция представляет собой двухвальную систему. Эта система также снабжена дифференциалом. На первичном валу установлены ведущие зубчатые колеса с 1 по 4 передачи, а 5-я шестерная – съемная. Они соединяются c ведомыми шестеренками.

Конструкция системы переключения состоит из рычага, шаровой опоры, системы тяг, механизма для подбора необходимой передачи.

В целом, большинство моделей оснащаются именно такой коробкой. Она представляет собой модернизированную версию 4-ступенчатой модели, а детали оттуда максимально унифицированы.

От механики к автомату

Когда устройство и работа коробки передач более-менее понятны, можно рассмотреть работу автоматической коробки. Это гораздо интересней. Многие новички уверены, что автомат - это непосредственно коробка и гидротрансформатор.

Гидротрансформатор- это отдельная система. Состоит он из двух машин с лопастями. Это центробежный насос, а также турбины. Между этих двух машин расположен реактор. Это специальное направляющее устройство. Колесо насоса жестко скреплено с коленвалом ДВС. Турбинное колесо находится в жестком соединении с валом КПП. В зависимости от того, в каком режиме работает двигатель, реактор может как вращаться, так и быть блокированным обгонной муфтой.

Устройство автоматической коробки передач немного сложней. Энергия расходуется на перекачку масла. Здесь съедаются приличное ее количество. Кроме того, много полезной энергии съедается и работой насоса, который создает давление в масло-каналах. В этих коробка КПД ниже, чем в механике.

Энергия вращения передается при помощи масляных потоков. Они отбрасываются на турбину насосом. Между насосом и турбиной есть зазоры, а лопасти имеют специальную геометрию, которая улучшает циркуляцию жидкости. Так как здесь нет жесткой связи с мотором и КПП, то можно останавливать мотор даже с включенной передачей.

Планетарные передачи

Если вращать одни элементы, но при этом фиксировать другие, тогда можно менять передаточные числа. Планетарные системы получают вращение от вала гидротрансформатора.

Устройство автоматической коробки передач отличается от стандартной "механики" тем, что любую передачу можно включить, и при этом не будет разрыва потоков мощности. Если одна передача выключается, другая тут же включается. При этом водитель не чувствует рывков. Но это не про спортивные коробки.

www.syl.ru

Коробка переключения передач: назначение и принцип работы

Говоря сухим техническим языком, коробка передач служит 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 (накатом).

А теперь с точки зрения новичка давайте разберемся – зачем вообще нужна коробка передач на автомобиле, и для чего нужно переключать передачи? Переключение передач – необходимость, возникшая в связи с неравномерной характеристикой крутящего момента ДВС. Сравним для примера ДВС и электродвигатель.

Тяговые характеристики ДВС и электродвигателя

Основное различие между автомобильным и электрическим тяговым двигателем с интересующей нас точки зрения заключается в тяговых характеристиках, то есть в том, как меняется в зависимости от числа оборотов мощность и крутящий момент.
У электродвигателя крутящий момент при небольших оборотах довольно велик. По мере раскручивания момент падает.

Для транспортной машины такая характеристика наиболее благоприятна: при трогании с места и разгоне, когда приходится преодолевать значительные силы инерции, желательно иметь как можно больший крутящий момент. А для поддержания равномерного движения момент нужен уже намного меньше. Заметим, что мощность электродвигателя на любых оборотах может оставаться близкой к максимальной и на всех режимах используется почти полностью, то есть он отлично приспособлен к дорожным условиям работы. У двигателя внутреннего сгорания все обстоит иначе: мощность при низких оборотах у него значительно понижена, а величина крутящего момента в пределах эксплуатационных чисел оборотов вообще мало изменяется.

График показывает (рис.А), что если сопротивление движению увеличилось, и обороты двигателя начинают падать, то у электродвигателя это сопровождается значительным (в несколько раз) увеличением крутящего момента; у автомобильного же двигателя момент сначала немного растет, а потом уменьшается – двигатель глохнет.

Как видим, тяговая характеристика двигателя внутреннего сгорания совершенно неудовлетворительна. Но силовая установка с таким мотором по своей легкости,
экономичности и другим качествам пока превосходит электромотор. Поэтому конструкторам пришлось примириться с недостатками ДВС и для их преодоления поставить на автомобиль коробку передач, которая изменяет передаточное отношение
между двигателем и ведущими колесами и соответственно крутящий момент на них. На рисунке Б показано, как с помощью ступенчатой коробки передач тяговая характеристика ДВС пытается приблизиться к идеальной гиперболе.

Шестеренчатые передачи

А что такое передаточное отношение? Немного углубимся в механику. В шестеренчатой передаче, состоящей из двух шестерен, одна из которых является ведущей, а другая ведомой, их относительные размеры определяют скорость вращения и крутящий момент. Отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей и называется передаточным числом.

Если ведущая шестерня меньше ведомой, то скорость вращения ведомой будет меньше, а крутящий момент – больше, и наоборот. То есть, выигрывая в силе, теряем в скорости, и, напротив – выигрывая в скорости, теряем в силе. Если в передаче
участвует несколько пар шестерен, то общее передаточное число получается умножением передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче.

Для получения различного по величине крутящего момента, необходимого для работы автомобиля в разных условиях, в коробке передач имеется несколько пар шестерен с различным передаточным числом. Если между ведущей и ведомой шестернями поместить промежуточную, то ведомая шестерня изменит направление вращения на обратное (получим передачу заднего хода).

Таким образом, любая коробка передач, будь то «механика», «автомат» или вариатор, служит для обеспечения оптимального режима работы двигателя в различных условиях движения путем изменения передаточного отношения.

В любой коробке передач выделяют высшие и низшие ступени (передачи).

При трогании с места, разгоне, движении на небольшой скорости и по бездорожью – необходим высокий крутящий момент, который достигается при средне – высоких оборотах, но отсутствует необходимость развивать высокую скорость. Для движения в этом режиме служат низшие ступени коробки передач (обычно с первой по третью), имеющие наибольшее передаточное отношение; при этом даже при больших оборотах двигателя автомобиль будет ехать медленно.

Для равномерного движения на высокой скорости необходимо обеспечить большую частоту вращения колёс, поддерживая обороты двигателя в оптимальном диапазоне. Для этого служат высшие передачи (от четвертой и выше), имеющие значительно меньшие передаточные числа по сравнению с низшими. При этом автомобиль будет при тех же оборотах двигателя ехать достаточно быстро, пока не будут достигнуты максимальные рабочие обороты двигателя. Однако на высших передачах автомобиль не может двигаться с небольшой скоростью и, тем более, трогаться с места, так как двигатель не сможет развить крутящего момента, необходимого для того, чтобы сдвинуть автомобиль с места, и заглохнет.

Передача с передаточным отношением, равным 1, называется прямой (как правило, четвертая). Если передаточное число меньше единицы, такая передача называется ускоряющей (от пятой и выше). Ускоряющая передача включается при движении автомобиля в хороших дорожных условиях, когда не требуется большой силы тяги на ведущих колесах. Давая возможность двигателю работать с пониженными оборотами, ускоряющая передача способствует уменьшению износа двигателя и экономии топлива

С понятием передаточного числа связано выражение «длинная коробка» и «короткая коробка». Речь идёт о разнице в передаточных числах разных передач – в «длинной» коробке она больше. Рассмотрим два автомобиля, одинаковых во всём, кроме коробок передач. Водитель авто с «короткой» коробкой, поддерживая высокие обороты мотора, разгонится быстрее и быстро наберёт максимальную скорость. Водитель на машине с «длинной» коробкой разгоняться будет дольше, но до более высокой скорости. Таким образом, выбор коробки зависит от темперамента водителя. С «короткой» коробкой автомобиль более динамичен, но чаще приходится переключаться. С «длинной» – не такой резвый, но диапазон скоростей на одной передаче больше, то есть, можно добраться до высшей передачи и кататься на ней со скоростью от пятидесяти до ста с лишним, изменяя её только газом и тормозом. Любители агрессивного «спортивного» стиля предпочтут «короткую» коробку, люди спокойные – длинную.

Содержание статьи

Типы КПП

Современные автомобили могут оснащаться одним из четырех видов КПП – механической, автоматической, роботизированной или вариаторной.

Механическая коробка передач с ручным переключением состоит из набора шестерен. Изменение передаточного числа осуществляется путем введения их в зацепление в различных сочетаниях. К плюсам данной коробки следует отнести высокий КПД, простоту, низкую цену, высокую динамику и наименьший расход топлива по сравнению с остальными коробками. Из недостатков следует отметить неудобство управления, особенно при движении в городе. Подробнее про механическую коробку передач.

Планетарная передача

Автоматическая КПП – планетарная коробка передач с автоматическим переключением. Планетарная передача состоит из нескольких шестерен, называемых планетарными или сателлитами, вращающихся вокруг центральной (или солнечной) 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 (как планеты вокруг Солнца), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. В современных коробках используются несколько планетарных передач для получения большого диапазона передаточных чисел.

К преимуществам автоматической коробки следует отнести, прежде всего, удобство управления и комфорт. АКПП способны менять передачи на полной мощности двигателя, что практически неосуществимо в МКПП. В плюсы «автомата» можно добавить плавность хода во время переключения, отсутствие откатывания при трогании с места, защищенность двигателя и деталей трансмиссии от перегрузок и поломок из-за неправильного включения передач, увеличенный ресурс.

К недостаткам АКПП обычно относят более низкий КПД, более высокую цену, а также стоимость ремонта и обслуживания, повышенный расход топлива, ухудшение динамических качеств автомобиля, задержки в переключении передач. Однако с каждым годом эксплуатационные свойства автоматических коробок улучшаются, а число поклонников АКПП уверенно растет. Подробнее про автоматическую коробку передач.

Клиноременной вариатор

Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Его главные детали – два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапециедальную форму. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень наружу – радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение.

А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу – передаточное отношение уменьшится. Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой. Вместо ремня может применяться цепь, набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется. Для трогания автомобиля с места используется обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Главным преимуществом вариатора является то, что двигатель постоянно работает в оптимальном режиме. Как бесспорные плюсы вариатора (по сравнению с АКПП) выступают: экономичность, более плавный ход и динамичный разгон. Вариатор проще по конструкции, чем обычный «автомат». Однако по сравнению с МКПП вариаторы имеют меньшую экономичность и динамику.

Основным минусом вариатора является его несовместимость с мощными моторами из-за слабости и недолговечности ремней. Также ограничивают применение бесступенчатой трансмиссии потребность в дополнительных механизмах для режимов трогания и заднего хода,высокая стоимость, дорогое обслуживание и ремонт. Подробнее про вариатор CVT.

Роботизированная коробка – это обычная механическая коробка передач. Для передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии также используется стандартное «сухое» однодисковое сцепление. Отличие состоит в том, что процессы включения-выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Такая коробка облегчает процесс управления автомобилем, освобождая от необходимости переключать передачи вручную и задумываться о том, какую именно передачу включить в данный момент. К преимуществам коробки-робота можно отнести небольшой вес, невысокую стоимость и экономичность.

Этот тип коробки имеет и несколько существенных недостатков. В первую очередь это касается плавности его работы, которая оставляет желать лучшего. Передачи переключаются с заметной задержкой, а в режиме «газ в пол» появляются толчки и рывки при переключениях. Не спасает и ручной режим, сцеплением ведь все равно управляет электроника. В четкости переключений «робот» уступает даже простому «автомату». К тому же, «роботу» свойственен небольшой откат при начале движения. Такой тип коробки обычно ставят на недорогие модели.

Более совершенной является роботизированная коробка с двойным сцеплением. В такой коробке одно сцепление включает нечетные передачи, а другое – четные. Во время езды крутящий момент передается по одному сцеплению, то есть диск сомкнут. В то же время диск второго сцепления разомкнут, но в самой коробке следующая передача уже включена.

Когда электроника «чувствует», что надо переключаться на другую передачу, то первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Это позволяет избавиться от рывков при переключениях и обеспечивает непрерывный поток мощности от двигателя к колёсам, что недостижимо для обычной механической коробки с одним сцеплением. Режим переключения – как ручной, так и автоматический. Технически это довольно сложный вид коробки (а значит, и недешевый), но по динамике и экономии топлива он превосходит даже простую механику. Подробнее про роботизированную коробку передач.

Какая коробка лучше?

Как и на любой риторический вопрос, на него нет однозначного ответа. Какой вид КПП выбрать – дело личное, зависящее от приоритетов конкретного человека. Определитесь, что для вас важнее (цена, динамика, комфорт)- и тогда выбор КПП не составит для вас никакого труда!

avtonov.info

Пока нет комментариев.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

СайдбарКомментарии (0)