6Авг

Работа мкпп: виды, устройство и принцип работы

6 Авг 2023 alexxlab Комментировать

Принцип работы механической коробки передач

Если водитель опытен и часто ездит по трассам и международным магистралям, лучше МКПП ему ничего не посоветуешь. Автоматическая коробка и роботы слишком требовательны и могут не выдержать такой темп

Не стоит говорить о том, что современный автомобиль является сложным устройством, в котором находится много различных элементов, узлов и деталей. Из-за того что повышаются требования к безопасности, экономичности и комфорту, современные автопроизводители постоянно ищут способы усовершенствовать технические решения, модернизировать определенные узлы автомобиля. Не исключение в этом плане и механическая коробка передач, где важным звеном является ее переключение и которая работает на максимальных возможностях.

Рычаг управления МКПП

Коробка — это самый значимый элемент автомобиля и самый традиционный. Без него невозможно никакое движение и работа автомобиля. Принцип работы КПП — обеспечивать функции передачи крутящего момента от силового агрегата, то есть мотора, к колесам через карданный вал или напрямую (зависит от привода).

Модернизация МКПП заключается в том, что если раньше они преимущественно выпускались кулачкового типа, то в наше время они больше похожи по своим характеристикам со спортивными вариантами коробок. Такая коробка механика отличаются от КПП старых версий тем, что нет больше возможности перескакивания скоростей при изменении той или иной передачи. Это же в свою очередь, рассматривается, как отличное решение, повышающее не только комфорт управления, но и безопасность.

Содержание

  1. Устройство
  2. Передаточное число и с чем его едят
  3. Нейтральная передача и холостой ход
  4. Как правильно ездить на МКПП

Устройство

Любая механическая коробка состоит из отдельных элементов, каждый из которых очень важен. Ниже приведены они в виде списка.

Схема валов с шестернями
  • Картер является самым важным элементом МКПП. Практически все основные элементы и детали различного типа находятся здесь. Сам картер КПП соединен с картером сцепления, а тот сидит, как известно, на двигателе. При постоянной работе коробки картер испытывает невероятные нагрузки. По этой причине его смазка маслом должна осуществляться постоянно и в нужном количестве. Специальное трансмиссионное масло предназначено для этих целей. Хотя в некоторых моделях коробок можно заливать и моторное;
  • Валы с шестернями (первичный, вторичный, промежуточный, дополнительный). Валы осуществляют свой принцип действия, вращаясь в подшипниках, находящихся в картере. Кроме того, они имеют шестерни, на которых расположено разное количество зубьев;
  • Синхронизаторы, необходимые для плавной работы. Когда водитель переключает передачи на МКПП, именно синхронизаторы в ответе за плавную и бесшумную работу;
  • Специальный элемент, отвечающий за переключение скоростей с замковым и блокировочным устройствами. Служит, понятно, для того чтобы смены в коробке проходили под управлением водителя, меняющего рычаг из салона. Примечательно, что замковое устройство, которым снабжено это устройство, ограничивает одновременное включение двух передач одновременно во время работы. Что касается блокировочного замка, то он не пускает передачам включаться самопроизвольно;
  • Рычаг, меняющий положения скоростей и тоже отвечающий за переключение в процессе работы.

Передаточное число и с чем его едят

Если попытаться объяснить работу МКПП другими словами, то это будет выглядеть примерно так. Допустим, представим перед собой визуально две шестерни с разными количествами зубьев. К примеру, коробка, где шестерни 20 против 40. Что это означает? А то, что при 2-х оборотах шестерни с 20-ю зубьями, вторая шестерня сделает всего-то один оборот. И таким образом, передаточное число или ПЧ в данном случае равно 2-м.

Получается, что если у 4-х шестерен, размещенных в коробке, различное количество зубьев: 20х40х20х40, а первичный вал будет вращаться со скоростью 2000 об/мин, то проводим простые арифметические действия, чтобы стал ясен принцип работы. Первая шестерня на 20 зубьев работает со скоростью 2000 об/мин, вторая с 40 зуб — в два раза медленее, последующая 3-я будет вращаться со скоростью 1000 об/мин, так как закреплена на одном и том же валу со 2-ой, а 4-я шестеренка уже получит вращение самое минимальное — 500 об/мин.

Механическая коробка передач, по сути, осуществляет внутри себя принцип изменения передаточного числа. Если заходит 2000 об/мин, то выйдет 500.

Нейтральная передача и холостой ход

Конечно же, только этим не ограничивается схема работы передаточных чисел. Тут еще надо учесть много нюансов, среди которых, можно выделить вывод из зацепа последних двух шестерен из примера. В случае вывода зацепа, уже вторичный вал вращаться, ясно что, не будет. В это же время прекращается передача крутящего момента и на колеса автомобиля. По другому такая ситуация в коробке передач называется нейтральной передачей — холостым ходом двигателя.

Что касается заднего положения, то здесь на лицо обратное вращение вторичного вала. В действие такое вращение приводится 4-м валом, наделенным шестерней заднего хода.

Если такое объяснение работы МКПП сложно для понимания, можно сравнить передаточные числа и их функции с работой велосипеда. На нем имеются звездочки, которые тоже имеют различное количество зубьев. Так, если включается в работу звездочка с наибольшим количеством зубьев, крутить педали становится легко, но скорость падает. И наоборот, переключаясь на звездочку с меньшим количеством передач, повышается скорость, но затрудняется вращение.

МКПП

Как правильно ездить на МКПП

В заключение приведем несколько советов, которые помогут сделать так, чтобы коробка передач типа механика и ее работа доставляла только удовольствие.

  • Рекомендуется учиться вождению на автомобиле, где стоит такая коробка передач, на ровной поверхности. Это позволит лучше слышать работу мотора, тем самым, грамотнее переключать передачи;
  • Надо запомнить, что педаль сцепления всегда находится в левой части от водителя, а с правой — педаль акселерата. В середине тормоз;
  • Задействуя педаль сцепления, надо знать о том, что в этот момент правильнее всего переключать нужную передачу. Сцепление нужно выжимать до упора, чтобы не было никакого скрежета;
  • Сиденье водителя рекомендуется отрегулировать так, чтобы выжимание сцепления не представляло никаких затруднений;
  • Выжимая сцепление, не спешите опускать педаль. Именно в таком положении лучше всего почувствовать разницу между педалями;

Шум на нейтральной передаче: разбор неисправностей МКПП — Иксора

Механическая коробка передач постоянно испытывает на себе высокие нагрузки, поэтому вероятность поломок этого узла довольно высока. МКПП разных производителей имеют конструктивные различия, и, как следствие, неисправности. Однако, существует ряд неполадок, общих для всех механических коробок передач.

Признаками неисправности МКПП служат

  • появление шума при нейтральной передаче
  • появление шума при переключении скоростей
  • затрудненное переключение передач
  • самопроизвольное выключение
  • утечка масла

Причинами перечисленных неполадок могут служить износ элементов коробки передач: шестерен, подшипников, валов и т.д., а также разгерметизация сальников. Износ деталей может быть естественным, или как следствие использования некачественного или неподходящего трансмиссионного масла. Также на ресурс узла влияет качество самих деталей, а также стиль вождения.

О характере поломки могут говорить внешние признаки:
  1. Появление шума на нейтральной передаче при работающем моторе говорит о низком уровне трансмиссионного масла, пападании в жидкость воды или загрязнений, а также об износе подшипника.
  2. Появление шума на одной из передач при работающем моторе говорит об износе или поломке синхронизатора, износе шестерни передачи.
  3. Причины появления шума на всех передачах аналогичны причинам в п.1.. Также возможен износ подшипника выходного вала и ведомой шестерни.
  4. Если шум появляется в момент переключения передачи, проблема может быть в неисправном сцеплении, износе муфт синхронизаторов или поломке блокирующего устройства.
  5. Появление вибраций говорит о нарушениях в работе двигателя, отворачивании болтов крепления КПП к двигателю.
  6. Затрудненное переключение передач говорит о не до конца выключенном сцеплении, износе муфт синхронизаторов, износе пружин синхронизаторов, неисправности работы привода переключения передач, блокирующего устройства. Также причинами могут служить недостаточный объем или качество трансмиссионного масла, попадание в жидкость загрязнений или воды.
  7. Самопроизвольное выключение передачи говорит об износе синхронизаторов, шестерен, желобков на токах вилок, шариков и пружин. К проблеме может привести также износ подшипников промежуточного или ведомого вала, поломки привода переключения передач, износ шлицев, вилки и штока переключения.

Основной уход за МКПП – это систематическая проверка наличия в ней масла и его периодическая замена. Это относится и к картеру заднего моста, если автомобиль задне- или полноприводной. Необходимое масло вы можете найти в магазине IXORA. Квалифицированные менеджеры обязательно помогут сделать правильный выбор, ответят на все ваши вопросы. Обращайтесь, это выгодно и удобно.Проводите замену моторного масла в соответствии с техническими требованиями автопроизводителя.

Производитель Номер детали Наименование 
RAVENOL 4014835718715 Масло моторное Ravenol Super synthetik Oel ssl SAE, 0W-40, синтетическое, 1L
RAVENOL 4014835722811 Масло моторное Ravenol Hps SAE New, 5W-30, полусинтетическое, 1L
RAVENOL 4014835723917 Масло моторное Ravenol Hcs SAE New, 5W-40, синтетическое, 1L
RAVENOL 4014835723511 Масло моторное Ravenol vsi SAE New, 5W-40, синтетическое, 1L
RAVENOL 4014835724112 Масло моторное Ravenol Tsi SAE, 10W-40, полусинтетическое, 1L
RAVENOL 4014835723795 Масло моторное Ravenol vdl SAE New, 5W-40, синтетическое, 4L
RAVENOL 4014835723498 Масло моторное Ravenol Fel SAE New, 5W-30, синтетическое, 4L
RAVENOL 4014835724617 Масло моторное Ravenol Formel standard SAE 1 New, 10W-30, минеральное, 1L
RAVENOL 4014835727014 Масло моторное Ravenol racing Formel sport SAE New, 15W-50, полусинтетическое, 1L
TOYOTA 002791QT5W Масло моторное Toyota Motor Oil SN Semi-Synthetic USA, 5W-30, полусинтетическое, 1L
TOYOTA 0888080825 Масло моторное Toyota Motor Oil SL CF, 10W-40, синтетическое, 5L
Ford 14E9D1 Масло моторное Ford Formula ssd Synthetic EU, 5W-40, синтетическое, 5L
Ford XO5W205QSP Масло моторное Ford Motor Oil Semi-Synthetic USA, 5W-20, полусинтетическое, 5L
Ford 15800D Масло моторное Ford Magnatec Professional E, 5W-20, синтетическое, 5L
NISSAN KE90090042DAT Масло моторное Nissan Motor Oil, 5W-40, синтетическое, 5L
NISSAN 999MP5W30EP Масло моторное Nissan Ester Engine Oil, 5W-30, синтетическое, 1L
MAZDA 830077226 Масло моторное Mazda Original Oil Supra, 0W-20, синтетическое, 1L

  * Применяемость деталей конкретно для Вашего автомобиля уточняйте у менеджеров по телефону: 8 800 555-43-85 (звонок по России бесплатный).

Получить профессиональную консультацию при подборе товара и подробную информацию по всем интересующим Вас вопросам можно позвонив по телефону — 8 800 555-43-85 (звонок по России бесплатный).

Полезная информация:

  • Правильный уход за МКПП
  • Ремонт АКПП. Причины и признаки неисправности.

Как работает механическая коробка передач – x-engineer.org

Все дорожные транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания имеют коробку передач как часть трансмиссии. Самый простой тип коробок передач — МКПП . Это называется «ручным», потому что у водителя есть обе роли: принятие решений (когда выполнять переключение передач) и приведение в действие (фактический процесс переключения передач).

Тяговые характеристики двигателя внутреннего сгорания делают невозможным движение автомобиля без трансмиссии. Крутящий момент и частота вращения двигателя внутреннего сгорания либо слишком малы, либо слишком высоки, чтобы соответствовать динамическим требованиям автомобиля. Таким образом, роль коробки передач заключается в следующем:

  • адаптация крутящего момента двигателя к дорожной нагрузке
  • обеспечение возможности движения автомобиля назад при том же направлении вращения двигателя
  • отключение двигателя от остальной части силового агрегата

В чем разница между трансмиссией и коробкой передач?

Трансмиссия обычно состоит из коробки передач плюс дифференциал . Коробка передач содержит все узлы шестерен, валы, синхронизаторы, рейки и т. д. Коробку передач можно рассматривать как трансмиссию без дифференциала.

Для автомобилей с передним приводом (FWD) трансмиссия (двигатель + коробка передач + дифференциал) полностью сосредоточена на передней оси. Таким образом, для этого типа транспортных средств, когда мы говорим о трансмиссии, мы считаем, что она содержит как коробку передач, так и дифференциал.

Изображение: Трансмиссия автомобиля для переднеприводной компоновки – кинематическая проекция

Для автомобиля с задним приводом (RWD) трансмиссия разделена между передней и задней осями. Передний мост обычно содержит двигатель и коробку передач, а задний мост содержит дифференциал. Таким образом, для этого типа транспортных средств трансмиссия или коробка передач имеют одинаковое значение.

Трансмиссия устанавливается после сцепного устройства (сцепления, гидротрансформатора), принимает на вход крутящий момент и скорость сцепления, преобразует и распределяет их на колеса через полуоси.

Типы и основные узлы механической коробки передач

Каждая механическая коробка передач состоит из входного и выходного валов, нескольких шестерен с постоянным зацеплением и исполнительного механизма. В зависимости от количества ступеней передаточного числа, из которых состоят передачи, трансмиссии классифицируются как:

  • одноступенчатые трансмиссии
  • двухступенчатые трансмиссии
  • многоступенчатые трансмиссии

В одноступенчатые трансмиссии , передаточное число образуется только одной парой шестерен. К тому же их всего два вала в коробке передач: входной вал и вторичный вал. Этот тип трансмиссии в основном используется в автомобилях с передним приводом.

9 0072

Изображение: Getrag 5MTT170, 5-ступенчатая одноступенчатая механическая коробка передач – компоненты
Предоставлено: Getrag

Изображение: 5-ступенчатая одноступенчатая механическая коробка передач – кинематический вид

Особенность этого типа передачи является то, что есть нет прямого привода шестерня (передаточное число = 1,00). Это связано с тем, что все передаточные числа формируются парой шестерен с постоянным зацеплением. Для шестерни прямого привода существует эквивалентная передача с передаточным числом, близким к 1,00 (например, 0,98 или 1,02).

Двухступенчатые коробки передач используются для стандартной конфигурации силового агрегата (двигатель на передней оси с задним приводом). Большинство этих трансмиссий имеют первичный вал, промежуточный вал и вторичный вал. Также существуют конфигурации только с двумя валами (входной и выходной).

Изображение: 6-ступенчатая двухступенчатая механическая коробка передач ZF S6-37 — компоненты
Кредит: ZF

В случае двухступенчатой ​​коробки передач входной и выходной валы имеют соосное расположение (их распространен), а на одноступенчатых передачах оси входного и выходного валов разные, со смещением между ними .

И одноступенчатые, и двухступенчатые коробки передач имеют входной вал , соединенный со сцеплением .

Все узлы переднего хода имеют синхронизаторы для зацепления. Синхронизатор предназначен для выравнивания частоты вращения входного вала и частоты вращения выходного вала при переключении передач.

Изображение: Двухступенчатая механическая коробка передач

Двухступенчатые коробки передач имеют постоянную передачу , которая механически связывает первичный вал с промежуточным валом. Таким образом, каждое передаточное число состоит из двух зубчатых передач с постоянным зацеплением: постоянного зубчатого колеса и зубчатого колеса для конкретной передачи. Из-за такого расположения двухступенчатые трансмиссии имеют немного меньшую общую эффективность.

Шестерня с прямым приводом (4-я передача на изображении выше) — это шестерня, которая соединяет входной вал напрямую с выходным валом, минуя зубчатое зацепление. Таким образом, передаточное число для шестерни прямого привода составляет 1,00 (без преобразования скорости или крутящего момента).

Изображение: анимация переключения передач механической коробки передач (щелкните изображение, чтобы воспроизвести анимацию)

В каждой трансмиссии, кроме передачи заднего хода, все передачи переднего хода постоянно зацеплены . Для примера выше все шестерни на промежуточном валу закреплены (вращаются вместе), а все шестерни на выходном валу свободны (вращаются независимо от выходного вала).

Синхронизаторы закреплены на вторичном валу. При включении передачи синхронизатор обеспечивает соединение между входным/промежуточным валом и выходным валом. Рис.0009

Шестерня заднего хода содержит дополнительную шестерню для изменения направления вращения вторичного вала. Задняя передача не имеет синхронизатора, так как задняя передача включается после полной остановки автомобиля.

Изображение: Включение передачи заднего хода для механической коробки передач

Все переключения в механической коробке передач выполняются с прерыванием крутящего момента . Перед переключением передач сцепление размыкается и крутящий момент двигателя больше не передается на первичный вал. После того, как переключение передач завершено, сцепление снова закрывается, чтобы позволить потоку мощности двигателя (крутящий момент и скорость).

В случае механической коробки передач переключение передач может быть:

  • повышение передачи : номер передачи увеличивается (например, с 1-й передачи на 2-ю передачу)
  • понижение передачи : номер передачи уменьшается (e . g из с 3-й на 2-ю)

Современные механические коробки передач имеют 5, 6 или даже 7 передач переднего хода и 1 передачу заднего хода. Каждая передача характеризуется передаточным числом .

Многоступенчатые трансмиссии используют более двух зубчатых колес с постоянным зацеплением для формирования передаточного числа. В основном они используются в коммерческих транспортных средствах.

Как коробка передач изменяет двигатель, скорость, крутящий момент и мощность?

Основным элементом механической коробки передач является зубчатая передача в сборе . Он состоит из двух зубчатых колес (шестерен), сцепленных вместе. Шестерня, соединенная с первичным/промежуточным валом, — это входная шестерня , а шестерня, соединенная с синхронизатором, — выходная шестерня . Каждая передача имеет фиксированное передаточное число .

Изображение: Расчет передаточного числа

Передаточное число ( i ) представляет собой соотношение между числом зубьев выходной шестерни ( z из ) и числом зубьев входной шестерни ( z из ) ). Для приведенного выше примера передаточное число:

\[i = \frac{z_{out}}{z_{in}} = \frac{24}{16} = 1,5\]

Для заданной скорости входная шестерня ( n в = 4500 об/мин ) и передаточное число ( i = 1,5 ), скорость выходной шестерни ( n out ) будет:

\[n_{out} = \frac{n_{in}}{i} = \frac{4500}{1.5} = 3000 \text{об/мин}\]

Для заданного крутящего момента входной передачи (T в = 200 нм ) и передаточное соотношение ( I = 1,5 ), крутящий момент выходной передачи (T Out ) будет:

. \[T_{out} = T_{in} \cdot i = 200 \cdot 1.5 = 300 \text{ Нм}\]

Мы видим, что для передаточного отношения выше 1,00 выходная скорость снижается , в то время как выходной крутящий момент усиливается .

Что происходит с мощностью, меняется ли она? Чтобы найти ответ на этот вопрос, нам нужно рассчитать мощность на входной передаче и мощность на выходной передаче по уравнению:

\[P \text{ [Вт]} = T \text{ [Нм] } \cdot \frac{\pi}{30} \cdot n \text{ [об/мин]}\]

Для наших входных данных выше мы получим:

\[ \begin{equation*} \begin{ split}
P_{in} &= T_{in} \cdot \frac{\pi}{30} \cdot n_{in} &= 200 \cdot \frac{\pi}{30} \cdot 4500 &= 94248 \text{ W}\\
P_{out} &= T_{out} \cdot \frac{\pi}{30} \cdot n_{out} &= 300 \cdot \frac{\pi}{30} \cdot 3000 &= 94248 \text{ Вт}
\end{split} \end{equation*} \]

Как мы видим, передаточное отношение не преобразует мощность, а только крутящий момент и скорость, сохраняя постоянная мощности . В действительности наблюдается небольшое падение мощности на выходной передаче из-за коэффициента полезного действия зубчатого зацепления . Для одной сборки зубчатого зацепления эффективность составляет около 0,98–0,99. В этом случае выходная мощность составит:

\[P_{out} = P_{in} \cdot \eta_{gear} = 94248 \cdot 0,98 = 92363,04 \text{W}\]

Пример реальной механической коробки передач: TREMEC TR-6070

Источник: http://www.tremec.com

Семиступенчатая механическая коробка передач TREMEC TR-6070 была разработана специально для ведущих североамериканских спортивных автомобилей и включает впечатляющую технологию переключения передач. TR-6070 основан на хорошо зарекомендовавшей себя шестиступенчатой ​​коробке передач TR-6060. Была добавлена ​​​​тройная повышающая передача для улучшения экономии топлива и снижения выбросов. В TR-6070 встроен датчик абсолютного положения шестерни (GAP). Эта технология передает сигнал от трансмиссии к контроллеру двигателя, определяя положение селектора переключения передач в реальном времени. С помощью этой информации число оборотов двигателя можно регулировать в соответствии с выбором следующей передачи, что повышает управляемость.

Изображение: 7-ступенчатая механическая коробка передач TREMEC TR-6070
Предоставлено: Tremec

Конструктивные особенности синхронизаторов TR-6070 включают комбинацию двухконусных и трехконусных колец с использованием гибридного решения на всех передних передачах. Гибридные кольца представляют собой комбинацию конусов из карбона и спеченной бронзы, обеспечивающих более высокую пропускную способность и эффективность переключения. Линейные подшипники снижают трение при движении рейки переключения передач, благодаря чему рычаг переключения передач кажется более легким и прямым.

TR-6070 Краткий обзор характеристик:

  • Задний привод, семиступенчатая механическая повышающая трансмиссия
  • Тройная повышающая передача для экономии топлива и снижения выбросов
  • Разброс передаточного числа до 6,33
  • Трех- и двухконусная синхронизаторы
  • Усовершенствованные и асимметричные зубья сцепления в шестернях второй и третьей передач
  • Двухкомпонентная конструкция шестерни для обеспечения высокого крутящего момента
  • Доступна конструкция с полым валом с малой массой
  • Датчики включают:
    • Температура
    • Скорость
    • Положение передачи

Технические характеристики трансмиссии TREMEC TR-6070:

Тип 9 0004 Задний привод, семиступенчатая механическая повышающая трансмиссия
Максимальная полная масса автомобиля вес (справочный) [кг/фунт] 2400 / 5291
Чемодан Литой под давлением алюминиевый сплав
Расстояние между центрами [мм] 85
Общая длина [мм] 782
900 03 Картер сцепления Встроенный
Тип синхронизатора Двойной и тройной конус ; гибридный фрикционный материал
Тип смазки Dexron III ATF
Объем смазки (приблизительно) [л / pt] 3,5 / 7,4
Масса трансмиссии [кг / фунт] 65,2 / 143,75
9 0003 Коробка отбора мощности Нет
Доступные передаточные числа
Доступны альтернативные передаточные числа по требованию;
может привести к другому максимальному входному крутящему моменту 		Шестерня A B C
1 2,97 2,66 2,29
2 2,07 1,78 1,61
3 1,43 1,30 1,21
4 1,00 900 67 1,00 1,00
5 0,71 0,74 0,82
6 0,57 9 0067 0,50 0,68
7 0,48 0,42 0,45
Р 2,85 2,53 9006 7 2,70
Входной крутящий момент [Нм / фунт-фут] 625 / 460 740 / 545 860 / 635

Механические коробки передач имеют относительно простую механику, не требуют обслуживания, надежны и обладают очень хорошим общим КПД. Понимание того, как работает механическая коробка передач, имеет решающее значение для перехода к более сложным темам, таким как 9.0003 автомат или коробка передач с двойным сцеплением .

Если у вас есть какие-либо вопросы или замечания относительно этого урока, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забудьте поставить лайк, поделиться и подписаться!

Как работают механические коробки передач? – Журнал Auto Trends

Механические коробки передач – это оригинальный тип трансмиссии, столь же древний, как и первые выпущенные автомобили. Однако их дизайн сильно изменился за эти годы. Тем не менее, производители и люди хотят постепенно отказаться от них благодаря удобству автоматики и появлению электромобилей.

Ножной привод с тремя педалями для Ford Fiesta ST.

Содержание

Два или три вала

Во-первых, давайте проанализируем грубую конструкцию механической коробки передач. Он имеет 2 или 3 вала, входной вал, выходной вал и опциональный промежуточный вал. Этот выбор связан с компоновкой двигателя, будь то продольная или поперечная. Мы проанализируем 3-вальную коробку передач благодаря множеству доступных ресурсов. Входной вал удерживает сцепление и первую шестерню, встроенную и врезанную в сам вал. Крутящий момент постоянно передается через эту шестерню вниз на другую шестерню, расположенную на промежуточном валу.

Промежуточный вал

Этот промежуточный вал имеет несколько зубчатых колес, установленных на вал либо с помощью роликовых подшипников, чтобы они могли свободно вращаться вокруг вала, либо с помощью прямоугольных пазов, чтобы зубчатые колеса были прикреплены к валу. Крутящий момент, полученный ранее от входного вала, течет вниз по валу до тех пор, пока не встретится с первой неподвижной шестерней, направляя указанный крутящий момент вверх через эту шестерню на выходной вал.

Выходной вал

Выходной вал сконструирован так же, как и промежуточный вал, с зубьями, установленными через роликовые подшипники или через прямоугольные пазы. Однако есть предостережение. Эти шестерни зеркально повторяют те, что находятся на промежуточном валу. Если шестерня на промежуточном валу установлена ​​через подшипники, то шестерня, установленная на вторичном валу, закреплена через прорези и наоборот. Этот вал расположен коаксиально входному валу или находится на той же высоте и расположен после него, если хотите. Один конец выходного вала находится внутри шестерни входного вала, в отверстии, в котором сидит тонкий роликовый подшипник, называемый игольчатым подшипником. Этот подшипник позволяет входному валу и выходному валу вращаться с разной скоростью.

Ступицы и втулки синхронизаторов

Кроме того, ступицы синхронизаторов устанавливаются на выходной и промежуточный валы только через прямоугольные пазы. Следовательно, эти ступицы всегда вращаются с той же скоростью, что и вал. Вы можете думать об этих ступицах как о барабанах меньшего размера, чем сами шестерни, с прорезями по окружности.

Втулки синхронизатора подходят к этим втулкам. Это втулки, которые могут захватывать как ступицу, так и сами шестерни благодаря некоторым умным инженерным решениям. Эти хомуты вдавливают латунное кольцо с маленькими зубьями в сопряженное кольцо, врезанное в шестерню. Это латунное кольцо, называемое кольцом синхронизатора, работает как коническая муфта, позволяя самой шестерне медленно догонять по скорости вращения ступицу и, следовательно, вал.

Выбор передачи

Эти втулки двигаются, когда вы выбираете конкретную передачу, позволяя указанной шестерне двигаться с той же скоростью, что и конкретный вал. Кроме того, благодаря модульной конструкции только эта шестерня должна двигаться вместе с валом, в то время как любая другая шестерня может вращаться с другой скоростью благодаря этим подшипникам. Таким образом, эти хомуты позволяют водителю выбирать, когда шестерня закреплена на валу, а когда нет, чтобы мы могли переключать передачи (1).

Когда вы двигаете манетку, вы двигаете эти хомуты благодаря некоторым стержням с вилками на конце. Каждая линия в H-шаблоне соответствует стержню. Первая передача и вторая передача имеют общий синхронизирующий хомут, то же самое с третьей и четвертой, то же самое с пятой и шестой. Следовательно, ступицы находятся между соседними шестернями, и, кроме того, эти шестерни установлены на подшипниках качения, иначе мы не смогли бы зацепить их, как описано выше. Эти ошейники не обязательно должны сидеть на одном валу. У вас может быть первое-второе кольцо на промежуточном валу, а третье-четвертое и пятое-шестое кольцо на вторичном валу.

Переключите эти шестерни

Теперь давайте приведем пример с некоторыми цифрами, чтобы было легко следовать, с оговоркой, что два зубца, зацепляясь, образуют шестерню, и что шестерня увеличивает крутящий момент при снижении скорости, как правило, в любом случае. Предположим, что двигатель вращается со скоростью 4000 об/мин, и мы на нейтральной передаче. Втулка первой и второй шестерни сидит на промежуточном валу, две другие втулки — на вторичном валу. Мы хотим включить первую передачу. Первичный вал всегда вращается с той же скоростью, что и двигатель, в нашем случае 4000 об/мин. Входной вал передает крутящий момент и вращение через шестерню, расположенную на входном валу, на промежуточный вал через постоянную передачу, описанную ранее.

Эта шестерня снижает скорость один раз, допустим, до 2000 об/мин, поэтому промежуточный вал вращается со скоростью 2000 об/мин. Кроме того, втулки синхронизатора вращаются со скоростью 2000 об/мин и то же самое можно сказать о зубьях, которые создают третью, четвертую, пятую и шестую передачи, учитывая, что они закреплены через пазы, а не подшипники.

Следовательно, шестерни, заставляющие первую и вторую передачи свободно вращаться при любых оборотах. Выходной вал вообще не крутится, учитывая, что мы хотим включить первую передачу и хотим начать движение с места. Таким образом, все шестерни на выходном валу вообще не вращаются, потому что они установлены на роликовых подшипниках или находятся в зацеплении с другими шестернями, установленными на роликовых подшипниках.

Включение шестерни

Мы включаем первую передачу, поэтому муфта первой-второй передачи перемещается на первую передачу, заставляя шестерню первой передачи двигаться с той же скоростью, что и промежуточный вал, то есть 2000 об/мин. Теперь крутящий момент должен двигаться вверх через первую передачу, поэтому его скорость снова снижается, скажем, до 1000 об/мин. Это происходит потому, что шестерня первой шестерни на выходном валу установлена ​​через прорези, а не подшипники, поэтому она не вращается свободно, заставляя вал вращаться с той же скоростью, что и эта шестерня. Теперь эта скорость может передаваться от трансмиссии к дифференциалу и колесам. Наконец-то мы включили первую передачу (2)!

Чтобы включить, допустим, вторую передачу, мы должны выключить ее из первой передачи, чтобы выходной вал вращался со скоростью 1000 об/мин, а не с места. Когда мы включаем вторую передачу, мы можем достигать более высоких скоростей, поэтому передаточное число меньше. Следовательно, уменьшится и частота вращения промежуточного вала, и вместо 2000 об/мин, как раньше, теперь будет 1500 об/мин (предположительно). Помните, что изначально у нас было 4000 об/мин двигателя, уменьшенное до 2000 об/мин на промежуточном валу, поэтому обороты были уменьшены вдвое. Таким образом, теперь, когда у нас есть 1500 об/мин на промежуточном валу, двигатель будет вращаться только со скоростью 3000 об/мин. Эти 500 об/мин на промежуточном валу поглощались синхронизатором. Без него вам пришлось бы выжимать сцепление и поддерживать обороты двигателя около 3000 об/мин, процесс, известный как согласование оборотов!

Роль сцепления

Вы можете спросить, как вы начинаете движение с места? Это благодаря сцеплению! Вы можете полностью отключить трансмиссию от двигателя, выжав сцепление, или вы можете медленно начать движение автомобиля, позволив сцеплению немного пробуксовывать, ровно настолько, чтобы автомобиль набрал скорость. Это может показаться экстремальным, но колодки сцепления невероятно абразивные, а пружина, толкающая сцепление, имеет большую силу, так что это, безусловно, выполнимо (3).

Всеми любимая механическая коробка передач

И это краткое объяснение того, как работает механическая коробка передач. Почему она так любима и, казалось бы, излишне усложнена? Руководство обожают, потому что оно веселое и увлекательное. Переключение передач обеспечивает контроль, не похожий ни на что другое, от ползания до ударов сцепления и даже быстрого старта.

Это излишне сложно? Может показаться, что несколько автоматических коробок передач, например коробка передач с двойным сцеплением, работают точно так же, как и механическая. Единственное отличие состоит в том, что переключения контролируются электроникой, а не человеком. Есть ли преимущества?

Экономия топлива, при правильном вождении она по-прежнему важна. Устойчивость — еще один показатель того, насколько пуленепробиваемыми являются руководства. И последнее, но не менее важное: из-за простоты ремонта, видя, насколько они невероятно модульны.

Каталожные номера

(1) Tremec. Синхронизаторы ручной трансмиссии 101. [Онлайн] 31 января 2019 г. [Процитировано: 05 января 2022 г.].

(2) Джон Д. Келли из Государственного университета Вебера.