В настоящий момент наиболее распространенной остается механическая коробка передач. Свое название устройство получило от ручного способа переключения передач.

«Механика» относится к ступенчатым коробкам, другими словами крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Ступенью называют пару взаимодействующих шестерен. Причем, каждая ступень имеет определенное передаточное число.

Под передаточным числом понимают отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Ступени МКПП имеют разные передаточные числа. Таким образом, наибольшее передаточное число у низшей ступени, а наименьшее передаточное число – у высшей ступени.

Существует множество видов МКПП, но особого внимания заслуживают двухвальные и трехвальные. Двухвальной коробкой комплектуются переднеприводные транспортные средства. Трехвальную чаще всего можно встретить на машинах с задним приводом. Конструкции и принцип действия этих коробок передач существенно различаются, поэтому требуют более детального рассмотрения.

Устройство трехвальной МКПП

Состоит из первичного (ведущего), промежуточного и вторичного (ведомого) валов. На данных валах находятся шестерни с синхронизаторами. Кроме того, конструкцией коробки предусмотрен механизм переключения передач. Данные элементы расположены в картере МКПП.

За соединение со сцеплением отвечает ведущий вал. На данном валу предусмотрены шлицы для ведомого диска сцепления. Передача крутящего момента от ведущего вала осуществляется с помощью соответствующей шестерни, которая имеет с валом жесткое зацепление.

Параллельно ведомому валу размещен вал промежуточный с расположенным на нем блоком шестерен. Данный блок имеет с валом жесткое зацепление.

Ведомый и ведущий валы находится на одной оси. Такая схема реализовывается с помощью торцевого подшипника на ведущем валу, в который входит ведомый вал. Блок шестерен ведомого вала не закреплен на нем, поэтому может свободно вращаться. Блок шестерен промежуточного и ведомого вала, шестерня ведущего вала имеют постоянное зацепление.

Муфты синхронизаторов (или синхронизаторы) располагаются между шестернями ведомого вала. Их основная функция заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения. Синхронизаторы имеют жесткое зацепление с ведомым валом и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в продольном направлении. Во всех современных коробках передач предусмотрены синхронизаторы для каждой передачи.

В трехвальной МКПП механизм переключения, как правило, располагается на корпусе коробки. Конструкция данного механизма включает рычаг управления и ползуны с вилками. Чтобы исключить риск одновременного включения двух передач, в механизме предусмотрено специальное блокирующее устройство. Механизм также может иметь дистанционное управление.

Картер коробки передач производится из магниевого либо алюминиевого сплава. Картер необходим для хранения масла и размещения в нем механизмов и конструктивных частей коробки.

Принцип действия трехвальной МКПП

Нейтральное положение рычага управление означает, что передача крутящего момента от двигателя к ведущим колесам осуществляться не будет. Когда рычаг управления подвергается перемещению, соответствующая вилка перемещает муфту синхронизатора, что обеспечивает синхронизацию угловых скоростей соответствующей шестерни и вторичного вала. Далее, зубчатые венцы муфты и шестерни зацепляются, благодаря чему происходит блокировка шестерни на вторичном валу. Производится передача крутящего момента от мотора к ведущим колесам с заданным передаточным числом.

За движение транспортного средства задним ходом отвечает соответствующая передача. Промежуточная шестерня заднего хода, установленная на отдельной оси, отвечает за изменение направления вращения.

Устройство двухвальной МКПП

Конструкция двухвальной коробки включает первичный (ведущий) и вторичный (ведомый) валы с блоками шестерен и синхронизаторами. В картере размещены дифференциал и главная передача.

Как и в трехвальной МКПП, ведущий вал выполняет функции по соединению со сцеплением. Блок шестерен жестко зафиксирован на валу.

Ведомый вал с блоком шестерен имеет параллельное положение относительно ведущего вала. Шестерни ведомого вала сцеплены с шестернями ведущего вала и свободно вращаются на валу. Ведущая шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Между шестернями ведомого вала предусмотрены синхронизаторы.

Для увеличения числа ступеней и уменьшения линейных размеров в некоторых конструкциях коробок передач предусмотрено два либо три ведомых вала. При этом на каждом из них имеется шестерня главной передачи, которая сцеплена с одной ведомой шестерней – по сути, выходит три главный передачи.

Передачу крутящего момента от вторичного вала к ведущим колесам машины осуществляет главная передача и дифференциал. Если возникнет потребность, дифференциал способен обеспечить вращение колес с разной угловой скоростью. Как правило, в двухвальной МКПП механизм переключения передач имеет дистанционное управление, при этом связь между коробкой и механизмом переключения реализовывается посредством тросов либо тяг. Чаще всего используется тросовое соединение, поскольку проще реализовывается технически.

Конструктивно механизм переключения являет собой рычаг управления, который с помощью тросов соединен с рычагами выбора и включения передач. Эти рычаги имеют соединение с центральным штоком переключения передач с вилками.

Под выбором передачи подразумевают поперечное движение рычага управления относительно оси транспортного средства (движение к паре передач). Под включением передачи понимают продольное движение рычага (движение к определенной передаче).

Принцип действия двухвальной МКПП

Принцип действия практически такой же, как у трехвальной коробки. Главным отличием являются особенности функционирования механизма переключения передач.

При включении определенной передачи движение рычага управления различают на продольное и поперечное. В процессе поперечного движения рычага усилие передается на трос выбора передач. Далее трос воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг выполняет поворот центрального штока вокруг оси, выполняя таким образом выбор передачи.

Осуществляя дальнейшее продольное движение рычага, усилие будет передаваться на трос переключения передач и рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное передвижение штока с вилками. Вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и производит блокирование шестерни вторичного вала. Происходит передача крутящего момента на ведущие колеса от силовой установки.