Устройство и работа механической коробки передач автомобиля

Коробка передач гарантирует, что двигатель вращается с оптимальной скоростью (не слишком медленно и не слишком быстро), одновременно обеспечивая колеса нужной мощностью, необходимой им для движения и остановки.

Элементы механической коробки передач

1- Входной вал

Входной вал тянется от двигателя. Он вращается со скоростью и мощностью двигателя.

2- Промежуточный вал

Он расположен чуть ниже выходного вала. Промежуточный вал соединяется непосредственно с входным валом с помощью шестерни с фиксированной скоростью. Если вращается входной вал, вращается и промежуточный вал с той же скоростью, что и входной вал.

Примечание: в дополнение к шестерне, которая получает мощность от входного вала, на промежуточном валу также имеется несколько шестерен, по одной для каждой из «шестерен» автомобиля, включая заднюю.

3- Выходной вал

Он проходит параллельно над промежуточным валом. Это вал, который подает мощность на остальную часть трансмиссии. Объем мощности, которую выдает выходной вал, зависит от того, какие шестерни в нем задействованы. При этом выходной вал имеет свободно вращающиеся шестерни, которые работают в нем с помощью шариковых подшипников. Скорость выходного вала определяется тем, какая из пяти передач включена или включена.

4- 1-5 передачи

Это шестерни, которые установлены на выходном валу с помощью подшипников и определяющие, в какой «шестерне» находится автомобиль. Каждая из этих шестерен постоянно зацепляется с одной из шестерен на промежуточном валу и вращается.

5- Первая передача

Самая большая, и по мере перехода к пятой передаче они постепенно уменьшаются. И поскольку первая передача больше, чем шестерня промежуточного вала, к которой она подключена, она может вращаться медленнее, чем входной вал (помните, что промежуточный вал движется с той же скоростью, что и входной вал), но доставляет больше мощности на выходной вал. По мере движения вверх передаточное число на передачах уменьшается до тех пор, пока вы не достигнете точки, в которой входной и выходной валы движутся с одинаковой скоростью и выдают одинаковое количество энергии.

6- Промежуточная шестерня

Ведущая шестерня (иногда называемая «задняя шестерня») находится между задней шестерней на выходном валу и шестерней на промежуточном валу. Механизм холостого хода позволяет вашему автомобилю ехать назад. Задняя передача - единственная передача в синхронизированной передаче, которая не всегда зацепляется или вращается с передачей промежуточного вала. Она движется только тогда, когда вы переключаете автомобиль на задний ход.

7- Синхронизатор

Современные автомобили имеют синхронизированную трансмиссию, что означает, что шестерни, которые обеспечивают мощность на выходном валу, зацепляются с шестернями на промежуточном валу и постоянно вращаются. Но вы можете подумать: «Как все пять шестерен могут постоянно включаться и вращаться, если только одна из этих шестерен передает мощность на выходной вал?»

Другая проблема, которая возникает при вращении шестерен, заключается в том, что ведущая шестерня часто вращается с другой скоростью, чем выходной вал, к которому подключена шестерня. Как синхронизировать вращение зубчатого колеса с другой скоростью и сделать это плавно?

Ответ на оба вопроса: ошейники синхронизатора.

Как упомянуто выше, шестерни 1-5 установлены на выходном валу с помощью шариковых подшипников. Это позволяет всем передачам свободно вращаться во время работы двигателя. Чтобы включить одно из этих зубчатых колес, нам необходимо надежно подключить его к выходному валу, чтобы мощность подавалась на выходной вал, а затем на остальную часть трансмиссии.

Между каждой шестерней расположены кольца, называемые воротниками синхронизатора. На трансмиссии с пятью скоростями есть воротник между 1-й и 2-й передачами, между 3-й и 4-й передачами и между 5-й и задней передачами. Всякий раз, когда вы переключаете автомобиль на передачу, воротник синхронизатора переключается на движущуюся передачу, которую вы хотите задействовать. На внешней стороне зубчатой передачи расположены конусообразные зубья. Воротник синхронизатора имеет пазы для размещения этих зубов. Благодаря специальной механике, муфта синхронизатора может подключаться к передаче с очень небольшим шумом или трением даже во время движения и синхронизировать скорость передачи с входным валом. Как только муфта синхронизатора соединена с ведущей шестерней, эта ведущая шестерня начинает передавать мощность на выходной вал.

8- Шток переключения

Это то, что перемещает кольца синхронизатора в направлении передачи, которую вы хотите задействовать. На автомобилях с пятью скоростями есть три тяги переключения. Один конец штока переключения связан с переключением передач. При этом на другом конце тяги переключения находится вилка переключения, которая удерживает муфту синхронизатора.

9- Сцепление

Когда сцепление отключается, оно отключает поток энергии между двигателем и коробкой передач. Такое отключение питания позволяет двигателю продолжать работу, даже если остальная часть трансмиссии автомобиля не получает никакой мощности. При отключенной мощности двигателя от коробки передач переключение передач происходит намного проще и предотвращает повреждение передач. Вот почему всякий раз, когда вы переключаете передачи, вы нажимаете педаль сцепления и выключаете сцепление.

Когда сцепление включено - ваша нога отрывается от педали и мощность между двигателем и коробкой передач восстанавливается.

Как работают ручные трансмиссии?

Итак, что происходит, когда вы переключаете передачи в автомобиле?

Начнем с запуска автомобиля и переключения на вторую передачу. Когда вы заводите автомобиль с механической коробкой передач, прежде чем повернуть ключ, вы выключаете сцепление, нажимая на педаль сцепления. Это отключает поток энергии между входным валом двигателя и трансмиссией. Это позволяет вашему двигателю работать без подачи мощности на остальную часть автомобиля.

При выключенном сцеплении вы переключаете трансмиссию на первую передачу. Это вызывает сдвиг стержня в коробке передач, чтобы переместить сдвигающую вилку в сторону первой передачи, которая установлена на выходном валу.

Эта первая шестерня на выходном валу зацеплена шестерней, соединенной с промежуточным валом. Промежуточный вал соединяется с входным валом двигателя через шестерню и вращается с той же скоростью, что и входной вал двигателя.

К поворотной вилке прикреплен хомут синхронизатора. При этом ошейник синхронизатора выполняет две функции: 1) он жестко устанавливает ведущую шестерню на выходной вал, чтобы шестерня могла передавать на него мощность, и 2) он обеспечивает синхронизацию шестерни со скоростью выходного вала.

Как только муфта синхронизатора зацеплена с первой передачей, передача надежно соединяется с выходным валом.

Далее, чтобы привести автомобиль в движение, вы слегка нажимаете на газ (что создает большую мощность двигателя) и медленно снимаете ногу со сцепления (которое включает сцепление и восстанавливает мощность между двигателем и коробкой передач).

Примечание: поскольку первая передача самая большая, она заставляет выходной вал вращаться медленнее, чем входной вал двигателя, но обеспечивает большую мощность для остальной части трансмиссии. Все это происходит благодаря чудесам передаточных чисел.

Если вы все сделали правильно, машина начнет медленно двигаться.

После того, как вы завели автомобиль, вы захотите ехать быстрее. Но когда машина на первой передаче, вы не сможете ехать быстро, потому что передаточное число заставляет выходной вал вращаться с определенной скоростью. При этом, если вы зажмете педаль газа на автомобиль на первой передаче, вы заставите входной вал двигателя вращаться очень быстро, но машина не станет ехать быстрее.

Таким образом, чтобы увеличить скорость выходного вала, вам нужно переключиться на вторую передачу. Поэтому мы наступаем на сцепление, чтобы отключить питание между двигателем и самой трансмиссией и переключиться на вторую передачу. Это перемещает шток переключения, который имеет вилку переключения и манжету синхронизатора, ко второй передаче. Хомут синхронизатора синхронизирует скорость второй передачи с выходным валом и фиксирует его на выходном валу.

Выходной вал теперь может вращаться быстрее, а входной вал двигателя вращается для выработки мощности, необходимой автомобилю.