Каково передаточное число коробки передач автомобиля и «короткой» коробки передач. Что лучше?

Правильно подобранное передаточное обеспечивает взаимосвязанную работу всех элементов автомобиля. При выборе передаточного числа необходимо руководствоваться характеристиками двигателя, но не стоит забывать и про колеса, точнее про их размер.

Изменяя передаточную величину крутящего момента может увеличиваться или уменьшаться. Это достигается изменением зубьев у каждой шестерни.

Зависимость числа и мощности следующая, чем выше число, тем мощней передача. Это говорит о том, что мотор автомобиля будет в разы быстрее выкручивать заветное количество оборотов. Высокое число обеспечивает быстрое ускорение.

Слишком малая передаточная цифра будет позволять разгонять максимальную скорость, но при этом динамика авто нарушается, поэтому не стоит слишком занижать ее.

Наиболее близкие передаточные числа обеспечивают плавный и быстрый разгон.

Для обычной повседневной езды достаточно количества оборотов в 2000-3000 тыс. Эти значения обычно высвечиваются на тахометре, и если вам все еще не хватает скорости, то нужно всего лишь переключиться на более высокую передачу.

Другие виды передачПравить

Электрическая передача обычно используется передачи вращения с понижением частоты вращения в крупногабаритных видах транспорта (тяжёлые грузовики, ледоколы, трактора, вездеходы, тепловозы). Для ступенчатой смены передаточного числа (а значит, и отношения) используют обычно смену числа пар полюсов электрической машины. В случае применения коллекторных машин, передача получается бесступенчатой

Формула расчётаПравить

u = zБ / zМ
где zБ – число зубьев большей шестерни;zМ – число зубьев меньшей шестерни.

Устройство главной передачи

По сути, главная передача — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:

• – в большинстве случаев применяется на автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач и передним приводом;
• – применяется очень редко, так как имеет большие габариты и высокий уровень шума;
• – наиболее востребованная разновидность главной передачи, которая применяется на большинстве автомобилей с классическим задним приводом. Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума;
• – практически не применяется на автомобилях по причине трудоемкости изготовления и высокой стоимости.

Также стоит отметить, что автомобили с передним и задним приводом имеют различное расположение главной передачи. В переднеприводных автомобилях с поперечным расположением КПП и силового агрегата, цилиндрическая главная передача располагается непосредственно в картере КПП.

В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.

Передаточное число или отношение

Роботизированная коробка передач требует правильного и внимательного обслуживания. Она нуждается в регулярной замене масла и фильтров. Обычно процедура проводится каждые 60000-80000 километров в зависимости от особенностей конкретной модели авто. Для замены необходима трансмиссионная жидкость, рекомендованная автопроизводителем. Она обычно дороже, чем масло для механической коробки передач.

Владельцам машин с АМТ следует выполнять переобучение коробки в зависимости от состояния её сцепления. Не пренебрегать регулярной диагностикой электронного блока управления и проверкой работоспособности узла. Нужно обращать внимание на потёки трансмиссионной жидкости. Обслуживание робота выполняется в сервисном центре или у мастеров, имеющих опыт работы с такими механизмами и соответствующее оборудование. Самостоятельно обслуживать этот узел не рекомендуется. Поэтому при покупке авто с РКПП нужно учитывать расходы на посещение СТО.

Передаточные числа КПП

Изменение числа оборотов на разных передачах: давайте представим себе две шестерни у одной будет 10 зубцов, а у второй 20. Так как вторая шестерен больше, она успеет сделать только один оборот, следовательно первая сделает два вращения. Таким образом у разных шестерен разная скорость оборотов за минуту.

Пусть у нас будет 4 шестерни:

• Первая, будет иметь 10 зубцов.
• Вторая, будет иметь 20 зубцов.
• Третья, будет иметь 10 зубцов.
• И четвертая будет также как и вторая – 20 зубцов.

Пусть, первичный вал и первая шестерня будут вращаться со скоростью, к примеру 4000 оборотов за минуту. Тогда вторая шестерня будет вращаться медленней, исходя из вышесказанного, то есть – 2000 оборотов за минуту. Третья шестерня будет тоже делать 2000 оборотов за минуту, так как она закреплена на одном валу со второй шестерней. Получается, что четвертая шестерня будет самой медленной – 1000 оборотов за минуту.

Высчитав обороты за минуту, можно узнать передаточное число. Передаточное число двух пар первой и второй будет 2. Общее передаточное число 4. Это получается, что вторичный вал будет вращаться меньше в 4 раза. Вторичный вал может находится в состоянии покоя, что будет обеспечивать нейтральную передачу. Этого можно достигнуть путем съема зацепенения с третьей и четвертой шестерни. В автомате нейтралка необходима для буксировки автомобиля, используется во время поломки. В механической коробке используется для работы автомобиля если он долго стоит на месте в заведенном состоянии. Так или иначе, эта передача необходима любому автомобилю, но на автомате вы можете ни разу и не включить ее, за все время пользования машиной.

Так как коробка обладает большим набором шестерен, зацепив разные пары мы можем изменять передаточные числа.

Когда передаточное число 1, это обычно так называемая – 4 передача. На ней все валы вращаются одинаково. На самых мощных передачах 1-ой и задней двигатель обычно не испытывает перегрузок, но скорость езды автомобиля очень низкая.

Первая передача включается сразу, как только водитель садится за руль. Первая передача позволяет завести машину и сдвинуть ее с места, далее скорость увеличивается до передачи, комфортной для езды водителю. Водитель может переключаться на слабые и на мощные передачи. Все переключения на слабые передачи происходят последовательно, на сильные передачи можно переключиться перепрыгнув передачу, но так делать нежелательно. Например, с третьей передачи, можно сразу переключиться на пятую, тем самым пропуская четвертую передачу.

Если вы обладатель КПП, то все передачи будут изменяться плавно. За это отвечает гидравлическое или механическое преобразование крутящего элемента.

Чаще всего по трассе ездят на высокой скорости на 4 и 5 передачах, это обусловлено не только экономией времени, но и экономией топлива.

Ни в коем случае нельзя быстро переключать передачи резкими движениями, так как это может навредить корректной работоспособности коробки. Передачи должны переключаться плавно, чтобы успели срабатывать синхронизаторы.

Коробка робот как пользоваться

Неважно какое у вас авто, Форд, Опель или Японское авто коробка-робот требует соблюдения правил эксплуатации. Чтобы агрегат работал долго без поломок, нужно знать, как пользоваться им правильно. Вот простая инструкция по использованию РКПП:

• Стараться ездить только по хорошим дорогам, имеющим твёрдое покрытие. Если необходимо проехать по бездорожью или рыхлому снегу, лучше отказаться от автоматического режима, если это предусмотрено конструкцией авто. Эксперты не советуют часто эксплуатировать автомобили с роботом в подобных условиях.
• Надавливать на газ плавно без резких движений. Водитель должен постоянно смотреть за оборотами мотора.
• При отсутствии на машине системы помощи при подъёме, использовать ручной тормоз. Это поможет избежать отката автомобиля назад.
• Стоя в пробках или на светофоре, переводить рычаг в нейтральное положение.
• При постановке авто на парковку следует сначала установить селектор робота в положение «нейтраль», после – затянуть ручник и затем заглушить мотор, сняв ногу с педали тормоза.
• Регулярно производить перенастройку электронного блока управления или обучение. Процедура выполняется согласно регламенту конкретного автопроизводителя через определённое количество километров. Обычно – через 10000-15000 км. Это связано с естественным износом дисков сцепления.
• Зимой при сильном морозе исключить поездки на непрогретом автомобиле. Прогревать его нужно до достижения рабочей температуры силового агрегата. Это поможет избежать повышенных нагрузок на роботизированную коробку.
• Стараться не буксовать, не возить тяжёлые прицепы и не буксировать другие авто. При серьёзных неисправностях машины использовать эвакуатор. Подробно об этом сказано в руководстве по эксплуатации каждого автомобиля с роботом.

Большинство РКПП или АМТ, как ещё называют эту трансмиссию, имеет четыре основных режима работы. Это:

• Нейтральная передача или « N». Он используется перед троганием с места или во время стояния в пробке либо на светофоре, а также при иных остановках на продолжительное время с работающим двигателем;
• « D», « A/ M», « E/ M» — режим движения. После перевода рычага в это положение, необходимо отпустить педаль тормоза и перевести правую ногу на педаль газа, потихоньку начав нажимать её. Автомобиль поедет вперёд, передачи будут переключаться автоматически в зависимости от набора скорости;
• Ручное управление или « M». Режим применяется при движении вперёд, например, при поездках по снегу, песку или бездорожью. Передачи при этом водитель переключает селектором или подрулевыми переключателями в зависимости от особенностей конструкции авто. Переключение осуществляется постепенно, на одну ступень вперёд;
• Задний ход или « R». Режим обеспечивает движение машины назад.

На некоторых моделях машин есть спортивный и зимний режимы, обозначенные соответствующими символами.

СсылкиПравить

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 2 мая 2022 года; проверки требуют 5 правок.

Передаточное отношение — отношение между угловыми скоростями, либо крутящими моментами валов (в передачах), либо перемещениями (линейным или угловым). Понятие применяется в машиностроении (передачи), теории механизмов и машин, метрологии.

• Передаточное отношение — Энциклопедия журнала «За рулем». wiki.zr.ru. Дата обращения: 12 февраля 2020. Архивировано 12 февраля 2020 года.
• Иванов М.Н. Детали машин. — Москва: Высшая школа, 2008. — С. 118. — ISBN 978-5-06-005679-2.
• Если знак передаточного отношения не имеет существенного значения, то множитель ( — 1) опускается. — Большая Энциклопедия Нефти и Газа. www.ngpedia.ru. Дата обращения: 14 февраля 2020. Архивировано 20 октября 2021 года.
• Тяговый расчёт автомобиля с гидротрансформатором. — Курган: КурГУ, 2006. — С. 8,12.
• ↑ 1 2 3 Ефанов А.М., Ковалевский В.П. Теория механизмов и машин. — ОГУ, 2004. — С. 22, 125. — ISBN 5-7410-0011-8.
• Линейное передаточное отношение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1. www.ngpedia.ru. Дата обращения: 13 февраля 2020. Архивировано 13 февраля 2020 года.

Передаточное числоПравить

Передаточное число — применительно к одиночной зубчатой паре, отношение числа зубьев большего и меньшего зубчатых колёс (ГОСТ 16530-83). Ввиду большего числителя дроби, передаточное число больше или равно (если число зубьев совпадает) единице. Из определения следует, что передаточное число является частным случаем передаточного отношения для одноступенчатого зубчатого редуктора (понижающая передача), причём передаточное число всегда беззнаковое.

u = zБ / zМ,
где:
zБ — число зубьев большей шестерни зубчатого колеса;
zМ — число зубьев меньшей шестерни зубчатого колеса .

Механические передачиПравить

Передаточное отношение моментов механической передачи вращением равняется отношению моментов на выходном и входном валах.

где   — крутящие моменты входного и выходного валов.
Между передаточными отношениями по угловым скоростям и моментам имеется разница, поскольку передачи имеют обычно КПД отличный от единицы. В результате крутящий момент валов и угловые скорости будут связаны следующим соотношением:

где   — механический КПД передачи.

Передаточное число коробки передач

Незаменимым конструктивным элементом любого автомобиля является коробка передач. Обычно это ступенчатый агрегат, в основе которого лежит зубчатая передача.

Ступени КП представляют собой пары шестеренок, характеризующиеся различным передаточным числом (так называемым передаточным соотношением). О том, что это такое, и пойдет речь в нашем сегодняшнем разговоре.

Механизмы управленияПравить

В классической МКП для выбора нужной передачи служит рычаг переключения передач. С его помощью в любой момент можно включить любую из имеющихся передач (кроме заднего хода, включение которого в некоторых конструкциях КП можно произвести только после разблокирования специального предохранителя).

Расположение рычага и система привода могут в значительной степени варьироваться в зависимости от компоновки автомобиля и текущей моды.

Двухходовая трёхступенчатая механическая коробка передач с рычагом непосредственно на верхней крышке.

Коробка передач Volvo M41 с приводом от рычага, расположенного на удлинителе картера.

Так, на автомобиле ГАЗ-69 применялась трёхступенчатая двухходовая МКП, имеющая привод от рычага, непосредственно расположенного на боковой крышке. Автомобиль «Волга» ГАЗ-24 и все последующие модели ГАЗ (кроме самых последних) имеют трехходовые МКП с рычагом, расположенным на специальном выступе верхней крышки КПП, что позволило сместить рычаг назад, расположив его над удлинителем картера КП, обеспечив более удобное переключение. Микроавтобусы РАФ, имеющие в основе агрегаты «Волги» ГАЗ-24, на той же волговской МКП имеют крышку несколько иной конструкции с вынесенным вперёд рычагом, что при вагонной компоновке делает рычаг более или менее доступным для водителя — однако для такой компоновки это скорее исключение из правила. Заднеприводные модели ВАЗ имеют рычаг, размещённый на задней крышке КП сверху.
Из иностранных автомобилей аналогичная конструкция ещё недавно широко применялась на заднеприводных моделях, таких, как Ford Sierra, Ford Scorpio, старые модели Volvo с КП моделей M40, M41 и подобными, и многие другие.
В настоящее время такой привод КП применяется сравнительно редко, так как автомобили классической компоновки встречаются в основном в премиум-сегменте рынка, где к уровню эргономики, вибраций и шумов предъявляются повышенные требования, что заставляет применять весьма сложные приводы выбора передач, вроде тросового. Тем не менее, он широко распространён на пикапах и внедорожниках, где существенными оказываются более высокие уровни надёжности и долговечности, а также спортивных моделях. В частности, в трансмиссиях фирмы Borg-Warner, таких, как легендарная Tremec T-5 (Ford Mustang, Chevrolet Camaro, Pontiac Firebird и др.), и в модельном ряду фирмы Chrysler, главным образом в марках Dodge и Jeep.

Четырёхступенчатая коробка передач Toploader автомобилей Ford североамериканского рынка 1964—1973 годов выпуска с дистанционным приводом от напольного рычага. 4-я передача — повышающая (овердрайв).

• Рычаг расположен дистанционно (напольно, на рулевой колонке или на панели приборов) и связан с КП при помощи расположенных вне корпуса коробки тяг (называемых обычно «кулисой»), валика или тросов Боудена (в последние десятилетия этот вариант применяется особенно широко). Плюсы такого решения — удобное расположение рычага, отсутствие передачи на него вибраций и практически полная свобода в компоновке автомобиля. При этом привод тягами менее долговечен и со временем допускает разбалтывание, что требует регулировки или замены кулисы. Кроме того, чёткость переключения передач с таким механизмом переключения обычно значительно хуже, чем при непосредственном расположении рычага на корпусе КП. Такой привод имеют все автомобили «Москвич», ГАЗ-20 и ГАЗ-21, УАЗ вагонной компоновки (микроавтобусы, «головастики»), «Запорожец» (как и все заднемоторные модели) и практически все автомобили с поперечно расположенным двигателем (то есть, большинство современных моделей).
• Также на некоторых моделях использовались (и используются) пневматические или электромеханические системы привода. Распространены они главным образом на тяжелых грузовиках, автобусах и тракторах, на которых коробка передач зачастую расположена вдалеке от места водителя, и механический привод получился бы слишком громоздким и ненадёжным, к тому же непосредственное переключение передач вручную было бы слишком затруднено большим потребным для перемещения муфт усилием, что требует использования сервоприводов.

Педаль-качалка переключения передач мотоцикла с секвентальным механизмом управления КП, управляемая носком ноги (на фото над носком ботинка).

Кроме того, существуют механические коробки передач с так называемым «секвентальным», то есть последовательным (от лат. sequence — последовательность) переключением передач, у которых при помощи рычага-качалки, рычага-джойстика с двумя положениями — обычно, «+» и «—», или специальных «лепестков» на рулевой колонке передачи можно переключать только одну за другой. Как правило, управление сцеплением в таких системах автоматизировано. Они находят применение на мотоциклах (очень широко) и некоторых спортивных автомобилях.

Секвентальный механизм переключения передач мотоцикла с копирным валом (справа вверху), фигурный паз которого управляет движением вилок через взаимодействие со штифтами на их держателях (слева).

Например, у большинства отечественных мотоциклов для переключения передач используется копирный вал с фигурным пазом, управляющим движением вилок переключения передач, в свою очередь воздействующих на скользящие шестерни на валах. Передачи при этом переключаются связанной с копирным валом педалью в виде качалки, которая может проворачивать его в том или ином направлении на определённый угол. Нажатие носком ноги на её переднюю площадку вызывает переключение на передачу вниз, пяткой на заднюю (или поднятие носком передней площадки) — на передачу вверх, а «нейтраль» расположена между I и II передачами.

Выбор передаточных чисел КПП для увеличения мощности

Передаточное число в коробке передач явным образом характеризует зубчатые передачи. Они представляют собой крутящийся элемент, который вращает редукторные шестерни. Редуктор же в свою очередь распределяет силу мотора. У каждой коробки есть передаточное число, что это за число, на что оно влияет и как его вычислить?

Любая коробка передач обладает следующими элементами:

• Картер. Имеет узлы и детали самой коробки. Прикрепляется к сцеплению. При работе, шестерне подвергаются сильным нагрузкам, поэтому они нуждаются в тщательной смазке. Поэтому масло заливается до половины его объема.
• Валы с шестеренками первичными и вторичными. Эти элементы располагаются в подшипниках. Все шестерни различны по количеству зубцов.
• Синхронизаторы. Обеспечивают бесшумность, плавно переключают передачи. Очень важно плавно переключать передачи, чтобы синхронизаторы успевали срабатывать, иначе коробка может выйти из строя и машину придется отдавать в ремонт или самостоятельно заниматься ее ремонтом, что потребует финансовых затрат.
• Дополнительные валы для заднего хода. Аналогичны с первичными валами. Вращаются как первичные и вторичные, но в обратную сторону.
• Рычаг переключения. Обеспечивает передачу скоростей если вы обладатель механики. Если вы обладатель автомат коробки, то скорость переключается самостоятельно.
• Механизм для переключения блокировочной системы и замка. Отвечает за изменение передач посредством рычага или автоматически. Замковая система не позволяет активировать сразу несколько передач. Блокировочная система не дает самостоятельно выключаться.

НазначениеПравить

Для трогания с места и разгона автомобиля необходимо затратить большую работу в физическом смысле, следовательно — на его колёса требуется подать значительную мощность, которую можно получить лишь при достаточно высоких оборотах двигателя. Между тем, скорость движения автомобиля при трогании с места невысока. То же самое — при движении по бездорожью, когда высокие значения мощности и крутящего момента востребованы при невысокой скорости движения автомобиля.

Низшие передачи (их обычно одна — две), задействованные при выборе которых пары шестерён имеют самые большие передаточные числа (на легковых автомобилях общего назначения обычно от 5:1 до 3,5:1), используются для трогания с места и динамичного разгона, а также постоянного движения с невысокой скоростью и по бездорожью. Даже при больших оборотах двигателя на низших передачах автомобиль будет ехать сравнительно медленно, но при этом в полной мере используются его мощность и крутящий момент, создающий разгоняющую автомобиль избыточную тяговую силу на колёсах (разница между полной величиной тяговой силы и силой сопротивления движению).

Однако превышение определённого критического значения избыточной тяговой силы (его величина зависит от массы, приходящейся на ведущую ось, и коэффициента сцепления между шиной и дорогой) приводит к пробуксовке ведущих колёс. Некоторые автомобили в обычных дорожных условиях даже не могут нормально тронуться с места на первой передаче из-за пробуксовки — обычно это грузовики или внедорожники с очень высокими значениями передаточных чисел низших передач, предназначенных для трогания с места в гружёном состоянии или в условиях бездорожья (на грунтах с высоким сопротивлением), а также большими общими передаточными числами трансмиссии в целом (Урал-375: передаточное число I передачи — 6,17; общее передаточное число трансмиссии на I передаче КПП при включенной низшей передаче в раздаточной коробке — 118).

Количество промежуточных передач и соотношение между передаточными числами соседних передач характеризуются величиной плотности ряда передач — чем она выше, тем меньше падение оборотов двигателя при переключении между соседними передачами, тем плавнее происходит разгон автомобиля, облегчается работа синхронизаторов. Однако при этом растёт нагрузка на водителя — малейшее изменение условий движения начинает требовать перемены передачи, передачи становятся очень «короткими», а вождение — утомительным.

Высшие передачи, соответствующие которым пары шестерён имеют самые малые передаточные числа (около 1:1 или даже менее) — используются для движения с постоянной высокой скоростью. Двигатель при этом работает в основном с оборотами выше средних, вплоть до максимальных, что соответствует его максимальной мощности, которая как раз и необходима для развития максимальной скорости.

На высшей IV передаче с передаточным отношением 1:1 (прямой, при которой коленчатый вал двигателя напрямую соединяется через первичный вал со вторичным валом коробки передач и присоединённым к нему карданным валом) общее передаточное число трансмиссии будет определяться передаточным отношением редуктора главной передачи — в данном случае 4,1:1. Таким образом, на IV передаче этот автомобиль может двигаться в диапазоне скоростей примерно от 22 км/ч (при минимальных 850 об/мин) до 154 км/ч (при максимальных оборотах), а реально — и в ещё более узком, так как при оборотах, близких к минимальным, мощности двигателя может не хватать даже для равномерного движения, и двигатель будет глохнуть.

На высшей передаче автомобиль не может трогаться с места и двигаться на низкой скорости, зато может передвигаться на скорости вплоть до максимальной при оборотах двигателя, находящихся в приемлемых рамках. Обычная для междугородной трассы скорость в 90-110 км/ч развивается ВАЗ-2106 на IV передаче в диапазоне 3500-4000 об/мин, что соответствует оборотам максимального крутящего момента двигателя и, во-первых, способствует экономии топлива, так как именно данный режим работы двигателя является оптимальным с точки зрения экономичности, а во-вторых — обеспечивает автомобилю запас мощности на случай обгона. При необходимости же более интенсивного ускорения водитель может перейти на промежуточную III передачу, максимальная скорость на которой составляет примерно 120 км/ч.

Напротив, на низшей I передаче с передаточным отношением 3,24:1 общее передаточное число трансмиссии составляет уже 13,284:1, а диапазон скоростей — от 7 до 48 км/ч. На этой передаче машина может трогаться с места, маневрировать на парковке, двигаться в тяжёлых дорожных условиях, при невысокой скорости используя максимальные значения мощности и крутящего момента двигателя, но её максимальная скорость ограничена.

Силовой диапазон трансмиссии ВАЗ-2106, таким образом, равен 3,24 (для позднего варианта с 5-ступенчатой КП и главной парой 3,9:1 — 4,58).

Для переключения между ступенями коробки передач используется сцепление — фрикционная муфта с управлением от педали (как правило), обеспечивающая полное разобщение коробки передач с двигателем, что прекращает передачу через неё крутящего момента и позволяет водителю с приемлемыми затратами сил сдвинуть с места шестерни или муфты переключения передач, тем самым изменяя передаточное число трансмиссии, а также — плавное, безударное подсоединение коробки передач к двигателю, что также позволяет плавно трогаться с места — скорость первичного вала КПП при этом ниже, чем у коленчатого вала двигателя за счёт проскальзывания сцепления до момента его полного включения.

Скорость автомобиля при движении на передаче с заданным передаточным числом i определяется по формуле:

• ГОСТ 18667-73, 1973, с. 3.
• Устройство и эксплуатация автомобилей МАЗ-500А и ГАЗ-66: Учебное пособие — М., ДОСААФ, 1981, Калишев Г. В., Комаров Ю. Н., Романов В. М., ББК 39.335.4
• Тяговый и динамический расчет автомобиля ВАЗ-2105. Курсовая работа по дисциплинам «Теория движения автомобиля», «Автомобили» (ч. 2) и «Технические средства и их эксплуатационные свойства».
• Коллектив авторов НИИАТ. под ред. Лапшина, В. И. Краткий Автомобильный Справочник НИИАТ. — 10-е изд. — М.: Транспорт, 1983. — С. 10, 28-29. — 220 с.
• Инструкция к автомобилям Ford 1953 модельного года (рус. перевод)
• Фото Архивная копия от 9 августа 2016 на Wayback Machine таблички из кабины с раскладкой переключения передач.

• ГОСТ 16530-83, 1983, с. 19.
• ГОСТ 16530-83, 1983, с. 22.
• Анализ ПКП транспотных и тяговых машин, 2008, с. 17.
• ПКП колёсных и гусеничных машин, 2000, с. 12.
• Справочник конструктора; Машины и механизмы, 2019, с. 23.
• ГОСТ 19587-74, 1974, с. 11.
• ГОСТ 16530-83, 1983, с. 28.

В автомобиле коробка переключения передач — агрегат, который позволяет изменять крутящий момент, развиваемый двигателем внутреннего сгорания, перед передачей такого момента на ведущие колеса транспортного средства. Как известно, большинство коробок передач являются ступенчатыми, а в основе КПП лежит зубчатая передача.

Если просто, ступени фактически являются парами шестерен, которые имеют разное передаточное число (передаточное отношение). В этой статье мы рассмотрим, что такое передаточное число коробки передач, на что указывает и влияет данная характеристика.

Трактовка определенияПравить

Определение передаточного числа одинаково применимо к любым механическим зубчатым передачам в виде пары зацепления из двух зубчатых колёс, независимо от типа: цилиндрическим, коническим, гипоидным, червячным.
Передаточное число всегда есть рациональное число. Для определения передаточного числа не имеет значения, какое зубчатое колесо является ведущим, а какое ведомым. Передаточное число показывает:

• Насколько данная пара зацепления в принципе может изменить крутящий момент в ту или иную сторону.
• Линейное соотношение диаметров зубчатых колёс.

Передаточное число не показывает:

Видео

Рассчитайте передаточное число, пользуясь его определением, по формуле: К = К1/К2, где К1 — количество зубьев ведомой шестерни, а К2 — количество зубьев ведущей шестерни. Например, для расчета передаточного числа крутящего момента от коробки передач к колесам нужно рассчитать соотношение ведомой шестерни дифференциала и шестерни вторичного вала в коробке передач, или, как это называют автолюбители, найти передаточное число для главной пары.

Посчитайте количество зубьев шестерни вторичного вала коробки передач, допустим там 15 зубцов. Подсчитайте их количество на ведомой шестерне, которая крепится на дифференциал, пусть на ней будет 51 зубец. Подставьте числа в приведенную выше формулу: 51 / 15 = 3,4. Полученное число будет являться передаточным числом для главной пары данной зубчатой передачи. Следовательно, ведомая шестерня дифференциала будет крутиться в 3,4 раза медленнее ведущей шестерни вала коробки передач при ее вращении.

Рассчитайте передаточные числа коробки переключения передач для каждой передачи по приведенной формуле. Чем ближе будут передаточные числа, тем более плавным и быстрым будет разгон автомобиля при последовательном переключении передач. Подсчитайте, во сколько раз уменьшатся обороты двигателя при изменении передачи, поделив передаточное число низшей передачи на передаточное число высшей.

Сделайте выводы по произведенным расчетам. Необходимо знать: чем выше передаточное число, тем скорость автомобиля будет набираться быстрее, однако передачи нужно будет переключать чаще. Устанавливая пару с меньшим передаточным числом, можно повысить максимальную скорость машины, однако автомобиль будет разгоняться хуже. Рассчитайте при необходимости по приведенной формуле передаточное число для зубчатых передач любых узлов в вашем автомобиле.

Тюнинг коробки по изменению передаточного числа — есть ли в нем необходимость

Выше мы уже писали о том, что оптимальные динамические показатели наблюдаются на максимальном крутящем моменте, характеристики мотора здесь не играет столь существенной роли, как может казаться. Чем больше будет разница между оборотами и оборотами максимального крутящего момента, тем неохотнее машина разгоняется.

Обычно передаточное число каждой передачи подбирается таким образом, чтобы водитель мог быстро разогнать машину на более низких передачах, а на высоких просто поддерживал стабильную скорость движения, экономя при этом топливо. Когда необходимо повысить динамику, прибегают к тюнингу – сужают диапазон частот, развиваемых двигателем на одной скорости (передаче).

Говоря иными словами, передачи делают короче, используя так называемый «сближенный ряд КП». Это позволяет добиться оперативного выхода силовой установки на максимальные обороты на низких передачах. Причем, в момент переключения скорости на более высокую обороты двигателя не снижаются, как это бывает со стандартными коробками передач, они поддерживаются на стабильном уровне, находясь в диапазоне наивысшего крутящего момента.

Для достижения поставленной цели на авто устанавливают другую пару редуктора с измененным передаточным числом. Если одна и та же модель производится с несколькими вариантами силовых агрегатов (на 1,2, 1,4, 1,6, 1,8 л), главную пару берут от версии с менее мощной силовой установкой. К примеру, вместе с 1,6-литровым мотором устанавливают главную пару от 1,2 или 1,4-литрового двигателя. Это позволяет заметно снизить общее передаточное число, улучшив динамику, но влечет за собой повышение расхода топлива.

Однако важно помнить, что при большой скорости движения, в особенности на 5 передаче, мотор будет набирать максимальные обороты, это чревато дискомфортом – усиливаются вибрации, появляется тряска и посторонние звуки. Специалисты советуют правильно подбирать ряд передаточных чисел, учитывая при этом поставленную задачу и требования заказчика, а также многие другие факторы, которые позволят усилить динамику без ущерба безопасности движения.

Передаточные числа с постепенным уменьшением – это прерогатива автогонщиков, которая обеспечивает лучшие динамические характеристики при большой скорости. Но это актуально при езде по ровным участкам без поворотов. Для обычного режима езды такое решение неактуально, лучше применять повышенные значения передаточных чисел.

Передаточные числа подбираются экспертами согласно моментным и мощносным характеристикам мотора с учетом тормозной системы, диаметра колес и многих других факторов.

МетрологияПравить

Автомобили, оснащённые МКП, долгое время преобладали в Европе, всё ещё весьма распространены на территории СНГ и доминируют в странах с низким доходом населения.

В США и других странах Северной Америки МКП практически полностью вытеснены гидромеханическими АКП и вариаторами, которыми там оборудуются в настоящее время до 90 % легковых автомобилей. В Японии также весьма широко распространены автоматические трансмиссии и вариаторы.

Тем не менее, спортивные автомобили (и автомобили со спортивным имиджем) часто оснащаются МКП. «Жёсткие» внедорожники (например, УАЗ) также, как правило, имеют механические коробки переключения передач, что определяется их простотой конструкции, живучестью и высокой надёжностью, хотя в последнее время даже в этом сегменте рынка наблюдается достаточно широкое использование «автоматов».

Грузовые автомобили также в большинстве случаев имеют механические коробки переключения передач, в особенности это касается большегрузных магистральных тягачей (хотя в настоящее время и для них созданы и серийно выпускаются автоматические трансмиссии, сложность и дороговизна всё ещё не позволяют им вытеснить МКП в данной области применения).

Раскладки переключенияПравить

На абсолютном большинстве современных автомобилей механическая коробка передач управляется рычагом, расположенным напольно. Под этим понимается расположение рычага непосредственно на полу автомобиля, на центральной консоли или в нижней части панели приборов.

Способ выбора конкретной передачи в различных МКП с напольным рычагом может значительно отличаться. Общим является лишь то, что выбор нужной передачи осуществляется наклоном рычага переключения в продольной и поперечной плоскостях, то есть, траектория движения рычага при переключениях напоминает букву H (H-Pattern). Обычно качанием рычага в поперечной плоскости водитель выбирает вилку переключения передач, которую необходимо сдвинуть, а толкая его вперёд и назад — при помощи выбранной вилки сдвигает в соответствующем (обычно противоположном направлению движения головки рычага) направлении синхронизатор или муфту переключения передач в корпусе коробки, этим включая ту или иную передачу. Как правило, в нейтральном положении рычаг удерживается при помощи одной или нескольких пружин.

Именно так переключаются передачи на большинстве отечественных заднеприводных автомобилей.

На заднеприводных «Москвичах» (408ИЭ, большая часть выпуска М-412 и все 412ИЭ, все М-2138/2140) использовался несколько видоизменённый вариант: чтобы включить передачу заднего хода, необходимо было наклонить рычаг вправо и передвинуть вперёд, а не назад:

На некоторых автомобилях существует блокировка включения заднего хода: передачу заднего хода нельзя включить, пока не приведён в действие этот механизм. Обычно для этого надо надавить на рычаг вниз (пример — заднеприводные автомобили ВАЗ), нажать на специальный рычажок (кнопку), поднять скользящую по рычагу шайбу, и т. п.. В иных случаях никакой блокировки не предусмотрено и передачу заднего хода можно по ошибке включить на ходу, что при большой скорости движения теоретически может привести к серьёзным поломкам КП (на практике водителю вряд ли хватит сил для полного включения задней передачи на большой скорости, однако усиленный износ шестерён КП при такой попытке вполне реален).

Эта раскладка используется на ВАЗах «классического» семейства с пятиступенчатой МКП и «Москвиче-2141», 2-м поколении «Лады Калины», «Приорах» позднего выпуска, а также, к примеру, большинстве современных моделей фирмы Ford с 5-ступенчатыми КП.

Однако в этом случае достаточно велик риск случайного включения задней передачи вместо первой, особенно при изношенном приводе. Поэтому на многих современных автомобилях предусмотрена блокировка его включения (показана на примере МКП-6):

Отключение блокировки осуществляется утапливанием рычага «внутрь», либо перемещением подвижного элемента на рычаге коробки передач, например, подъёмом кольца на нем, либо утапливанием кнопки.

Преимущество в данном случае состоит в том, что положения, соответствующие второй и третьей передаче, находятся на одной линии, что ускоряет переключение. У спортивных машин с мощными двигателями, основной разгон происходит именно на второй и третьей передачах, первая же служит только для трогания с места.

При применении данной раскладки на внедорожниках (ГАЗ-69) облегчается раскачивание автомобиля в случае его застревания путём последовательного включения первой-задней-первой-задней передач (передачи находятся на одной линии, что позволяет их очень быстро переключать). То же касается грузовика, первая передача которого используется, в основном, в тяжёлых дорожных условиях.

Кроме того, многие из КП с такой раскладкой переключения не имеют синхронизаторов либо имеют их только на высших передачах, в этом случае положительным моментом является и то, что при переключении с первой передачи на вторую автоматически возникает некоторая задержка, что упрощает переключение между несинхронизированной первой с синхронизированной второй передачами.

Из отечественных автомобилей такую раскладку использовал, к примеру, ГАЗ-69, коробка передач которого была трёхступенчатой. При переделке на напольный рычаг коробки передач «Волги» ГАЗ-21 она также приобретает такую раскладку.

На грузовых автомобилях КамАЗ раскладка сходна, но позиции первой передачи и заднего хода противоположны показанному на рисунке.

Практически такая же раскладка использовалась и на советских полноприводных грузовиках марки ЗИС / ЗИЛ, например ЗИЛ-131 — отличие заключалось в противоположном расположении положений, соответствующих IV и V передачам.

Из распространённых на территории России моделей, такую раскладку имели, к примеру, Ford Taunus, Volvo 240 и некоторые модели BMW, вроде BMW E30. Кроме того, она использовалась практически на всех североамериканских «Фордах» 1960-х — 1970-х годов с МКП.

Paddle shifter — лепесток повышения передачи.

С подрулевым рычагом

Салон «Волги» ГАЗ-21 с цельным передним диваном и переключателем передач на рулевой колонке.

В прошлом наиболее распространённым на легковых автомобилях с МКП было расположение рычага КП на рулевой колонке. Эта мода появилась в США во второй половине 1930-х годов, широко распространилась в Европе в конце 1940-х. Иногда такой механизм встречается и в наши дни.

Привод от подрулевого рычага осуществляется сложными тягами (кулисами), сочленения которых подвержены износу, а на старых автомобилях — требуют периодической регулировки и смазки. Существуют две основные схемы работы такого привода. В первой, применяемой обычно с двухходовыми коробками передач (например, на «Победе» и ГАЗ-21) каждая тяга постоянно соединена со своей вилкой переключения и через неё управляет своей муфтой включения (или скользящей шестернёй), а выбор задействованной в данный момент тяги осуществляется штифтом на валу переключения передач, который входит в пазы ступицы то одного, то другого рычага, соединённого с соответствующей тягой. Во второй, применяемой с трёхходовыми коробками передач (пример — «Москвичи» с четырёхступенчатыми коробками передач) одна из тяг осуществляет выбор задействованной в данный момент вилки переключения, а вторая — перемещает её, непосредственно включая и выключая передачи, при этом обе тяги непосредственно связаны с валом переключения передач и отслеживают его движение в различных плоскостях.

Также различают механизмы переключения с подрулевым рычагом, имеющие вал переключения передач соосный рулевому валу (ГАЗ-21) либо концентричный ему, то есть, расположенный вокруг рулевого вала полый («Москвичи» с четырёхступенчатыми коробками передач). Во втором случае уровень шумов и вибраций, передаваемых через вал переключения передач в салон, существенно снижается.

Чёткость и скорость выбора передач при таком механизме часто страдают, особенно при его износе, но в целом, по мнению многих владельцев автомобилей с таким механизмом переключения, подрулевое расположение рычага более удобно, так как к нему не надо тянуться, он всегда под рукой. Тем не менее, из-за большой инерционности привода быстро переключать передачи с таким приводом сложно, поэтому для динамичных автомобилей он малопригоден.

Зато хороший расчёт механизма переключения позволяет минимизировать усилие на рычаге: например, на «Волге» ГАЗ-21 с исправным, смазанным и отрегулированным механизмом переключения передачи можно переключать без отрыва кисти от руля. Однако, сильно разболтанный механизм допускает такие неисправности, как неполное включение и выключение передач, их самопроизвольное выключение («выбивание») и даже полное заклинивание тяг, устранимое только при открытом капоте.

Именно так (второй вариант) переключались передачи на «Победе» ГАЗ-М-20, «Волге» ГАЗ-21.

В отечественном автопроме отказ от подрулевого рычага переключения произошёл в конце 1960-х — начале 1970-х годов, в Европе — начался несколько раньше, но продлился как минимум до середины 1970-х. В США это произошло в конце 1970-х, с уходом с конвейеров последних «бюджетных» моделей с МКП (например, Chevrolet Nova) — после этого механические трансмиссии стали там практически исключительно атрибутом спортивных автомобилей и внедорожников, соответственно, имели напольные рычаги.

Между тем, в некоторых странах Европы и особенно Японии подрулевые рычаги использовались до самого недавнего времени. Так, в Гонконге все такси моделей Toyota Crown и Nissan Cedric имели четырёхступенчатую МКП с подрулевым переключателем до перехода на АКП в 1999 году. До начала 1990-х годов на микроавтобусах Toyota Hiace и Mitsubishi L400 также встречались переключатели передач на рулевой колонке, коробка передач была механической пятиступенчатой.

Передаточные числа каждой передачи с первой по пятую

Чтобы рассчитать передаточные числа КПП, можно воспользоваться следующей формулой:

При этом К1 – это число зубьев на ведомой шестеренке, тогда как К2 – количество их же на шестерне ведущей. Для определения передаточного числа от коробки на колеса нужно узнать соотношение ведомой шестеренки дифференциала и шестеренки вторичного вала КП.

Иными словами, необходимо высчитать главное передаточное число. Так, если на шестеренке вторичного вала коробки 15 зубьев, а на ведомой шестерне их, например, 51, путем нехитрых вычислений получаем следующее: 51 разделить на 15 = 3,4.

Передаточное число конкретного автомобиля указывается в инструкции по его эксплуатации. К примеру, на ВАЗ 21083 передаточные числа с 1 по 5 передачу соответствуют следующим показателям:

Если авто оснащено 6-ступенчатой КП, то на шестой передаче передаточное число равно 1,2.