Механическая коробка передач: виды, устройство и принцип работы (4 видео)

Механическая коробка передач больше не является наиболее распространенным типом коробок передач, используемых сегодня в транспортных средствах. Однако он по-прежнему остается достаточно востребованным благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности. Механическая коробка передач получила свое название от «ручного» (или механического) метода переключения передач. Трансмиссия относится к ступенчатым коробкам, в которых крутящий момент изменяется ступенчато (шестерни). Механическая коробка передач считается самой надежной, но и самой сложной в использовании, особенно для начинающего водителя.

Содержание

Принцип работы механической коробки передач
Виды механических КПП
Устройство механической коробки передач
Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы
Трехвальная КПП: устройство и принцип работы
Немного о синхронизаторе МКПП
Преимущества и недостатки МКПП
Заключение
🔍 Видео

Видео:Как устроена механическая коробка передач (МКП)?Скачать

Принцип работы механической коробки передач

Механическая коробка передач

Принцип работы механической коробки передач следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, затем он преобразуется с помощью пар шестерен, которые взаимодействуют между собой и затем передаются на колеса. Каждая зубчатая пара (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленчатого вала двигателя. Также, если трансмиссия увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается, и наоборот. В первом случае передача будет называться пониженной, а во втором — восходящей.

Передаточное число определяется соотношением количества зубьев выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше количество зубцов, тем больше диаметр шестерни. Например, первая шестерня имеет наибольшее передаточное число, и поэтому входная шестерня (на входном валу) имеет наименьший размер, а выходная шестерня — максимальное. В механической коробке передач переключение передач происходит только при нажатой педали сцепления, так как это необходимо для прерывания потока мощности, передаваемого двигателем.

Движение автомобиля с механической коробкой передач всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого нужно вручную переместить рычаг селектора в соответствующее положение. Переключение передач осуществляется последовательным переключением передач одно за другим. Сам момент изменения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, так как каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Видео:Механическая коробка переключения передач (МКПП). Как она работает? (Обновленная версия)Скачать

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном делится на:

4 этапа;
5 этапов;
6 этапов.

Самая распространенная механика — это трансмиссия 5МТ, или пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие типы редукторов:

двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на переднеприводные легковые автомобили;
трехвальные механические трансмиссии, которые в основном используются на заднеприводных автомобилях, а также на грузовиках.

Видео:Как работает МКПП. Вся суть за 6 минутСкачать

Устройство механической коробки передач

Механическое устройство переключения

Конструктивно МКПП состоит из следующих элементов:

двигатель или первичный вал;
ведомый или выходной вал;
промежуточный вал (для МКПП с 3 валами);
шестерни первичного и вторичного валов;
механизм выбора передач;
шарниры синхронизаторов (синхронизаторы);
подвал;
главная передача;
дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двух- и трехвальных трансмиссий отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП

Этот вид ящиков самый распространенный. Крутящий момент двигателя передается через муфту на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач некоторые шестерни на входном и выходном валах жестко закреплены на них, а некоторые свободно вращаются. Кроме того, на каждом валу расположен по крайней мере один синхронизатор. Шестерни входного и выходного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понятно, какие из них закреплены, а какие вращаются: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от выходного вала к колесам автомобиля передается через главную передачу и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм переключения передач в двухвальной коробке передач расположен в корпусе коробки передач и состоит из вилок и тяг, перемещающих муфты синхронизатора. Механизм снабжен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момент двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах вращаются свободно.
При перемещении рычага водитель перемещает втулку синхронизатора с помощью подходящей вилки через систему тросов или стержней.
Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней, и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичный.
Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для заднего хода используется дополнительный вал с промежуточной передачей заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента для каждой передачи:

Нейтральная позиция 1-я передача 2-я передача 3-я передача 4-я передача 5-я передача Инверсия

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Разница между трехвальной механикой и двухвальной механикой в том, что здесь используются три типа валов. Помимо воздуховода и воздуховода используется еще промежуточный вал.

Входной вал, соединенный с муфтой, передает крутящий момент на промежуточный вал. Передача осуществляется через соответствующую шестерню, поэтому валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко закреплены.

На той же оси, что и первичный, находится вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на приводном валу, включая выходной вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не жестко закреплены с валом. Шестерни ведущего вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Таким образом, в нейтральном положении коробки передач крутящий момент от входного вала передается на промежуточный вал, а затем на шестерни выходного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, машина не движется.

Между шестернями вторичного вала установлены синхронизаторы, задача которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на валу и благодаря шлицевому соединению могут перемещаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной коробки передач механизм переключения в трехвальной коробке передач расположен на корпусе коробки передач и состоит из рычага управления и тяг с вилками. Механизм также снабжен блокирующим устройством, предотвращающим одновременное включение двух шестерен.

Также им можно управлять дистанционно. В этом случае механизм дистанционного переключения обеспечивается качающимся или сочлененным тросом.

Принцип переключения передач в трехвальной коробке передач аналогичен принципу работы двухвальной коробки передач.

Видео:Как работает сцепление. Без воды и понятным языкомСкачать

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор используется для безударного переключения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из шарнира, двух стопорных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка переводит муфту на желаемую передачу, при этом стопорное кольцо перемещается первым. Возникающая в результате сила трения из-за разницы угловых скоростей элементов заставляет стопорное кольцо вращаться до упора. Дальнейшее перемещение втулки синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Подробнее о синхронизаторе вы можете прочитать в нашей статье Устройство и принцип работы синхронизатора коробки передач.

Видео:Устройство СЦЕПЛЕНИЯ (3D анимация)Скачать

Преимущества и недостатки МКПП

Для наглядности плюсы и минусы МКПП будут представлены в виде сравнительной таблицы.

Преимущества	Растрескивание
Стоимость и вес коробки ниже, чем у редукторов других типов	Меньший комфорт для водителя, чем у других трансмиссий
Высокая динамика разгона, экономия топлива и экономичность	Утомительное переключение передач для водителя
Высокая надежность за счет простой конструкции	Необходимость периодической замены сцепления
Простое и экономичное обслуживание	Низкая плавность хода автомобиля по сравнению с другими типами коробок передач
Возможность более эффективного вождения по бездорожью
Возможность буксировки автомобилей

Видео:Как работает гидротрансформатор автоматической коробки передач?Скачать

Заключение

Несомненно, у использования механической коробки передач есть много преимуществ. Дешевая сторона использования коробки того стоит! А в сочетании с надежностью трансмиссии и дополнительными «водительскими» ощущениями от вождения механическая трансмиссия — отличное решение для тех, кто любит быструю езду или езду по бездорожью. Если комфорт для вас не важен, выбор в пользу механической коробки передач очевиден.