Механическая коробка передач для любителей спортивной езды
Большинство водителей не по наслышке знает, что такое механическая коробка передач. Очень часто можно услышать сокращенное название МКПП или простонародное – механика. Эта коробка представляет собой сложный механизм, преобразующий механическую энергию в движение. Благодаря ей автомобиль может изменять скорость и направление своего движения, а также крутящие моменты и силу.
Виды и типы механической коробки
Существует своя классификация МКПП. Рассмотрим все подробнее. По способу зацепления коробки можно разделить на:
- зубчатые цилиндрические передачи. Обладают такими плюсами, как надежная работа, долгий срок службы. В свою очередь, они могут быть шевронными, косо- и прямозубчатыми. Прямозубые просты в изготовлении, но доставляют немалый шум при работе. Все это приводит к быстрому износу. Косозубчатые отличаются особой плавностью при переключении, незначительным шумом и высокими рабочими характеристиками.
Шевронные передачи особенно плавны в работе;
- конические передачи. У них пересекаются оси входного и выходного вала, что позволяет изменять направление кинетической энергии;
- червячные. Обладают низким КПД, но высоким передаточным числом;
- волновые. Являются износостойкими с высоким числом передачи;
- цепные;
- винтовые.
По трению механическая коробка переключения передач бывает: ременная и фрикционная.
Назначение МКПП
Механическая КПП предназначена для изменения крутящего момента. Своим названием она обязана механическому способу переключения скоростей (передач). Эта коробка по классификации относится к ступенчатым, так как изменения происходят по ступеням. А ступенью, в свою очередь, обозначается пара шестерней. Каждая такая пара имеет свое передаточное число.
Для механической коробки передач характерно следующее количество ступеней:
- 4-ступенчатая МКПП
- 5-ступенчатая МКПП
- 6-ступенчатая МКПП
- выше.
Широкое распространение получила 5-ступенчатая КПП, которая установлена почти на все ВАЗы, даже на тюнингованных ВАЗ 2109 также стоит механика. Каждая механическая КПП имеет свою конструкцию. Наиболее широко распространены двух- и трехвальная КПП. Последняя чаще всего используется в заднеприводных машинах, а первая – на переднеприводных коробках. Каждая из них имеет существенные отличия.
Устройство и принцип действия трехвальной МКПП
В своем составе такая МКПП имеет следующие составляющие. Это ведущий вал и его шестерня, промежуточный вал и его шестерни, ведомы вал и его шестерни, синхронизатор коробки передач, механизм для реализации переключения и корпус.
Эта коробка передач работает следующим образом. При нейтральном положении рычага передача крутящего момента не происходит. Как только рычаг начинают перемещать, то начинает двигаться и муфта синхронизатора. Синхронизатор КПП позволяет синхронизировать скорости ведомого вала и его шестерни. Как только достигается нужное значение, то зубцы муфты и шестерни сцепляются и замирают.
Начинается передача крутящего момента на двигатель, а затем от него на ведущие колеса авто. При этом передаточное число равно заданному числу. Такая коробка может также реализовывать задний ход. Это достигается путем использования промежуточного вала и его шестерни, движение которых происходит в обратную сторону. Эта шестерня имеет отдельную ось.
Устройство и принцип действия двухвальной МКПП
Данная коробка передач имеет следующую конструкцию. Она состоит из таких элементов, как ведущий вал и шестерня, ведомый вал и шестерня, муфта синхронизатора, дифференциал и главная передача, а также корпуса и механизма для реализации переключения.
Принцип работы механической коробки передач несложен и во многих чертах похож на работу трехвальной коробки передач. Отличительной же чертой является работа механизма по реализации переключения передач. Рычаг при такой коробке может двигаться вдоль и поперек. Когда рычаг начинает двигаться поперек, то усилие переходит на трос. А он передает действие на трос по выбору нужной передачи. Происходит поворот вокруг оси и выбор заданной передачи.
Если затем происходит движение рычага вдоль, то усилие переходит на трос передач и далее на рычаг передач. Этот рычаг перемещает шток по горизонтали, и соответствующая вилка перемещает нужную муфту синхронизатора. Муфта, в свою очередь, блокирует движение шестерней. Таким образом, происходит передача крутящего момента через двигатель на ведущие колеса автомобиля.
Плюсы авто с МКПП
Автомобиль, оснащенный МКПП, имеет свои плюсы:
- происходит экономный расход топлива;
- машина быстрее набирает скорость в начале движения;
- такая КПП понравится любителям спортивной езды;
- позволяет осуществлять торможение на передаче.
Однако стоит учитывать, что механика сложнее в управлении и требует определенных навыков. При плавной работе со сцеплением, автомобиль будет также ехать. Требует наибольших умений трогание с места. Здесь нужно умело использовать сцепление и газ. Но владельцы серьезных тюнингованных шестерок не парятся по этому поводу.
А вот наглядное видео, как работает механическая коробка передач:
Также на эту тему вы можете почитать:
Поделитесь в социальных сетях
Alex S 27 октября, 2013
Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто
Метки: Как устроен автомобиль
«Устройство и принцип работы механической КПП»
Коробки передач
Тема урока:
Коробки передач
Цель урока:
Ознакомление с конструкцией и принципом действия механических ступенчатых коробок передач.
Задачи:
- Ознакомиться с типами и классификацией коробок передач.
- Понять принцип действия механических ступенчатых коробок передач по кинематическим схемам.
- Научиться определять передаточное число коробки на различных передачах.
- Ознакомиться с конструкцией двухвальной коробки передач.
Коробка передач является вторым звеном трансмиссии, устанавливается после сцепления и имеет прямую связь с её ведомым (и) диском (дисками).
Коробка передач выполняется в виде механического редуктора
- изменение передаточного числа трансмиссии;
- изменение направления движения (вперёд-назад) автотракторной техники;
- разъединение двигателя от трансмиссии на длительное время;
- использование заглушенного двигателя и трансмиссии как дополнительной стояночной тормозной системы.
По способу изменения передаточного числа коробки передач могут быть:
- ступенчатыми;
- бесступенчатыми;
- комбинированными.
Ступенчатые коробки передач имеют конкретный набор дискретных передаточных чисел (ступени), которые может реализовать водитель в зависимости от дорожных условий или рода выполняемой работы.
Бесступенчатые коробки передач
позволяют плавно изменять передаточное число от минимального до максимального значения и наоборот.Комбинированные коробки пе редач имеют несколько диапазонов передаточных чисел, построенных по ступенчатой схеме, а внутри каждого диапазона передаточное число может изменяться плавно.
По способу управления коробки передач бывают:
- неавтоматические – обязательно участие водителя;
- автоматические – без участия водителя;
- полуавтоматические – участие водителя при необходимости.
Конструктивно коробки передач выполняются в виде механического редуктора, изменяющего передаточное число трансмиссии ступенчато или бесступенчато по воле водителя или по команде электронного блока управления (бортового компьютера).
Механические ступенчатые коробки передач принято подразделять по следующим признакам:
- по числу передач : 4-хступенчатые, 5-ступенчатые, … , многоступенчатые ;
- по числу валов : 2-хвальные, 3-хвальные, многовальные .
Двухвальные коробки передач
Двухвальные коробки передач отличаются простотой конструкции, компактностью, высоким КПД, но не позволяют получить большие передаточные числа.
По этой причине они применяются преимущественно на переднеприводных легковых автомобилях .
Двухвальная коробка передач ВАЗ-2108
Коробка передач ВАЗ-2109
Коробка передач Ford
1 –
первичный вал ;2 – дифференциал ;
3 – вторичный вал .
Нейтраль
Первая передача
Вторая передача
Третья передача
Четвёртая передача
Пятая передача
Задний ход
Синхронизаторы
Синхронизаторы предназначены для выравнивания угловых скоростей вращения зубчатого колеса и вала.
Выравнивание угловых скоростей выполняется за счёт сил трения при соприкосновении ведущего и ведомого звеньев.
По конструкции синхронизаторы бывают:
- блочные;
- пальцевые;
- дисковые;
Блочный синхронизатор
1 – блокирующее кольцо ;
2 – ступица ;
3 – зубчатая муфта ;
4 – пружина ;
5 – сухарик ;
6 – шарик .
Блочный синхронизатор
Работа блочного синхронизатора
Дисковый синхронизатор
Пальцевый синхронизатор
Пальцевый синхронизатор
Трёхвальные коробки передач
Трёхвальные коробки передач имеют прямую передачу с высоким КПД, позволяют получать большие по сравнению с двухвальными коробками передаточные числа, поэтому они нашли применение на заднеприводных легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъёмности
Принцип работы трёхвальной КП
Схема 3-хвальной 3-хступенчатой КП
Сцепление и КП автомобиля ЗиЛ-431410
Многовальные коробки передач
Многовальные коробки передач находят применение на большегрузных автомобилях и тракторах большого тягового класса, так как они имеют более широкий спектр передач (до 20 и более), что позволяет выбирать оптимальный режим движения с точки зрения технологии выполнения транспортной работы или технологии выполнения агротехнических, дорожно-строительных и иных видов работ.
На большегрузных автомобилях многовальная коробка передач получается путём соединения обычной трёхвальной коробки с одной или двумя дополнительными двухступенчатыми коробками.
Так, например, коробка передач автомобиля КамАЗ-5350 состоит из основной трёхвальной пятиступенчатой коробки А и дополнительной двухступенчатой коробки (делителя) Б , установленной перед основной коробкой
Простой планетарный механизм
А – солнечное колесо
В – эпицикл (коронное колесо)
С – сателлиты
D — водило
Простой планетарный механизм
Особенность планетарных механизмов заключается в том, что комбинируя разные варианты выбора ведущего и ведомого звеньев и затормаживая третий элемент механизма можно получить разные передаточные числа и разные направления вращения ведомого звена .
В планетарных механизмах должно соблюдаться следующее кинематическое соотношение между числами зубьев:
Передаточное число механизма:
Солнечное колесо – ведущее, а водило – ведомое. Коронное колесо заторможено.
Передаточное число:
Водило – ведущее звено, коронное колесо – ведомое, а солнечное колесо заторможено.
Передаточное число:
Водило – ведущее звено, солнечное колесо – ведомое, коронное колесо заторможено.
Передаточное число:
Солнечное колесо – ведущее звено, коронное колесо – ведомое, а водило заторможено.
Передаточное число:
Коронное колесо – ведущее звено, солнечное колесо – ведомое, а водило заторможено.
Передаточное число:
Конечной частью демультипликатора выступает водило 11 , к которому через фланец 12 присоединяется карданный вал.
Демультипликатор снабжён синхронизатором, состоящим из корпуса (ступицы) 13 , соединённого жёстко со ступицей коронной шестерни 7 , двух конических колец 9 и зубчатой муфты 14.
При перемещении зубчатой муфты 14 назад до зацепления её зубьев с зубчатым венцом муфты блокировки 10 происходит жёсткое соединение коронной шестерни
6 с водилом 11 , что приводит к блокировке всего планетарного механизма – все детали механизма вращаются как одно целое. В этом случае передаточное число демультипликатора:При перемещении зубчатой муфты 1 4 вперёд до зацепления её зубьев с зубчатым венцом муфты блокировки 8 происходит жёсткое соединение коронной шестерни 6 с картером демультипликатора, что приводит к блокировке (остановке ) коронной шестерни 6 . В этом случае крутящий момент, поступающий от вторичного вала 2 , передаётся через солнечную шестерню 3 на сателлиты 5 , которые, обкатываясь относительно неподвижной коронной шестерни 6 , приводят во вращение водило 11 . Передаточное число демультипликатора:
где: – число зубьев сателлита;
— число зубьев солнечной шестерни.
Механизм переключения передач
Механизм переключения передач предназначен для:
- выбора необходимой передачи;
- включения выбранной передачи;
- выключения текущей передачи.
Механизм монтируется в крышке коробки передач и включает в себя:
- штоки;
- вилки;
- фиксаторы штоков;
- замковое устройство;
- предохранитель включения заднего хода.
Механизм переключения передач
Предохранитель, фиксатор, замковое устройство
Механизм переключения передач
Привод коробок передач
Привод предназначен для управления переключением передач .
Привод может быть:
- непосредственным;
- дистанционным.
Непосредственный привод применяется на грузовых автомобилях капотной компоновки и легковых заднеприводных автомобилях с передним расположением двигателя .
Дистанционный привод применяется на грузовых автомобилях бескапотной компоновки и легковых переднеприводных автомобилях .
Непосредственный привод КП ИЖ-2126
Непосредственный привод
Дистанционный привод КП КамАЗ-5320 и МАЗ-5335
Пневмопривод делителя КП КамАЗ
Основы современных автомобильных трансмиссий
Начиная с рассмотрения основной функции трансмиссии — соединения двигателя с трансмиссией и обеспечения соотношения крутящего момента между ними — этот обновленный и расширенный семинар охватывает новейшие системы трансмиссии, предназначенные для достижения наибольшего эффективная работа двигателя. Будут обсуждаться текущие конструкции, используемые компоненты и подсистемы, их функциональные режимы, принцип их работы и взаимосвязь.
Дисплей механической коробки передач будет использоваться для объяснения передаточных чисел и того, как они работают в трансмиссии. Конструкция автоматической трансмиссии проиллюстрирует концепцию автоматического управления и теории и реализации гидромеханических решений. У участников будет возможность дополнить эти теоретические концепции практическим опытом использования различных моделей и компонентов трансмиссии. Также будут обсуждаться мехатроника, функции тороидальной трансмиссии и будущее автоматической трансмиссии.
Системы бесступенчатой трансмиссии (CVT), которые представляют собой фундаментальный сдвиг в способе передачи мощности от основного источника к остальной части трансмиссии, будут в центре внимания подробного обсуждения в третий день этого семинара.
Цели обучения
Посещая этот семинар, вы сможете:
- Объяснять разработку, аспекты эксплуатации и принципы проектирования систем трансмиссии легковых и легких грузовиков, их основных компонентов и подсистем
- Описать рабочие параметры и взаимосвязи каждой из подсистем
- Применить базовые методы синтеза и анализа конструкции для каждого из основных компонентов и подсистем
- Сравнить и противопоставить «бесступенчатую» и «ступенчатую» технологии передачи
- Определить и описать функции и работу всех основных компонентов и подсистем, участвуя в практических демонстрациях
- Осознать ограничения, технологические тенденции и потенциальные новые рассматриваемые продукты
- Кратко ознакомьтесь с направлениями новых конструкций и систем трансмиссии легковых автомобилей
Кому следует посетить
Этот семинар предназначен для всех, кто не знаком с теориями работы или принципами работы современных систем трансмиссии автомобилей. Поскольку рассматриваемый материал предназначен для ряда дизайнерских и инженерных дисциплин, участники должны иметь как минимум двухлетний опыт проектирования автомобильных трансмиссий или, предпочтительно, степень бакалавра технических наук. в инженерной или смежной области.
Также доступен как курс SAE On Demand!
Основы современных автомобильных трансмиссий (PD730419)
Отзывы
«Я разрабатываю многие компоненты шасси, которые сочетаются с трансмиссией. Этот курс помог мне полностью понять компоненты и функции различных типов трансмиссий».
Джереми Линг
Инженер по продукту; Honda of America Производство
«Отличная тема и обзор того, как работают передачи. Я многое узнал о том, чем пользуюсь каждый день.»
Джек Смит
Старший инженер проекта, управление трансмиссией; Корпорация Роберт Бош
«Марк — отличный инструктор, и его страсть к технологиям передачи действительно проявляется в материалах курса и презентации».
Джозеф Кэрролл
Старший научный сотрудник НИОКР; Афтон Кемикал
«Этот семинар напомнил мне, почему я люблю то, чем занимаюсь в отрасли!»
Кевин Ампер
Инженер по трансмиссии и трансмиссии; Форд Мотор Компани
Вы должны пройти все контактные часы курса и успешно пройти оценку обучения, чтобы получить CEU.
В. Марк МакВи
Д-р Уильям Марк МакВеа, PE, в настоящее время является президентом и главным инженером KBE, Inc., где он и его команда проектируют и разрабатывают полные силовые агрегаты для автомобилей и внедорожников. Доктор МакВеа занимал многие должности в отрасли механических приводов и силовых агрегатов; совсем недавно он был главным техническим директором Torvec, Inc., лидера в области проектирования и разработки запатентованных инженерных технологий силовых агрегатов, используемых в основном в автомобильной промышленности. Его предыдущие должности включают профессора динамики транспортных средств и наук о трансмиссии на факультете машиностроения Рочестерского технологического института и адъюнкт-профессора Университета Пердью на факультете автомобильных наук. Ранее он также был менеджером группы CAE в рамках поставщика силовых агрегатов первого уровня на мировые автомобильные рынки, инженером-консультантом по динамике транспортных средств в Gear Consultants, Inc. и руководителем проекта тяговых систем для внедорожников в Clark-. Хёрт Интернэшнл. Д-р МакВеа имеет обширные публикации по темам систем передачи, автоматизированных систем помощников проектирования, систем знаний и инженерии, основанной на знаниях в целом. Он также имеет или указан как соавтор многочисленных патентов, связанных с механическими трансмиссиями. Доктор МакВи имеет степень бакалавра наук. в области машиностроения Рочестерского технологического института, доктор философии. имеет степень бакалавра проектирования в Университете Пердью и является лицензированным профессиональным инженером.
Детали и функции механической коробки передач – инженерные исследования
Содержание
Что такое механическая коробка передач?
Механическая коробка передач — это коробка передач, которая позволяет водителю выбирать из различных передаточных чисел при управлении автомобилем. Более низкие передаточные числа обеспечивают больший крутящий момент, но более низкие скорости, тогда как более высокие передаточные числа обеспечивают меньший крутящий момент, но более высокие скорости. Поскольку различные передаточные числа называются «скоростями», «шестиступенчатая» механическая коробка передач имеет шесть передаточных чисел переднего хода.
Механическая коробка передач состоит из трех валов с постоянно находящимися в зацеплении шестернями различных размеров, а муфта соединяет входной вал двигателя с выходным валом. Промежуточный вал содержит множество шестерен и постоянно находится в зацеплении с первичным валом.
Выходной вал соединяет промежуточный вал с карданным валом, соединяющим колеса. Выходной вал сначала соединяется с раздаточной коробкой в полноприводных и полноприводных автомобилях. На четвертом валу установлена задняя передача для переключения направления.