Механическая коробка передач: наглядное пособие для новичков

Для любого новичка самым главным является постичь, что же там находится внутри этого загадочного механизма, заставляющего автомобиль бодро бежать по дороге, подчиняясь любому движению руки водителя. Какие такие узлы и детали позволяют ему проделывать сложные повороты, менять скорость и так далее. Конечно, для автомобиля важны и трансмиссия, и двигатель, и все остальные узлы, однако сегодня подробнейшему рассмотрению подвергнется механическая коробка передач, как основная составляющая мотора – практически сравнимого лишь с сердцем человека по значимости для авто. Кто-то может возразить, что механическая коробка передач скоро полностью уйдет в прошлое, замененная новым аналогом – автоматической коробкой передач. Возможно это и так, однако еще очень многие модели машин оснащены именно такой системой передач, а значит стоит рассмотреть подробнее принцип ее работы.

Модель для изучения

Для того чтобы как можно подробнее изучить из чего же на самом деле состоит коробка передач механического исполнения и каков ее реальный принцип действия возьмем интереснейший подсобный материал. Фирма  «PacPac» выпускает уникальный конструктор, наглядно показывающий все подробности деталей, из которых состоит интересующий в данном случае узел двигателя. Конечно, возможно здесь нет таких деталей как синхронизатор, муфты и вилки, однако все остальные детали вполне смогут передать основной принцип действия коробки передач. Главный смысл заключается в демонстрации того каким образом происходит изменение передаточного отношения в коробке при помощи различных шестерен будет вполне понятен.

Немного истории развития коробок передач или начало начал

Все узлы и детали сложных механизмов, таких как автомобиль сначала испытаны на простейших механизмах. В данном случае поговорим о самом простейшем средстве передвижения, изобретенном еще на заре развития механизмов - о велосипеде. Казалось бы, какое отношение имеет велосипед к механической коробке передач автомобиля? Из чего же состоит велосипед? На самом деле здесь нет ничего сложного: два колеса, крепящиеся на жесткой раме и приводящиеся в движение при помощи системы звездочек: ведущей и ведомой. Звездочки-шестеренки соединены цепью, ведущее колесо вращается при помощи педалей, прикрепленных на шестеренке. Вот и вся конструкция. Этого вполне хватает, чтобы передвигаться по ровной дороге, не требующей особых усилий для вращения педалей, однако если на пути велосипедиста встречается подъем, то ему придется слезть с велосипеда и пешком подняться в гору, так как усилий прилагаемых для вращения колеса не хватает для преодоления подъема. Чтобы решить такую проблему конструкторам пришлось немного преобразовать велосипед, добавив ему еще несколько шестеренок разного диаметра позволяющих изменять передаточное отношение. Что же это за загадочное передаточное отношение? Этот термин обозначает число, получаемое при делении скорости вращения ведомой звезды на скорость вращения ведущей. Или иначе – чем больше диметр ведомой шестеренки и меньше диаметр ведущей – тем легче можно будет преодолеть подъем в гору и тем меньше человеку придется приложить для этого усилий. Скорость при этом конечно упадет, и чтобы не терять этот показатель в настоящий момент в любом магазине можно приобрести усовершенствованные модели велосипедов оснащенные набором звездочек на обоих колесах, позволяющих велосипедисту менять их в зависимости от рельефа и от того с какой скоростью он хочет передвигаться, приложив минимум усилий. Как видим, именно на велосипеде был обкатан простейший вид коробки передач.

От простого к сложному. Автомобиль

Казалось бы, зачем приводить пример работы велосипеда, ведь автомобильный мотор и соответственно коробка передач несравнимы по сложности. Но принцип работы у них примерно такой же, только на велосипеде система шестеренок передает крутящий момент получаемый силой мышц велосипедиста, а на машине количество оборотов двигателя. Существенным нюансом, конечно же, является то, что если велосипедист сразу практически может развить необходимую скорость, то автомобилю нужно для этого произвести поэтапное переключение системы шестеренок, где и важна как раз механическая коробка передач. Именно с помощью этого механизма и происходит изменение передаточного отношения. Теперь выясним – между какими же деталями это происходит.

Механическая коробка передач: базовые сведения

Если представить механическую коробку передач схематично то, в общем, то ничего казалось бы сложного. В основном это просто набор из нескольких валов расположенных параллельно и нанизанных на них шестеренок! В ранних вариантах коробки передач шестерни имели прямые зубья, однако они издавали чудовищный шум и лязг, поэтому сейчас используются шестерни с косыми зубьями. Это нововведение позволяет мотору снизить шумовую нагрузку. Основная функция этого механизма заключается в передаче крутящего момента создаваемого мотором на ось ведущих колес автомобиля. В основном используются коробки передач с двумя или тремя валами. Сначала рассмотрим трехвальный вариант. Итак, КПП с тремя валами:
•    первичный вал;
•    вторичный;
•    передаточный вал.

Первичный и вторичный валы коробки передач располагаются на одной оси, однако независимо друг от друга, вращение также происходит отдельно. Третий вал – передаточный находится непосредственно под первыми двумя. Первый вал соединен при помощи муфты сцепления с маховиком двигателя. Из всех трех валов первый самый короткий и имеет на втором конце жестко укрепленную шестерню, которая и передает крутящий момент на шестеренку передаточного вала. В отличие от первичного вала, который имеет одну шестеренку, передаточный вал имеет шестерен по количеству передач плюс еще одна принимающая от первичного вала. Все шестерни на передаточном валу закреплены жестко и даже изготовлены вместе с самим валом из одной заготовки. Эти шестерни можно назвать ведущими, поскольку именно они и передают крутящий момент на вторичный вал, который также имеет то количество шестерен, равное числу передач. Если на передаточном валу все элементы закреплены жестко, то на вторичном шестерни не имеют такой посадки, они посажены на подшипники. Вторичный вал передает вращение уже непосредственно колесам.

Повторяем еще раз схему коробки передач: Первичный вал, через механизи сцепления получает вращающий момент от маховика двигателя и с помощью единственной жестко закрепленной шестерни передает его на промежуточный вал, который с помощью также жестко закрепленных шестерен вращает вторичный вал, а тот в свою очередь передает вращение непосредственно колесам с помощью кардана и редуктора заднего моста. Вот так все просто и незамысловато. Что же – включаем передачу.