Как работает коробка передач автомобиля: Как работает коробка передач в автомобиле?

Содержание

Коробка передач в автомобиле

Трансмиссия любого автомобиля – это система, выполняющая функции преобразования, распределения и доведения крутящего момента от двигателя до ведущих колес. Коробка передач является наиболее важным элементом данной системы.

Содержание

КПП: функции и основные типы
Основные виды МКПП
Устройство двухвальной КПП и принцип ее работы
Основные неисправности МКПП
Основы эксплуатация и обслуживания МКПП

КПП: функции и основные типы

Коробка передач автомобиля предназначена для преобразования и распределения крутящего момента двигателя для последующего доведения его до ведущих колес, а также для изменения объема тяговых усилий при различных условиях движения транспортного средства. Кроме того, она призвана обеспечить разобщенную работу ведущих колес и двигателя (например, при прогреве двигателя или его работе на нейтральной передаче).

На данный момент существует четыре основных типа коробки:

механические;
роботизированные;
автоматические;
вариатор.

Механическая КПП («механика», МКПП) имеет самый простой принцип работы. Она представляет собой цилиндрический редуктор, для которого предусматривается ручной способ переключения передач.

Роботизированная коробка передач («робот») – это обычная «механика», в которой функции включения и выключения сцепления, переключения скоростей полностью автоматизированы. Управление данными процессами осуществляется специальными сервоприводами, которые контролируется электроникой.

Автоматическая КПП («коробка-автомат», АКПП) включает в себя гидротрансформатор, который заменяет сцепление и обеспечивает функцию регулирования крутящего момента, и механическую коробку передач (чаще всего, планетарный редуктор).

Вариатор – это бесступенчатая коробка передач, в которой используется гидравлический или механический принцип работы при преобразовании крутящего момента. Для вариатора, вообще, не существует понятия «передача»; он выдает их бесчисленное множество.

В настоящий момент и вариатор, и «робот», и «автомат» объединяют одним понятием — автоматическая коробка передач, которая в споре с «механикой» начинает постепенно одерживать верх. Однако до сих пор самой популярной остается МКПП. Это обусловлено следующими факторами:

максимальной простотой конструкции;
надежностью деталей и узлов к механическому воздействию и перегрузкам;
относительной дешевизной обслуживания и ремонта (даже капитального).

Благодаря данным качествам, механическая КПП – это самый распространенный тип коробки передач. Поэтому, не зря, современные автоматические АКПП снабжают функцией ручного переключения передач (например, типтроник).

Основные виды МКПП

Акцентируем внимание на «механике». Это будет наиболее оптимальным хотя бы потому, что знание МКПП позволит при определенных навыках и умениях осуществить ее текущее обслуживание и даже ремонт.

«Механика» — это ступенчатая коробка передач. Иными словами, принцип работы механики заключается в следующем: крутящий момент двигателя изменяется ступенями — парами взаимодействующих друг с другом шестерен. У каждой ступени определенное передаточное число, преобразовывает скорость вращения коленвала двигателя и обеспечивает вращение с необходимой угловой скоростью.

Число ступеней, которыми комплектуется коробка передач, лежит в основе классификации механических КПП. Так, выделяют:

четырехступенчатые;
пятиступенчатые;
шестиступенчатые и более.

Наиболее оптимальным вариантом у специалистов считается пятиступенчатая КПП, которая и является наиболее распространенной в среде «механики».

Вторым критерием классификации механической коробки является количество валов, используемых при преобразовании и распределении крутящего момента двигателя. Существуют трехвальные КПП (используемые преимущественно на заднеприводных транспортных средствах) и двухвальные (применяемые на переднеприводных автомобилях).

Устройство двухвальной КПП и принцип ее работы

Ограничимся анализом наиболее распространенного вида механической коробки передач — двухвальной. Устройство механической коробки передач включает в себя следующие детали и узлы:

первичный (или ведущий) вал;
блок шестерен первичного вала;
вторичный (или ведомый) вал;
блок шестерен вторичного вала;
механизм переключения передач;
муфты синхронизаторов;
картер;
главную передачу;
дифференциал.

Функции первичного вала сводятся к передаче крутящего момента двигателя (посредством соединения со сцеплением). Блок шестерен первичного вала жестко закреплен на валу.

Вторичный вал располагается параллельно первичному. Его шестерни, свободно вращающиеся на валу, находятся в зацеплении с шестернями первичного вала. Кроме того, на ведомом валу находится в жестко закрепленном состоянии шестерня — элемент главной передачи.

Назначение главной передачи и дифференциала сводится к передаче крутящего момента к ведущим колесам транспортного средства. Механизм переключения обеспечивает выбор необходимой передачи в конкретных условиях движения автомобиля.
Несмотря на то, что устройство коробки (двух — и трехвальной) различаются, принцип их работы один и тот же.

Нейтраль исключает подачу крутящего момента с двигателя на колеса. Перемещение рычага (включение передачи) означает перемещение муфты синхронизатора специальной вилкой. Муфта синхронизирует угловые скорости вторичного вала и соответствующей шестерни. Затем зубчатый венец муфты зацепляет зубчатый венец шестерни, что обеспечивает блокировку шестерни вторичного вала на самом валу. В итоге коробка передает крутящего момента с определенным передаточным числом от двигателя автомобиля на ведущие колеса.

Принцип работы механической коробки при переключении передач абсолютно идентичен.

Основные неисправности МКПП

Неисправности МКПП определяются особенностями ее устройства и эксплуатации. Наиболее распространенными техническими проблемами механической коробки передач являются следующие.

1. Затрудненное переключение (или включение) передач.
Указанная неисправность обусловлена выходом из строя механизма переключения передач, износом и заеданием синхронизаторов или шестерен, недостаточным уровнем или низким качеством трансмиссионного масла в картере.

2. Непроизвольное выключение передач.
Это обстоятельство (именуемое в просторечии — «вылетает скорость») определяется неисправностями блокировочного устройства (например, шариков-фиксаторов) и критическим износом синхронизаторов и шестерен.

3. Устойчивый шумовой фон при работе.
Данную неисправность необходимо конкретизировать. Специалисты выделяют три ее проявления:

шум при работе коробки;
шум при работе только одной конкретной передачи;
шум коробки при нейтральном положении рычага управления.

Общий шум коробки обуславливается изношенностью или повреждением подшипников, шестерен, синхронизаторов, шлицевых соединений, а также пониженным уровнем трансмиссионного масла в картере. Шум при работе одной из передач является показателем изношенности или повреждения конкретных шестерен и синхронизаторов. А вот шумовой фон в позиции «нейтраль» чаще всего свидетельствует об износе подшипника ведущего (первичного) вала.

4. Подтекание трансмиссионного масла.
Эта проблема коробки передач связана с избытком смазки в КПП или общей негерметичностью картера, вызванной повреждением сальников, уплотнительных прокладок, ослаблением крепления крышек.
Чаще всего описанные выше неисправности, связанные с износом и повреждением деталей и узлов, ликвидируются исключительно их заменой. Причем наиболее предпочтительным в этом деле является обращение в специализированный автосервис.

Основы эксплуатация и обслуживания МКПП

При соблюдении правил эксплуатации, правильном техническом и сервисном обслуживании у водителя не должно возникнуть проблем с КПП автомобиля. В этом случае она работает вплоть до окончания срока эксплуатации транспортного средства.

В процессе работы коробки необходимо постоянно контролировать уровень смазки – трансмиссионного масла – и выдерживать необходимый показатель, не допуская ни его превышения, ни занижения. В первом случае в КПП будет концентрироваться избыточное давление, во втором – не будет обеспечиваться должной смазки трущихся узлов и деталей, что приведет к уменьшению срока их работы. Кроме того, важной профилактической мерой является периодическая полная замена смазки, которая осуществляется в соответствии с технической документацией транспортного средства. Этот принцип эксплуатации КПП можно контролировать водителю самостоятельно, без привлечения специалиста.

Весьма часты случаи возникновения механических неисправностей коробки в результате необоснованно агрессивной и грубой работы водителя с рычагом переключения передач. Важно помнить, что переключение скоростей – это смена режимов работы коробки (изменение ступеней). Резкая и быстрая смена передач может привести к быстрому выходу из строя механизма переключения, синхронизаторов, и валов с шестернями.

И еще один момент: важно контролировать, как работает коробка переключения передач. Никто и никогда не заменит человеческий фактор: водителю, ощущающему нестандартность работы КПП, необходимо либо самостоятельно найти и устранить причину неисправности, либо (что предпочтительнее) обратиться к сервис-мену на СТО.

Как работает коробка передач в автомобиле? — Авто блог

Простое объяснение, что такое коробка передач.

В автомобиле компонентов и тысячи запчастей. Но кое-какие части любого автомобиля, осуществляют контроль как раз то, что делает вашу машину как раз движущимся транспортным средством, исходя из этого они играются более ключевую роль по сравнению с другими агрегатами автомобиля. К примеру, к крайне важным частям любой автомобили относится коробка передач.

Без нее крутящий момент от двигателя не имел возможность достигнуть колес и ваш автомобиль не тронулся бы с места.

Да, мы не должны обладать углубленными знаниями об устройстве автомобиля. Но, что такое коробка передач обязан знать любой шофер. Об этом сейчас и поболтаем.

Смотрите кроме этого: Десять самых необычных коробок передач

Имеется два главных типа коробок передач, каковые употребляются в большинстве машин на мировом авторынке — ручная КПП и автоматическая. Сейчас мы остановимся на этих двух главных коробках передач, не смотря на то, что необходимо подчеркнуть, что сейчас набирают популярность другие виды трансмиссий. К примеру, коробка передач с двойным сцеплением, которая трудится по принципу механической трансмиссии, но с компьютерным управлением сцепления.

Электроника сама машинально выжимает сцепление, но скорости переключает шофер. Кроме этого взяли распространение бесступенчатые автоматические коробки вариатор (CVT). Принцип действия аналогичной коробки основан на ременном приводе по аналогии с велосипедной цепной передачей.

Кроме этого сейчас на рынке начали появляться машины без коробок. В большинстве случаев, машины без трансмиссии применяют лишь электрический двигатель.

Перед тем как углубиться в описание принципа работы коробки передач, давайте обозначим главные термины:

Передача: В данном понимании передача воображает в коробке комплект определенных шестерёнок, каковые трудясь синхронно совместно, регулируют соотношение между скоростью колеса и скоростью двигателя. Кроме этого данный термин употребляется для описания каждой скорости коробки передач. К примеру, в автоматической коробки электроника машинально выбирает какой вал с шестернями применять для оптимальной передачи крутящего момента.

В механической трансмиссии шофер самостоятельно выбирает нужную скорость.

Передаточное отношение: это отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего.

Сцепление: Механизм подключения либо отключения двигателя к (от) совокупности передачи (коробки).

Коробка передач: Механизм передачи крутящего момента от двигателя на колеса транспортного средства.

Рычаг переключения передач: Рычаг, что шофер применяет для управления коробкой выбора и передач нужной скорости.

Сейчас перейдем конкретно к описанию, как трудятся две самый распространенные коробки передач.

Механическая коробка передач

без сомнений, во всем мире на данный момент автоматическая коробка передач стала самой популярной. По данным статистики мировых продаж машин, львиная часть всех реализованных новых транспортных средств в 2014 года, были оснащены автоматической трансмиссией. Но тем не мене, механическая коробка передач вопреки прогнозам до тех пор пока, что так же, как и прежде употребляется во всемирной индустрии.

В большинстве случаев, механическая трансмиссия более несложна по собственной конструкции и по собственному принципу работы. Как раз с нее мы и начнем.

Технологии, каковые экономят расход горючего

По собственной главной конструкции механическая коробка является наборомзубчатых шестерен и валов (входные и выходные валы). Шестерни одного вала взаимодействуют с шестернями другого вала. В следствии соотношения между включенной передачей на входном валу и включенной передачи на выходном валу определяет неспециализированное передаточное число определенной передачи.

Шофер выбирает нужную передачу на механической коробке передач, перемещая рычаг переключения скоростей. Рычаг руководит перемещением передач на протяжении входного вала. Перемещая рычаг вперед либо назад, выбирается необходимый комплект шестеренок для включения нужно скорости.

В большинстве случаев, при переключении рычага верх либо вниз два комплекта шестерней находятся на одном валу. При переключении рычага влево либо вправо выбор комплекта шестеренок происходит на различных валах.

Как ездить на механике: Десять несложных шагов

Дабы включить передачу в механической коробке передач шофер нажимает сперва на педаль сцепления, в следствии чего крутящий момент двигателя при выжатом сцеплении не передается на коробку, потому, что двигатель отключается от входного вала КПП. Это разрешает посредством рычага коробки выбрать нужную скорость, подключив необходимый комплект шестерен. По окончании выбора нужной передачи шофер отпускает педаль сцепления, и крутящий момент начинает передаваться на первичный вал и потом на выбранный вал, что со своей стороны передает крутящий момент на колеса и привода.

Автоматическая коробка передач

В автоматической коробке передач процесс работы куда сложнее в отличие от механики. Одно из самых заметных различий между механической и автоматической коробкой, это то, что автоматическая трансмиссия не применяет муфты. В большинстве случаев, автоматическая коробка применяет гидротрансформаторы, каковые и отключают двигатель от коробки (от вала с комплектом шестерен).

Функция гидротрансформаторов основана на правилах гидродинамики, которую в рамках данной статьи растолковать реально сложно. Для этого нужно подключить математику и другие естественные науки. Но главный суть несложен. В то время, когда двигатель трудится на маленьких оборотах, маленький крутящий момент передается посредством жидкости и разные каналы на комплект шестеренок.

В то время, когда двигатель трудится скоро, то крутящий момент передается на валы напрямую.

Благодаря преобразованию крутящего момента, шестерни в коробки смогут вольно делать собственную работу без участия водителя. Но как коробка машинально выбирает нужную скорость, которую в механической трансмиссии выбирает шофер вручную?

В отличие от механики где, в большинстве случаев, конструкция коробки воображает два параллельных вала, автоматическая коробка применяет планетарное размещение валов с шестернями. В отличие от механической коробки, в автоматической трансмиссии употребляется богатый выбор разных комплектов шестерен, каковые машинально подключаются к передаче крутящего момента в зависимости от скорости.

Вместо ручного переключения скоростей употребляется гидравлическое автоматическое переключение скоростей, которое управляется электроникой. Коробка управляется особым модулем, в который запрограммированы все соотношения передаточных чисел. В зависимости от подключаемого комплекта планетарного механизма, электронная программа определяет какую передачу включить посредством гидравлического автоматического управления.

Механическая коробка передач — как она трудится?

Темы которые будут Вам интересны:

Как работает коробка передач на mercedes amg?
Какая автоматическая коробка передач лучше
Автоматических коробки передач в россии устанавливают на то же количество автомобилей — «автоновости»
Автоматические коробки передач, которые стали лучше механических кпп

Автомобильные коробки передач: как работают механические и автоматические коробки передач

(Изображение предоставлено: Getty Images)

Коробка передач является одним из строительных блоков современного автомобиля. Неудивительно, что это также одна из самых сложных частей оборудования внутри любого автомобиля.

Двигатель автомобиля соединяется с его коленчатым валом, который вращается тысячи раз в минуту, согласно книге «Трибологические процессы в системах клапанного механизма с облегченными клапанами» (открывается в новой вкладке). Это слишком быстро для колес, поэтому шестерни преобразуют мощность в скорости, с которыми колеса могут справиться. В шестернях используются блокирующиеся зубья, соединяющие маленькие быстро движущиеся шестерни с более крупными шестернями с большим количеством зубьев, и эта большая шестерня вращается с меньшей скоростью.

Нижние передачи имеют более крупные зубья и позволяют двигателю развивать высокое усилие без быстрого движения автомобиля, что идеально, если вы едете медленно или в гору, согласно журналу Transportation Research Part A: General (opens in new tab ).

Более высокие передачи обеспечивают большую скорость, а не крутящий момент, что отлично подходит для плавного движения по автостраде.

Низкие передачи обеспечивают большую мощность, а более высокие передачи обеспечивают большую скорость, но чтобы достичь этих высоких скоростей, вам нужно переключаться между передачами вверх. Большинство автомобилей имеют как минимум пять передач, что дает водителям более точный контроль над мощностью и скоростью.

Механические коробки передач

Механические коробки передач сложны — вот как работает коробка передач в большинстве автомобилей.

История шестерен

Коробки передач существуют уже давно. Согласно материалам конференции AIP , первую современную механическую коробку передач продемонстрировали французские изобретатели Луи-Рене Панар и Эмиль Лавассор в 1894 году, а Луи Рено усовершенствовал конструкцию в 1898 году. В 1928 году Cadillac представила синхронизированную систему. для более плавного переключения передач.

Связанный: Формула 1: технологии, формат и факты о Формуле-1

Шестерни для других целей даже старше, чем автомобили, и остатки древних шестерен были обнаружены в Китае 4-го века. Старейшие в мире рабочие часы используют шестеренки для определения времени в Солсберийском соборе с 1386 года. (Изображение предоставлено Getty Images)

Большинство автомобилей по-прежнему используют либо механическую, либо автоматическую коробку передач, но некоторые новые автомобили оснащены современными системами вариатора или двойного сцепления, по данным Driving. ca .

CVT означает «бесступенчатая трансмиссия». Это разновидность автоматической коробки передач, но она отличается от обычного оборудования одним ключевым моментом. Согласно данным Международного журнала научных и инженерных исследований, вместо обычных передач, при которых водитель может чувствовать переходы, коробки передач CVT имеют конусообразную конструкцию и систему шкивов для создания плавного перехода вверх и вниз в диапазоне мощности автомобиля. в новой вкладке). Это эффективная система, которая часто используется в гибридных автомобилях.

Системы двойного сцепления часто встречаются в полуавтоматических автомобилях, позволяя автомобилю предварительно выбирать передачи, а это означает, что водитель может переключать передачи невероятно быстро. Эта система часто присутствует на высокопроизводительных автомобилях и автомобилях с лепестками переключения передач на рулевом колесе.

Механические коробки передач также не застрахованы от инноваций. Volkswagen выпустил новую механическую коробку передач под названием MQ281, которая повышает эффективность и снижает выбросы , согласно веб-сайту Volkswagen .

Автоматические коробки передач

Автоматические коробки передач появились в продаже в 1940-х годах, согласно Международному журналу автомобильного дизайна , и сейчас они часто более популярны, чем механические коробки передач. По данным Readers’ Digest (открывается в новой вкладке), на самом деле подавляющее большинство водителей в США используют транспортное средство с механической коробкой передач.

Связанный: Центральный замок: как работает электрическое запирание дверей автомобиля

В автоматических коробках передач отпадает необходимость в педали сцепления, которая отключает двигатель от трансмиссии для переключения передач. Вместо этого они используют систему гидротрансформатора, полагаясь на трансмиссионное масло для передачи энергии от входного вала к шестерням. Компьютеры в автомобиле точно определяют, когда нужно переключать передачи.

Это обеспечивает плавное переключение передач и более легкое вождение, а автоматические коробки передач часто более эффективны, чем их аналоги с механической коробкой передач.

Дополнительные ресурсы

Наглядную демонстрацию механической коробки передач вы можете посмотреть в этом видео от Lesics (откроется в новой вкладке). Чтобы узнать больше о будущем автомобильных передач, прочитайте эту статью на веб-сайте Volkswagen (откроется в новой вкладке).

Библиография

«Принципы работы клапанного механизма (откроется в новой вкладке)». Трибологические процессы в системах клапанного механизма с облегченными клапанами. Новые исследования и моделирование (2016).
«Оптимальное вождение для экономии топлива на одном автомобиле (откроется в новой вкладке)». Транспортные исследования Часть A: Общие.
«Расчет передаточного числа и сравнение между спортивным внедорожником (внедорожником) и гоночным приложением (откроется в новой вкладке)». Материалы конференции AIP (2018 г.).
«Автоматизация вождения: изучение философии дизайна у авиации (откроется в новой вкладке)». Международный журнал дизайна транспортных средств (2007 г. ).
«Вариатор конического типа с высокоскоростными вариантами (открывается в новой вкладке)». Международный журнал научных и инженерных исследований (2015 г.).

Майк — независимый журналист и консультант по технологиям, увлекающийся играми, футуристическими технологиями и автоспортом. Ранее Майк работал писателем в журнале PC Pro и публиковал статьи о технологиях для многих других СМИ, включая TechRadar, Wired, PC Advisor, Stuff, The Inquirer и Red Bull Gaming.

Автомобильные коробки передач: как работают механические и автоматические коробки передач

(Изображение предоставлено: Getty Images)

Двигатель автомобиля соединяется с его коленчатым валом, который вращается тысячи раз в минуту, согласно книге «Трибологические процессы в системах клапанного механизма с легкими клапанами» (открывается в новой вкладке). Это слишком быстро для колес, поэтому шестерни преобразуют мощность в скорости, с которыми колеса могут справиться. В шестернях используются блокирующиеся зубья, соединяющие маленькие быстро движущиеся шестерни с более крупными шестернями с большим количеством зубьев, и эта большая шестерня вращается с меньшей скоростью.

Нижние передачи имеют более крупные зубья и позволяют двигателю развивать высокие уровни мощности без быстрого движения автомобиля, что идеально, если вы едете медленно или в гору, согласно журналу Transportation Research Part A: General (opens in new tab ).