Автолюбителю

  Автомобиль

Учебник водителя

3. Коробка передач

Коробка передач служит для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к карданному Балу, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции

Во время трогания автомобиля с места при движении на подъем с грузом крутящий момент на колесах должен быть большим, чем при движении по горизонтальному участку дороги, когда автомобиль движется по инерции и сопротивление движению меньше. Для этого на автомобилях применяют ступенчатые шестеренчатые коробки передач.

В шестеренчатой передаче, состоящей из двух шестерен, из которых меньшая является ведущей, а большая ведомой (рис. 121, а), крутящий момент на ведомой шестерне будет большим во столько раз, во сколько число зубьев ведомой шестерни будет больше числа зубьев ведущей.

Число, получаемое от деления числа зубьев ведомой шестерни на число зубьев ведущей шестерни, называется передаточным числом. Если в передаче участвует несколько пар шестерен, то общее передаточное число получается умножением передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче.

Для получения крутящего момента, различного по величине и необходимого для работы автомобиля, в разных условиях, в коробке передач имеется несколько пар шестерен с различным передаточным числом. Передаточные   числа коробок передач приведены в табл. 6.

Если между ведущей и ведомой шестернями поместить промежуточную шестерню и через нее передавать крутящий момент, то ведомая шестерня изменит направление движения на обратное (рис. 121, б).

Коробка передач (рис. 122) состоит из картера, ведущего вала с шестерней, ведомого вала, промежуточного вала, оси шестерни заднего хода, набора шестерен и механизма переключения передач.

Картер коробки передач отлит из чугуна и имеет верхнюю и боковую крышки, гнезда для крепления валов и осей. В нижней и боковой стенках сделаны отверстия для слива отработавшего масла и заполнения коробки свежим.

Ведущий вал изготовлен из стали вместе с ведущей шестерней и зубчатым венцом. Передним концом ведущий вал установлен в подшипнике в выточке коленчатого вала, а задним — в гнезде передней стенки картера. Установка ведущего вала выполнена так, что только Beдущая шестерня и венец помещены внутри картера, а на выступающей из коробки шлицованной части вала установлена ступица ведомого диска сцепления. Ведомый вал имеет шлицы и передним концом опирается на роликовый подшипник, установленный в выточке ведущего вала. Другой конец ведомого вала в выточке картера коробки установлен в шариковом подшипнике. На шлицах ведомого вала установлены передвижные шестерни. Оси обеих валов совпадают.

Промежуточный вал состоит из шестерен различного диаметра, выполненных в виде блока и закрепленных на нем. Блок шестерен посажен на роликовых подшипниках на оси или вместе с валом на подшипниках установлен в гнездах стенок картера. Промежуточный вал вращается всегда вместе с ведущим валом, так как их шестерни находятся в постоянном зацеплении. Шестерни заднего хода (одна или в виде блока из двух шестерен) вращаются на оси, закрепленной в отверстиях стенок картера.

Механизм переключения передач служит для включения передач, установки шестерен в нейтральное положение и для включения заднего хода. Передачи включают перемещением шестерен или муфт на ведомом валу. В зависимости от количества передвижных шестерен или муфт определяют тип коробки. При двух передвижных шестернях или муфтах коробка двухходовая, а при трех — трехходовая. В зависимости от числа передач, включаемых для движения вперед, различают трех-, четырех- и пятиступенчатые коробки передач. Механизм переключения передач размещен на верхней крышке, рычаг переключения передач — непосредственно на крышке коробки (ГАЗ-53А, ЗИЛ-130) или на кронштейне опоры рычага (КамАЗ).

Четырехступенчатая коробка передач автомобиля ГАЗ-53А. В коробке передач автомобиля ГАЗ-53А имеются четыре передачи для движения вперед и одна—-заднего хода (рис. 123). В постоянном зацеплении находится шестерня ведущего и промежуточного валов, шестерни второй и третьей передач промежуточного и ведомого валов. Передачи включают перемещением шестерни первой передачи и синхронизатора, а задний ход включают, перемещением блока, состоящего из двух шестерен, расположенных на отдельной оси.

Первая передача включается перемещением назад шестерни первой передачи ведомого вала, ее наружные зубья входят в зацепление с шестерней первой передачи промежуточного вала

Вторая передача включается перемещением шестерни первой передачи вперед, ее внутренние зубья входят в зацепление с торцевым венцом шестерни постоянного зацепления второй передачи, закрепляя ее на ведомом валу (рис. 124, б).

Третья передача включается перемещением назад муфты синхронизатора. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с торцевым венцом шестерни постоянного зацепления третьей передачи, закрепляя ее на ведомом валу (рис. 124, в).

Четвертая передача включается перемещением вперед муфты синхронизатора, ее зубья входят в зацепление с венцом ведущего вала, соединяя ведущий и ведомый валы. Промежуточный вал в передаче крутящего момента не участвует (рис. 124, г).

Задний ход включается перемещением блока шестерен заднего хода на оси до ввода в зацепление их с шестернями первой передачи промежуточного и ведомого валов (рис. 124, д).

Пятиступенчатая коробка передач автомобиля ЗИЛ-130.;' На автомобиле ЗИЛ-130 установлена пятиступенчатая трехходовая коробка "передач, имеющая пять передач для движения вперед и одну для движения задним ходом (рис. 125). Коробка передач имеет два синхронизатора для включения второй и третьей, четвертой и пятой передач

Шестерни ведущего, промежуточного и ведомого валов., кроме шестерен первой передачи, находятся в постоянном зацеплении и имеют косые зубья. На промежуточном валу все шестерни, кроме шестерни первой передачи, изготовлены отдельно и закреплены на нем шпонками. На ведомом валу шестерня первой передачи посажена на шлицах, а остальные шестерни могут вращаться на валу свободно. Сливное отверстие картера закрыто пробкой с магнитом для улавливания чугунных и стальных частиц. Сверху коробка передач закрыта крышкой, в которой размещен механизм переключения передач. Два боковых люка закрыты штампованными крышками. На специальных автомобилях в эти люки могут устанавливаться дополнительные механизмы.

Схема передачи крутящего момента с ведущего на ведомый вал показана на рис. 126.

Первая передача (см. рис. 126, а) включается перемещением вперед шестерни первой передачи ведомого вала.

Вторая передача (см. рис. 126, 0) включается перемещением назад муфты синхронизатора второй и третьей передач. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне второй передачи, закрепляя ее на ведомом валу.

Третья передача (см. рис. 126, б) включается перемещением вперед муфты синхронизатора.     Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне третьей передачи, закрепляя ее на ведомом валу.

Четвертая передача (см. рис. 126, г) включается перемещением назад муфты синхронизатора четвертой и пятой передач. Зубья муфты через венец закрепляют шестерню четвертой передачи на ведомом валу.

Пятая' передача (см. рис. 126, д) включается перемещением вперед этой же муфты синхронизатора. При этом наружные зубья муфты входят в зацепление с внутренними зубьями ведущего вала, соединяя его непосредственно с ведомым валом (прямая передача), промежуточный вал в передаче крутящего момента не участвует.

Задний ход (см. рис. 126, е) включается перемещением шестерни первой передачи по шлицам ведомого вала назад до включения ее с шестерней блока заднего хода. Передача крутящего момента с промежуточного вала на ведомый будет происходить через дополнительную шестерню, вследствие чего ведомый вал будет вращаться в обратном направлении.  

Синхронизатор. Бесшумное включение передач возможно при условии предварительного уравнивания окружных скоростей включаемых в зацепление шестерен. Для этой цели служит синхронизатор.

Коническая поверхность блокирующего кольца опирается на конический выступ шестерни или ведущего вала и благодаря возникающей между ними силе трения их частота вращения уравнивается. При дальнейшем перемещении муфты ее зубья бесшумно входят в зацепление с венцом шестерни второй передачи или ведущего вала.

В автомобиле ЗИЛ-130 применяют синхронизатор инерционного типа/ На шестернях второй, третьей и четвертой передач и на ведущем валу выполнены боковые конические выступы с внутренними зубьями для включения. Синхронизатор (рис. 129) состоит из муфты с двумя зубчатыми венцами, посаженными на шлицах ведомого вала, двух блокирующих колец с внутренними конусами, трех пальцев и трех фиксирующих разрезных сухарей с пружинами. В муфте выполнено шесть отверстий, имеющих по бокам конусные выточки. Через три из них проходят пальцы, жестко соединяющие блокирующие кольца. В средней части пальцев сделаны выточки с конусными фасками. Через остальные три отверстия проходят разрезные сухари с конусными выточками посредине, внутри которых помещены пружины. При перемещении муфты синхронизатора блокирующие кольца, перемещаясь вместе с муфтой, подводятся до соприкосновения с конусной поверхностью выступа включаемой шестерни. Вследствие разности частот вращения муфты синхронизатора и включаемой шестерни происходит сдвиг блокирующего кольца по отношению к отверстиям диска, и пальцы, опираясь на коническое отверстие муфты, будут препятствовать дальнейшему ее перемещению. Когда частота вращения шестерни и блокирующего кольца уравнивается, конические поверхности выточек пальцев и отверстий муфты не будут препятствовать ее дальнейшему перемещению; разрезные сухари сходятся, пружины сжимаются, муфта перемещается и передача включается бесшумно.

Механизм переключения передач. Перемещение шестерен при включении и выключении передач в коробке осуществляется при помощи механизма переключения. Механизм переключения передач (рис. 130) состоит из рычага, ползунов, вилок переключения, фиксаторов, замков и предохранителя включения заднего хода. Рычаг переключения передач на автомобилях ЗИЛ-130 и ГАЗ-53А установлен на крышке коробки передач. Он имеет утолщение в виде головки, входящей в гнездо прилива крышки, и удерживается от проворачивания шпилькой. В сверлениях крышки размещены ползуны, на которых закреплены вилки переключения и переводные головки с пазами. В пазы входит нижний конец рычага, а вилки — в выточки передвижных шестерен или муфт синхронизаторов. Для включения передачи перемещают верхний конец рычага в определенное положение, при этом нижний конец перемещает ползун с вилкой и шестерней до включения нужной передачи. Для удержания шестерен коробки передач во включенном или нейтральном положении служат фиксаторы.

Фиксатор состоит из шарика с пружиной в канале, высверленном в крышке коробки передач. На ползуне имеются выемки. При включении передачи или при нейтральном положении шарик под действием пружины входит в выемку, фиксируя ползун в определенном положении. Чтобы переместить ползун, необходимо приложить усилие, достаточное для выталкивания шарика из выемки.

Во время переключения передачи нижний конец рычага может установиться на стыке двух переводных головок и перемещать одновременно два ползуна и, следовательно, включать две передачи. Так как ведомый вал не может вращаться с двумя различными частотами, то могут поломаться зубья шестерен. Чтобы не допустить, одновременного включения двух передач, применяют замок, который сделан в виде шариков или стержней, размещенных в горизонтальном канале между ползунами. На ползунах выполнены выемки против канала замков, при их. расположении соответственно нейтральному положению. Длина стержня замка и диаметр двух шариков равны расстоянию между ползунами плюс одна выемка. Переместить один из ползунов невозможно, пока часть шарика или конец стержня не войдет в выемку соседнего ползуна и не застопорит его.

Для предотвращения от включения заднего хода при движении вперед применяют предохранитель, который состоит из плунжера с пружиной в переводной головке. На автомобиле КамАЗ установлен дистанционный привод переключения передач (рис. 131), который состоит из составного рычага со сферической головкой, расположенной на кронштейне опоры, рычагов передней тяги, передней и промежуточной тяги, соединенной с рычагом, механизма переключения передач, расположенного в корпусе на крышке коробки передач.

Управление механизмом переключения передач делителя осуществляется пневматической системой (рис. 132). При включении переключателя на рычаге переключения передач в верхнее или нижнее положение трос перемещают золотник крана управления и сжатый воздух от редукционного клапана подводится к воздухораспределителю, устанавливая его золотник в одно из двух крайних положений. При нажатии на педаль сцепления упор толкателя открывает клапан включения делителя, через который воздух поступает в ту или другую полость силового цилиндра, передвигает поршень со штоком и вилку включения синхронизатора делителя.