Предметы:
- Дополнительная информация
- Одинарное и двойное сокращение
- Редуктор в продольном или поперечном направлении
- Зубцы и шестерни
- Эксплуатация коробки передач
- Синхронизирующее устройство
- Разобрать коробку передач
- Постоянная сетка
- Скользящая сетка
- Передаточные числа
Общая информация:
Целью коробки передач является адаптация частоты вращения двигателя и, следовательно, доступного крутящего момента и мощности двигателя к различным условиям движения. Это может произойти при ускорении или замедлении, транспортировке тяжелого груза, движении вверх и вниз по склону, а также при изменении сопротивления воздуха и сопротивления качению, которое может возникнуть во время движения. Переключение на более выгодную передачу в этих различных обстоятельствах в большинстве случаев приведет к снижению расхода топлива и увеличению крутящего момента и мощности.
На низкой передаче (например, второй) имеется больший крутящий момент двигателя, чем на более высокой передаче (например, четвертой). Это связано с тем, что коленчатый вал двигателя совершает больше оборотов на второй передаче и при ускорении набирает обороты гораздо быстрее, чем на более высокой передаче. Поэтому разумнее не ездить на слишком высокой передаче при движении с тяжелым грузом, например фургоном. Конечно, не в горах.
Расположен между двигателем и коробкой передач. муфта который оснащен диском сцепления, нажимной группой и выжимным подшипником. При нажатии на педаль сцепления нажимной диск приводится в действие посредством троса. В гидравлическом сцеплении жидкость перемещается из одного цилиндра в другой посредством двух цилиндров сцепления.
Ниже представлена структурная схема того, как достигается привод от двигателя к колесам при переднем, заднем и полном приводе. Более подробную информацию об этом смотрите на странице формы привода.
Одинарное и двойное сокращение:
Механические коробки передач делятся на две группы: одноступенчатые и двухступенчатые. Сокращение – это другое слово для обозначения передачи. На самом деле это означает «одинарную и двойную» передачу. Что под этим подразумевается, показано ниже.
Одиночное сокращение
Шестерни входного и выходного валов напрямую соединены друг с другом.
А: Входной вал (приводной вал, от двигателя)
B: Выходной вал (главный вал)
Двойное сокращение
Включена первая передача; движущие силы на первой передаче переходят от А к В и от С к D.
На шестерню А через входной вал воздействует сила. Эта шестерня находится в прямой связи с шестернями B, D и E. Поскольку включена первая передача, синхронизатор соединил выходной вал с шестерней D (см. синие стрелки). От передачи B движущие силы покидают коробку передач через выходной вал. Выходной вал приводит в движение дифференциал, который может находиться в коробке передач (в переднеприводных автомобилях) или же дифференциал может быть установлен в другом месте, например, в заднеприводном автомобиле. Подробнее об этом рассказано далее на этой странице.
A: Шестерня входного вала (приводной вал от двигателя)
B, C и E: Шестерни вторичного вала.
D и F: Шестерни выходного вала (главный вал)
Включена вторая передача. Устройство синхронизации отсоединяется от передачи D и соединяется с передачей F (см. синие стрелки). В этот момент шестерня D вращается, но не соединена с выходным валом. Передача F есть, поэтому движущие силы теперь переходят от A к B и от E к F.
Поскольку шестерни C и E имеют разные размеры, передаточные числа изменились. Это означает, что частота вращения двигателя упала после сцепления при той же скорости автомобиля.
Редуктор в продольном или поперечном направлении:
На рисунке изображена схема заднеприводного автомобиля. Блок двигателя расположен продольно (вдоль), а коробка передач оснащена двойной понижающей передачей. Конечная передача (дифференциал) расположена на заднем мосту и приводит в движение задние колеса. Это тот тип привода, который, в частности, часто использует BMW.
На этом изображении показана схема переднеприводного автомобиля. Блок двигателя расположен поперечно (по ширине), а коробка передач оснащена одинарным редуктором.
Движущие силы поступают на входной вал (приводной вал) и передаются на выходной вал через включенные шестерни. Дифференциал встроен в картер коробки передач. Этот тип привода используется, в частности, в Volkswagen Golf и Ford Focus (и, конечно же, во многих других марках!)
На рисунке изображена схема переднеприводного автомобиля. И блок двигателя, и коробка передач расположены продольно. Блок двигателя расположен перед передней осью, а коробка передач — за задней осью. Дифференциал установлен на приводных валах. Эта система используется, в частности, на более старых автомобилях VW Passat, Skoda Superb и Audi A4. Новые модели теперь имеют поперечный блок двигателя (т. е. ситуация ниже).
Шестерни и шестерни:
Различные передаточные числа могут быть достигнуты с помощью разных размеров шестерен. Мы называем эти передаточные числа шестернями. Например, когда большая шестерня приводится в движение маленькой шестерней, маленькая шестерня может сделать 3 оборота, тогда как большая шестерня совершает оборот только один раз. Передаточное отношение тогда составляет 1:1. Тогда задержка и увеличение мощности будут в 3 раза больше. Если у маленькой шестерни 3 зубьев, у большой шестерни будет 20 зубьев.
Ниже вы можете увидеть различные передачи, которые можно переключать. Вы можете видеть, что с каждой передачей правая шестерня верхнего вала (первичный вал) становится все меньше и меньше на передачах 2 и 3. Шестерня на правой стороне вторичного вала становится больше. Это продолжает увеличивать передаточное число, что является конечной целью переключения на другую передачу.
Первая передача:
Движущая сила поступает на приводной вал слева по стрелке. Движущая сила передается непосредственно на шестерню вторичного вала. Вторичная ось — это нижняя ось. Наименьшая шестерня вторичного вала соединена с предпоследней шестерней выходного вала. Выходной вал вращается намного медленнее входного из-за размеров шестерен. Это вызвало самую большую задержку. Первая передача имеет наибольшее замедление, поэтому можно ускоряться с места с большим увеличением крутящего момента.
Вторая передача:
Левые шестерни остаются включенными. Движущая сила передается через третью передачу вторичного вала на третью передачу выходного вала. Выходной вал по-прежнему вращается медленнее, чем входной. Так что задержка еще есть. Замедление теперь меньше, чем на первой передаче, поэтому при тех же оборотах двигателя можно достичь более высокой скорости автомобиля, чем на первой передаче.
Третья передача:
Движущая сила проходит через вторую шестерню вторичного вала и вторую шестерню выходного вала. Выходной вал по-прежнему вращается медленнее, чем входной. Замедление теперь снова меньше, чем на второй передаче, поэтому теперь можно достичь более высокой скорости автомобиля при тех же оборотах двигателя, что и на второй передаче.
Четвертая передача:
Это называется прямой ценой. Движущая сила передается от входного вала непосредственно к выходному валу. Таким образом, крутящий момент двигателя передается 1 к 1 на колеса. На самом деле коробка передач в данный момент не работает.
У пятиступенчатой коробки передач четвертая передача всегда прямая. Однако у 6-ступенчатой коробки передач пятая передача — прямоприводная.
Пятая передача:
На пятой передаче две задние звездочки соединены вместе. Самая большая шестерня на вторичном валу соединена с наименьшей шестерней на выходном валу. Это называется «овердрайв». Выходной вал теперь вращается быстрее, чем входной вал.
Передачи 1, 2 и 3 — замедления; входной вал вращается быстрее выходного. На четвертой передаче входной вал вращается так же быстро, как и выходной (прямой привод). Таким образом, эта 5-я передача представляет собой настоящее ускорение, поскольку на этой передаче выходной вал — единственная из всех шестерен, которая вращается быстрее, чем входной вал. При движении по шоссе обороты двигателя уменьшаются. Когда вам нужно ускориться, вам часто приходится снова переключаться на более низкую передачу.
Ахтеруит:
При выборе заднего хода между шестернями вторичного и вторичного валов ставится дополнительная шестерня. Обычно, когда нижняя шестерня вращается против часовой стрелки, верхняя шестерня, установленная напротив нее, вращается по часовой стрелке. Если вы поместите другую шестерню рядом с шестерней, поворачивающей вправо, она снова повернется против часовой стрелки. Это фактически также сделано в коробке передач. Входной вал просто вращается обычным способом, а дополнительная шестерня заставит выходной вал вращаться в противоположном направлении.
Заключение:
Выше объяснялось, что за счет соединительных шестерен разного размера создается разное передаточное число (т.е. ускорение) и то, как тогда работает трансмиссия. Ниже приводится объяснение того, как происходит включение и выключение передач при нажатии рычага.
Работа коробки передач:
При перемещении рычага переключения передач внутри салона перемещаются тросы или тяги (в зависимости от типа коробки передач/механизма), идущие к коробке передач.
На изображении ниже вы можете видеть, что вал балладуры может двигаться вперед и назад. Это пространство обозначено розовым цветом. Ось балладера управляет вилкой переключения передач. Вилка переключения прижимает кольцо синхронизатора к звездочке с помощью кольца переключения. При переключении на следующую передачу вал балладера отходит назад, переводя вилку переключения в нейтральное положение. При переключении передач одна и та же вилка переключения перемещается валом балладера в противоположном направлении для включения другой передачи (например, с третьей на четвертую передачу) или другой вал балладера используется для перемещения других вилок переключения передач.
В коробке передач имеется несколько балладёрских валов. Каждая ось балладера может включать или выключать две передачи. Управление различными осями балладера осуществляется путем перемещения рычага переключения передач влево и вправо. На изображении ниже показан рисунок шестерен H.
Когда водитель хочет включить первую передачу, он сначала перемещает рычаг переключения передач из центра (N означает «нейтраль») влево. Вал переключения войдет в зацепление с зубцами балладерного вала первой и второй передач.
При перемещении рычага вверх (на первую передачу) ось балладера перемещается назад (на изображении вверху справа). Вилка переключения соединяет звездочку первой передачи с осью.
Для переключения на вторую передачу рычаг придется перевести вниз (в нейтральное положение). Вилка переключения разрывает связь между осью и шестерней. Переместив рычаг дальше вниз, та же вилка переключения подключит другую передачу к оси; теперь включена вторая передача. Таким образом, эта балладная ось переключает вилку переключения передач между первой и второй передачей.
Для переключения на третью передачу сначала необходимо отсоединить звездочку второй передачи от оси. Для этого рычаг сначала необходимо снова переместить вверх (в нейтральное положение). Затем рычаг необходимо переместить в центр рисунка H. Перемещая рычаг слева в центр, включается ось балладеры третьей и четвертой передачи. Нажатие рычага вперед и назад приведет к перемещению вилок переключения третьей и четвертой передач вперед или назад для включения этих передач.
При переключении на пятую передачу рычаг сдвигается до упора вправо. Подключена балладная ось пятой передачи и заднего хода. Для выбора пятой передачи ось балладера сдвигается вперед, позволяя вилке переключения соединить звездочку с осью.
На фото показан механизм переключения. Этот тросовый механизм применяется в автомобиле с поперечным расположением блока цилиндров. Поскольку рычаги 1 и 2 перемещаются за счет толкающего или тянущего движения тросов, вилки переключения перемещаются через так называемую башню переключения передач.
Синхронизирующее устройство:
Если не использовать синхронизирующее устройство, шестерни не будут зацепляться или будут скрипеть из-за разницы в скорости. Кольца синхронизаторов служат для обеспечения плавного сцепления шестерен. Кольца синхронизатора обеспечивают одинаковость скоростей вала и шестерни при включении. Все передачи (с 1 по 5 или 6) синхронизированы, часто кроме передачи заднего хода. Вы также заметите это, потому что шестерня иногда скрипит при включении задней передачи. Иногда передачи заднего хода синхронизируются.
Шестерни шестерен, не включенных в зацепление, свободно вращаются вокруг выходного вала. Таким образом, включение шестерни означает соединение свободно вращающейся шестерни с выходным валом. При включении передачи скорость выходного вала должна соответствовать скорости включаемой передачи. Кольцо синхронизатора соединено с выходным валом посредством шпоночных пазов и поэтому вращается с той же скоростью, что и выходной вал. Шестерня, которую необходимо включить, имеет скорость, отличную от скорости выходного вала, а значит, и скорость синхронизатора. Поскольку вилка переключения движется, она захватывает с собой синхронизатор и коническая часть кольца синхронизатора прижимается к внутренней конической поверхности шестерни. Конические части обеих деталей прижимаются друг к другу, выравнивая трение между коническими поверхностями. Когда разница скоростей между двумя шестернями больше не существует, переключающую втулку можно протолкнуть так, что зубцы войдут друг в друга, и, таким образом, передача включится без скрипа. Синхронизатор работает не только при включении передач, но и при переключении передач и понижении передачи.
Очень плохо, что кольца синхронизаторов очень быстро переключаются, поэтому приходится очень сильно вдавливать рычаг в передачу. Синхронизатор тогда не успеет синхронизироваться. Поэтому при переключении передач лучше осторожно нажимать на рычаг, преодолевая сопротивление, и нажимать только до тех пор, пока он почти автоматически не переключится на передачу.
Кольцо синхронизатора является изнашиваемой деталью. При переключении возникает трение, поэтому деталь со временем изнашивается. При нормальном использовании кольцо синхронизатора может прослужить весь срок службы автомобиля, но при неправильном использовании или спортивном переключении передач кольца синхронизатора преждевременно изнашиваются. Расстояние (3) между кольцом синхронизатора и шестерней на изображении ниже станет меньше. Это связано с тем, что кольцо синхронизатора изнашивается в месте соприкосновения со звездочкой. Эта часть обозначена расстоянием 1.
После разборки коробки передач можно проверить износ колец синхронизатора. Расстояние между кольцом синхронизатора и звездочкой можно измерить щупом. Передача не должна быть включена. Когда кольцо синхронизатора изнашивается, расстояние между кольцом синхронизатора и шестерней становится меньше.
Производитель автомобиля или коробки передач описывает в мастерской документации, каков предел износа кольца синхронизатора. Если измеренное значение меньше максимального значения износа, указанного в мастерской документации, его необходимо заменить.
Разборка коробки передач:
В этом разделе описывается, как разобрать коробку передач. Это может дать хорошее представление о том, как на самом деле выглядит внутренняя часть коробки передач и как можно заменить ее детали. Речь идет о коробке передач заднеприводного автомобиля, где двигатель расположен продольно.
На задней части показанной коробки передач можно снять несколько болтов. После этого заднюю часть можно снять. Естественно, перед демонтажем каких-либо деталей необходимо сначала слить масло из коробки передач.
Сзади прикреплена внутренняя часть с осями и шестернями. При демонтаже вся внутренняя часть выходит из корпуса коробки передач.
Подшипник вторичного вала можно увидеть с внутренней стороны (с правой стороны отверстия, через которое проходит первичный вал при монтаже).
С левой стороны от отверстия приводного вала можно увидеть пять отверстий. В этих пяти отверстиях находятся четыре конца осей балладеров.
На изображении показаны приводной вал, шестерни и балладные валы с вилками переключения. При переключении соответствующий вал балладера вращается и перемещается, так что вилка переключения приводит в действие кольцо синхронизатора шестерни для включения передачи.
После того как зажатые штифты или винты, которыми вилки переключения передач прикреплены к мостам балладера, удалены, оси балладера можно выдвинуть. Это приводит к ослаблению вилок переключения передач. Вилки переключения можно снимать с осей.
На изображении ниже показано, как выглядят шестерни. Если необходимо заменить шестерни или кольца синхронизаторов, валы необходимо снять с другой стороны корпуса коробки передач. Шестерни и синхронизатор необходимо спрессовать с валов. Затем новые детали необходимо снова напрессовать на ось.
Чтобы проверить, в порядке ли кольца синхронизатора, необходимо измерить расстояние между звездочкой и кольцом синхронизатора. Если расстояние больше максимального значения, указанного производителем, кольцо синхронизатора изношено. Кольцо синхронизатора придется заменить. Порядок проведения измерения описан в разделе «Устройство синхронизации» на этой странице.
Постоянная сетка:
В коробке передач с постоянным зацеплением шестерни «постоянно» зацеплены друг с другом. Шестерни установлены на выходном валу и соединяются друг с другом с помощью переключающих втулок и кулачковых муфт. В приведенном выше объяснении всегда обсуждается коробка передач Constant Mesh.
На изображении ниже правая втулка переключения смещается вправо для включения первой передачи и влево для включения второй передачи.
Скользящая сетка:
Это английские слова, означающие «скольжение» и «сцепление». При этом типе трансмиссии переключение передач осуществляется для выбора конкретной передачи. Это до сих пор используется в передачах заднего хода, но уже никогда не используется в современных коробках передач, поэтому мы не будем вдаваться в подробности. Зубья прямые со скосом на концах. С этим типом коробки передач вы всегда будете слышать скрип при переключении передач, потому что она, конечно, не синхронизирована.
Передаточные числа:
Передаточные числа в коробке передач должны быть точно рассчитаны и построены. На изображении ниже показана скорость автомобиля по оси X и сила на колесах по оси Y. Видно, что 1-я передача оказывает большое усилие на колеса, но останавливается на низкой скорости автомобиля. Каждая последующая передача имеет меньшую силу на колесах и более высокий диапазон скоростей.
Нажмите здесь, чтобы перейти на страницу передаточных чисел., где все передаточные числа рассчитываются через геометрический ряд и исправленный геометрический ряд (ряд Янте) с К-фактором.
Максимальная скорость автомобиля также может быть рассчитана для каждой передачи.
