Механическая коробка передач, принцип работы

Ищем двух авторов для нашего сайта, которые ОЧЕНЬ хорошо разбираются в устройстве современных автомобилей.

Обращаться на почту aleksandr.belozerov@gmail.com.

Перед тем, как приобрести первый автомобиль или поменять предыдущий, каждый человек берёт в расчёт несколько факторов:

1. Внешний вид авто;
2. Тип топлива;
3. Параметры двигателя;
4. Тип кузова;
5. Какая в автомобиле будет трансмиссия.

Коробка передач в каждом автомобиле бывает либо автоматическая, либо механическая. Чем они отличаются друг от друга, и какой тип лучше выбрать, каждый автовладелец решает сам.

Так как современные реалии требуют от человека мобильности и быстроты перемещения, автомобили прочно вошли в нашу жизнь, помогая преодолевать большие расстояния и перевозить грузы. Не всем удаётся быстро освоить управление «железным конём», тем более ещё 40 лет назад у большинства автомобилей не было даже гидроусилителя руля.

Совершенствуя конструкцию автомобилей, чтобы популяризировать автомобили в мире, конструкторы придумали автоматическую коробку передач, которая позволила сосредоточиться на вождении, не отвлекая водителя на переключение передач. Но сделало ли это автомобиль менее ремонтопригодным? Попробуем разобраться, какая коробка лучше: автоматизированная или механическая.

Российские водители больше привыкли к тому, что на их автомобилях установлена механическая коробка передач, поэтому с недоверием относятся к АКПП. Те же, кто уже давно передвигается на иномарках бизнес-класса, привыкли к «автомату» и для них не стоит вопрос, что лучше: мкпп или акпп. Последние годы даже отечественные производители автомобилей стали серийно устанавливать АКПП на свои модели.

МКПП называют ещё «ручной», так как переключение передач возможно только механическим путём, с помощью руки. Данный тип коробки наиболее простой, так как в механическом переключении передач не нужны никакие электронные устройства.

МКПП ставятся на бюджетные автомобили, а раз самой популярной машиной в России являются «Жигули» (на которых никогда не ставилась автоматическая коробка), большинство водителей умеют ездить именно на механической коробке передач. Редкие автошколы могут похвастаться наличием автомобилей с АКПП, да и в качестве первой машины начинающие водители чаще всего берут недорогую отечественную машину (или простую иномарку), поэтому наших водителей очень смешат моменты в зарубежных (особенно американских) фильмах, когда там спрашивают, умеет ли кто-то водить машину с МКПП. Не все знают, что в Америке автомобилей с МКПП очень мало, да и те чаще всего достаточно специфические (спорт кары или грузовики).

Принципы работы МКПП чем-то похожи на переключение передач в велосипеде. В коробке находятся два вала, один из которых соединён с двигателем, а другой – с карданом. Когда происходит переключение передачи, меняются шестерёнки на валах, а так как они имеют разные размеры, то и тяговое усилие создаётся разное.

На первой передаче самая маленькая шестерёнка на ведущем валу соединяется с самой большой на ведомом валу. Когда происходит переключение на более высокую передачу, диаметры рабочих шестерёнок меняются. На самой высокой передаче самая большая шестерёнка находится уже на ведомом валу, а малая — на ведомом. За счет использования и подбора шестерёнок различного диаметра, происходит увеличение или уменьшение скорости.

Главное отличие «механики» от «автомата» заключается в том, что в МКПП усилие, необходимое для переключения передачи, создаётся за счёт мускульной силы водителя:

1. Рычаг в салоне двигает штоки;
2. Они толкают муфты;
3. Шестерни блокируются;
4. Вторичный вал проворачивается;
5. Новые шестерни цепляются и передача включается.

Положительные и отрицательные моменты при использовании автомобиля с МКПП

Из плюсов механической коробки передач можно назвать следующие:

1. Экономия. Во-первых, «механика» позволяет сэкономить на масле, расход которого в два раза меньше, чем в авто, оборудованном автоматической коробкой передач. Во-вторых, это экономия топлива, но при одном условии: вы должны знать некоторые нюансы вождения такого авто. На участке дороги, где начинается спуск, необходимо включить нейтральную передачу, таким образом, чтобы машина катилась сама по себе. Только, к сожалению, такой прием считается незаконным и противоречит правилам дорожного движения. Ну, и в-третьих, это разница в денежных средствах, которые придется потратить при вынужденном ремонте коробки. Почти на любом СТО вам смогут починить механическую КПП, так как простая конструкция с отсутствием сложных узлов, коими оснащен «автомат», не требует специальных углубленных знаний (ну и, как следствие, небольшая цена за неисправные детали). Этот факт, несомненно, позволяет самостоятельно разобраться в поломке и самому устранить неисправность (тут на помощь придут многочисленные видео в сети Интернет). Да и «механика» сама по себе считается достаточно надежной, в отличие от «автомата»;
2. Простой принцип работы, который может постичь даже водитель без стажа;
3. «Механика» позволяет быстрее разогнать автомобиль, за счет того, что вы сами решаете, когда лучше переключить передачу. «Автомат» же напротив, переключает ее на с определенных оборотах автоматически (хотя современные «автоматы» не уступают в динамике МКПП);
4. В зимнюю пору года завести машину с механической коробкой передач легче – небольшой объем масла при сильном морозе обладает не такими вязкими свойствами, как то же масло, но в двойном объеме, соответственно, и сопротивление тоже будет меньше;
5. Пробуксовка никак не повлияет на состояние машины в целом, в то время, как авто с коробкой передач автоматического типа очень не любит буксовать, поскольку это вызывает повышенный перегрев масла, поэтому дрифтеры отдают предпочтение «механике»;
6. Научившись ездить на «механике», водитель с лёгкостью пересядет на «автомат». Если учиться сразу на АКПП, то езда на механической коробке будет затруднительной.

Естественно, что МКПП имеет и свои минусы:

1. Иногда (особенно на отечественных автомобилях и лёгких грузовиках) для того, чтобы переключить передачу, нужно приложить достаточно большое усилие. Хотя в иномарках передачи переключаются легко, но постоянная работа рычагом утомляет, особенно при движении в пробках;
2. Приходится отвлекаться на переключение передач (хотя водители со стажем этого не замечают), на «автомате» ничто не мешает процессу вождения;
3. Начинающие водители могут спалить сцепление при езде на МКПП (особенно если будут трогаться на горку). Палёное сцепление придётся менять, а это не дешёвое удовольствие;
4. Многие не знают этого нюанса, но общий ресурс двигателя напрямую зависит от вида КПП, установленной на автомобиль. Автоматическая коробка более плавно переключает передачи, что положительно сказывается на состоянии двигателя.

Принцип работы автоматической коробки передач

АКПП помогает водителю сосредоточится на дороге и не отвлекает его на переключения передач в процессе вождения. Многие мужчины считают «автомат» женским вариантом и не хотят пересаживаться на него, оправдывая это тем, что хотят полностью контролировать свою машину. Таким водителям нужно напомнить, что все мощные автомобили бизнес-класса оснащены АКПП, так как механическая коробка не может обеспечить достаточный комфорт при движении.

Тем, кто хочет знать устройство своего автомобиля, нужно знать, чем отличается МКПП и АКПП. В устройстве «автомата главную роль играют редуктор и гидротрансформатор. Переключения передач напрямую зависят от давления масла, которое повышается или понижается, в зависимости от оборотов двигателя.

Настройки АКПП такие, что при повышении оборотов до 5 тысяч, передача автоматически повышается, а при снижении до 1500 оборотов – понижаются. Хотя данные настройки отличаются у разных автомобилей и зависят от темпа езды. Если разгон медленный, автомат может переключиться и на 3 000 оборотов, а если интенсивный – то и на 6 тысячах. Кроме этого, некоторые АКПП оснащены спорт режимом, который крутит двигатель до красной зоны, прежде чем переключить передачу.

Плавное переключение передач на «автомате» связано с тем, что переключения происходят плавно, а на МКПП шестерни фиксируются достаточно резко.

Современные АКПП можно разделить на три большие группы, хотя третья группа относится к гибридному типу:

1. АКПП классического типа;
2. Вариатор, который может снимать с мотора максимальную мощность, плавно изменяя крутящий момент;
3. Коробка «робот». По сути, она является МКПП, которая внешне выглядит и переключается как классическая АКПП. Достаточно экономичная и лёгкая, может стоять на малолитражных автомобилях, хотя высокая стоимость экономически нецелесообразна для установки коробки такого типа на бюджетные малолитражки.

Плюсы автоматической коробки заключаются в следующем:

1. Хотя старые АКПП были достаточно долго «думающие», современные 6-7 ступенчатые «автоматы» не уступают в динамике механическим коробкам (если вы конечно не профессиональный гонщик);
2. Современные автомобили с новыми моделями АКПП употребляют меньше топлива, хотя при знании некоторых нюансов МКПП всё же экономичней;
3. Машиной с «автоматом» легче управлять;
4. Общий ресурс двигателя, работающего в связке с АКПП выше.

Естественно, что есть минусы и у автоматических коробок:

1. Всё-таки динамика у большинства моделей АКПП отстаёт от МКПП, так как множество автомобилей с «автоматом» далеко не новые;
2. Расход топлива даже у новых автоматических коробок будет выше, чем у МКПП, если водитель на «механике» будет пользоваться ездой накатом на нейтральной передаче;
3. В АКПП залито в 2-3 раза больше масла, что сильно ударяет по карману при замене;
4. Хотя АКПП ломается значительно реже ( незнание основ езды на «автомате» может быстро отправить эту коробку в аварийный режим), сам ремонт будет стоить в несколько раз дороже.

Можно ли заменить автоматическую коробку передач на механическую

Замена АКПП на МКПП — процедура достаточно сложная, но выполнимая. Установка МКПП вместо «автомата» была весьма популярна в 90-е годы, так как в то время просто не умели ремонтировать автоматические коробки. Владельцу машины с АКПП при поломке было в разы дешевле купить комплект для установки МКПП взамен старого «автомата». В наше время такими процедурами практически не занимаются, так как АКПП ремонтируют достаточно профессионально и можно купить контрактную коробку.

И АКПП и МКПП имеют свои достоинства и недостатки. Каждый водитель может выбрать такой тип коробки, который ему больше подходит. Если вы любите мощные и комфортные автомобили, то АКПП единственный выбор, так как только мощные спортивные машины оснащаются МКПП. При выборе автоматической коробки будьте готовы в случае поломки выложить круглую сумму на ремонт.

Если вам нужен недорогой в обслуживании и экономичный автомобиль, то он будет с небольшим объёмом двигателя и МКПП. Ремонт данной коробки доступен, и его можно сделать даже в гараже.

Помните, что АКПП придётся ремонтировать только в специализированном сервисе, зато она идеально подойдёт водителям, которые живут в больших городах с интенсивным движением.

Несмотря на недостатки, Число автомобилей с автоматической коробкой с каждым годом становится всё больше. Даже отечественный производитель начинает ставить его на серийные модели. Возможно, через десяток лет, автомобили с МКПП станут большой редкостью на дорогах.

Механическая коробка передач

Механическая коробка передач (сокращенное название МКПП) пока остается самым распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя. Свое название коробка получила от механического (ручного) способа переключения передач.

Механическая коробка передач относится к ступенчатым коробкам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими словами, имеет свое передаточное число.

Передаточным числом называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Разные ступени коробки передач имеют разные передаточные числа. Низшая ступень имеет наибольшее передаточное число, высшая ступень – наименьшее.

В зависимости от числа ступеней различают четырехступенчатые, пятиступенчатые, шестиступенчатые коробки передач и выше. Наибольшее распространение на современных автомобилях получила пятиступенчатая коробка передач.

Из всего многообразия конструкций МКПП можно выделить коробки двух основных видов: трехвальные и двухвальные. Трехвальная коробка передач устанавливается, как правило, на заднеприводные автомобили. Двухвальная механическая коробка передач применяется на переднеприводных легковых автомобилях. Устройство и принцип работы данных коробок передач имеют существенные различия, поэтому они рассмотрены отдельно.

Устройство трехвальной механической коробка передач

Трехвальная коробка передач состоит из ведущего (первичного), промежуточного, ведомого (вторичного) валов, на которых размещены шестерни с синхронизаторами. В конструкцию коробки также входит механизм переключения передач. Все элементы размещены в картере (корпусе) коробки передач.

Ведущий вал обеспечивает соединение со сцеплением. На валу имеются шлицы для ведомого диска сцепления. Крутящий момент от ведущего вала передается через соответствующую шестерню, находящуюся с ним в жестком зацеплении.

Промежуточный вал расположен параллельно первичному валу. На валу располагается блок шестерен, находящийся с ним в жестком зацеплении.

Ведомый вал расположен на одной оси с ведущим. Технически это осуществляется за счет торцевого подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал. Блок шестерен ведомого вала не имеет закрепления с валом и поэтому свободно вращается на нем. Блок шестерен промежуточного и ведомого вала, а также шестерня ведущего вала находятся в постоянном зацеплении.

Между шестернями ведомого вала располагаются синронизаторы (другое название — муфты синхронизаторов). Работа синхронизаторов основана на выравнивании (синхронизации) угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. Синхронизаторы имеют жесткое зацепление с ведомым валом и могут двигаться по нему в продольном направлении за счет шлицевого соединения. На современных коробках передач синхронизаторы устанавливаются на всех передачах.

Механизм переключения трехвальной коробки передач обычно располагается непосредственно на корпусе коробки. Конструктивно он состоит из рычага управления и ползунов с вилками. Для предотвращения одновременного включения двух передач механизм оснащен блокирующим устройством. Механизм переключения передач может также иметь дистанционное управление.

Картер коробки передач служит для размещения конструктивных частей и механизмов, а также для хранения масла. Картер изготавливается из алюминиевого или магниевого сплава.

Принцип работы трехвальной МКПП

При нейтральном положении рычага управления крутящий момент от двигателя на ведущие колеса не передается. При перемещении рычага управления, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора. Муфта обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и ведомого вала. После этого, зубчаты венец муфты заходит в зацепление с зубчатым венцом шестерни и обеспечивается блокировка шестерни на ведомом валу. Коробка передач осуществляет передачу крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Движение задним ходом обеспечивается соответствующей передачей коробки. Изменение направления вращения осуществляется за счет промежуточной шестерни заднего хода, устанавливаемой на отдельной оси.

Устройство двухвальной механической коробки передач

Двухвальная коробка передач состоит из ведущего (первичного) и ведомого (вторичного) валов с блоками шестерен и синхронизаторами. Помимо этого в картере коробки передач размещены главная передача и дифференциал.

Ведущий вал, также как и в трехвальной коробке, обеспечивает соединение со сцеплением. На валу жестко закреплен блок шестерен.

Параллельно ведущему валу расположен ведомый вал с блоком шестерен. Шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. На ведомом валу жестко закреплена ведущая шестерня главной передачи. Между шестернями ведомого вала установлены муфты синхронизаторов.

С целью уменьшения линейных размеров, увеличения числа ступеней в ряде конструкций коробок передач вместо одного ведомого вала устанавливаются два и даже три ведомых вала. На каждом из валов жестко закреплена шестерня главной передачи, которая находится в зацеплении с одной ведомой шестерней — по сути три главных передачи.

Главная передача и дифференциал передают крутящий момент от вторичного вала коробки к ведущим колесам автомобиля. Дифференциал при необходимости обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм переключения передач двухвальной коробки, как правило, дистанционного действия, т.е. расположен отдельно от корпуса коробки. Связь между коробкой и механизмом может осуществляться с помощью тяг или тросов. Наиболее простым является тросовое соединение, поэтому оно чаще используется в механизмах переключения.

Механизм переключения передач двухвальной коробки состоит из рычага управления, соединенного тросами с рычагами выбора и включения передач. Рычаги в свою очередь соединены с центральным штоком переключения передач с вилками.

Под выбором передачи понимается поперечное движение рычага управления относительно оси автомобиля (движение к паре передач), под включением передачи – продольное движение рычага (движение к конкретной передаче).

Принцип работы двухвальной механической коробки передач

Принцип работы аналогичен трехвальной коробке. Основное отличие заключается в особенностях работы механизма переключения передач.

Движение рычага управления при включении конкретной передачи разделяется на поперечное и продольное. При поперечном движении рычага управления усилие передается на трос выбора передач. Тот, в свою очередь, воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг осуществляет поворот центрального штока вокруг оси и, тем самым, обеспечивает выбор передач.

При дальнейшем продольном движении рычага усилие передается на трос переключения передач и далее на рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное перемещение штока с вилками. Соответствующая вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и осуществляет блокирование шестерни ведомого вала. Крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса.

http://auto-gl.ru/mehanicheskaya-korobka-peredach-princip-raboty/
http://systemsauto.ru/box/mkpp.html