В основном на автомобилях применяют простые ступенчатые передачи, переключение передач, в которых происходит передвижением зубчатых колес или передвижением муфт.
Рис. Ступенчатая передача
В передаче из двух шестерен меньшая шестерня является ведущей, а большая – ведомой. Крутящий момент на ведомой шестерне будет больше, чем на ведущей, во столько раз, во сколько число зубьев на ведомой шестерне больше, чем на ведущей. Частота вращения ведущей шестерни будет соответственно больше частоты вращения ведомой шестерни. Передаточным числом, называется число полученное от деления числа зубьев ведомой шестерни, на число зубьев ведущей шестерни.
Для получения вращающего момента, различного по величине, необходимого для работы автомобиля, в коробке передач имеются несколько пар шестерен с различными передаточными числами. Общее передаточное число получается при умножении передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче.
Если между ведомой и ведущей шестерней поместить промежуточную шестерню, и через нее подавать крутящий момент, то ведомая шестерня изменит направление движения на обратное.
На рисунке изображена трехступенчатая передача, которая имеет три скорости передние и одну заднюю. Картер коробки передач отлит из чугуна и имеет две крышки боковую и верхнюю, гнезда для крепления валов и осей. В нижней и боковой стенках картера сделаны отверстия для слива отработавшего масла и для заполнения коробки передач свежим.
Рис. Простейшая коробка передач. 1 – картер, 2 – шестерня первичного вала, 3 – зубчатый венец, 4 – рычаг переключения передач, 5 – ползуны, в – подвижная шестерня третьей и четвертой передач, 7 – подвижная каретка шестерен первой передачи и заднего хода, 8 – вилка, 9 – блок шестерен заднего хода, 10 – шестерня заднего хода, 11 – шестерня первой передачи, 12 – шестерня постоянного зацепления.
Ведущий вал коробки передач изготовлен из стали вместе с ведущей шестерней и зубчатым венцом. При зацеплении малой шестерни подвижной каретки 7 с шестерней 11 промежуточного вала, позволяет включить первую передачу. При этом частота вращения ведомого вала, будет значительно меньше, по сравнению с частотой вращения этого же вала, когда в зацеплении участвуют другие пары шестерен на переднем ходу, а крутящий момент будет наибольшим. В картере 1 закреплены три вала, ведущий, ведомый и промежуточный вал. Ведущий и ведомый валы расположены на одной оси. Ведомый вал имеет шлицы и передним концом опирается на роликовый подшипник, помещенный внутри заднего конца ведомого вала. Передача вращения от ведущего вала на ведомый происходит при помощи промежуточного вала. Ведущий вал находится в постоянном соединении с промежуточным валом, через шестерни 2 и 12.
Для включения двух оставшихся передних передач взаимодействуют две подвижные шестерни, закрепленные на шлицах ведомого вала и шестерни, жестко закрепленные на промежуточном валу.
Рычаг 4 передвигает подвижные шестерни ведомого вала через вилки 8, которые перемещаются вместе с ползунами 5.
Третья передача включается перемещением самой малой подвижной шестерни до зацепления ее с зубчатым венцом 3. В этом случае вращение происходит минуя промежуточный вал, от ведущего вала к ведомому.
Блок шестерен 9 используется для включения заднего хода. Блок шестерен установлен на оси, запрессованной в картере. При движении задним ходом вращающее движение от ведущего вала к ведомому происходит через шестерню заднего хода 10, расположенную на промежуточном валу и блок шестерен на подвижную каретку шестерен 7.Механизм переключения передач размещен на верхней крышке картера коробки передач.
Четырехступенчатая коробка передач
Устройство коробки передач на различных автомобилях может отличаться, но принципиальная схема оставаться примерно одинаковой.
Рис. Коробка передач автомобиля ГАЗ. а – устройство, б – схема переключения передач, 1 – рычаг переключения передач, 2 – вилка, 3 и 12 шестерни третьей передачи, 4 и 11 – шестерни второй передачи, 5 – подвижная шестерня второй и первой передачи, 6 – вторичный вал, 7 – привод спидометра, 8 – шестерня первой передачи и заднего хода, 9 и 10 – блок шестерен заднего хода, 13 – картер, 14 и 17 – шестерня привода промежуточного вала, 15 – промежуточный вал, 16 – синхронизатор, 18 – первичный вал, 19 – роликовый подшипник, 20 – шарик фиксатора, 21 – крышка, А, Б, В – зубчатые венцы, 3Х – задний ход, НП – нейтральная передача, I – IV – передачи.
У картера коробки передач блочная конструкция, разделенная перегородками на три секции. В первой секции размещена главная передача, во второй – зубчатые колеса первой и второй передачи, а также зубчатые колеса заднего хода, в третьей секции – зубчатые колеса третьей и четвертой передач. Две первые секции имеют общее отверстие для слива масла, которое закрыто пробкой с магнитом, для сбора металлических (чугунных и стальных)частиц , попавших в масло. Третья секция также имеет отверстие для слива масла, закрытое пробкой с вклеенным постоянным магнитом. В третьей секции расположено зубчатое колесо привода спидометра. В передней части картера коробки передач крепится картер сцепления, в задней – задняя крышка.
Внутри корпуса коробки передач на подшипниках вращаются три вала ведущий (первичный) 18, связанный через сцепление с коленчатым валом двигателя, ведомый (вторичный)6, соединенный через карданную передачу и другие механизмы с ведущими колесами автомобиля, и промежуточный 15.
Ведущий вал (первичный) вращается на двух подшипниках: передний конец вала 18 на игольчатом подшипнике, запрессованном в болт маховика, а задний конец запрессован на подшипнике, установленном в отверстие картера коробки передач. Ведущий вал изготовлен вместе с ведущей шестерней и зубчатым венцом А, жестко соединенным с промежуточным валом 15. На ведущем валу установлено блокирующее разрезное кольцо, которое препятствует смещению подшипника и вала назад. Крышка заднего подшипника препятствует смещению вала вперед. На переднем конце вала нарезаны шлицы, для скользящей посадки ведомого диска сцепления.
Ведомый (вторичный вал) в средней части имеет шлицы, передним концом опирается на роликовый подшипник 19, установленный в торцевой выточке ведущего вала. Другой конец ведомого вала опирается, на подшипник, расположенный в задней стенке корпуса. На шлицах ведомого вала установлена подвижная шестерня 5 первой и второй передач. Оси ведомого и ведущего валов совпадают между собой.
Первую и вторую передачу включают посредством перемещения подвижной шестерни 5 назад или вперед. Вторую передачу включают зацеплением шлицев шестерни 5, с зубцами шестерни 4, первую передачу включают перемещением шестерни 5, до зацепления с шестерней 8, а задний ход – перемещение блока шестерен 9, при этом меньшая шестерня блока 9, зацепляется с шестерней 5, а большая с шестерней 4.
Сверху картер закрывают крышкой 21, в которой установлен механизм переключения, состоящий из ползунков, замков, фиксаторов 20 и рычага переключателя передач 1.
Действует механизм следующим образом. Рычагом 1, при помощи ползунков и вилок перемещают скользящую шестерню 5, муфту синхронизатора 16 или блок 9 шестерен заднего хода и вводят в зацепление с различными шестернями. Схему переключения передач смотрите на рисунке.
Положения рычага переключения передач автомобиля ГАЗ-53А.
Фиксаторы 20 в крышке коробки передач удерживают в определенном положении шестерни или муфты синхронизатора 16 при включении передач. Фиксатор состоит из пружины и шарика. Шарик входит в специальный вырез на ползуне и силой упругости пружины удерживает ползун от произвольного перемещения. Замки, которые расположены между ползунами, предотвращают одновременное перемещение двух ползунов, т.е. две передачи одновременно включиться не могут. Замок состоит из сухаря, который при передвижении одного из ползунов входит в вырез другого, препятствуя перемещению последнего. При включении сцепления вращаются ведущий и промежуточный валы.
Пятиступенчатая коробка передач
Пятиступенчатая коробка передач устанавливается на автомобилях ЗИЛ. Пять передач предназначены для движения вперед и одна передача для движения назад. Коробка передач пятиступенчатая трехходовая, имеет два синхронизатора для включения второй и третьей, четвертой и пятой передач. Валы и шестерни расположены аналогично четырехступенчатой коробки передач, но на ведомом мосту и промежуточном добавлено по одной косозубой шестерне постоянного зацепления. Шестерни всех валов, кроме шестерен первой передачи, находятся в постоянном зацеплении. На промежуточном валу все шестерни закреплены шпонками, кроме шестерен первой передачи. Первую передачу включают перемещением вперед прямозубой шестерни 7.
