Мкпп как работает


Устройство коробки переключения передач: схема, принцип работы МКПП

Коробка переключения передач (сокр. КПП или коробка передач) предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции.
Устройство механической коробки передач (кликабельно).Механическая коробка передач — КПП, в которой выбор передач и их включение осуществляется вручную, механическим способом. 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.

Содержание статьи:

Устройство механической коробки передач

Схема работы КПП: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер.Конструктивно МКПП состоит из следующих элементов:

  • 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.

Сцепление

Сцепление является неотъемлемым компонентом механической КПП, осуществляющим разъединение двигателя и коробки в момент переключения ступеней без последствий для агрегатов. Говоря упрощенно — сцепление отключает крутящий момент. В момент выжатой педали сцепления мотор и колеса автомобиля вращаются отдельно друг от друга.

Сцепление создано для аккуратного соединения мотора и колес. Состоит из двух дисков, один из которых соединен с двигателем, второй — с колесами. В момент отпускания педали сцепления диски прижимаются и начинаются вращаться вместе. Именно поэтому и важна плавность отпускания педали.

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 вал.

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.

Синхронизаторы

Угловые скорости первичного и вторичного валов уравниваются при содействии синхронизатора и становится возможным смена ступени. Синхронизаторы обеспечивают более щадящий режим эксплуатации КПП и пониженный шум.
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.

Виды механических КПП

По количеству ступеней (передач) механические коробки в основном подразделяются на:

  • 4-ступенчатую;
  • 5-ступенчатую;
  • 6-ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается 5МТ, то есть пятиступенчатая коробка переключения передач.

По количеству валов МКПП подразделяются на:

  • двухвальные, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
  • трехвальные, устанавливаемые на легковые заднеприводные, а также на грузовые автомобили.

Принцип работы 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.

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

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

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.

Ведущая шестеренка главной передачи на вторичном валу крепко зафиксирована. Между шестеренками 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.

Трехвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Подшипники, расположенные в корпусе, обеспечивают вращение валов. На каждом валу имеется комплект шестеренок с различным числом зубьев.

Ведущий вал примыкает 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.

Преимущества и недостатки МКПП

Преимущества Недостатки
Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП
Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД Утомляющий для водителя процесс переключения передач
Высокая надежность за счет простоты конструкции Необходимость периодической замены сцепления
Простое и недорогое обслуживание Более низкая плавность хода автомобиля в сравнении с другими типами КПП
Возможность более эффективного движения по бездорожью При неправильной эксплуатации повышенные нагрузки на ДВС

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.

Заключение

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%. Связано это в первую очередь с комфортом во время вождения — при использовании АКПП он несомненно выше. Механическая КПП имеет самый простой принцип работы. Из-за этого она дешевле и экономичнее. МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Как работает механическая коробка передач

Механическая коробка передач помогает автомобилю достичь желаемой скорости благодаря использованию передач, сцепления и переключателя. Это работает так: когда водитель хочет переключить передачи, он нажимает на педаль сцепления, выпуская газ. Это расцепляет сцепление внутри трансмиссии, позволяя водителю переключаться на более высокую или пониженную передачу.

Задняя передача представляет собой еще один вариант, используемый, когда транспортное средство не движется. Коробка передач, соединенная с двигателем через сцепление, вращается с тем же количеством оборотов, что и двигатель, главным образом благодаря маховику.Нажимной диск прижимает диск сцепления к маховику, фиксируя двигатель на коробке передач, обеспечивая их постоянную скорость.

Так что насчет преимуществ? Некоторые из преимуществ механической коробки передач по сравнению с автоматической версией включают улучшенную экономию топлива, долговечность и стоимость. Некоторые из недостатков включают в себя более сложную кривую обучения, более медленные скорости переключения и больше внимания, необходимого для вождения, особенно при работе транспортного средства в холмистой местности.

Пятиступенчатая коробка передач

Также называемая бесступенчатой ​​трансмиссией (CVT), концепция механической коробки передач заключается в том, чтобы поддерживать обороты двигателя на достаточно низком уровне, чтобы он не сгорал, и в то же время поддерживать желаемую скорость.Так как же передача делает это? Он контролирует скорость автомобиля за счет использования передач по отношению друг к другу. Вызывается передаточное число, каждая передача на рычаге переключения передач имеет соответствующее передаточное число, а также диапазон оборотов.

Подумайте об этом следующим образом: на примере пятиступенчатой ​​трансмиссии обороты двигателя возрастают, когда автомобиль набирает скорость. Как только обороты достигают определенного уровня, водители затем нажимают на педаль сцепления, одновременно выпуская газ, переключая переключение передач, когда сцепление отключается.Это, в свою очередь, переводит коробку передач на следующую более высокую передачу, уменьшая количество оборотов и запускает процесс снова, когда двигатель заводится до следующей передачи.

Чаще всего водители выполняют переключение на пониженную передачу, нажимая педаль сцепления и переключаясь на нужную передачу, которая не обязательно должна быть в точном обратном порядке. Например, при желании водитель может переключаться с третьего на первое с не слишком большим количеством нежелательных эффектов, хотя им следует избегать этого.

Механизмы и обороты

Передачи в большинстве транспортных средств с механической трансмиссией включают в себя первую, вторую, третью, четвертую и заднюю передачу, а некоторые высокопроизводительные транспортные средства развивают путь до пятой или шестой передачи.В нейтральном положении сцепление не включается, что требует от водителя поставить стояночный тормоз, чтобы автомобиль не катился во время парковки. Когда водитель переключает передачи, двигатель выдает все больше оборотов в минуту, также известных как обороты в минуту.

Но насколько важны обороты для оптимальной работы автомобиля? Число оборотов в двигателе транспортного средства представляет количество оборотов коленчатого вала в течение одной минуты. Чем выше число оборотов в минуту, тем быстрее движется автомобиль и тем сильнее работает двигатель.Если двигатель работал на максимальных оборотах в течение какого-то большого промежутка времени, двигатель скоро изнашивается из-за высокой температуры и напряжения. Передачи в коробке передач вместе со сцеплением замедляют обороты при каждом переключении на повышенную передачу, так что двигатель не работает постоянно на высоких оборотах.

Водители должны переключать каждую передачу, когда она достигает максимальных оборотов своего диапазона. После некоторого вождения водители обычно могут определить, когда им нужно переключиться. Чем выше передача, тем выше ее максимальные обороты, при этом первая передача колеблется от 1200 до 1300 об / мин, а пятая передача развивает максимальную скорость более 3000 об / мин.

Рычаг переключения передач управляет тремя стержнями, которые толкают три вилки, которые включают различные механизмы. Когда водитель перемещает рычаг переключения передач влево и вправо, вилы перемещают воротники, которые включают каждую передачу. Находясь между передачами, рычаг переключения передач остается в нейтральном положении, а сцепление остается выключенным в трансмиссии.

Idler Gear и синхронизаторы

Некоторые базовые маневры при вождении, такие как переключение транспортного средства на задний ход, требуют, чтобы автомобили с механической коробкой передач использовали небольшую передачу, называемую промежуточной передачей.При переключении на задний ход вилка толкает воротник, приводя в движение более крупную шестерню, соприкасаясь с шестерней верхней и ведомой шестерен, что позволяет автомобилю двигаться задним ходом. Для предотвращения движения автомобиля задним ходом, когда автомобиль движется вперед, задняя передача вращается в направлении, противоположном другим. Это гарантирует, что зубы собаки не заедают при этом, исключая возможность повреждения передачи.

В прошлом водители транспортных средств следовали практике, называемой двойным сцеплением.Этот маневр включал в себя перевод коробки передач в нейтральное положение и использование торможения двигателем для соответствия скорости вращения двигателя. Затем водитель снова включил сцепление, чтобы переключиться на нужную передачу. Современные транспортные средства используют синхронизаторы, чтобы устранить необходимость в этой практике. Синхронизатор позволяет воротнику устанавливать фрикционный контакт с зубцами собаки на передаче. Таким образом, воротник и снаряжение синхронизируются. Это обеспечивает более плавное переключение без необходимости предварительно переводить коробку передач в нейтральное положение.

Коленчатый вал и сцепление

Эффективная работа механической коробки передач включает в себя такие детали, как коленчатый вал и сцепление. Коленчатый вал находится в двигателе транспортного средства и вращается в соответствии с запуском камер. Чем больше камер, или цилиндров, содержится в двигателе транспортного средства, тем больше мощности в виде крутящего момента он производит. Коленчатый вал передает этот крутящий момент, или вращающую силу, на трансмиссию, которая соединяется с двигателем в корпусе раструба. Трансмиссия, в свою очередь, передает этот крутящий момент на ведущий вал и на дифференциал.Дифференциал содержит простую планетарную зубчатую передачу, которая помогает постепенно подавать мощность, вырабатываемую двигателем, на колеса, давая автомобилю движение вперед.

Сцепление играет важную роль во всем этом процессе. Когда водитель включает автомобиль и снимает ногу с педали сцепления, автомобиль начинает двигаться вперед. Когда водителям нужно остановиться, они нажимают педаль сцепления вместе с тормозом, одновременно выпуская газ. Это расцепляет сцепление и останавливает трансмиссию от вращения, позволяя транспортному средству остановиться.

Как работают передаточные числа

Механизмы в механической коробке передач являются жизненно важной частью работы автомобиля. Передачи включаются во времени с двигателем. Подушка сцепления, работающая синхронно с маховиком, убедитесь, что двигатель и трансмиссия остаются заблокированными во избежание проскальзывания передач. Используемые передачи зависят, прежде всего, от конкретной передачи, в которой находится транспортное средство. Передачи варьируются от первой до четвертой и пятой, а иногда и шестой передачи на высокопроизводительных автомобилях.

Передачи в трансмиссии соответствуют количеству оборотов, которые им нужны для этой конкретной передачи и скорости. Передаточное число представляет собой разницу в размерах различных зубчатых колес друг к другу и в количестве зубьев, которое содержится в каждой зубчатой ​​передаче.

Синхронная передача против несинхронной передачи

Чтобы получить еще более подробное представление о том, как работают ручные передачи, давайте взглянем на синхронизированные и несинхронные передачи. В то время как многие меньшие транспортные средства содержат синхронизированную трансмиссию, тяжелые грузовики и другое оборудование не имеют.Вместо этого они содержат несинхронную передачу.

Синхронная трансмиссия использует синхронизаторы, чтобы согласовать скорость передачи с частотой вращения двигателя, потирая муфту о небольшую латунную муфту на передаче. Несинхронизированная трансмиссия не обладает такой способностью, требуя от водителей двойного сцепления, чтобы снизить обороты двигателя до скорости, на которую переключаются драйверы более высоких передач. Несинхронные передачи не подвержены такому износу, как версии с синхронизацией, а сдвигающее действие несинхронизированных версий работает намного быстрее.

Забота о механической коробке передач, включая замену жидкости в соответствии с графиком технического обслуживания, гарантирует, что она останется в исправном состоянии в течение многих лет. Со временем сцепление обычно страдает от износа и, в конечном итоге, нуждается в замене. Когда это произойдет, попросите механика выполнить необходимый ремонт и техническое обслуживание и как можно скорее вернуться на дорогу.

Распространенные проблемы и симптомы проблем с ручной коробкой передач

При определении проблем с механической коробкой передач учитывайте следующие общие проблемы и симптомы:

  • Тяговое сцепление означает диск сцепления, который не отсоединяется от маховика.Когда это происходит, трансмиссия и сцепление продолжают вращаться с одинаковой скоростью, что затрудняет или делает невозможным переключение передач. В этом случае механик осмотрит и даст рекомендации по ремонту трансмиссии.
  • Скольжение зубчатых колес означает, что коробка передач включается и выключается. Вы можете приписать это изношенной или сломанной связи, которая удерживает механизм на месте.
  • Автомобиль, который размалывает и качает, может иметь неисправную коробку передач. Причина колеблется от плохого сцепления до изношенных или поврежденных передач и синхронизаторов.
  • Горящая контрольная лампа двигателя также может указывать на проблему с механической коробкой передач. Пусть механик проведет диагностику, чтобы сначала определить проблему; затем попросите их исправить это, если это необходимо.
Как работает механическая коробка передач - x-engineer.org

Все дорожные транспортные средства, приводимые в движение двигателями внутреннего сгорания, имеют трансмиссию в качестве трансмиссии. Самым простым типом трансмиссии является механическая коробка передач . Это называется «ручным», потому что водитель выполняет обе функции: - принятие решения (когда выполнять переключение передач) и - приведение в действие (фактический процесс переключения передач).

Тяговые характеристики двигателя внутреннего сгорания делают невозможным движение автомобиля без трансмиссии.Выходной крутящий момент и скорость двигателя внутреннего сгорания либо слишком малы, либо слишком велики, чтобы соответствовать динамическим требованиям транспортного средства. Таким образом, роль трансмиссии состоит в том, чтобы:

,
    ,
  • , адаптировать выходной крутящий момент двигателя, функция дорожной нагрузки
  • ,
  • , сделать возможным движение назад транспортного средства, для того же направления вращения двигателя,
  • ,
  • позволяют Отключение двигателя от остальной части силового агрегата

В чем разница между коробкой передач и коробкой передач?

Обычно коробка передач состоит из коробки передач и дифференциала .Коробка передач содержит все редукторы, валы, синхронизаторы, направляющие и т. Д. Коробку передач можно рассматривать как трансмиссию без дифференциала.

Для автомобилей с передним приводом (FWD) трансмиссия (двигатель + коробка передач + дифференциал) полностью находится на передней оси. Таким образом, для этого типа транспортных средств, когда мы ссылаемся на трансмиссию, мы считаем, что она содержит как коробку передач, так и дифференциал.

Изображение: Трансмиссия автомобиля для переднеприводного устройства - кинематический вид.

Для автомобиля с задним приводом трансмиссия разделена между передней и задней осями.Передняя ось обычно содержит двигатель и коробку передач, а задняя ось содержит дифференциал. Таким образом, для данного типа транспортных средств коробка передач или коробка передач имеют одинаковое значение.

Коробка передач устанавливается после сцепного устройства (сцепления, гидротрансформатора), принимает на вход крутящий момент и скорость сцепления в качестве входных данных и преобразует их и распределяет по колесам через полуоси.

Типы и основные компоненты механической коробки передач

Каждая механическая коробка передач состоит из входного и выходного валов, нескольких зубчатых передач с постоянным зацеплением и исполнительного механизма.В зависимости от количества ступеней передаточного числа, используемых для создания передач, трансмиссии классифицируются как:

  • одноступенчатых трансмиссий
  • двухступенчатых трансмиссий
  • многоступенчатых трансмиссий

В одноступенчатой ​​трансмиссии Передаточное число формируется только с одной парой зубчатых колес. Кроме того, в коробке передач имеется только двух валов : входной вал и выходной вал. Этот тип коробок передач в основном используется в переднеприводных автомобилях.

Изображение: Getrag 5MTT170 5-ступенчатая одноступенчатая механическая коробка передач - компоненты
Кредит: Getrag

Изображение: 5-ступенчатая одноступенчатая механическая коробка передач - кинематическая проекция

A Особенностью этого типа трансмиссии является то, что не имеет прямой передачи (передаточное число = 1,00). Это потому, что все передаточные числа образованы парой зубчатых колес с постоянными ячейками. Для привода с прямым приводом имеется эквивалентная передача, передаточное число которой близко к 1.00 (например, 0,98 или 1,02).

Двухступенчатые коробки передач используются для стандартной конфигурации силовой передачи (двигатель на передней оси с задним приводом). Большинство из этих трансмиссий имеют входной вал, встречный вал , и выходной вал. Есть также конфигурации только с двумя валами (входной и выходной).

Изображение: ZF S6-37 6-ступенчатая двухступенчатая механическая коробка передач - компоненты
Кредит: ZF

В случае двухступенчатой ​​коробки передач входной вал и выходной вал имеют коаксиальное расположение (их ось). является обычным явлением), в то время как на одноступенчатых трансмиссиях оси входного и выходного валов различаются с смещением между ними.

Как одноступенчатые, так и двухступенчатые коробки передач имеют входной вал , соединенный с муфтой .

Все передние редукторы имеют синхронизаторы для включения. Цель синхронизатора - выровнять частоту вращения входного вала с частотой вращения выходного вала при переключении передач.

Изображение: двухступенчатая механическая коробка передач

Двухступенчатые коробки передач имеют постоянную шестерню , которая механически соединяет входной вал с контр-валом.Таким образом, каждое передаточное число состоит из двух зубчатых передач с постоянными зацеплениями, постоянной передачи и зубчатой ​​передачи для конкретной передачи. Из-за этой договоренности у двухступенчатых коробок передач общая эффективность несколько ниже.

Шестерня с прямым приводом (4-я передача на изображении выше) - это шестерня, которая соединяет входной вал непосредственно с выходным валом, не проходя через зубчатую сетку. Таким образом, передаточное число для прямого привода составляет 1,00 (без преобразования скорости или крутящего момента).

Изображение: Анимация переключения передач с механической коробкой передач (нажмите на изображение для воспроизведения анимации)

В каждой передаче, кроме задней передачи, все передние передачи постоянно зацеплены с . В приведенном выше примере все шестерни на встречном валу зафиксированы (они вращаются вместе), и все шестерни на выходном валу свободны (они вращаются независимо от выходного вала).

Синхронизаторы закреплены на выходном валу. При включении зубчатого колеса синхронизатор выполнит соединение между входным / встречным валом и выходным валом.

Изображение: поток мощности для 5-ступенчатой ​​механической коробки передач - 1-я передача включена

Изображение: поток мощности для 5-ступенчатой ​​механической коробки передач - 2-й механизм включен

Задняя передача содержит дополнительная передача для изменения направления вращения выходного вала. Задняя передача не имеет синхронизатора, поскольку задняя передача включается после полной остановки автомобиля.

Изображение: Включение передачи заднего хода для механической коробки передач

Все переключения передач в механической коробке передач выполняются с прерыванием крутящего момента .Перед переключением передач муфта размыкается, и на входной вал больше не передается крутящий момент двигателя. После того, как переключение передач завершено, сцепление закрывается назад, чтобы обеспечить подачу мощности двигателя (крутящий момент и скорость).

В случае механической трансмиссии переключение передач может быть:

  • с повышением передачи : номер передачи увеличивается (например, с 1-й передачи на 2-ю передачу)
  • с понижением передачи : номер передачи уменьшается (например, с 3-я передача - 2-я передача)

Современные механические коробки передач имеют 5, 6 или даже 7 передних передач и 1 заднюю передачу.Каждая передача характеризуется передаточным числом .

Многоступенчатые коробки передач используют более двух зубчатых колес с постоянным зацеплением для формирования передаточного числа. Они в основном используются в коммерческих транспортных средствах.

Как двигатель, скорость, крутящий момент и мощность изменяются трансмиссией?

Базовым элементом механической коробки передач является зацепленной зубчатой ​​передачи . Он состоит из двух зубчатых колес (зубчатых колес), соединенных вместе.Шестерня, которая соединена с входным / встречным валом, является входной шестерней , шестерня, соединенная с синхронизатором, является выходной шестерней . Каждая передача имеет фиксированное передаточное число .

Изображение: расчет передаточного числа

Передаточное число ( i ) - это соотношение между числом зубьев выходного зубчатого колеса ( z из ) и числом зубьев входного зубчатого колеса ( и ( ()). Для приведенного выше примера передаточное число:

\ [i = \ frac {z_ {out}} {z_ {in}} = \ frac {24} {16} = 1.5 \]

Для заданной скорости входного зубчатого колеса ( n в = 4500 об / мин ) и передаточного числа ( i = 1,5 ) скорость выходного зубчатого колеса ( n из ) будет быть:

\ [n_ {out} = \ frac {n_ {in}} {i} = \ frac {4500} {1.5} = 3000 \ text {rpm} \]

Для заданного крутящего момента входного зубчатого колеса (T в = 200 Нм ) и передаточное число ( i = 1,5 ), крутящий момент выходного зубчатого колеса (T из ) будет:

\ [T_ {out} = T_ {in} \ cdot i = 200 \ cdot 1.5 = 300 \ text {Nm} \]

Мы можем видеть, что для передаточного числа, превышающего 1,00, выходная скорость равна , а уменьшается, а выходной крутящий момент - , усиливается .

Что происходит с питанием, оно меняется? Чтобы найти ответ на этот вопрос, нам нужно рассчитать мощность на входном зубчатом колесе и мощность на выходном зубчатом колесе по уравнению:

\ [P \ text {[W]} = T \ text {[Nm]} \ cdot \ frac {\ pi} {30} \ cdot n \ text {[rpm]} \]

Для наших входных данных выше мы получим:

\ [\ begin {уравнение *} \ begin {split}
P_ {in} & = T_ {in} \ cdot \ frac {\ pi} {30} \ cdot n_ {in} & = 200 \ cdot \ frac {\ pi} {30} \ cdot 4500 & = 94248 \ text { W} \\
P_ {out} & = T_ {out} \ cdot \ frac {\ pi} {30} \ cdot n_ {out} & = 300 \ cdot \ frac {\ pi} {30} \ cdot 3000 & = 94248 \ text {W}
\ end {split} \ end {уравнение *} \]

Как мы видим, передаточное число не трансформирует также и мощность, а только крутящий момент и скорость, поддерживая постоянную мощность ,В действительности, на выходном редукторе наблюдается небольшое падение мощности из-за с эффективностью . Для одного узла зубчатой ​​передачи эффективность составляет около 0,98 - 0,99. В этом случае выходная мощность будет:

\ [P_ {out} = P_ {in} \ cdot \ eta_ {gear} = 94248 \ cdot 0.98 = 92363.04 \ text {W} \]

Пример реального руководства трансмиссия: TREMEC TR-6070

Источник: http://www.tremec.com

Семиступенчатая механическая коробка передач TREMEC TR-6070 была разработана специально для ведущих североамериканских спортивных автомобилей и включает в себя впечатляющую технологию переключения передач.TR-6070 основан на хорошо уважаемой трансмиссии TR-6060 с шестью скоростями. Тройной механизм повышенной передачи был добавлен, чтобы улучшить экономию топлива и уменьшить выбросы. В TR-6070 встроен датчик абсолютного положения передачи (GAP). Технология обеспечивает сигнал от передачи на контроллер двигателя, выводя в реальном времени положение селектора переключения передач. С помощью этой информации можно контролировать обороты двигателя, чтобы соответствовать следующему выбору передачи, что улучшает управляемость.

Изображение: TREMEC TR-6070 7-ступенчатая механическая коробка передач
Кредит: Tremec

Конструктивные особенности синхронизаторов TR-6070 включают в себя комбинацию двухконусных и трехконусных колец с использованием гибридного решения на всех передних передачах.Гибридные кольца представляют собой комбинацию конусов из углеродистой и спеченной бронзы, обеспечивающих более высокую пропускную способность и сдвиговые характеристики. Линейные подшипники снижают трение движений рельса переключения передач, что делает механизм переключения передач более легким и прямым.

TR-6070 Краткое описание функций:

  • Задний привод, семиступенчатая механическая коробка передач
  • Тройная передача для повышения экономии топлива и снижения выбросов
  • Передаточное число передаточного числа до 6,33
  • Трех- и двух- конические синхронизаторы
  • Усовершенствованные и асимметричные зубья сцепления на передачах второй и третьей скоростей
  • Конструкция из двух частей для больших крутящих моментов
  • Доступна конструкция с малой массой и полым валом
  • Датчики включают в себя:
    • Температура
    • Скорость
    • Передача

Характеристики трансмиссии TREMEC TR-6070:

Тип Задний привод, семиступенчатая механическая коробка передач с ручным приводом
Максимальный полный вес автомобиля (ссылка) [кг / фунт] 2400/5291
Корпус Литой алюминиевый сплав
Межосевое расстояние [мм] 85
Общая длина [мм] 782
Корпус сцепления Встроенный
Тип синхронизатора тройной конус; гибридный фрикционный материал
Тип смазочного материала Dexron III ATF
Объем смазочного материала (приблизительный) [L / pt] 3.5 / 7,4
Вес коробки передач [кг / фунт] 65,2 / 143,75
Коробка отбора мощности
Доступные передаточные числа
По запросу предоставляются альтернативные передаточные числа;
может привести к другому максимальному входному крутящему моменту
Шестерня A B C
1 2,97 2,66 2.29
2 2.07 1.78 1.61
3 1.43 1.30 1.21
4 1,00 1,00 1.00
5 0,71 0,74 0,82
6 0,57 0,50 0,68
7 0,48 0,42 0,45
R 2.85 2.53 2.70
Входной крутящий момент [Нм / фунт-фут] 625/460 740/545 860/635

Механические коробки передач имеют относительно простую механику, не требуют обслуживание, надежны и с очень хорошей общей эффективностью. Понимание того, как работает механическая коробка передач, имеет решающее значение для перехода к более сложным темам, таким как автоматическая коробка передач или с двойным сцеплением .

Для любых вопросов или замечаний относительно этого урока, пожалуйста, используйте форму комментария ниже.

Не забудьте лайкать, делиться и подписываться!

.

2.972 Как работает механическая коробка передач


ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Изменяйте крутящий момент и угловую скорость мощности, передаваемой с выходного вала двигатель на колеса.

ПАРАМЕТР ДИЗАЙНА: Механическая коробка передач


ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Схема механической коробки передач

ОБЪЯСНЕНИЕ КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

Двигатели

обеспечивают различное количество мощности с различной эффективностью, в зависимости от скорость, с которой они поворачивают.Передача позволяет водителю выбрать соотношение между двигатель и колеса, поэтому двигатель может работать на скоростях, которые обеспечивают большую мощность, или на скорости, которые могут быть менее мощными, но позволяют двигателю работать более эффективно.

Мощность поступает на трансмиссию через входной вал . Входной вал подключен к двигателю через сцепление, так что когда сцепление включено, мощность идет прямо от двигателя до входного вала трансмиссии, а также коленчатого вала и Входной вал вращается с той же скоростью.

Сразу внутри корпуса трансмиссии входной вал соединен с промежуточным валом (также известный как промежуточный вал), с помощью зубчатых колес на обоих валах, так что всякий раз, когда входной вал повороты, так же как и промежуточный вал, и всегда с фиксированным передаточным числом.

В дополнение к редуктору, который получает энергию от входного вала, промежуточный вал имеет на нем несколько передач, по одной на каждую «шестерню» автомобиля, включая заднюю. На схеме выше изображена пятиступенчатая механическая коробка передач.Все они связаны с промежуточный вал, поэтому они поворачиваются как единое целое.

Третий вал, называемый выходным валом , проходит параллельно промежуточному валу и имеет свободно вращающиеся шестерни , которые установлены на подшипниках и вращаются независимо от выходной вал. Каждое из этих зубчатых колес соединено с одним из зубчатых колес промежуточного вала и является постоянно в зацеплении с ним. Так что на самом деле «свободно вращающиеся» шестерни вынужден вращаться с постоянной скоростью относительно промежуточного вала.Каждая пара шестерни промежуточного вала и выходного вала представляют собой одну «шестерню», которую может водитель Выбрать.

Свободные шестерни вращаются с различными скоростями, в зависимости от их размера относительно шестерня промежуточного вала, которая приводит их в действие. Это различное соотношение между зубчатым венцом и шестерня выходного вала в конечном итоге определяет передаточное число. Для обратного Передаточное число между промежуточным зубчатым валом и шестерня выходного вала.Это заставляет заднюю передачу поворачивать противоположный путь от других шестерен на выходном валу.

Выходной вал представляет собой 9009 шлицевый вал , который более или менее (через дифференциал) соединен с колесами. На Выходной вал, между каждой парой «свободных» шестерен, находится , воротник . Это Круглый кусок, который зафиксирован в шлицы выходного вала. Будучи привязанным к таким образом, воротник вынужден вращаться вместе с валом, но может скользить вверх и вниз по валу вдоль сплайнов.

На боковых поверхностях каждого ошейника собачьих зубов , которые обращены к выходу шестерни вала с обеих сторон. «Свободные» шестерни на выходном валу имеют прорези в которые собачьи зубы могут заблокировать, заставляя механизм вращаться вместе с воротником.

Чтобы кратко описать работу механической коробки передач: сцепление передает мощность на входной вал . Это превращает промежуточный вал , а также «свободные» зубчатых колес на выходном валу.Когда водитель выбирает передачу перемещая рычаг переключения передач внутри автомобиля, воротник скользит вверх к соответствующему «свободная» передача, и собачьих зубов фиксируют воротник к этой передаче. Таким образом сила переносится с промежуточного вала на выходной вал через выбранную передачу, в соответствующем соотношении.


ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Всякий раз, когда используются шестерни для передачи энергии между валами, вращение может быть изменено на определенное соотношение, которое в этом случае рассчитывается как умножить передаточные числа всех зубчатых пар, через которые проходит мощность.

Существует соотношение между входным валом и промежуточным валом, и другое соотношение между выбранной шестерней выходного вала и его промежуточной шестерней. Когда эти двое передаточные числа умножаются, передаточное отношение для этой «передачи» передачи получен.

Изменяя частоту вращения двигателя, трансмиссия также меняя крутящий момент. Поскольку крутящий момент и угловая скорость изменяются обратно (при условии постоянной мощности, мощность = крутящий момент * Скорость вращения), низкая передача обеспечивает медленное вращение с высоким крутящим моментом, а высокий Передача обеспечивает более быстрое вращение с меньшим крутящим моментом.

Схема механической коробки передач

ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

Существуют определенные ограничения, которые ограничивают передачу механической коробки передач. Общий размер коробки передач ограничен, так что он может удобно вписаться в дизайн автомобиля. И так как есть ограниченное количество передач на выбор (обычно пять), оптимальное соотношение не всегда может быть достигнуто.

Также величина крутящего момента, вводимого в трансмиссию, не может превышать определенного значения, поскольку чрезмерный крутящий момент может привести к поломке зубьев шестерни.


УЧАСТКОВ / ГРАФОВ / СТОЛОВ:

Нет Отправлено


ГДЕ НАЙТИ РУЧНЫЕ ТРАНСМИССИИ:

Они встречаются во всех видах техники, включая гоночные автомобили, автобусы, 18-колесные машины, мотоциклы, сельскохозяйственные машины и, конечно же, легковые автомобили, где между Места являются постоянным напоминанием о наличии трансмиссии.


ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Береза, Томас. «Поезда и мосты с ручным приводом, 2 и изд.» Columbus: Прентис Холл, 1999.

Brain, Marshall. "Как Ручная коробка передач работает ". Как материал Работает. BYG Publishing, Inc. 1998.



Смотрите также