Механическая коробка передач: виды, устройство и принцип работы

Содержание

Механическая коробка передач: виды, устройство и принцип работы

Полезная информация

Механическая коробка передач- характеристика

Начиная повествование о коробке передач, стоит вкратце разобраться – а зачем вообще она нужна? Ведь всем известно, что главное в машине – двигатель, так неужели нельзя напрямую передать выполняемую им работу на колеса, не выдумывая сложных схем с кучей шестерней, третьей педалью в салоне и рычагом, который надо постоянно ворочать? К сожалению, нет.

Для ответа на этот очевидный вопрос лучше всего посмотреть на велосипед, точнее, его эволюцию. Простейший вариант представляет собой две звездочки, связанные цепной передачей. Вращая одну – ведущую – звездочку при помощи педалей, наездник приводит в движение вторую – ведомую, связанную непосредственно с колесом, таким образом вращая его.

Велосипед движется вперед, все счастливы и довольны. По крайней мере, были до определенного момента – до тех пор, пока велосипед служил для перемещения по относительно ровным и горизонтальным поверхностям. Внезапно выяснив, что порой на пути встречаются подъемы, рыхлые грунты и прочие неудобства, люди задумались об усовершенствовании конструкции. Результатом стало как раз то, что можно назвать прообразом механической коробки передач – наборы звездочек спереди и сзади, позволяющие изменять передаточное отношение.

Передаточное отношение – частное, получаемое при делении скорости ведущей звезды на скорость ведомой, то есть количества их оборотов. Оно обратно передаточному числу, которое рассчитывается как отношение числа зубьев на ведомой звездочке к их числу на ведущей. Проще говоря, чем меньше ведущая звезда и больше ведомая, тем легче будет ее вращать и тем медленнее она будет двигаться.

Снова вспоминаем старые велосипеды: спереди педалями приходилось вращать большую звезду, в то время как звездочка на задней втулке была маленькой. В результате, пытаясь в детстве тронуться на каком-нибудь «Урале», приходилось всем весом налегать на педали, чтобы провернуть заднее колесо. Ну а сейчас магазины изобилуют россыпью двухколесников, даже самые бюджетные из которых имеют по несколько звезд сзади и спереди.

Благодаря этому можно, например, изменить набор: ведущая звездочка будет маленькой, а ведомая – большой. Тогда педали будут вращаться очень легко, но особо разогнаться не получится. Зато в горку можно будет ехать, а не тащить.

Назначение КПП

КПП предназначена для нескольких задач:

изменения крутящего момента,
изменения скорости,
коррекции направления движения автомобиля,
разъединения ДВС и трансмиссии и, напротив, их соединения (такая потребность актуальна при переключении передач, необходимости получения малых «ползучих» скоростей, кратковременной остановки транспортного средства),
блокировки гидротрансформатора (функция ценна для уменьшения потери полезной энергии «автомата» при передаче крутящего момента в ситуации, когда выравниваются обороты ведомой и ведущей турбин).

При этом одни КПП способны решать все эти задачи, а другие, как например, механическая, только базовые – изменение крутящего момента и скорости. Схема устройства зависит от вида КПП. В корпусе устройства коробки передач с “механикой” объединены валы (2, 3 или более), синхронизатор, шестерни, рычаг для переключения скоростей, проволочные кольца, подшипники, сальники.

Устройство МКПП

Механическая трансмиссия состоит из корзины сцепления и собственно из самой коробки. В силовой агрегат входят:

картер (корпус);
первичный, вторичный и промежуточные валы;
устройство выбора ступеней;
ведомые и ведущие наборы шестеренок;
синхронизаторы;
подшипники, муфты и сальники.

Все эти компоненты находятся в корпусе и взаимодействуя друг с другом передают вращательный момент.

Сцепление

Предназначено для передачи крутящего момента от маховика коленвала ДВС к первичному валу коробки передач. Именно благодаря наличию сцепления двигатель на короткий промежуток времени можно аккуратно отсоединить от трансмиссии, а трансмиссию защитить от перегрузок.
Стандартная муфта сцепления большинства транспортных средств с механической коробкой включает маховик, нажимной диск, ведомый диск, выжимной подшипник, привод, вилку и выключатель сцепления. Один двигатель соединен с колёсами, другой — с ДВС. В момент, когда водитель отпускает педаль, диски прижимаются друг к другу и начинают совместное вращение.

Именно о классическом сцеплении как таковом чаще говорят при использовании механической коробки передач, а при езде с ДВС на АККП говорят о совмещенном решении сцепления и гидротрансформатора. Его непосредственная функция аналогична сцеплению. Но водителю не нужно совершать никаких рутинных действий и выжимать сцепление вручную. За него все будет делать сама КПП.

Что касается роботизированных решений типа DSG (с мехатроникой), то они располагают двумя сцеплениями. Наличие двух сцеплений ценно для повышения мощности транспортного средства, и при этом минимизации пробуксовок, оптимизации расхода топлива. Ведь физически в момент переключения обороты двигателя при использовании двух сцеплений способны остаются на прежнем уровне. На картинке ниже вы видите “поведение” сцепления в роботизированной коробке DSG в момент после переключения на вторую передачу.

Шестерни и валы

В стандартных МКПП оси валов расположены параллельно, на них располагаются шестеренки. Ведущий (первичный) вал присоединяется к маховику мотора через корзину сцепления, находящиеся на нем продольные выступы передвигают второй диск сцепления и передают через жестко закрепленную ведущую шестерню вращающий момент на промежуточный.

В хвостовике ведущего вала расположен подшипник, к которому примыкает конец вторичного. Отсутствие фиксированной связи делает возможным крутиться валам независимо друг от друга в разных направлениях и с разными скоростями.На ведомом вале имеется целый набор различных шестерней как жестко закрепленных, так и свободно вращающихся.

Перемещение и выбор необходимой пары шестерен для раздачи соответствующего условиям передвижения крутящего момента выполняется вилками переключения посредством двухстороннего механизма управления.

Шток переключения ступеней состоит из замка, муфты переключения ступеней, приводов, ползунов с вилками, которые передвигаются вдоль и поперек при помощи рукоятки КПП, находящейся в салоне машины, и привода. Механизм выбора передач может располагаться как в корпусе трансмиссии, так и располагаться на кузове автотранспорта и в редких случаях на рулевой колонке. В большинстве случаев используется кулисное устройство привода штока передач.

Синхронизаторы

Синхронизаторы – неотъемлемый элемент КПП с шестернями – кроме решений со скользящими шестернями. Физически работа синхронизаторов обязана силе трения. Функция синхронизаторов – выравнивание частоты вращения шестерен и валов, благодаря чему создаются все условия для плавного переключения скоростей. Благодаря синхронизаторам КПП меньше изнашивается и меньше шумит.
Синхронизаторы активно присутствуют у МКП и роботизированных КПП. У автомобилей с планетарными АКП альтернатива синхронизаторам – фрикционные управляющие элементы. Синхронизаторы состоят из муфты, блокировочных колец, стопорного кольца, пружины, шестерён.

Как работает стандартный синхронизатор?

Муфта подается в сторону шестерни.
Блокировочное кольцо муфты принимает на себя усилие.
Поверхности зубьев начинают взаимодействовать.
Блокировочное приобретает положение “на упор”.
Зубья муфты оказываются напротив зубьев блокировочного кольца.
Муфта оказывается в зацеплении с венцом на шестерне.
Муфта и шестерня блокируется.

Казалось бы шагов достаточно много, но все это происходит за доли секунд – в момент включения водителем передачи.

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

4-х ступенчатую;
5-и ступенчатую;
6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач. В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Кроме количества валов и ступеней КПП классифицируются в зависимости от наличия-отсутствия синхронизаторов. Если их нет, переключение скоростей требует определенного времени, которое сокращается при регулировании коробки и манипуляций с педалями газа и сцепления. Такие МКПП более надежны при высоких нагрузках, поэтому устанавливаются на мотоциклах, спортивных авто, сельхозтехнике, тяжелых грузовиках, в которых синхронизацию невозможно использовать по техническим причинам.

К механическим относят и роботизированные коробки. Их конструкция такая же, включая наличие диска сцепления, но управление осуществляется электроникой, выполняющей функции педали. Схема переключений тоже не отличается.

Принцип работы механической коробки передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса.

Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором – повышающая. Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре.

В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев – тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная – максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики – там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Принцип работы и устройство двухвальной МКПП

Суть функционирования МКПП состоит в создании соединений между первичным и вторичным валом путем варьирования шестерней с различным количеством зубьев, что адаптирует трансмиссию под постоянно меняющиеся обстоятельства передвижения транспортного средства. Для несведущих в этих вопросах людей суть функционирования МКПП возможно объяснить упрощенно, для понимания сути вопроса.

Данный силовой агрегат обеспечивает необходимые режимы работы мотора путем изменения количество оборотов, изменяя передаваемое усилие на ведущие колеса. Соответственно, при уменьшении количества оборотом снижается передаваемое усилие, а при увеличении — увеличивается. Это необходимо при удержании требуемого режима работы мотора при начале движения, снижении скорости или разгоне.

Двухвальная МКПП состоит:

ведущий и ведомый вал;
шестерни ведущего и ведомого валов;
главная передача;
дифференциал;
синхронизаторы;
механизм переключения передач;
корпус — картер.

Большинство современных переднеприводных машин оборудовано двухвальной МКПП. В таких трансмиссиях вращающий момент передается от шестеренок первичного вала на шестеренки ведомого. Ведущий вал соединяется с мотором через маховик, а ведомый передает вращающий момент на передние колеса. Располагаются они параллельно.

Без промежуточного вала, характерного для трехвальных МКПП, габариты агрегата меньше, как и вес, но увеличенное количество шестерен приводит к снижению КПД. Компактный размер такой трансмиссии позволяет устанавливать ее и на тяжелые мотоциклы. Параллельно первичному валу, на котором закреплены шестеренки, располагается вторичный с набором шестеренок. Шестеренки валов постоянно взаимодействуют друг с другом и при этом свободно крутятся на оси.

Читать статью Создание самодельной лебёдки с ручным приводом своими руками

Ведущая шестеренка главной передачи на вторичном валу крепко зафиксирована. Между шестерёнками находятся муфты синхронизаторов.Для уменьшения габаритов агрегата и для увеличения количества ступеней устанавливается до трех вторичных валов, на каждом из них стоит шестеренка главной передачи, которая постоянно взаимодействует с ведомой шестеренкой.

Главная передача и дифференциал трансформируют вращающий момент вторичного вала на ведущие колеса машины. Дифференциал дает возможность вращаться колесам с разной скоростью, что становится заметным на попадание одного из ведущих колес на скользкую поверхность. Механизм переключения ступеней обычно располагается вне корпуса трансмиссии. Связь между ним и трансмиссией осуществляется с помощью тросов и тяг. Наиболее простым и распространенным является переключение с помощью тросов.

Устройство механизма переключения скоростей:

трос выбора ступеней и рычаг управления;
трос включения скоростей и рычаг их выбора;
шток включения передач с вилками и рукоятка включения скоростей;
блокирующий замок.

При выборе ступеней происходит поперечное перемещение рычага управления, при включении — продольное. Принцип работы двухвальной коробки во многом сходен с функционированием трехвальной. Основным отличающим принципом является некоторая специфика работы переключающего ступени механизма. При включении конкретной скорости рычаг управления будет двигаться и продольно и поперечно. При поперечном перемещении усилие переходит на трос, который действует на рычаг выбора ступеней, который, с свою очередь, поворачивает шток вокруг оси и способствует выбору требуемой передачи.

Принцип работы и устройство трехвальной МКПП

Основополагающим принципом функционирования МКПП является зубчатое взаимодействие шестеренок, которые обволакиваются трансмиссионной жидкостью, находящейся в картере коробки.

В состав такой МКПП входят:

ведущий и ведомый валы;
промежуточный и дополнительный валы;
корпус;
синхронизаторы;
комплекты шестеренок;
механизм переключения ступеней с замками и блокирующими механизмами;
рычаг переключения ступеней.

Подшипники, расположенные в корпусе, обеспечивают вращение валов. На каждом валу имеется комплект шестеренок с различным числом зубьев. Ведущий вал примыкается к двигателю посредством корзины сцепления, ведомый с карданным, промежуточный передает вращающий момент вторичному. На первичном валу имеется ведущая шестеренка, которая раскручивает промежуточный с расположенным на нем крепко зафиксированным набором шестеренок. На ведомом валу имеется свой комплект шестеренок, перемещающихся по шлицам.

Между шестеренками вторичного вала находятся муфты синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости шестеренок с оборотами самого вала. Синхронизаторы крепко закреплены на валах и передвигаются в продольном направлении по шлицам. На современных МКПП такие муфты находятся на каждой ступени.Устройство переключения ступеней в трехвальной МКПП чаще всего расположен на ее корпусе. Основой его конструкции являются рукоять управления и ползуны с вилками. Для предупреждения синхронного выбора двух степеней присутствует механизм блокировки.

Устройство переключения степеней может управляться на расстоянии, с рулевой колонки. На нейтральной ступени крутящий момент на колеса не отдается, так как первичный вал отсоединен от мотора сцеплением. При изменении положения рукоятки управления, аналогичная положению вилка передвигает муфту синхронизатора, выравнивающую скорости вращения соответствующей шестеренки и вторичного вала.

Зубчатая часть синхронизатора начинает взаимодействовать с зубчатым ореолом шестеренки и осуществляется ее блокировка на вторичном валу и происходит отдача крутящего (вращающего) момента с необходимым передаточным числом на колеса.

Движение автотранспорта назад осуществляется при содействии соответствующей ступени. Смена направления вращения происходит с участием промежуточной шестеренки заднего хода, которая располагается на отдельной оси. Трехвальные МКПП громоздкие и тяжелые, но их явным преимуществом является прямая передача вращающего момента с первого вала на второй, что дает больший КПД. Устанавливается на заднеприводных и полноприводных автомобилях, грузовиках.

Преимущества и недостатки МКПП

Идеальных узлов и механизмов не существует. Достоинства и некоторые недочеты свойственны и механической коробке. К основным плюсам такого изделия можно смело отнести следующее:

Стоимость МКПП существенно ниже стоимости автоматического аналога или DSG-коробки.
Не нуждается в особых условиях охлаждения, обладает большим КПД в отличие от гидромеханического устройства.
Конструктивная простота, хорошо изучена специалистами.
Надежность, высокий эксплуатационный ресурс.
Легко ремонтируется, не требует особенного обслуживания.
Автомобиль с механикой легко заводится толканием.
Обеспечивает машине динамичность, при этом не требует серьёзных топливных затрат, чего не скажешь об АКПП, авто с которыми потребляет топлива больше.
Значительно меньшие габариты и вес.

Как видим, достоинств механики немало, список можно продолжать до бесконечности, но остановимся только на главных «козырях» агрегата. Важно отметить также и некоторые недостатки такой коробки, которые помогут водителю лучше сориентироваться при выборе машины с определенным типом КПП:

Механические коробки конструктивно надежные, а вот сцепление часто выходит из строя преждевременно.
Начинающим водителям требуется время для понимания, как работает коробка передач.
При переходе с одной передачи на другую при малых оборотах происходит потеря мощности силовой установки.
Во время длительных переездов водитель автомобиля с механикой быстро утомляется в силу постоянной необходимости перехода с повышенной на пониженную передачу и наоборот.

Однако преимуществ у механики существенно больше, чем недостатков. Автомобили с МКПП по-прежнему остаются востребованными и популярными. Но, если верить статистическим данным, автолюбители многих европейских стран постепенно переходят на машины с автоматической коробкой и вариатором. Доля продаж авто с механикой упала повсеместно на 10-15%.

Как пользоваться механической коробкой

Использование автомобиля с механической КПП имеет некоторые особенности, которые нужно знать автолюбителю. Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:

выжать педаль сцепления до упора и передвинуть рычаг КПП в положение нейтральной передачи, если есть сомнения правильно ли выбрана скорость необходимо пошевелить рукоятку рычага в стороны, при нахождении рукоятки КПП в нейтральном положении рычаг свободно ходит вправо и влево;
при переводе автомобиля на нейтральную ступень необходимо зафиксировать транспорт во избегании неконтролируемого движения, для этого машина ставится на ручной тормоз или выжимается педаль тормоза;
при выжатом сцеплении и удерживании машины тормозом необходимо повернуть ключ зажигания, при этом должны загореться значки на панели приборов, как только потухнут почти все значки следует дальше повернуть ключ и после запуска двигателя отпустить ключ.

Во-вторых, схема переключения на МКПП. Она чаще всего находится на внешней части рукоятки рычага. При переключении передачи рекомендуется ориентироваться на тахометр. Переключаться на более высокую передачу можно раскрутив обороты двигателя до 1500–2000 об/мин в случае дизельного мотора и до 2000–2500 об/мин в случае бензинового. В-третьих, процесс переключения передач. Он состоит из нескольких этапов:

отпустить педаль газа;
левой ногой выжать педаль сцепления до упора;
рукой передвинуть рычаг в необходимое положение;
аккуратно отпустить педаль сцепления и потихоньку нажать педаль акселератора.

В-четвертых, регулярная проверка уровня рабочей жидкости и замена ее согласно указаниям производителя продлят период эксплуатации механической КПП.

Основные неисправности МКП, их признаки

Механические коробки надежные, но время, неверный выбор жидкости для трансмиссии, использование не оригинальных деталей при ремонте, агрессивная езда, нерегулярное или непрофессиональное техобслуживание, некорректная работа делают свое.

Основные неисправности МКП, их признаки:

наличие посторонних шумов;
затруднения при включении скоростей;
самопроизвольное выключение скоростей;
вытекание жидкости из трансмиссии;
невозможность включить одну или все передачи.

Если посторонний шум слышен на нейтрали, в первую очередь проводится проверка уровня жидкости в трансмиссии, степень износа подшипников на первичном валу. Если коробка шумит при выборе скорости, это свидетельствует о том, что:

износ синхронизаторов слишком большой;
ослабли крепления коробки;
чрезмерно изношенны шестерни;
недостаточно выжато сцепление.

Если скорости включаются с усилием, существует вероятность, что:

износились шестерни, синхронизаторы;
неисправно (износилось) устройство включения;
неисправны тяги;
ослабли крепления.

При самопроизвольном выключении скоростей:

ослабли крепления коробки;
вышли из строя подушки мотора;
застряли тяги, управляющие приводом;
чрезмерно изношены шестерни, вилки переключения, подшипники валов.

Для самостоятельного проведения диагностики нужно демонтировать и разобрать коробку. Чаще всего она выходит из строя из-за чрезмерного износа деталей. Единственное исключение — выход из строя привода. Если знать, из чего он состоит, можно визуально определить и заменить неисправную деталь.

Что бы снять и разобрать коробку нужно:

приподнять авто домкратом (подвесить);
отсоединить провода, систему управления;
слить из КПП масло;
отсоединить карданный вал (при заднем приводе);
отсоединить полуоси, несколько деталей подвески (при переднем приводе);
выкрутить болты крепления коробки, опорных подушек;
снять КП;
разобрать;
проверить состояние шестерен, подшипников, шлицевых соединений, муфт.

После замены изношенных деталей коробка устанавливается на место, в трансмиссию заливается масло. Не каждый водитель хочет и умеет делать эту работу. Если нет опыта или авто на гарантии, лучше обратиться в сервис. Там работают квалифицированные, опытные специалисты, использующие для диагностики специальное оборудование, для ремонта оригинальные детали.

Опытные водители не сомневаются в преимуществах механики, главным считается экономия топлива. Чтобы механическая коробка передач служила дольше, скорости нужно переключать плавно, зимой не оставлять авто с включенной передачей, регулярно осматривать трансмиссию на протечку масла, проверять его уровень, своевременно доливать. При любой поломке лучше всего обращаться в специализированный сервис. Это позволит в полной мере пользоваться достоинствами механики, в том числе возможностью выбирать стиль и скорость вождения.

Механическая коробка передач – все, что нужно знать начинающему автомобилисту

Добрый день, дорогие автолюбителя. Сегодня поговорим о механической коробке передач. Вдаваться в технические аспекты её работы или устройства не будем – это мало интересно для простого владельца автомобиля. Лучше рассмотрим, чем она выгодно отличается от других типов коробок передач, её достоинства и недостатки. Как начинающему водителю отличить «механику» от «автомата» или вариатора. Почему в современном мире всё больше людей отказывается от этой трансмиссии.

Как её отличить от других видов коробок

Представьте – вы новичок, не только в вождении, но и у вас никогда не было автомобиля. Вы понятия не имеете, что такое механическая коробка передач, но слышали, что лучше покупать машину именно с ней. Пришли смотреть в салон или на авторынок, и не знаете, как отличить МКПП от «автомата». Вот несколько основных внешних отличительных признаков:

Наличие трех педалей. Моя жена долго возмущалась инженерами автомобилей, зачем делать три педали, если у человека две ноги!
Рычаг переключения скоростей не имеет в своем основании цифр или режимов работы КПП. Обычно рукоятка селектора в своем основании закрыт кожаным или тканевым чехлом. Цифры нанесены на «набалдашнике» сверху него. Там же нарисована схема положения передач МКПП.

Отличить механическую коробку передач можно по рычагу:

В автомобиле с механической коробкой передач три педали:

Прежде чем, покупать машину на «палке», именно так называют механическую КПП, нужно немного иметь представление, что это такое. К чему вам готовится и чего ожидать от неё. Может и не стоит смотреть в её сторону, а обратить внимание на другие типы трансмиссий.

По своему опыту хочу сразу сказать, «механика» – это для настоящих мужчин, если в полной мере хотите прочувствовать автомобиль. Давайте это обсудим без сложных технических терминов, по-простому, как будто, мы сидим в гараже за стопкой чая.

Что такое механическая коробка передач

Это механизм с набором шестеренок разного размера. За счет включения определенных звездочек, происходит разная передача крутящего момента от мотора к ведущим колесам. Количество пар шестерней определяет, сколько скоростей имеет трансмиссия. Её принцип работы, назначение не сильно отличается от других типов КПП, но почему же её называют «механикой».

Дело в том, что все переключения передач происходят механически, то есть, вручную. Включение или отключение скоростей на МКПП совершает водитель. Именно он сам решает, в каком режиме движения автомобиля нужно подключить ту или иную передачу. Нажатие на педаль сцепления также происходит механическим способом – ногой человека.

Читать статью Механическая коробка перемены передач

То есть, механическая КПП полностью лишена автоматических систем контроля и управления. В ней нет электронных помощников и узлов. Вся работа осуществляется только водителем. Манипуляции с механикой – это настоящая «работа», здесь нет режима «D» — включил и поехал.

Водителю нужно знать:

Когда нажать на педаль сцепления;
Какую скорость включить, чтобы плавно поехать с места или после проезда перекрестка, на обгоне или крутом подъеме;
Как работать с педалью «Сцепления», чтобы машина не дергалась и не заглохла.

По сути, это самая сложная трансмиссия, особенно для новичков. Но именно она дает неповторимые ощущения полного контроля за автомобилем и процессом езды. Тот, кто смог научиться ездить на «механике», сможет поехать на любом типе КПП, а наоборот – нет. Кроме этого, есть еще ряд неоспоримых плюсов, давайте их рассмотрим.

Чем она хороша, а что в ней плохого

Достоинства

Но в отличие от других типов трансмиссии, механическая коробка передач будет служить много сотен тысяч километров.
Замена механизма сцепления происходит не раньше 150 тысяч километров пробега, в отличие от «робота».
Масло можно менять один раз в 100 тысяч.
Стоимость замены смазки в районе 700 рублей, а в АКПП – от 2000 рублей. Цена самого масла тоже небольшая.
Ремонт механической КПП стоит в разы дешевле, чем отремонтировать любую из современных трансмиссий.

В купе это дает существенную экономию на протяжении всего срока эксплуатации.

Недостатки

Без них никуда. Вождение с механической коробкой передач требует от водителя определенных навыков. Просто так сесть и поехать новичкам не всегда удается. Именно езде на «механике» обучают учеников автошкол.

Комфорт. Этим приходится жертвовать. Водителю постоянно нужно работать с педалями и рычагом трансмиссии. Частые нажатия на сцепление, переключение скоростей, выбор необходимой передачи в зависимости от дорожной ситуации. Особенно это болезненно в городских пробках – ноги сильно устают.

Почему многие отказываются от механики

Несмотря на все её положительные черты, большинство автомобилистов в современном мире отказывают от машин с механической коробкой передач. Это связано с её основным недостатком – механическое переключение передач и работа со сцеплением.

В крупных городах, где скорость движения автомобилей небольшая, частые пробки и заторы, поездка домой или на работу может обернуться в настоящий кошмар.

Это я на себе ощутил, когда целый час двигался в «тянучке». Проехал три метра – нажимая педаль сцепления и тормоз, машина остановилась. Если долго стоять – включаем нейтральную передачу. Поток начал движение – опять выжимаем сцепление, включаем скорость, плавно трогаемся. Проехал еще пять метров и снова процесс повторяется.

После такой поездки ноги устают так, как будто вы пробежали несколько километров. И так каждый день. После таких испытаний вождение с механической коробкой передач покажется настоящим издевательством для водителя. Поэтому, многие жители мегаполисов присматривают к покупке авто с автоматическими трансмиссиями. Зато за городом – это настоящий кайф – вы хозяин ситуации и полностью контролируете автомобиль. Здесь раскрываются все преимущества МКПП.

А что вы думаете по этому поводу? — Пишите в комментариях, нужно ли вам такая КПП и почему. Всем удачи на дорогах.

Устройство механической коробки передач

Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности. МКПП получила свое название от “ручного” (или механического) способа переключения передач. Трансмиссия относится к ступенчатым коробкам, в которых крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Механическая КПП считается самой надежной, но и самой сложной в управлении, особенно для начинающего водителя.

Принцип работы механической коробки передач

Механическая коробка передач
Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором – повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев – тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная – максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Двухвальная коробка передач: схема устройства и принцип работы

Итак, как уже было сказано выше, МКПП могут иметь разное количество ступеней (передач). Каждая из ступеней имеет свое передаточное число, которое является отношением числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни.

Читайте также: Нужно ли заводить машину. Как правильно заводить машину автомат, инжектор, механику: советы новичкам за рулем

При этом самая низкая ступень (пониженная передача) имеет самое большое передаточное число, тогда как самая высокая (повышенная передача) отличается самым малым передаточным числом.

Сами коробки принято делить по общему количеству ступеней (четырехступенчатая МКПП, пятиступенчатая, шестиступенчатая коробка и т.д.). Кстати, сегодня самое широкое распространение имеет пятиступенчатая коробка передач. Также по конструкции выделяются трехвальные и двухвальные КПП.

При этом трехвальная коробка обычно ставится на легковые машины с задним приводом, тогда как на переднеприводных авто двухвальная механическая коробка передач получила широчайшее распространение.

Обратите внимание, по схеме устройства и принципам работы данные коробки заметно отличаются. Далее мы отдельно рассмотрим двухвальную коробку, так как подавляющее большинство современных автомобилей с передним приводом.

Общее устройство двухвальной механической коробки передач (в отличие от трехвальной с промежуточным валом) предполагает следующие составные элементы:

картер коробки передач;
ведущий (первичный) вал;
ведомый (вторичный) вал;
блоки шестерен и синхронизаторы;
в картере коробки установлена главная передача, а также дифференциал;

Картер изготавливается из алюминия или магниевых сплавов. В картере КПП размещаются основные элементы коробки и механизмы, также он является резервуаром для трансмиссионного масла. Ведущий вал соединен со сцеплением при помощи имеющегося шлицевого соединения. На валу жестко крепится блок шестерен.

Ведомый вал установлен параллельно, также на нем закреплен набор шестерен. При этом шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала, а также имеют возможность свободно вращаться на валу. Также на ведомом валу жестко крепится ведущая шестерня главной передачи.

Еще между шестернями ведомого вала расположены муфты синхронизаторов (синхронизаторы). Их работа представляет собой выравнивание, то есть синхронизацию угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала посредством силы трения.

Синхронизаторы находятся в жестком зацеплении с ведомым валом, а также имеют возможность продольно двигаться по валу благодаря шлицевому соединению. Большинство современных КПП сегодня имеют синхронизаторы всех передач. Исключением можно считать бюджетные модели, где первая и задняя передача не синхронизированы.

Через главную передачу и дифференциал осуществляется передача крутящего момента от вторичного вала через ряд элементов трансмиссии на ведущие колеса. Дифференциал при определенных условиях позволяет реализовать вращение колес так, что у них будет разная угловая скорость.

Что касается механизма переключения передач (в отличие от трехвальных КПП, где механизм находится внутри), на двухвальной коробке он расположен отдельно (вынесен наружу из корпуса).

Коробка связана с механизмом переключения посредством тросов (тросовая коробка передач) или специальных тяг. Как правило, самым простым и доступным является соединение тросиками, которое широко используется в устройстве механизмов переключения.

Сам механизм переключения передач двухвальной коробки включает в себя рычаг управления, который соединен тросиками с рычагами выбора, а также включения передач. Указанные рычаги присоединены к центральному штоку переключения передач, а шток имеет вилки.

Для выбора передачи нужно совершить поперечное движение рычагом управления по отношению к оси кузова авто, тогда как для включения той или иной передачи нужно выполнить продольное движение относительно упомянутой оси. В этом состоит главное отличие работы механизма переключения передач двухвальных КПП от трехвальных.

Если иначе, все движения рычага КПП можно разделить на поперечные и продольные. Когда совершается поперечное движение, усилие передается на трос выбора передач, который оказывает воздействие на рычаг выбора передач. Рычаг проворачивает центральный шток вокруг оси, позволяя выбрать передачу.

Далее, когда происходит продольное перемещение рычага, усилие передается на трос переключения передач, который оказывает воздействие на рычаг переключения передач. Указанный рычаг инициирует горизонтальное перемещение штока с вилками. Та или иная вилка на штоке осуществляет смещение синхронизатора КПП, блокируя шестерни ведомого вала.

Еще добавим, что для уменьшения размеров КПП, а также с целью добавления ступеней в некоторых агрегатах может стоять не один ведомый вал, а несколько (два вала или три). На каждом из таких ведомых валов жестко крепится шестерня главной передачи, находящаяся в зацеплении с ведомой шестерней. Фактически, такая коробка имеет сразу несколько главных передач.

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

4-х ступенчатую;
5-и ступенчатую;
6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Принцип работы МКПП

В общем и целом, КП – это ступенчатые редукторы закрытого типа. В себе они содержат зубчатые шестеренки, которые в зависимости от востребованности в данный момент могут быть сцеплены и могут изменять обороты и меж входным и выходным валами, а так же их частоту.

Как работает механическая КП

Важно! «Проще говоря, принцип действия механической коробки передач состоит в том, что на различных ступенях входного и выходного валов происходит переключение (вручную) и соединение различных комбинаций шестеренок». Следует рассмотреть ещё один важный вопрос: устройство МКПП.

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП
Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

ведущий или первичный вал;
ведомый или вторичный вал;
промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
шестерни первичного и вторичного валов;
механизм выбора передач;
муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
картер;
главная передача;
дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП
Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Читать статью Как обезопасить Киа Рио от угона?

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
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 вторичныый.
Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню – таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

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

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

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

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Ремонт КПП ВАЗ 2107

Самостоятельный ремонт коробки — задача, с которой под силу справиться только опытному владельцу авто, привыкшему своими силами обслуживать и ремонтировать машину.

Снимаем коробку

Ремонт коробки может быть проведён только после её демонтажа с машины, поэтому придётся загнать «семёрку» на эстакаду или смотровую яму и приступить к работе.

Для работы лучше заранее подготовить:

две отвёртки с тонким плоским лезвием;
пинцет;
отвёртку с крестообразным лезвием;
торцевой ключ на 10;
торцевой ключ на 19.

ВАЖНО! Демонтаж коробки необходимо проводить только после слива масла

Процедура снятия КПП проходит по следующему регламенту:

После того как машина была установлена на яму, нужно отсоединить провод от клеммы «минус» на аккумуляторной батарее, после чего слить масло из коробки.
Снять панель радиоприёмника.
Нажать на рычаг, вставить плоскую отвёртку в отверстие запорной втулки коробки, вывести втулку наружу.
Снять стержень с рычага.
Взять пинцет и извлечь из рычага упругую резиновую вставку демпфера.
Двумя плоскими отвёртками разжать лепестки вставки демпфера и вывести их из рычага.
Снять с рычага демпфер и все его втулки.
Далее пододвинуть обивочный коврик на полу машины.
Взять крестовую отвёртку и вывернуть четыре самореза на крышке коробки.
Снять с рычага крышку коробки.
Снять приёмную трубу глушителя.
Отсоединить блок со сцеплением крестовой отвёрткой.
Снять шлейф проводов.
Снять карданную передачу.
Отсоединить гибкий вал от прибора скорости.
Взять торцевой ключ на 10 и отвернуть два болта крепления боковой крышки коробки.
Под коробку необходимо установить прочную устойчивую опору.
Взять торцевой ключ на 19 и отвернуть четыре болтовых соединения крепления картера к блоку цилиндров.
Вставить плоскую отвёртку в щель между картером и блоком и отжать ею оба прибора.
Демонтаж КПП на ВАЗ 2107 завершён.

Подробнее о снятии КПП на ВАЗ 2107: https://bumper.guru/klassicheskie-modeli-vaz/kpp/kak-snyat-korobku-na-vaz-2107.html

Видео: инструкция демонтажных работ

Как разобрать КПП

Снятую коробку необходимо установить на ровное и чистое место. Для разборки устройства на запчасти потребуются следующие инструменты:

клеевой состав;
ударная отвёртка;
трёхзахватный съёмник подшипников (возможно, понадобятся и тиски);
новые сальники;
полный набор прокладок;
динамометрический ключ.

Важно соблюдать правила и очердёность работы, чтобы грамотно провести процедуру разборки

Процедура разборки коробки относится к одним из самых сложных процедур при работе на ВАЗ 2107. Конструкция КПП имеет множество мелких деталей, невнимательное отношение к любой из них может привести к плачевным результатам. Поэтому рекомендуется самостоятельно разбирать коробку и производить замену износившихся элементов только при наличии большого практического опыта в этой сфере.

Видео: инструкция по разборке механической коробки

Меняем подшипники

Все три вала в КПП вращаются благодаря устройству подшипников. Однако опытные водители знают, что именно подшипники и приносят основной ворох проблем, так как в процессе эксплуатации рано или поздно начинают течь, стучать или вырабатывать свой ресурс.

Видео: как визуально определить износ подшипников на валах

В коробке переключения передач ВАЗ 2107 стоят подшипники разных размеров, однако ни один из них не предусматривает процедуру ремонта и восстановления. Поэтому при ремонте необходимо будет выбивать валы с подшипников и устанавливать новые шарнирные устройства.

Видео: инструкция по замене подшипников первичного и вторичного валов

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье Устройство и принцип работы синхронизатора КПП.

Основные детали коробок передач

Для бесшумного и безударного переключения передач, повышения надежности и увеличения срока службы в коробках передач

применяют зубчатые колеса постоянного зацепления. Например, зубчатые колеса 2—15, 4—13, 5—12 (см. рис. 86, б) в коробке передач автомобиля ГАЗ-53-12; 1—26, 2—24, 3—23, 5—22 (рис. 86, г); все зубчатые колеса в коробке передач автомобиля КамАЗ (см. рис. 87). При этом одно зубчатое колесо жестко связано с валом, а другое вращается свободно.

При переключении передачи свободно вращаемое зубчатое колесо необходимо жестко соединить с валом. Для этого используют зубчатые муфты, синхронизаторы, гидроподжимные муфты.

Зубчатые муфты с синхронизаторами (синхронизаторы) широко применяют в коробках передач автомобилей, в которых переключение передач происходит при движении накатом. Как правило, синхронизаторами оснащают зубчатые колеса передач, переключаемых наиболее часто. Зубчатые колеса первой передачи и заднего хода синхронизаторов не имеют.

На автомобиле ГАЗ-53-12 синхронизаторы установлены для включения третьей и четвертой передач, на автомобилях ЗИЛ-130, КамАЗ — второй, третьей, четвертой и пятой передач.

Синхронизаторы предназначены для выравнивания угловых скоростей зубчатого колеса включаемой передачи и вторичного вала, что обеспечивает безударное и бесшумное введение шлицев зубчатой муфты в шлицевой венец зубчатого колеса.

автомобиля ГАЗ-53-12 устроен следующим образом. На шлицах вторичного вала неподвижно закреплена ступица 8 (рис. 88, а, б) синхронизатора, имеющая также и наружные шлицы, между которыми прорезаны три равномерно расположенных по окружности паза 9. Внутри пазов помещаются штампованные сухари 7 с выступом посредине. На наружные шлицы ступицы надета муфта 3. Сухари прижаты к шлицам муфты двумя пружинными кольцами 5, отогнутые концы которых заведены в паз одного из сухарей. Центральные выступы сухарей входят в кольцевую проточку на внутренней стороне муфты и фиксируют ее в нейтральном положении.

Рис 88. Синхронизатор (а) коробки передач автомобиля ГАЗ-53-12 и его детали (б): 1 — зубчатое колесо первичного вала; 2 — блокирующее кольцо; 3 — муфта; 4 — вилка; 5 — пружин-кольцо; 6 — зубчатое колесо третьей передачи; 7 — сухарь; 8 — ступица; 9 — пазы в ступице.

С обеих сторон ступицы установлены латунные блокирующие кольца 2. На торцах колец, обращенных к ступице, выполнены три паза, куда входят концы сухарей. При этом ширина паза больше ширины сухаря на половину шага шлицев. Внутренняя поверхность колец выполнена на конус, соответствующий конусности ступиц зубчатых колес 1 и 6. На конусной поверхности колец нарезана мелкая резьба, предназначенная для разрыва масляной пленки и увеличения коэффициента трения при соприкосновении двух конусных поверхностей. На блокирующих кольцах нарезаны шлицы таких же размеров, что и наружные шлицы ступиц зубчатых колес. На торцовой поверхности шлицевых венцов имеются скосы, выполненные под определенным углом.

При включении, например, четвертой передачи вилкой 4 начинают перемещать муфту 3 влево, продвигая вместе с ней и сухари 7. Сухари торцами нажимают на блокирующее кольцо и надвигают его на конус ступицы зубчатого колеса 1. Под действием силы трения кольцо поворачивается на некоторый угол вместе с первичным валом до упора боковых стенок пазов кольца в сухари и устанавливается в положении «Блокировка».

При дальнейшем перемещении муфты влево выступы сухарей 7 выходят из кольцевой проточки и, преодолевая сопротивление пружин 5, смещаются в глубь пазов. Торцовые скосы шлицев муфты 3 попадут на торцовые скосы шлицев блокирующего кольца 2, и усилие от муфты будет передаваться непосредственно кольцу. Так как скорости вала и зубчатого колеса разные, то на торцовых скосах шлицев возникают силы, препятствующие дальнейшему осевому перемещению муфты. Углы скосов шлицев выбраны такими, что до выравнивания угловых скоростей вала и зубчатого колеса поворот муфты относительно блокирующего кольца для дальнейшего ее продвижения независимо от приложенной к ней осевой силы невозможен.

Так как муфта сцепления выключена и первичный вал вместе с зубчатым колесом 1 вращается только по инерции, то угловая скорость его уменьшается до значения, равного значению угловой скорости вторичного вала вместе с муфтой 3. Происходит разблокировка синхронизатора: муфта, продолжая нажимать на скосы шлицев кольца, поворачивает кольцо вместе с первичным валом на необходимый угол, и ее шлицы входят в зацепление сначала со шлицами кольца, а затем со шлицевым венцом ступицы зубчатого колеса 1. При этом первичный и вторичный валы жестко соединяются между собой, что соответствует включению четвертой (прямой) передачи.