Механизм коробки передач: Nothing found for Articles Ustrojstvo Kpp %23Ustr

Механическая коробка передач, МКПП – устройство, принцип работы

Механическая коробка передач (сокращенное название МКПП) пока остается самым распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя. Свое название коробка получила от механического (ручного) способа переключения передач.

Механическая коробка передач относится к ступенчатым коробкам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями.

Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими словами, имеет свое передаточное число.

Передаточным числом называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Разные ступени коробки передач имеют разные передаточные числа. Низшая ступень имеет наибольшее передаточное число, высшая ступень – наименьшее.

В зависимости от числа ступеней различают четырехступенчатые, пятиступенчатые, шестиступенчатые коробки передач и выше. Наибольшее распространение на современных автомобилях получила пятиступенчатая коробка передач.

Из всего многообразия конструкций МКПП можно выделить коробки двух основных видов: трехвальные и двухвальные. Трехвальная коробка передач устанавливается, как правило, на заднеприводные автомобили. Двухвальная механическая коробка передач применяется на переднеприводных легковых автомобилях. Устройство и принцип работы данных коробок передач имеют существенные различия, поэтому они рассмотрены отдельно.

Устройство трехвальной механической коробка передач

Трехвальная коробка передач состоит из ведущего (первичного), промежуточного, ведомого (вторичного) валов, на которых размещены шестерни с синхронизаторами. В конструкцию коробки также входит механизм переключения передач. Все элементы размещены в картере (корпусе) коробки передач.

Ведущий вал обеспечивает соединение со сцеплением. На валу имеются шлицы для ведомого диска сцепления. Крутящий момент от ведущего вала передается через соответствующую шестерню, находящуюся с ним в жестком зацеплении.

Промежуточный вал расположен параллельно первичному валу. На валу располагается блок шестерен, находящийся с ним в жестком зацеплении.

Ведомый вал расположен на одной оси с ведущим. Технически это осуществляется за счет торцевого подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал. Блок шестерен ведомого вала не имеет закрепления с валом и поэтому свободно вращается на нем. Блок шестерен промежуточного и ведомого вала, а также шестерня ведущего вала находятся в постоянном зацеплении.

Между шестернями ведомого вала располагаются синронизаторы (другое название — муфты синхронизаторов). Работа синхронизаторов основана на выравнивании (синхронизации) угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы имеют жесткое зацепление с ведомым валом и могут двигаться по нему в продольном направлении за счет шлицевого соединения.

На современных коробках передач синхронизаторы устанавливаются на всех передачах.

Механизм переключения трехвальной коробки передач обычно располагается непосредственно на корпусе коробки. Конструктивно он состоит из рычага управления и ползунов с вилками. Для предотвращения одновременного включения двух передач механизм оснащен блокирующим устройством. Механизм переключения передач может также иметь дистанционное управление.

Картер коробки передач служит для размещения конструктивных частей и механизмов, а также для хранения масла. Картер изготавливается из алюминиевого или магниевого сплава.

Принцип работы трехвальной МКПП

При нейтральном положении рычага управления крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается.

При перемещении рычага управления, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора. Муфта обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и ведомого вала. После этого, зубчаты венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу. Коробка передач осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Движение задним ходом обеспечивается соответствующей передачей коробки. Изменение направления вращения осуществляется за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси.

Устройство двухвальной механической коробки передач

Двухвальная коробка передач состоит из ведущего (первичного) и ведомого (вторичного) валов с блоками шестерен и синхронизаторами. Помимо этого в картере коробки передач размещены главная передача и дифференциал.

Ведущий вал, также как и в трехвальной коробке, обеспечивает соединение со сцеплением. На валу жестко закреплен блок шестерен.

Параллельно ведущему валу расположен ведомый вал с блоком шестерен. Шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. На ведомом валу жестко закреплена ведущая шестерня главной передачи. Между шестернями ведомого вала установлены муфты синхронизаторов.

С целью уменьшения линейных размеров, увеличения числа ступеней в ряде конструкций коробок передач вместо одного ведомого вала устанавливаются два и даже три ведомых вала. На каждом из валов жестко закреплена шестерня главной передачи, которая находится в зацеплении с одной ведомой шестерней — по сути три главных передачи.

Главная передача и дифференциал передают крутящий момент от вторичного вала коробки к ведущим колесам автомобиля. Дифференциал при необходимости обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм переключения передач двухвальной коробки, как правило, дистанционного действия, т.е. расположен отдельно от корпуса коробки. Связь между коробкой и механизмом может осуществляться с помощью тяг или тросов. Наиболее простым является тросовое соединение, поэтому оно чаще используется в механизмах переключения.

Механизм переключения передач двухвальной коробки состоит из рычага управления, соединенного тросами с рычагами выбора и включения передач. Рычаги в свою очередь соединены с центральным штоком переключения передач с вилками.

Под выбором передачи понимается поперечное движение рычага управления относительно оси автомобиля (движение к паре передач), под включением передачи – продольное движение рычага (движение к конкретной передаче).

Принцип работы двухвальной механической коробки передач

Принцип работы аналогичен трехвальной коробке. Основное отличие заключается в особенностях работы механизма переключения передач.

Движение рычага управления при включении конкретной передачи разделяется на поперечное и продольное.

При поперечном движении рычага управления усилие передается на трос выбора передач. Тот, в свою очередь, воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг осуществляет поворот центрального штока вокруг оси и, тем самым, обеспечивает выбор передач.

При дальнейшем продольном движении рычага усилие передается на трос переключения передач и далее на рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное перемещение штока с вилками. Соответствующая вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и осуществляет блокирование шестерни ведомого вала. Крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса.

Устройство механической коробки передач автомобиля

Механическая трансмиссия автомобиля предназначена для изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к колесам. Объясним для начинающих автолюбителей, студентов и чайников из чего состоит механическая коробка передач и как работает.

• Из чего состоит
• Требования к коробке передач
• Как работают шестерни
• Передаточные числа
• Какие бывают неисправности

Из чего состоит

• картера, первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
• дополнительного вала и шестерни заднего хода;
• синхронизаторов;
• механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами и рычага переключения.

Схема работы: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер.

Картер

Содержит основные детали трансмиссии. Он крепится к картеру сцепления, который закреплен на двигателе. Т.к. при работе шестерни испытывают большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом.

Валы

Вращаются в подшипниках, установленных в картере. Они имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы

Необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Механизм переключения

Служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона авто. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает их от самопроизвольного выключения.

Требования к коробке передач

• высокий КПД;
• легкость управления и безударное переключение и бесшумность работы;
• невозможность включения одновременно двух передач или заднего хода при движении вперед;
• надежное удержание передач во включенном положении;
• простота конструкции и небольшую стоимость, малые размеры и массу, удобство обслуживания и ремонта.

Чтобы удовлетворить первое требование, необходимо правильно выбрать число ступеней и их передаточные числа. При увеличении числа ступеней обеспечивается лучший режим работы двигателя с точки зрения динамичности и экономии топлива. Но усложняется конструкция, возрастают габаритные размеры, масса трансмиссии.

Передачи переключают с помощью подвижных шестерен, зубчатых муфт, синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Для безударного переключения устанавливают синхронизаторы, которые усложняют конструкцию, а также увеличивают размеры и массу трансмиссии. Поэтому наибольшее распространение получили те, в которых высшие передачи переключают синхронизаторами, а низшие — зубчатыми муфтами.

Как работают шестерни

Разберемся на примере как происходит изменение величины крутящего момента (числа оборотов) на различных передачах.

а) Передаточное отношение одной пары шестерен.

Возьмем две шестерни и сосчитаем число зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

б) Передаточное отношение двух шестерен.

На рисунке б) у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») — 20, у четвертой («Г») — 40. Дальше простая арифметика.

Первичный вал и шестерня «А» вращаются со скоростью 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, т.е. она имеет 1000 об/мин, а т.к. шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее — 500 об/мин. От двигателя на первичный вал приходит — 2000 об/мин, а выходит — 500 об/мин. На промежуточном валу в это время — 1000 об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже — двум. Общее передаточное число схемы 2х2=4. Т.е. в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу, по сравнению с первичным. А если выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал вращаться не будет. Прекращается передача крутящего момента на ведущие колеса авто, что соответствует нейтральной передаче.

• Плюсы и минусы автоматической коробки передач

Задняя передача, т.е. вращение вторичного вала в другую сторону, обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет направление:

Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи: 1 — первичный вал; 2 — шестерня первичного вала; 3 — промежуточный вал; 4 — шестерня и вал передачи заднего хода; 5 — вторичный вал.

Передаточные числа

Поскольку в «коробке» имеется большой набор шестерен, то вводя в зацепление различные пары, имеем возможность менять общее передаточное отношение. Давайте посмотрим на передаточные числа:

Такие числа получаются, в результате деления количества зубьев одной шестерни на число зубьев второй и далее по цепочке. Если передаточное число равно единице (1,00), то значит, что вторичный вал вращается с той же угловой скоростью, как первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, называют – прямой. Как правило, это — четвертая. Пятая (или высшая) имеет передаточное число меньше единицы. Она нужна для езды по трассе с минимальными оборотами двигателя.

Первая и передача заднего хода — самые «сильные». Двигателю не трудно крутить колеса, но машина движется медленно. А при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах мотору не хватает сил. Поэтому приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения, чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелую машину. Далее, увеличив скорость и сделав некоторый запас инерции, можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью и так далее. Обычный режим движения – на четвертой (в городе) или пятой (на трассе) — они самые скоростные и экономичные.

Какие бывают неисправности

Обычно появляются в результате грубой работы с рычагом переключения. Если водитель автомобиля постоянно «дергает» рычаг, переводит его из одной передачи в другую быстрым, резким движением — это приведёт к поломке. При таком обращении с рычагом, обязательно выйдут из строя механизм переключения или синхронизаторы.

Рычаг переключения переводится спокойным плавным движением, с микропаузами в нейтральной позиции, чтобы сработали синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок. При грамотном обращении и периодической замене масла в «коробке» авто, трансмиссия не сломается до конца срока службы.

Шум при работе, зависящий в основном от типа установленных шестерен, значительно уменьшается при замене прямозубых шестерен косозубыми. Правильная работа также зависит от обслуживания в срок.

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

Коробка передач состоит из различных шестерен, синхронизирующих втулок и механизма переключения передач, установленных внутри металлического корпуса. Металлический корпус, обычно изготовленный из алюминиевого или чугунного литья, вмещает все шестерни. Коробка передач является частью системы «трансмиссии». Шестерни играют важную роль в передаче мощности двигателя на колеса.

Схема 5-ступенчатой ​​коробки передач

Что такое трансмиссия?

Все компоненты трансмиссии, которые помогают передавать мощность двигателя на колеса, являются частью системы «Трансмиссия». Неотъемлемой частью которого является коробка передач. Эти компоненты включают сцепление, коробку передач, муфты, карданный вал, полуоси и дифференциал. В общем, «трансмиссия» обычно относится к коробке передач автомобиля. Однако в некоторых конструкциях автомобилей коробка передач и дифференциал в сборе объединены в единый блок, который называется «трансмиссия» или «трансмиссия».

Что такое передаточное число?

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

Следующая формула также позволяет получить передаточное число:

Передаточное число = количество зубьев выходной шестерни / количество зубьев ведущей шестерни

Например, если нет. шестерен на входной (ведущей) шестерне = 30, шт. число шестерен на выходной (ведомой) шестерне = 105

Тогда передаточное число = 105/30 = 3,5:1, так как для того, чтобы повернуть выходную (ведомую) шестерню на 1 оборот, нужно повернуть входную (ведущую) шестерню на 3,5 вращения.

Диаграмма передаточного числа

Типичная диаграмма передаточных чисел коробки передач MUV:

Ниже приведена диаграмма передаточного числа коробки передач MUV.

Однако передаточные числа варьируются от автомобиля к автомобилю. Например, передаточные числа грузовиков обычно выше, чем у легковых автомобилей, поскольку они несут большую нагрузку.

Как работает коробка передач?

Редуктор содержит шестерни разных размеров. В основном это связано с различными требованиями автомобиля к крутящему моменту, требуемому на колесах, в зависимости от дороги, местности и нагрузки. Например, если автомобиль поднимается по склону, ему требуется более высокий крутящий момент, чем при движении по прямой дороге.

Кроме того, первая передача является самой большой в коробке передач и обеспечивает максимальный выходной крутящий момент при минимальной скорости. Следовательно, водители используют его при подъеме по склонам. Все шестерни между 1-й и последней передачей различаются по размеру в убывающем передаточном отношении. Таким образом, он обеспечивает различное сочетание тяговой способности и скорости. Таким образом, вы можете управлять автомобилем плавно, без потери скорости. Коробка передач, по сути, улучшает управляемость автомобиля в любых условиях.

Что такое овердрайв?

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

Кроме того, в некоторых продвинутых конструкциях имеется более одной передачи «Повышение», обычно две. Таким образом, Dual Overdrive (также известная как «Double Top») обеспечивает еще более высокую скорость и лучшую эффективность в автомобиле.

Работа коробки передач:

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

Схема работы первой передачи

Коробка передач: скорость и сцепление с дорогой

По сути, при вождении автомобиля вам нужны и скорость, и сцепление с дорогой. Передачи в коробке передач помогают выбрать любую из них в зависимости от условий движения. Нижняя передача, т. е. 2-я и 1-я передачи, обеспечит вам наилучшее сцепление с дорогой, а более высокие передачи, т. е. 5-я и 6-я (при наличии), дадут вам самую высокую скорость. Кроме того, количество передач в коробке передач обеспечивает идеальное сочетание тяги и скорости. Таким образом, это помогает водителю/гонщику выбрать наиболее подходящую комбинацию для повышения эффективности. Следовательно, выбор правильной передачи в соответствии с дорожными условиями и нагрузкой очень важен. Вы получаете лучшее ускорение или приемистость с короткой передачей, в то время как высокая передача дает вам более высокую максимальную скорость.

Типы коробок передач:

В основном существует четыре категории автомобильных коробок передач:

1. Ручная – до 6 передач переднего хода в автомобиле и до 13 передач переднего хода в грузовике.
2. Полностью автоматическая коробка передач – до 10 скоростей.
3. Бесступенчатая трансмиссия — вариатор.
4. Автоматизированная механическая коробка передач (АМТ) – до 5 ступеней.
5. Коробка передач с двойным сцеплением — (DCT).

В зависимости от механизма переключения производители дополнительно классифицируют автомобильные коробки передач еще на три категории:

1. Скользящая сетка — обычно используется в двухколесных транспортных средствах/велосипедах
2. Постоянная сетка — обычно используется в грузовиках старого поколения
3. Синхронизированная сетка — используется в легковых и грузовых автомобилях нового поколения

В зависимости от расположения механизма переключения:

1. Переключение на рулевой колонке – Рычаг переключения передач, установленный на рулевой колонке, управляется вручную.
2. Напольный переключатель передач – Рычаг переключения передач, установленный на полу, управляемый рукой
3. Подрулевые переключатели – Переключатели передач, установленные на рулевом колесе, управляемые пальцами.

Кроме того, Eaton и ZF являются одними из самых известных производителей коробок передач в мире.

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

Посмотрите, как работает коробка передач здесь:

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

сообщите об этом объявлении

О команде CarBikeTech

CarBikeTech — это технический блог. Члены команды CarBikeTech имеют более чем 20-летний опыт работы в автомобильной сфере. Команда CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи об автомобильных технологиях.

МЕХАНИЗМ БЛОКИРОВКИ ВЫБОРА ПЕРЕДАЧ ДЛЯ ТРАНСМИССИИ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

В трансмиссии для автомобилей удобство плавного переключения и выбора передач для водителя является главной заботой разработчика трансмиссии. Для достижения этого комфорта за последние несколько лет было проделано много работы и улучшений, и производитель автомобилей продолжает совершенствовать еще несколько. Помимо плавного переключения и выбора передач во время движения, безопасность водителя также является серьезной проблемой для производителя транспортных средств. Этот документ относится к защитному механизму блокировки рычага переключения передач транспортного средства в положении движения до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. В автомобилях существуют различные схемы переключения передач, которые зависят от количества передач в коробке передач. Как правило, в коммерческих автомобилях обычно используются два типа схемы переключения передач. 1 ^st -2 ^nd , 3 ^rd — 4 ^th , 5 ^th -6 ^th , Rev and Rev-1 ^st , 2 ^nd -3 ^rd , 4 ^номер -5 ^номер , номер 6 ^номер . В схеме переключения передач первого типа нейтральная передача размещается между 3 ^rd — 4 ^th , а передача заднего хода является отдельной. В этом случае положение выбора передачи определяется перемещением рычага переключения передач влево и вправо, а для выбора передачи заднего хода предусмотрен соответствующий механизм блокировки. Эта схема выбора передачи обычно используется в легковых и грузовых автомобилях. Но при втором типе схемы переключения передач существует вероятность неправильного выбора передачи, что приводит к травмам людей и имуществу. Во избежание этого разработан механизм блокировки селектора передач, обеспечивающий перемещение рычага селектора передач в требуемое заданное положение и безопасное вождение. В данной работе для конструкции механизма блокировки рассматривается шестиступенчатая механическая коробка передач со вторым типом схемы переключения передач.

Например, коробка передач 5MT350 обозначает 5-ступенчатую механическую коробку передач, рассчитанную на крутящий момент 350 Нм. Схема переключения передач коробки передач 5MT350 показана на рисунке 1. В этой схеме нейтраль находится между 2-й ^-й -й и 3-й ^-й -й передачами. 1 ^st -Rev и 4 ^th -5 ^th находятся на соседней стороне нейтрали. Если та же коробка передач преобразуется в 6-ступенчатую, дополнительная передача должна быть размещена внутри коробки передач, а схема переключения передач изменена, как показано на рисунке 2. Эта схема передачи также аналогична 5-ступенчатой, с той лишь разницей, что 6 9Шестерня 0038 th находится рядом с 4 ^th -5 ^th на верхней стороне.

Рисунок 15. Схема переключения скоростей Рисунок 26. Схема переключения скоростей

При 6-ступенчатой ​​схеме переключения передач, как показано на рисунке 2, пока автомобиль работает на 5 скоростях, автомобиль движется плавно и безопасно в заданном состоянии автомобиля , но при переключении передачи с 5 ^th на 6 ^th фактор риска для автомобиля возрастает. При переключении с 5 ^th до 6 ^th скорость, усилие пружины выбора внутри коробки передач увеличивается. При возврате или переключении на пониженную передачу, когда водитель переключает рычаг переключения передач, из-за большого усилия на пружине выбора рычаг сразу же переходит в нейтральное положение, и вместо передачи 5 ^rd включается передача 3 ^rd , как показано на рис. Рис. 3. Такое поведение схемы переключения передач может привести к заклиниванию двигателя, что приведет к материальному ущербу. Та же проблема возникает, если мы сместим нейтральную позицию с 2 ^nd -3 ^rd на 4 ^th -5 ^th передачу, как показано на рис. 4. Когда водитель переключает рычаг переключения передач с 1 ^st на 2 ^nd передачу, из-за большого усилия на пружине выбора рычаг стремится переместиться в нейтральное положение и вместо 2-й ^-й -й передачи включается 4-я ^-я -я передача. Такое поведение схемы переключения передач увеличивает нагрузку на двигатель, что приводит к остановке автомобиля и потере экономии топлива.

Рисунок 36 схема переключения скоростей (2 ^nd -3 ^rd Нейтральное положение) Рисунок 46 Схема переключения скоростей (4 ^th -5 ^th Нейтральное положение)

Чтобы обеспечить безопасное переключение передач во время движения, одним из способов является создание схемы переключения передач, как показано на рисунке 5, так что передача заднего хода находится на крайнем конце схемы, а все передачи переднего хода расположены вокруг нейтральной передачи.