Коробка передач

Коробка передач предназначенадля изменения по величине и направлению крутящего момента и передачи его от двигателя к ведущим колесам. Также она обеспечивает длительное разобщение двигателя и ведущих колес, причем на неограниченный срок и без усилий со стороны водителя (по сравнению со сцеплением).

Рис. 38. Схема работы 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

Коробка передач состоит из(рис. 38):

– 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.

Картерсодержит в себе все основные узлы и детали коробки передач. Он крепится к картеру сцепления, который, в свою очередь, закреплен на двигателе. Поскольку шестерни коробки передач при работе испытывают большие нагрузки, то они должны хорошо смазываться. Поэтому в картер коробки передач залито трансмиссионное масло (в некоторых моделях автомобилей применяется моторное масло)

Валы коробки передачвращаются в подшипниках, установленных в картере, и имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторынеобходимы для плавного бесшумного и безударного включения передач путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен (наши руки на поручне вагона поезда в примере с работой сцепления).

Механизм переключения передачслужит для смены передач и управляется водителем с помощью рычагаиз салона автомобиля. При этом замковое устройствоне позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройствоудерживает передачи от самопроизвольного выключения.

Рис. 39. Передаточное отношение

Как же происходит изменение величины крутящего момента (числа оборотов) на различных передачах? Давайте с этим разберемся на примере (рис. 39 а).

Возьмем две шестерни, не поленимся и сосчитаем число их зубьев. Первая шестеренка имеет 20зубьев, а вторая 40. Значит, при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

На рисунке 39 б у первой шестерни ("А") 20зубьев, у второй ("Б") 40, у третьей ("В") снова 20, у четвертой ("Г") опять 40.

Дальше очень простая арифметика. Первичный вал коробки передач и шестерня "А" вращаются с угловой скоростью, допустим, 2000об/мин. Шестерня "Б" на промежуточном валу вращается в 2 раза медленнее – 1000об/мин. Поскольку шестерни "Б" и "В" закреплены на одном валу, то третья шестеренка вращается с той же скоростью – 1000об/мин. Тогда шестерня "Г" на вторичном валу будет вращаться еще в 2 раза медленнее – 500об/мин.

Итак, от двигателя на первичный вал коробки передач пришло 2000об/мин, а на вторичном валу получилось 500об/мин, в то время как на промежуточном валу было 1000об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже двум. Общее передаточное число этой схемы: 2×2 = 4. Следовательно, вторичный вал коробки передач будет вращаться в 4 раза медленнее, чем первичный вал.

Обратите внимание, если мы выведем из зацепления шестерни "Г" и "В", то вторичный вал коробки вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса автомобиля, что соответствует нейтральной передаче.

Задняя передача, то есть вращение вторичного вала коробки передач в другую сторону, обеспечивается дополнительной осью с шестерней заднего хода. Эта шестерня необходима для того, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент изменит свое направление (рис. 40).

Рис. 40. Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи:1 –первичный вал; 2 – шестерня первичного вала; 3 – промежуточный вал; 4 – шестерня передачи заднего хода; 5 – вторичный вал

Поскольку в коробке передач реального автомобиля имеется большой набор шестерен, то, вводя в зацепление различные их пары (включая различные передачи), мы изменяем и общее передаточное отношение.

Давайте посмотрим на передаточные числа двух коробок передач (табл. 1).

Таблица 1. Передаточные отношения

Такие "неудобные" числа получаются в результате деления количества зубьев одной шестерни на неудобно делимое число зубьев второй шестерни и далее по цепочке.

Если передаточное число равно единице (1,00), то это означает, что вторичный вал вращается с такой же угловой скоростью, что и первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, обычно называют прямойи, как правило, это четвертая передача.

Вернемся к нашему старому знакомому – велосипеду. На современных велосипедах тоже есть передачи. Владельцы такого транспортного средства наверняка обратили внимание на то, что когда сзади включена звездочка с большим числом зубьев, то крутить педали легко, но скорость движения получается небольшой. Если переключиться на меньшую звездочку (с меньшим числом зубьев), то скорость возрастает, но усилие на педалях при этом увеличивается.

Меняя звездочки на велосипеде (переключая передачи), можно найти оптимальный режим движения с учетом сил велосипедиста и дорожных условий.

Тот же принцип используется и в автомобиле. Передачи необходимо переключать в зависимости от скорости движения, от дорожных условий и с учетом возможностей двигателя.

Первая передача и передача заднего хода – самые "сильные", и двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно.

На большой скорости движения используются "шустрые" пятая и четвертая передачи, но в крутую гору на них не заедешь, двигателю просто не хватает сил (как и велосипедисту), и тогда приходится переключаться на более низкие но "сильные" передачи.

Первая передача необходима для начала движения автомобиля, для того чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелое железное "чудовище". Далее, увеличив скорость движения и обеспечив некоторый запас инерции движения машины, можно переключиться на вторую передачу, более "слабую", но более "быструю", затем на третью, четвертую и пятую передачу.

Все ступеньки переключения передач вверх (с первой по пятую) следует проходить последовательно. Переключение передач в нисходящем порядке можно производить, "прыгая через ступеньки". Например, после пятой передачи может потребоваться первая или после четвертой – вторая.

Обычный режим движения автомобиля – на четвертой или пятой передаче, так как они самые скоростные и экономичные.