Как работает коробка переключения передач (КПП)?

Как работает коробка переключения передач (КПП)?

Коробка переключения передач предназначена для изменения крутящего момента, обеспечиваемого двигателем, посредством снижения или повышения числа оборотов.

Техника

Этикетки

рычаг переключения передач, автомобиль, коробка передач, сцепление, скорость, число оборотов, шестерня, синхронизатор кольцо, ось, задний ход, производство автомашин, двигатель внутреннего сгорания, физика, техника, транспорт

Связанные экстра

Сцены

Расположение коробки передач

Автомобиль приводится в движение двигателем с определённой мощностью. Однако крутящий момент, достигаемый при данной мощности, не всегда достаточен для движения автомобиля и поэтому его необходимо повысить. Крутящий момент тем больше, чем меньше число оборотов колёс.
В коробке переключения передач крутящий момент, обеспечиваемый двигателем, можно изменять посредством уменьшения или увеличения числа оборотов. Это можно осуществить при посредстве зубчатых колёс (шестерён): чем меньше зубчатое колесо, вращающее более крупное, тем меньше число оборотов ведомого большого колеса, то есть тем больше крутящий момент.

Устройство коробки передач

Для того, чтобы двигатель мог привести в движение колёса, между ними необходимо создать связующее звено, которое в определённый момент может быть прервано. Этим звеном является сцепление. А оптимальный крутящий момент можем обеспечить при помощи пары шестерён, выбранных для соответствующей передачи.

Работа сцепления

При отпущенной педали сцепления двигатель вращает первичный вал коробки передач, а вместе с ним и колёса. Если выжать педаль сцепления, то двигатель работает без передачи крутящего момента на валы коробки передач и на колёса. В этом случае мы можем переключить нужную передачу.

Работа синхронизирующего кольца

Для предотвращения треска и износа при переключении передач необходима синхронизация шестерён, что означает настройку сцепляемых шестерён на одну и ту же скорость. Это достигается при помощи синхронизирующего кольца: при трении конической поверхности происходит выравнивание угловых скоростей вращения деталей с разными оборотами, после чего возможно бесшумное переключение передачи.

Работа коробки передач

В синхронизированной коробке передач все пары зубчатых колёс находятся в постоянном зацеплении. В то время как на промежуточном валу коробки передач закрепление шестерён жёсткое, на ведомом валу шестерни свободно вращаются, каждая на своём подшипнике. Включение передач происходит таким образом, что нужная шестерня блокируется на ведомом шлицевом валу и привод автомобиля осуществляется через данную пару шестерён.

Начало движения автомобиля происходит при включенной первой передаче. В этот момент при помощи штока, связанного с рычагом переключения передач, и закрепленной к нему муфтой блокируется первая шестерня на ведомом валу. Привод от первичного вала передаётся через наименьшую шестерню промежуточного вала на наибольшую шестерню ведомого вала. Для начала движения автомобиля необходим большой крутящий момент, поэтому передача должна иметь наибольшее передаточное отношение, то есть наименьшая шестерня приводит в действие наибольшую.

По достижении автомобилем определённой скорости достаточен и меньший крутящий момент. Поэтому передаточное отношение последующих передач становится всё меньше, то есть разница в размерах ведомого и ведущего зубчатых колёс уменьшается. На второй передаче муфта включения передач блокирует вторую шестерню на ведомом шлицевом валу и привод осуществляется через неё.

На третьей передаче муфта блокирует третью шестерню на ведомом шлицевом валу. Привод осуществляется через третьи шестерни промежуточного и ведомого валов. Скорость продолжает расти, в то время как крутящий момент уменьшается.

На четвёртой передаче скорость увеличивается, что в дальнейшем снижает и крутящий момент. В данном случае привод осуществляется непосредственно через первичный со вторичным валом, в передаче мощности ни одна из шестерён не участвует, каждая может свободно вращаться.

Число оборотов главного вала двигателя равно числу оборотов ведомого вала. Данная передача называется прямой передачей.

Задний ход

Для включения заднего хода задействована дополнительная шестерня между шестернями промежуточного и ведомого валов.
При этом направление вращения ведомого вала изменяется на противоположное: автомобиль будет двигаться задним ходом.

На низких передачах автомобиль мощнее, но медленнее; на высоких передачах скорость возрастает, более экономичен расход топлива, однако ускорение более слабое.

Анимация

Речевое сопровождение

Автомобиль приводится в движение двигателем с определённой мощностью. Однако крутящий момент, достигаемый при данной мощности, не всегда достаточен для движения автомобиля, и поэтому его необходимо повысить. Крутящий момент тем больше, чем меньше число оборотов колёс.
В коробке переключения передач крутящий момент, обеспечиваемый двигателем, можно изменять посредством уменьшения или увеличения числа оборотов. Это можно осуществить при посредстве зубчатых колёс (шестерён): чем меньше зубчатое колесо, вращающее более крупное, тем меньше число оборотов ведомого большого колеса, то есть тем больше крутящий момент.

Для того, чтобы двигатель смог привести в движение колёса, между ними необходимо создать связующее звено, которое в определённый момент может быть прервано. Этим звеном является сцепление. А оптимальный крутящий момент можно обеспечить при помощи пары шестерён, выбранных для соответствующей передачи.

При отпущенной педали сцепления двигатель вращает первичный вал коробки передач, а вместе с ним и колёса. Если выжать педаль сцепления, то двигатель работает без передачи крутящего момента на валы коробки передач и на колёса. В этом случае мы можем переключить нужную передачу.

Для предотвращения треска и износа при переключении передач необходима синхронизация шестерён, что означает настройку сцепляемых шестерён на одну и ту же скорость. Это достигается при помощи синхронизирующего кольца: при трении конической поверхности происходит выравнивание угловых скоростей вращения деталей с разными оборотами, после чего возможно бесшумное переключение передачи.

В синхронизированной коробке передач все пары зубчатых колёс находятся в постоянном зацеплении. В то время как на промежуточном валу коробки передач закрепление шестерён жёсткое, на ведомом валу шестерни свободно вращаются, каждая на своём подшипнике. Включение передач происходит таким образом, что нужная шестерня блокируется на ведомом (шлицевом) валу и привод автомобиля осуществляется через данную пару шестерён.

Начало движения автомобиля происходит при включенной первой передаче. В этот момент при помощи штока, связанного с рычагом переключения передач, и закреплённой к нему муфтой блокируется первая шестерня на ведомом валу.

Привод от первичного вала передаётся через наименьшую шестерню промежуточного вала на наибольшую шестерню ведомого вала. Для начала движения автомобиля необходим большой крутящий момент, поэтому передача должна иметь наибольшее передаточное отношение, то есть наименьшая шестерня приводит в действие наибольшую.

По достижении автомобилем определённой скорости достаточен и меньший крутящий момент. Поэтому передаточное отношение последующих передач становится всё меньше, то есть разница в размерах ведомого и ведущего зубчатых колёс уменьшается. На второй передаче муфта включения передач блокирует вторую шестерню на ведомом шлицевом валу и привод осуществляется через неё.

На третьей передаче муфта блокирует третью шестерню на ведомом (шлицевом) валу. Привод осуществляется через третьи шестерни промежуточного и ведомого валов. Скорость продолжает расти, в то время как крутящий момент уменьшается.

На четвёртой передаче скорость увеличивается, что в дальнейшем снижает и крутящий момент. В данном случае привод осуществляется непосредственно через первичный со вторичным валом, в передаче мощности ни одна из шестерён не участвует, каждая может свободно вращаться.

Число оборотов главного (коленчатого) вала двигателя равно числу оборотов ведомого вала. Данная передача называется прямой передачей.

Для включения заднего хода задействована дополнительная шестерня между шестернями промежуточного и ведомого валов.

При этом направление вращения ведомого вала изменяется на противоположное: автомобиль будет двигаться задним ходом.

На низких передачах автомобиль мощнее, но медленнее; на высоких передачах скорость возрастает, более экономичен расход топлива, однако ускорение более слабое.

Связанные экстра

Двухтактный двигатель

Двухтактный двигатель – это особый вид двигателя внутреннего сгорания, рабочий цикл...

Двигатель Ванкеля

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания с высоким коэффициентом полезного действия.

Как работает дифференциал?

Дифференциал распределяет движущую силу между ведущими колёсами и позволяет им при...

Физика велосипеда

Изучив действие велосипеда, мы сможем понять многие законы физики.

Четырёхтактный двигатель Отто

Анимация представит работу типа двигателя, который наиболее часто используется в автомобилях.

Конструкция легкового автомобиля

Анимация показывает внешнюю и внутреннюю конструкцию легкового автомобиля.

Дизельный двигатель

Принцип действия этого двигателя внутреннего сгорания запатентовал немецкий инженер...

Типы шестерён

В процессе вращения шестерни передают крутящий момент другой части.

История развития автомобилей

В анимации показано развитие автомобилей с самого начала и до настоящего времени.

"Форд Модель Т"

Популярная модель американского автомобильного завода была первым автомобилем,...

"Патент-Моторваген" (Карл Бенц, 1886)

Автомобиль, сконструированный немецким инженером, считается первым транспортным средством...

Added to your cart.