Устройство и принцип работы механической коробки переключения передач (МКПП)

Двигатели внутреннего сгорания, как бензиновые, так и дизельные, имеют достаточно узкий рабочий диапазон. Механическая коробка передач необходима для обеспечения оптимального режима работы силового агрегата.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Изменения передаточного соотношения осуществляется вручную, обычно переводом рычага из одного положения в другое. Для обеспечения переключений производится разрыв потока мощности при помощи механического сцепления.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

Экскурс в историю

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

На первых автомобилях не было привычного для нас редуктора с зубчатыми передачами, усилие на ведущие колеса передавалось ремнем. Такое устройство использовал Карл Бенц — для увеличения скорости водителю необходимо было перекинуть кольцо с одной пары шкивов на другую. Зубчатые колеса в трансмиссии впервые применил Вильгельм Майбах, в автомобилях его конструкции были механические коробки.

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

Передача крутящего момента от нее на ведущие колеса осуществлялась при помощи стальной цепи. Соосная коробка в начале 20 века появилась на автомобилях Луи Рено, который также является изобретателем карданного вала.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

На первых порах в автомобилестроении преобладала разнесенная компоновка агрегатов, при которой редуктор располагался отдельно от силового агрегата. Передача крутящего момента в них происходила через специальный вал, как было на модели BMW 501.

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

Механические коробки первых выпусков были очень сложными, управление ими требовало значительных усилий и хороших навыков. В 1928 году американский инженер Шарль Кетеринг из General Motors предложил устройство для синхронизации. Первая удачная коробка, снабженная таким механизмом, была установлена на автомобиле «Корвет». На европейском континенте лидером в разработке трансмиссий стала компания ZF.

p, blockquote 9,0,0,0,0 —> adsp-pro-1 —>

Прочно закрепившееся название МКПП имеет следующую расшифровку аббревиатуры -механическая коробка переключения передач. Ранее в названии под первой буквой П понималось слово перемены, однако со временем оно было заменено на более подходящее по смыслу. Сокращенное наименование механической коробки в технических описаниях часто фигурирует с числом, обозначающим количество ступеней.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Современная МКПП имеет достаточно совершенное устройство, обеспечивающее, помимо переключения передач в движении, выполнение ряда функций:

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

• обеспечение перемещения автомобиля задним ходом;
• разобщение трансмиссии и работающего двигателя автомобиля во время кратковременных остановок;
• наличие нейтрального положения коробки позволяет выполнять пуск двигателя.

Автомобили, оснащенные такого рода трансмиссиями, при прочих равных показателях экономичнее машин с автоматической трансмиссией.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Принцип работы МКПП

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

Начало движения машины, медленная езда по плохой дороге вызывает большое сопротивление. Автомобилю с механической коробкой передач в таком режиме требуется максимально большой крутящий момент.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

КПП при этом выполняет функции понижающего редуктора и даже при больших оборотах транспортное средство двигается с относительно небольшой скоростью. После прекращения разгона водитель переключает режим, и частота вращения коленвала вновь возвращается в оптимальный диапазон.

p, blockquote 15,0,1,0,0 —>

Равномерное перемещение по плоскости требует меньших усилий, которые и обеспечиваются повышенными передачами.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

Принцип работы механической коробки передач состоит в создании соединений между ведущим (входным) валом и ведомым (выходным) через сочетания шестеренок с разным количеством зубьев. Это позволяет подстраивать трансмиссию под изменяющиеся условия движения транспортного средства.

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

Для чайников, как принято называть неспециалистов, принцип работы механической коробки передач можно объяснить буквально в нескольких словах. Устройство обеспечивает нормальную работу двигателя за счет изменения числа оборотов, увеличивая или уменьшая усилие на ведущих колесах. Это позволяет удерживать наилучший режим работы силового агрегата при трогании с места, разгоне и снижении скорости.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

Такой принцип работы МКПП сохраняется у всех машин: и с полным, и с задним, и с передним приводом. Устройство трансмиссии в каждом из случаев имеет свои особенности, но при этом основные элементы конструкции и их назначение сохраняются. Перемена передаточного числа происходит за счет введения в действие определенной комбинации из шестеренок с разным количеством зубьев.

p, blockquote 19,0,0,0,0 —>

Данные соотношения для каждого двигателя подбираются индивидуально в ходе расчетно-конструкторских работ и натурных испытаний. При этом учитывается множество факторов и, в первую очередь, параметры двигателя. Физический принцип работы МКПП при этом остается неизменным, водитель управляет изменением режима вручную путем переведения рычага из одного положения в другое.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Видео — механическая коробка передач, принцип работы:

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Наглядное представление о принципе работы МКПП можно получить после просмотра видео ролика. Схематическое анимированное изображение как нельзя лучше демонстрирует взаимодействие деталей между собой. Такие материалы обеспечивают понимание происходящих процессов, особенно при переключении режимов работы.

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

Устройство

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

• картер;
• входной, выходной и промежуточный валы;
• синхронизаторы;
• ведущих и ведомых шестерней;
• механизма переключения передач.

Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

Валы и блоки шестерней

В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.

p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые. При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей.

p, blockquote 28,0,0,0,0 —>

На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.

p, blockquote 29,0,0,0,0 —>

Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:

p, blockquote 30,0,0,0,0 —>

• подвижно на шлицах;
• фиксировано на ступицах.

Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.

p, blockquote 31,1,0,0,0 —>

В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.

p, blockquote 32,0,0,0,0 —>

Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:

p, blockquote 33,0,0,0,0 —>

p, blockquote 34,0,0,0,0 —>

Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.

p, blockquote 35,0,0,0,0 —>

Механизмы управления

За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.

p, blockquote 36,0,0,0,0 —>

Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:

p, blockquote 37,0,0,0,0 —>

• рычага;
• приводов;
• ползунов;
• вилки;
• замка;
• муфты переключения передач.

Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.

p, blockquote 38,0,0,0,0 —>

Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.

p, blockquote 39,0,0,0,0 —>

При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.

p, blockquote 40,0,0,0,0 —>

Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.

p, blockquote 41,0,0,0,0 —>

Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:

p, blockquote 42,0,0,0,0 —>

p, blockquote 43,0,0,0,0 —>

Мягкость работы механической коробки передач во многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.

p, blockquote 44,0,0,0,0 —>

Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.

p, blockquote 45,0,0,0,0 —>

Как переключать скорости на механической коробке передач

p, blockquote 46,0,0,1,0 —>

Эксплуатация автомобилей с МКП и управление ими имеет целый ряд особенностей, которые необходимо знать водителю. Возникает закономерный вопрос: как пользоваться механической коробкой передач? Обучение этому начинается во время обучения в автошколе, начиная от показа инструктором до наработки автоматического навыка в переключении передач.

p, blockquote 47,0,0,0,0 —>

Как переключать скорости на механической коробке передач обычно указано на схеме, нанесенной на наружную поверхность рукоятки рычага. В целом процесс выглядит следующим образом:

p, blockquote 48,0,0,0,0 —>

• водитель выжимает сцепление левой ногой;
• рукой переводит рычаг из одного положения в другое;
• плавно отпускает педаль сцепления и плавно нажимает на акселератор.

adsp-pro-2 —>

Переключения передач у механической коробки осуществляется в соответствии со схемой, которая указывается в технической документации к автомобилю. Опытные водители рекомендуют придерживаться приведенных ниже правил, которые позволят увеличить ресурс агрегата:

p, blockquote 49,0,0,0,0 —>

• использование прямой передачи (обычно четвертой) позволит значительно уменьшить потребление топлива;
• переключение скоростей на механической коробке передач следует выполнять строго в соответствии с разработанной производителем инструкцией;
• включение задней передачи производить только после полной остановки автомобиля;
• педаль сцепления выжимается быстро и до упора ее в пол, отпускать же следует плавно без рывка;
• на обледенелой или мокрой дороге движение накатом недопустимо;
• при прохождении поворотов не рекомендуется производить переключений передач;
• эффективным на свободной дороге является приемом торможения двигателем путем последовательного понижения передачи до минимальной;
• периодический контроль уровня масла в коробке и своевременная замена в процессе технического обслуживания обеспечит увеличение ее ресурса.

Видео — советы как переключать скорости на механической коробке передач:

p, blockquote 50,0,0,0,0 —>

p, blockquote 51,0,0,0,0 —>

Освоение приемов управления автомобилем требует постоянной практики. Действия инструктора показаны в мельчайших подробностях, наблюдение за ними позволит сформировать правильные мышечные реакции у начинающего водителя.

p, blockquote 52,0,0,0,0 —>

Масло для механической коробки передач

p, blockquote 53,0,0,0,0 —>

Техническое обслуживание агрегатов трансмиссии производится в соответствии с сервисной книжкой. В большинстве коробок МКПП замена эксплуатационной жидкости осуществляется через каждые 50-60 тысяч км пробега. За этот период в ней накапливаются продукты износа и теряются смазывающие свойства.

p, blockquote 54,0,0,0,0 —>

При ТО следует лить специальное трансмиссионное масло для механической коробки передач, указанное в руководстве по эксплуатации. Особенно это касается машин иностранного производства, применение несоответствующего масла может привести к износу и даже поломке агрегата.

p, blockquote 55,0,0,0,0 —>

Для ответа на вопрос какое масло в МКПП следует ознакомиться с записями в сервисной книжке, где делаются отметке о марке технической жидкости.

Специалисты рекомендуют использовать один ее вид при замене, что позволит свести к минимуму негативное воздействие на резиновые сальники. Замена масла в МКПП процедура несложная и может осуществляться самостоятельно без привлечения специалистов из автотехцентров. Это позволит сократить издержки на эксплуатацию автомобиля.

p, blockquote 57,0,0,0,0 —>

Механическая коробка передач отличается простотой конструкции и, как следствие, высокой надежностью. В Европе почти 80 процентов автомобильного парка оснащены МКПП, в нашей стране их доля еще выше.

p, blockquote 58,0,0,0,0 —>

Помимо высокой надежности, водителей привлекают и такие достоинства, как меньший расход топлива при одинаковых характеристиках двигателя. Неудобство, связанное с необходимостью ручного переключения передач, становится незаметным по мере выработки автоматизма действий.

p, blockquote 59,0,0,0,0 —>

Согласно отзывам владельцев Пежо 308, им нравится управлять автомобилем, укомплектованным механической коробкой передач.

Удобно вести поиск запчастей по VIN коду автомобиля (как), но не всегда это происходит в онлайн режиме.

Об автомобиле Renault Sandero Stepway New Источник Источник https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/auto/renault/sandero-stepvej.html) сказано много лестных слов.

Видео — как переключать скорости на механической коробке передач:

p, blockquote 61,0,0,0,0 —> p, blockquote 62,0,0,0,1 —>

МКПП в машине: что это такое

Современный автомобиль является сложным решением, которое состоит из большого количества различных узлов, механизмов и агрегатов. В конструктивном плане, машина сконструирована из тысяч всевозможных деталей. Что касается агрегатов, в основе любого ТС лежит двигатель и трансмиссия.

Если говорить о трансмиссии, основным элементом является коробка передач, которая осуществляет преобразование крутящего момента двигателя с последующей передачей указанного момента на ведущие колеса.

При этом коробки бывают разными: МКПП, АКПП, РКПП, CVT и т.д. Далее мы рассмотрим МКПП в машине, что это такое, а также преимущества и недостатки трансмиссии данного типа.

Коробка МКПП: особенности

Итак, дословно МКПП — механическая коробка переключения передач. Также данный тип трансмиссии называется просто коробка — механика или ручная коробка передач, механическая КПП и т.д.

Основным отличием от других типов трансмиссии (как правило, автоматических) является то, что на МКПП водитель самостоятельно выбирает и переключает передачи в соответствии с оборотами двигателя, нагрузками на ДВС, условиями движения и рядом других факторов.

Общее назначение любой коробки (как МКПП, так и других типов трансмиссий) заключается в преобразовании крутящего момента. Такая необходимость обусловлена тем, что ДВС имеет ограниченный диапазон оборотов, который оказывается более узким по сравнению с тем диапазоном, в котором на практике могут вращаться колеса автомобиля.

Также двигатель развивает крутящий момент и максимальную мощность на разных оборотах, (максимум крутящего момента обычно доступен на средних оборотах, тогда как максимальная мощность достигается на высоких оборотах).

Например, рабочий диапазон мотора составляет 6 тыс. об/мин, при этом обороты макс. крутящего момента составляют 3 тыс. об/мин, а максимальной мощности 5900-6000 тыс. об/мин. Так вот, трансмиссия позволяет двигателю работать в оптимальных условиях применительно к постоянно меняющимся условиям движения.

• Низкие передачи (пониженные) нужны для старта и последующего разгона, при движении с малой скоростью, а также при езде, когда автомобиль испытывает нагрузки (например, буксировка прицепа) преодолевает затяжные подъемы, препятствия и т.д.

В этом случае передаточное отношение низких передач подобрано так, чтобы двигатель «выдавал» высокий крутящий момент на средних оборотах. При этом машина не сможет набрать высокую скорость даже при учете того, что двигатель будет раскручен до высоких оборотов.

• Что касается высоких передач (повышенных), для движения с высокой скоростью нужно обеспечить более высокую частоту вращения колес при одновременном удержании оборотов двигателя в среднем диапазоне. Также для поддержания набранной скорости и увеличения скорости необходима мощность двигателя, которая достигается на более высоких оборотах.

Высшие передачи имеют меньшие передаточные числа по сравнению с низкими передачами, что позволяет автомобилю двигаться быстро даже на средних оборотах и ускоряться вплоть до достижения максимальных оборотов.

При этом на повышенных передачах машина не может двигаться с невысокой скоростью (для каждой передачи существует условный минимум скорости и оборотов, при которой на выбранной ступени мотор еще не глохнет). Также на высоких передачах авто не способно трогаться с места и т.д., так как двигатель не способен «выдать» нужный крутящий момент.

Перед включением каждой передачи водитель сначала выжимает сцепление, затем выбирает нужную передачу и переводит рычаг КПП в положение включения данной передачи. Затем педаль сцепления можно отпустить.

Если сравнивать МКПП с автоматическими КПП, именно первый вариант дает полный контроль над автомобилем. Водитель может раскручивать двигатель до максимальных оборотов, активно применять различные приемы (например, торможение двигателем и коробкой), удерживать силовую установку в диапазоне необходимых оборотов, переключаться через одну или две ступени как «вверх», так и «вниз» и т.д.

Плюсы и минусы МКПП

На фоне других типов трансмиссий следует выделить ряд преимуществ коробки МКПП по сравнению с аналогами. Прежде всего, конструкция дешевая, простая, вполне ремонтопригодная и надежная.

Машины с МКПП изначально дешевле, также «механика» не требует дорогостоящего обслуживания в процессе эксплуатации. Данный агрегат имеет небольшое количество трансмиссионного масла (зачастую, 2-3 литра), саму смазку нужно менять каждые 60 тыс. км.

Машину можно заводить с «толкача», свободно буксировать автомобиль без вывешивания ведущих колес, буксировать прицеп и другие авто, подвергать трансмиссию различным нагрузкам (буксовать, преодолевать препятствия на дороге и т.д.).

Единственное, из строя при повышенных нагрузках может выходить сцепление, ресурс которого обычно составляет 100-150 тыс. км., а также иногда возникают проблемы с кулисой и отдельными элементами.

• Теперь о минусах «механики». Прежде всего, МКПП предполагает прямое управление всеми процессами самим водителем. На практике это создает определенные неудобства, особенно для новичков.

Также при езде на механике водитель постоянно отвлекается на переключение передач, необходимо правильно подбирать ступень с поправкой на различные дорожные условия и т.д. В результате даже опытные автолюбители допускают ошибки, что приводит к преждевременным поломкам МКПП, усиленному износу трансмиссии и двигателя, а также в отдельных случаях к ДТП.

Что в итоге

Как видно, механическая коробка передач МКПП является разновидностью трансмиссии, где водитель переключает передач вручную. Такая коробка имеет относительное простое устройство, не требует дорогостоящего обслуживания, а также отличается высокой надежностью и большим ресурсом.

Источник http://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/avtoustrojstva/transmissiya/mkpp/mehanicheskaja-korobka-peredach.html
Источник Источник http://krutimotor.ru/chto-takoe-mkpp-v-mashine/