Механическая коробка передач (МКПП) — устройство и принцип работы простыми словами

Механическая коробка передач (механическая КПП, или МКПП) представляет собой узел трансмиссии автомобиля. Его назначение – изменение значения передаточного отношения. В настоящее время МКПП является самым распространенным видом КПП. В первую очередь это объясняется ее относительно невысокой стоимостью, а также простотой эксплуатации. Поговорим более подробно о том, что это такое, для чего нужно, как работает и от каких неисправностей чаще всего страдает.

Принцип работы и устройство МКПП

Для того, чтобы понять, по какому принципу работает МКПП, нужно уяснить ее устройство. Абсолютно любая коробка передач состоит из трех основных валов:

• ведущего (или первичного);
• ведомого (или вторичного);
• промежуточного.

Ведущий и ведомый вал установлены в одну линию, один следует за другим. При этом второй опирается на специальный подшипник, который облегчает его вращение. Они не имеют соединения между собой и двигаются независимо. Под ними расположен третий, промежуточный.

Вдоль оси каждого вала расположено несколько шестеренок различного диаметра. Одна из них смонтирована на ведущем и носит название такое же название, поскольку передает движение на остальные элементы конструкции. А на нее движение поступает от сцепления, которое располагается перед КПП. На промежуточном вале размещено несколько шестеренок, которые также именуются промежуточными. Они передают вращение на шестерни ведомого вала. Различные шестерни обеспечивают разное передаточное число и, как следствие, разную скорость движения транспортного средства.

Вдоль ведомого вала смонтированы муфты. Они приводятся в движение с помощью привода рычага переключения передач (непосредственно контактирует с ней вилка). При передвижении муфт обеспечивается сцепление шестерен ведомого вала разного диаметра с промежуточными шестернями различного диаметра. Благодаря этому происходит изменение передаточного числа. А вместе с ним и скорости передвижения транспортного средства. Если говорить научным языком, обеспечивается переменное передаточное число.

Все элементы конструкции МКПП закрыты металлическим корпусом. Он носит название картер. Его заполняют маслом, чтобы шестерни и другие элементы конструкции, расположенные внутри, не испытывали меньшее трение при взаимодействии друг с другом.

Также КПП содержит еще один элемент – синхронизатор. Он делает переключение передач более мягким и плавным. Тем самым он предотвращает повышенную нагрузку на них и преждевременный износ.

Похожие статьи

Если необходимо наглядно понять принцип функционирования механической КПП, то для этого лучше всего подойдет кинематическая схема. Она отражает, как элементы устройства взаимодействуют между собой. Сейчас можно найти в том числе и анимированные кинематические схемы, посвященные КПП. Они еще более наглядны.

Виды механических коробок передач

В зависимости от количества валов в механизме МКПП могут быть двух видов:

• трехвальные;
• двухвальные.

Первый тип описан выше. Он имеет три вала: ведомый, ведущий и промежуточный. Вторая разновидность МКПП имеет всего 2 вала – наличие промежуточного конструкция не предусматривает. Таким образом, первичный контактирует непосредственно со вторичным.

В зависимости от количества передач КПП бывает следующих разновидностей:

• четырехступенчатая;
• пятиступенчатая;
• шестиступенчатая.

Как понятно из названия этих разновидностей, они отличаются общим количеством скоростей. Конечно, существуют и КПП, которые используют другое число передач. Однако в настоящее время на легковых машинах их практически не используют. Современные автомобили чаще всего имеют пяти- или шестиступенчатую КПП. 4-ступенчатые коробки устанавливали на ВАЗовскую классику, а также многие другие марки автомобилей. На сегодняшний день они также постепенно уходят из обихода.

Какой-либо иной классификации механических коробок передач не существует.

Как пользоваться механической коробкой передач

Освоение механики просто. Тем не менее, далеко не все начинающие автовладельцы знают, как ей пользоваться. Ниже приведена инструкция для чайников с разъясняющими советами и рекомендациями, которая поможет быстро и без особых трудностей освоить навыки передвижения на транспортном средстве, оснащенном механической КПП.

Во всех автомобилях с МКПП 3 педали: газ, тормоз и сцепление. Здесь они перечислены в порядке расположения справа налево. Такое размещение педалей не только на «леворуких», но и на «праворуких» машинах.

Сцепление – это как раз та педаль, которая после нажатия на нее разъединяет прижатые друг к другу диски сцепления. В результате этого вращение, создаваемое двигателем, перестает передаваться с карданного вала на другие элементы ходовой части транспортного средства. В автомобилях, на которые установлена МКПП, ее обязательно надо нажать перед тем, как переключать передачу.

Чтобы запустить двигатель на транспортном средстве, оснащенном механической КПП, потребуется выполнить следующие действия:

• нажать педаль сцепления;
• с помощью рычага установить нейтральную передачу в соответствии со схемой переключения;
• запустить двигатель, продолжая нажимать на педаль.

После этого педаль можно отпускать.

Для начала движения потребуется:

• при работающем двигателе полностью выжать педаль сцепления;
• переключиться на 1-ю передачу;
• плавно отпустить сцепление, одновременно с этим нажав на педаль газа.

После выполнения этих действий транспортное средство начнет движение.

Для переключения передач во время езды необходимо также выжимать сцепление. Нужно быть внимательным и следить, чтобы педаль была утоплена в пол авто до конца. Если между дисками сохраниться даже незначительный контакт, велик шанс повреждения валов МКПП.

Для того, чтобы понять, когда нужно переключать скорость, надо следить за тахометром. Если обороты мотора находятся в диапазоне от 2 500 до 3 000 в минуту, можно оставить текущую. Когда их число превысило эти значения, требуется переключение. Если его не произвести, транспортное средство начнет ощутимо вибрировать, управлять им станет существенно сложнее.

В ситуации, когда обороты снизились, то, наоборот, необходим переход на более низкую передачу.

Рекомендуется переключать передачи последовательно – от более низкой к более высокой. Тем не менее, допустимо «перепрыгнуть» через 1 – 2. Однако все-таки делать подобного не стоит – это сказывается и на общей динамике езды, и на состоянии МКПП.

Для того, чтобы снизить скорость и остановиться, потребуется выполнить следующие действия:

• выжать сцепление;
• отпустить акселератор;
• нажать на тормоз;
• переключить передачу на нейтральную.

Преимущества и недостатки механической КПП

У механической коробки есть как плюсы, так и минусы. К ее преимуществам можно отнести следующие.

• Простота. Конструкция МКПП гораздо проще конструкции автомата. В первую очередь это означает, что подобные узлы авто обходятся дешевле. А значит, оснащенные ими машины тоже стоят меньше. Но это еще не все. Чем проще узел, тем он надежнее работает, реже ломается и проще (а главное, дешевле) чинится. Все это справедливо и для МКПП.
• Продолжительный срок службы. Этот плюс обусловлен первым. Благодаря более простому устройству МКПП служит гораздо дольше АКПП.
• Экономия ГСМ. При использовании механики автомашина расходует в среднем на 10 – 15% меньше топлива, чем при использовании автомата. Это достигается благодаря высокому КПД. Механика позволяет по максимуму использовать энергию, которую производит в ходе совей работы автомобильный мотор.
• Запуск двигателя без аккумулятора. Если на авто стоит МКПП, то двигатель можно запустить даже при севшем аккумуляторе путем толкания авто. С АКПП это невозможно.
• Возможность буксировки. Транспортные средства, оборудованные АКПП, невозможно буксировать на тросе. Если они по каким-либо причинам не способны передвигаться самостоятельно, поможет исключительно эвакуатор.
• Большая вариативность вождения. Используя механику, водитель лучше контролирует машину, в результате чего он может избирать собственные стиль и технику вождения.

Есть у механики и недостатки. Вот основные.

• Сложность для новичков. Людям, которые только недавно получили права или пересели на механику с автомата, зачастую сложно разобраться в управлении. Они невовремя нажимают педаль сцепления, путаются в передачах.
• Повышенный износ двигателя при несвоевременном переключении (или не переключении) передачи. Это тоже в первую очередь касается неопытных автовладельцев, которые не до конца понимают, когда требуется переключать скорость.
• Неудобство в городе. Передвижение по городским дорогам сопряжено с постоянными кратковременными остановками из-за пробок или сигналов светофора. Во время них требуется постоянно включать и выключать передачи. Это может сильно утомить водителя.

Возможные неисправности МКПП

О неисправностях узла могут свидетельствовать следующие «симптомы»:

• шум при езде или во время переключения скоростей;
• невозможность установки какой-то одной передачи (или всех одновременно);
• необходимость прикладывать повышенное усилие при перемещении рычага;
• самопроизвольное выключение какой-либо передачи;
• утечка масла из картера.

Все перечисленные признаки могут быть вызваны одной из следующих поломок.

• Износ подшипника, на котором закреплен ведущий вал. Чаще всего приводит к шуму во время езды.
• Деформация или поломка одного из валов либо шестерней. Приводит к невозможности переключения скоростей или невозможности включить одну из них.
• Выход из строя синхронизатора. Последствия – как и в предыдущем случае.
• Ослабление крепления МКПП к кузову транспортного средства или разрушение опор. Результат подобной неисправности – сильная вибрация при езде.
• Пробитие картера. Вызывает утечку масла.
• Ослабление или износ уплотнительных колец. Также приводит к потере масла.
• Поломка вилки. Влечет невозможность включить одну или несколько передач.

В целом при наличии определенного опыта неисправности МКПП можно устранить самостоятельно, в «гаражных» условиях. Однако начинающим автомобилистам этого делать не рекомендуется – лучше доверить этот узел авто профессионалам из центра технического обслуживания.

Подведем итог

Механическая коробка передач – это узел транспортного средства, который входит в трансмиссию изменяет значение передаточного числа. Это достигается за счет того, что вращение карданного вала передается ведущим колесам путем сопряжения между собой шестерней различного диаметра. Управлять МКПП сложнее, чем автоматом, зато она предоставляет водителю больше маневренности, позволяет выбирать собственный стиль езды. Сколько ступеней у КПП, зависит от модели авто. В настоящее время наиболее распространены 5- и 6-ступенчатые варианты.

Авто-потроха: что у машинок внутри?

Устройство и принцип действия автомобильных технологий, узлов и агрегатов

Устройство ручной коробки передач

Механическая коробка передач передает вращение (крутящий момент) от двигателя к колесам (трансмиссии), а также управляет скоростью и направлением вращения. Исторически необходимость в КПП возникла потому, что автомобильные двигатели внутреннего сгорания, как правило, эффективны в довольно узком диапазоне оборотов, нижняя граница которого достаточно высока, и вращают вал только в одну сторону. Скорость же вращения колес (движения автомобиля) меняется от нуля при остановке до предела скорости машины (который часто ограничен не аэродинамикой или мощностью двигателя, а возможностями коробки, как скажем на Largus), и направление вращения может быть как вперед, так и назад.

• Сильными сторонами ручной коробки передач являются полный теоретически достижимый контроль водителя над поведением автомобиля и максимальный КПД (минимальный уровень потерь).
• Слабой стороной является необходимость все время «шурудить кочергой», принципиальная невозможность «ползучих» режимов без ущерба для сцепления, высокие нагрузки на сцепление при интенсивном или затрудненном трогании с места.

Принцип действия ручной коробки передач

В основе работы ручной коробки передач лежит принцип рычага, а конкретнее, изменение скорости вращения валов и передаваемого ими крутящего момента за счет разных размеров шестеренок. Соотношение размеров шестеренок называется передаточным числом (применяется как для конкретной пары шестеренок, так и для коробки/трансмиссии в целом).

Пусть у нас есть две шестерни, на одной из которых 20 (А) зубьев, а на второй — 40 (Б). Значит, при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2):

Теперь возьмем две пары шестеренок, добавив к нашим А и Б шестеренки В и Г, которые также имеют 20 и 40 зубьев соответственно. Первичный вал коробки передач и шестерня «А» вращаются со скоростью, допустим 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, то есть она имеет 1000 об/мин, а так как 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 коробки передач приходит — 2000 об/мин, а выходит — 500 об/мин. На промежуточном валу коробки передач в это время — 1000 об/мин. В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже двум, а общее передаточное число этой схемы 2х2=4.

Обратите внимание, что если вывести из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал коробки вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса автомобиля, что соответствует нейтральной передаче («нейтралке»).

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

Переключение передач происходит взаимным перемещением шестеренок (валов, на которых они закреплены). При этом, во избежание поломок, происходит выжимание сцепления для временного отключения двигателя от коробки. Все современные коробки снабжены т.н. «синхронизаторами», устройствами, выравнивающими скорости вращения шестерен при их переключении. Принцип действия синхронизатора основан на использовании сил трения при выравнивании скоростей (см. ниже).

На рисунке показана наглядная анимированная работы (переключений) четырехступенчатой коробки передач.

Разберем работу КПП статично в случае пяти ступеней. На рисунке ниже шестерни стоят в нейтральном положении, на нейтральной передаче:

1. Первичный вал (от двигателя через сцепление на вход коробки передач). Он постоянно находится в зацеплении с промежуточным валом.
2. Вторичный вал (от коробки передач к колесам). На нем установлены «плавающие» шестерни передач.
3. Шестерня 1-ой передачи.
4. Шестерня 2-ой передачи.
5. Шестерня 3-й передачи.
6. Шестерня 4-ой передачи.
7. Шестерня 5той передачи.
8. Шестерня заднего хода (R).

В процессе переключения шестерни перемещаются (принимают рабочие положения) следующим образом:

В настоящее время схема переключения передач на ручных коробках в целом устоялась: нечетные передачи «от себя», четные «к себе», повышение слева направо. Заднюю передачу каждый производитель засовывает, куда Бог на душу положит (и как правило обеспечивает её предохранительным механизмом от случайного включения — надо потянуть за кольцо, особым образом нажать на рычаг, переместить его в весьма необычное положение и т.д.):

Однако так было не всегда и не везде. Например, на «Запорожцах» частично использовалась т.н. «зеркальная» схема, в которой четные передачи были «от себя», а нечетные «к себе». На машинах, предназначенных для тяжелого бездорожья, заднюю передачу располагают прямо напротив первой для упрощения движения «враскачку».

Принцип действия синхронизатора

Синхронизатор обеспечивает безударное переключение передач в механической коробке путем синхронизации скоростей вращения переключаемых шестеренок за счет силы трения между валами. В основном синхронизатор вступает в игру при переключениях «сверху вниз», когда разница скоростей валов максимальна. Может быть установлен как на все, так и только на низшие передачи, в зависимости от года выпуска и класса автомобиля.

На старых автомобилях синхронизаторы отсутствуют вовсе, что приводит к необходимости переключаться «вниз» с использованием т.н. «двойной перегазовки» (выжим сцепления, переключение в нейтраль, отпуск сцепления, перегазовка на нейтрали для раскрутки первичного вала до примерной фактической скорости вторичного вала, быстрый выжим сцепления и включение нужной передачи, отпуск сцепления).

Передаточные числа коробки передач

Поскольку в коробке передач автомобиля имеется большой набор шестерен, то, вводя в зацепление различные их пары, мы имеем возможность менять и общее передаточное отношение коробки. Давайте посмотрим на передаточные числа коробок передач:

Передачи	ВАЗ 2105	ВАЗ 2109
I	3,67	3,636
II	2,10	1,95
III	1,36	1,357
IV	1,00	0,941
V	0,82	0,784
R (задняя передача)	3,53	3,53

Дробные 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 это означает, что вторичный вал вращается с той же угловой скоростью, что и первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов максимально уравнена, обычно называют прямой. Как правило, это предпоследняя передача в коробке (последняя, если передач всего четыре).

Первая и задняя передачи — самые «сильные» (передают наибольший момент), но самые медленные. Высшие передачи (четвертая, пятая, шестая) самые быстрые, но передают наименьший момент, и двигателю может не хватить сил, скажем, втащить машину на крутой подъем. В этих случаях приходится переключаться «вниз», на более «моментные» и более медленные передачи.

Ниже — расчетный график преодолеваемых углов подъема, в зависимости от скорости и включенной передачи, для некоторого «сферического автомобиля в вакууме»:

Динамика разгона на примере VW Polo sedan (передаточные числа I — 3,46 , II — 1,96 , III — 1,28, IV — 0,88, V — 0,67, ЗХ — 3,18, главная пара — 4,55):

Здесь n max — максимальные обороты двигателя, N max — обороты максимальной мощности, M max — обороты максимального крутящего момента. Синий график — реальная скорость автомобиля при данных оборотах двигателя. Фиолетовый — теоретически возможный график разгона.

Устройство ручной коробки передач

Механическая коробка передач состоит из:

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

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

• Картер содержит основные узлы и детали коробки передач. Он крепится к картеру сцепления, который, в свою очередь, закреплен на двигателе. Т.к. шестерни коробки передач испытывают в работе большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому половина объема картера заполнена трансмиссионным маслом.
• Валы коробки передач вращаются в подшипниках, установленных в картере, и имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.
• Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного переключения передач путем уравнивания скоростей вращающихся шестерен.
• Механизм переключения передач 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 передачи от самопроизвольного выключения.

Устройство синхронизатора

Синхронизатор состоит из ступицы с сухарями, муфты включения, блокирующего кольца и шестерни с фрикционным конусом. В конструкции коробки передач один синхронизатор обслуживает две передачи (шестерни). На примере конструкции одноконусного синхронизатора коробки передач:

Элементы: 1 — блокирующее кольцо, 2 — ступица, 3 — сухарь, 4 — кольцевая пружина, 5 — фрикционный конус шестерни, 6 — шестерня, 7 — блокирующее кольцо, 8 — муфта синхронизатора, 9 — сухарь, 10 — шестерня.

Конструктивной основой синхронизатора является ступица. Она имеет внутренние и наружные шлицы. С помощью внутренних шлицев ступица соединяется с вторичным валом коробки передач и имеет возможность осевого перемещения по нему в разные стороны. Наружные шлицы соединяют ступицу с муфтой включения.

По окружности ступицы под углом 120 градусов выполнены три паза, в которые установлены подпружиненные сухари, которые нажимают на блокирующее кольцо при включении передачи и способствуют блокировке муфты на этапе синхронизации.

Муфта включения (другое название – муфта синхронизатора) обеспечивает жесткое соединение вала и шестерни. Муфта насажена на ступицу и имеет внутренние шлицы. На шлицах выполнена кольцевая проточка, в которой размещаются выступы сухарей. Снаружи муфта синхронизатора соединяется с вилкой коробки передач.

Блокирующее кольцо обеспечивает синхронизацию и препятствует замыканию муфты до момента выравнивания скоростей вала и шестерни. С внутренней стороны блокирующее кольцо имеет коническую поверхность, которая взаимодействует с фрикционным конусом шестерни. Снаружи блокирующее кольцо имеет шлицы, с помощью которых производится блокировка муфты включения.

На торцевой поверхности блокирующего кольца со стороны ступицы выполнено три паза, в которые входят сухари ступицы. Пазы препятствуют прокручиванию кольца при соприкосновении с фрикционным конусом (в них упираются сухари). Размер пазов в 1,5 раза превышает размер сухарей. В некоторых конструкциях синхронизаторов, наоборот, на блокирующем кольце выполнены выступы, а пазы — в ступице.

Для увеличения поверхности соприкосновения, снижения усилия при переключении передач применяются многоконусные синхронизаторы: двухконусный, трехконусный. Например, в трехконусном синхронизаторе помимо блокирующего (наружного) кольца устанавливается еще внутреннее и промежуточное кольца. Для предотвращения проворачивания на кольцах выполнены выступы, которые фиксируются в пазах шестерни и блокирующего кольца.

Таким образом, в трехконусном синхронизаторе созданы три поверхности трения: между конусом шестерни и внутренним кольцом, между внутренним и промежуточным кольцом, между промежуточным и блокирующим кольцом. В зависимости от конструкции в одной коробке передач могут устанавливаться синхронизаторы с различным числом конусов.

На картинках ниже: 1 — сухарь, 2 — включаемая шестерня, 3 — блокирующее кольцо, 4 — муфта синхронизатора, 5 — ступица, 6 — торец шлица муфты синхронизатора, 7 — торец шлица блокирующей муфты, 8 — паз в ступице, 9 — выступ блокирующего кольца, 10 — зубчатый венец шестерни.

В нейтральном положении рычага коробки передач муфты синхронизаторов находятся в среднем положении, шестерни на ведомом валу вращаются свободно, поток мощности не передается (исходное положение синхронизатора):

При включении передачи вилка перемещает муфту синхронизатора из среднего положения в направлении шестерни. Вместе с муфтой сдвигаются сухари, которые воздействуют на блокирующее кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни. На поверхности возникает сила трения, которая поворачивает кольцо до упора сухарей в пазах кольца (кольцо стопорится от проворачивания). В этом положении блокирующее кольцо препятствует дальнейшему продвижению муфты синхронизатора по оси вала, так как торцы шлицев блокирующего кольца располагаются напротив торцов шлицев муфты:

Далее под действием сил трения происходит синхронизация скоростей шестерни и ведомого вала. Когда скорости выравнены, под нажимом шлицев муфты блокирующее кольцо поворачивается в противоположную сторону, блокировка муфты снимается, шлицы муфты свободно проходят для зацепления с венцом шестерни. Происходит жесткое соединение вторичного вала коробки передач и шестерни:

Несмотря на множество операций, весь процесс синхронизации и включения передачи занимает доли секунды.

Устройство механической коробки передач и как она работает

Любой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания имеет в своей конструкции коробку передач. Существует множество разновидностей этого агрегата, но наиболее распространенным типом является механическая коробка передач (МКПП). Ею оснащаются как отечественные, так и зарубежные автомобили.

Назначение МКПП

Коробка передач используется для того чтобы изменять передаточное отношение скорости вращения от двигателя к колесам. Способ переключения между ступенями (передачами) этого редуктора – ручной (механический), что дало название всему узлу. Водитель самостоятельно принимает решение о том, какое из фиксированных значений передаточного числа (шестерни, входящие в зацепление) должно быть включено в текущий момент.

Кроме этого, МКПП позволяет переключаться на режим заднего хода, в котором автомобиль движется в обратном направлении. Также есть нейтральный режим, когда отсутствует передача вращения от мотора к колесам.

Принцип работы и устройство

Коробка передач является многоступенчатым закрытым редуктором. Косозубые шестерни имеют возможность поочередно быть в зацеплении и менять частоту оборотов между входным валом и выходным. В этом заключается принцип работы коробки передач.

Сцепление

Механическая коробка работает в паре со сцеплением. Этот узел позволяет временно разъединять мотор от трансмиссии. Такая операция дает возможность безболезненно переключить передачи (ступени) не выключая обороты двигателя.

Блок сцепления необходим, так как через МКПП проходит значительный крутящий момент.

Шестерни и валы

В любой КПП традиционной конструкции располагаются параллельно оси валов, на которых базируются шестерни. Общий корпус принято называть картером. Наиболее популярными являются трехвальные и двухвальные компанийки.

В трехвальных имеется три вала:

• первый – ведущий;
• второй – промежуточный;
• третий – ведомый.

Первый вал соединен со сцеплением, на его поверхности нарезаны шлицы, по которым перемещается ведомый диск сцепления. С этой оси вращение передается на промежуточную ось, жестко соединенную с шестерней первичного вала.

Ведомый вал МКПП имеет специфическое расположение. Он соосен с ведущим и соединен с ним через подшипник, находящийся внутри первого вала. За счет этого обеспечивается их независимое вращение. Блоки шестеренок с ведомой оси не имеют жесткой фиксации с ним, а также шестерни разграничены специальными муфтами-синхронизаторами. Последние как раз жестко сидят на ведомом валу, но способны перемещаться вдоль оси по шлицам.

Торцы муфт оснащены зубчатыми венцами, способными соединяться с такими же венцами, расположенными на торцах шестерен ведомого вала. Современное устройство коробки передач предполагает наличие таких синхронизаторов на всех передних передачах.

Во время включения нейтрального режима происходит свободное вращение шестерен, а все муфты-синхронизаторы находятся в разомкнутом положении. Когда водитель выжмет сцепление и переключит рычаг на одну из ступеней, то в это время вилка в КПП перемещает муфту в зацепление со своей парой на торце шестерни. Так шестеренка жестко фиксируется с валом и не прокручивается на нем, а обеспечивает передачу вращения и усилия.

От ведомого вала осуществляется передача крутящего момента и оборотов на ведущие колеса через карданный вал (на заднем приводе) или через редуктор и ШРУСы (на переднем приводе). Когда синхронизатор зацепляет напрямую ведущий и ведомый валы без участия шестеренок, то при этом коробка обеспечивает максимальный КПД. Для задней скорости установлена промежуточная «паразитная» шестерня, меняющая вращение на обратное.

В большинстве МКПП применяются шестерни с косым зубом, способные выдерживать большие усилия, чем прямозубые, также они менее шумные. Изготавливаются они из высоколегированной стали, после чего проводится закалка на ТВЧ и нормализация для снятия напряжений. За счет этого обеспечивается максимальный срок службы.

Для двухвальной коробки также предусмотрено соединение ведущего вала с блоком сцепления. В отличие от трехосной конструкции на ведущей оси располагается блок из шестеренок, а не одна. Промежуточного вала нет, а параллельно ведущему идет ведомый вал. Шестерни на обеих осях свободно вращаются и находятся все время в зацеплении.

Ведомый вал оснащен жестко закрепленной ведущей шестеренкой главной передачи. Между остальными шестеренками располагаются синхронизационные муфты. Такая схема механической коробки передач в плане работы синхронизаторов схожа с трехвальной схемой. Разница заключается в отсутствии прямой передачи, и в том, что каждая ступень имеет лишь одну пару соединенных шестеренок, а не две пары.

Двухвальное устройство механической коробки передач имеет больший КПД, чем трехвальное, однако, имеет ограничение по повышению передаточного числа. За счет такой особенности конструкция применяется лишь в легковых автомобилях.

Синхронизаторы

Все современные механические коробки переключения передач оснащены синхронизаторами. Без них на машинах приходилось делать двойной выжим, чтобы окружные скорости шестерен сравнялись, и обеспечилась возможность переключения ступеней. Также синхронизаторы не ставятся на КПП с большим числом передач, иногда до 18 ступеней, характерным для спецтехники, так как это технически невозможно. Для быстроты переключения скоростей спортивные авто могут в МКПП не иметь синхронизаторов.

Легковые автомобили, используемые большинством водителей, оснащены синхронизаторами, так как работает коробка передач автомобиля без них менее дружелюбно. Эти элементы обеспечивают бесшумность эксплуатации и выравнивание скоростей шестеренок.

Внутренний диаметр ступицы имеет шлицевые пазы, благодаря которым осуществляется перемещение вдоль оси вторичного вала. При этом такая жесткость обеспечивает передачу больших усилий.

Работает синхронизатор таким способом. Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.

Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.

Процесс переключения передач

За процедуру переключения отвечает соответствующий механизм. Для автомобилей, имеющих задний привод, рычаг устанавливается непосредственно на корпусе МКПП. Весь механизм прячется внутри корпуса агрегата, а ручка переключения непосредственно управляет им. Такое расположение имеет свои достоинства и недостатки.

• простое в конструкционном плане решение;
• обеспечение четкости переключения;
• более долговечная конструкция для эксплуатации.

• нет возможности для применения конструкции с задним расположением мотора;
• не используется на переднеприводных автомобилях.

Машины с передним ведущим мостом оборудуются рычагом переключения передач в таких местах:

• напольно между водительским и передним пассажирским креслом;
• на рулевой колонке;
• в районе панели приборов.

Дистанционное управление коробкой для переднеприводных авто осуществляется при помощи тяг или кулис. У такой конструкции также есть свои особенности.

• комфортное более независимое расположение рычага для переключения передач;
• вибрация от коробки не передается на рычаг МКПП;
• обеспечивается большая свобода для дизайна и инженерной компоновки.

• меньшая долговечность;
• со временем могут появляться люфты;
• требуется периодическая квалифицированная регулировка тяг;
• четкость менее точная, в отличие от расположения непосредственно на корпусе.

Хотя существуют различные приводы для механизма включения/выключения передач, но сам механизм в большинстве КПП имеет схожую конструкцию. В его основе подвижные штоки, которые находятся в крышке корпуса, а также вилки, жестко зафиксированные на штоках.

Механизм переключения передач Лада Гранта

Вилки полукругом входят в проточку муфты синхронизатора. Дополнительно в МКПП располагаются приспособления, которые уберегут механизм от недовключения либо от самовольного выхода из зацепления шестерен, а также от одновременной активации двух ступеней.

Преимущества и недостатки механических коробок передач

Все типы механизмов обладают своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их у МКПП.

Достоинства:

• конструкция обладает наименьшей стоимостью при сравнении с аналогами;
• в отличие от гидромеханической имеет меньшую массу и более высокий КПД;
• не нуждается в особых условиях охлаждения по сравнению с автоматическими КПП;
• среднестатистическое авто с МКПП обладает более экономичными параметрами и динамикой разгона в отличие от среднего автомобиля с АКПП;
• простота и инженерная отработанность конструкции;
• высокая степень надежности и большой эксплуатационный ресурс;
• не нуждается в специфическом обслуживании и дефицитных расходных либо ремонтных материалах;
• водитель имеет более широкий диапазон использования техник вождения в экстремальных условиях гололедицы, бездорожья и т.д.;
• авто легко заводится толканием и может буксироваться с любой скоростью и на любое расстояние;
• есть техническая возможность полного разобщения мотора и трансмиссии в отличие от гидромеханической АКПП.

Недостатки:

• для переключения передачи используется полное разобщение силовой установки и трансмиссии, что сказывается на времени операции;
• необходимы специфические навыки вождения для обеспечения плавности переключения передач;
• неспособность плавного переключения передаточного отношения, так как количество ступеней ограничено обычно числом от 4 до 7;
• невысокий ресурс узла сцепления;
• у водителя при длительном управлении автомобилем с МКПП появляется большая утомляемость, чем при езде на «автоматической» трансмиссии.

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%.

Источник https://novinki-krossoverov.ru/avto-v-detalyah/mekhanicheskaja-korobka-peredach/

Источник https://carguts.ru/articles/mkpp/

Источник http://ktonaavto.ru/remont-i-obsluzhivanie/transmissiya/ustrojstvo-mexanicheskoj-korobki-peredach-i-kak-ona-rabotaet.html

Источник