При трогании и разгоне автомобиля крутящий момент на колесах должен изменяться от максимального значения до минимального, определяемого условиями движения. Поэтому в трансмиссии между двигателем и колесами устанавливают коробку передач, имеющую зубчатые шестерни, которые могут зацепляться поочередно в разных сочетаниях, образующих несколько передач.
В коробке применяют несколько передач переднего хода и одну передачу заднего хода. Передача заднего хода образуется из ведущей и ведомой шестерен, соединяемых через промежуточную шестерню, которая изменяет направление вращения ведомой шестерни на обратное.
Каждая передача характеризуется передаточным отношением, под которым понимается отношение числа зубьев ведомой шестерни к ведущей. Если в передаче участвует несколько пар зубчатых шестерен, то для определения величины передаточного отношения следует перемножить значения отношений всех пар.
На современных автомобилях чаще всего применяют ступенчатые механические коробки передач. Переключение передач в них осуществляется передвижением шестерен, которые вводят поочередно в зацепление с другими шестернями, или блокировкой шестерен на валу с помощью синхронизаторов. В последнем случае частота вращения включаемой шестерни вначале выравнивается синхронизатором до частоты вращения вала, на котором она вращается свободно, после чего шестерня блокируется на валу и передача оказывается включенной.
Управление передвижением шестерен или синхронизаторов осуществляется водителем при выключенном сцеплении с помощью механизма переключения передач, который переводит шестерни во включенное или нейтральное положение.
В зависимости от числа передач переднего хода коробки передач бывают трехступенчатые, четырехступенчатые и т. д. Наибольнее распространение на легковых автомобилях получили четырехступенчатые коробки передач, а на грузовых — четырехступенчатые и пятиступенчатые.
Коробка передач автомобиля ГАЗ24 «Волга» (смотреть статью на сайте под номером 91) — четырехступенчатая, имеет четыре передачи переднего хода и передачу заднего хода. Основными частями коробки передач являются: картер, ведущий вал, промежуточный вал с блоком шестерен, ведомый вал с шестернями и синхронизаторами, механизм переключения передач, выполненный в верхней крышке коробки, удлинитель ведомого вала.
Картер 1 коробки передач является ее основанием, в котором собраны все основные части коробки. Передняя стенка картера имеет гнездо, в котором на подшипнике установлен ведущий вал 2. Свободный конец ведущего вала имеет опорный хвостовик и шлицы для установки ведомого диска сцепления. Задняя часть ведущего вала выполнена как одно целое с шестерней, которая постоянно зацеплена с блоком 16 шестерен промежуточного вала. В расточке шестерни ведущего вала установлен роликовый подшипник, на который опирается ведомый вал 13 своим передним концом. Вторая опора этого вала выполнена в задней стенке картера на шарикоподшипнике. Поскольку ведомый вал имеет большую длину, введена третья его опора, расположенная в конце удлинителя 12 в виде подшипника скольжения.
На шлицах ведомого вала насажены ступица с наружными зубьями, по которым перемещаются в осевом направлении муфта 3 синхронизатора третьей и четвертой передач и муфта 8 синхронизатора первой и второй передач. Шестерни 6, 7, 9 передач переднего хода установлены и вращаются на валу свободно.
При включении передачи внутренние зубья муфты синхронизатора зацепляются с зубчатым венцом соответствующей шестерни, которая жестко блокируется через ступицу синхронизатора с ведомым валом. На шлйцевом заднем конце ведомого вала в удлинителе установлена скользящая вилка 14 карданного вала.
Промежуточный вал выполнен в виде блока 16 шестерен и вращается на трех игольчатых подшипниках на оси 17. Шестерни промежуточного вала находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями ведущего и ведомого валов.
Для уменьшения шума при работе коробки передач шестерни постоянного зацепления выполнены косозубыми. Вследствие этого при передаче крутящего момента на шестернях возникают осетзые силы, для восприятия которых с обеих сторон промежуточного вала установлены упорные бронзовые шайбы.
Промежуточная прямозубая шестерня заднего хода установлена на бронзовой втулке на оси, закрепленной в стенках картера. Включение передачи заднего хода происходит при одновременном зацеплении шестерни 15 с прямозубой шестерней блока 16 шестерен и зубчатым венцом муфты 8 синхронизатора,
Смазка коробки передач осуществляется за счет разбрызгивания масла, заливаемого в картер до уровня контрольной конической пробки.
Синхронизаторы коробки передач автомобиля ГАЗ24 «Волга» обеспечивают бесшумное включение передач переднего хода вследствие выравнивания в момент включения частоты вращения включаемой шестерни и ведомого вала.
Синхронизатор (смотреть статью на сайте под номером 92) состоит из ступицы 4, которая установлена на шлицах ведомого вала. На наружной, поверхности ступицы, также имеющей шлицы, прорезаны три паза, в которые заложены сухари 3. Выступы сухарей входят в кольцевую проточку на зубьях муфты 2, которая надета на наружные шлицы ступицы. Сухари прижимаются к внутренним зубьям муфты пружинными кольцами 5. На конические поверхности включаемой шестерни посажены свободно бронзовые блокирующие кольца , зацепленные с концами сухарей. Пазы в блокирующих кольцах, куда входят сухари, имеют ширину, наполовину большую сухарей. Кроме того, блокирующие кольца имеют снаружи зубья, одинаковые по размерам с зубьями ступицы и с зубьями 6 венца включаемой шестерни.
При включении передачи муфта 2 под действием вилки переключения передвигается в сторону включаемой шестерни. Конуспая поверхность блокирующего кольца начинает соприкасаться с конусной поверхностью шестерни. Поскольку в начальный момент включения частоты вращения кольца и шестерни не совпадают, на поверхностях соприкосновения возникают силы трения, поворачивающие кольцо в направлении вращения на величину зазора между пазом и сухарем.
Зубчатый венец муфты устанавливается против зубьев на поверхности кольца, упираясь в них.
В результате трения между коническими поверхностями соприкосновения муфты и шестерни их частота вращения выравнивается. В этот момент кольцо поворачивается против вращения, сухари занимают центральное положение относительно пазов и утапливаются в них, а зубья муфты входят в зацепление с зубьями кольца и включаемой шестерни, блокируя ее на валу. Легкости окончательной фазы включения способствуют торцовые скосы на зубьях сопрягаемых венцов.
На смотреть статью на сайте под номером 93 показаны схемы направлений крутящего момента при включении каждой передачи.
Первая передача (смотреть статью на сайте под номером 93, а) включается перемещением муфты синхронизатора первой и второй передач назад, вследствие чего ее зубчатый венец блокирует шестерню первой передачи на ведомом валу. Крутящий момент передается парами шестерен постоянного зацепления с ведущего вала на промежуточный и далее на ведо124 мый вал. Передаточное отношение первой передачи наибольшее из всех передач переднего хода.
Вторая передача (смотреть статью на сайте под номером 93,6) включается перемещением муфты loro же синхронизатора вперед, в результате чего на ведомом валу блокируется шестерня второй передачи. Направление силового покжа в этом случае проходит через соответствующие шестерни постоянного зацепления всех трех валов.
Третья передача (смотреть статью на сайте под номером 93,в) включается по аналогии с первой перемещением муфты синхронизатора третьей и четвертой передач назад. При этом. На ведомом валу блокируется шестерня третьей передачи. , . ,
Четвертая передача (смотреть статью на сайте под номером 93, а) включается при перемещении муфты синхронизатора третьей и четвертой передач вперед. Внутренние зубья муфты в этом случае находят на зублатый венец ведущего вала, и крутящий момент передается без изменения на ведомый вал. Четвертая передача является прямой.
Задний ход (смотреть статью на сайте под номером 93,(3) включается вводом в зацепление промежуточной шестерни заднего хода, расположенной на отдельном валике, с прямозубой шестерней промежуточного вала и зубчатым венцом на муфте синхронизатора первой и второй передач. Введение в схему передачи крутящего момента промежуточной шестерни позволяет изменять направление вращения ведомого вала коробки на обратное.
Нейтральное положение коробки передач получается в том случае, когда муфты синхронизаторов не зацеплены с соответствующими шестернями ведомого вала и передвижная шестерня заднего хода сдвинута назад. В этом положении крутящий момент от двигателя к колесам не передается.
Механизм переключения передач (смотреть статью на сайте под номером 94) выполнен в верхней крышке коробки передач и управляется рычагом 2 переключения, выведенным через пол к месту водителя. Нижний конец рычага 2 входит в паз одной из трех головок, соединенных с ползунами 3. На каждом ползуне закреплена вилка 4 переключения, которая входит в проточку муфты соответствующего синхронизатора или ступицу шестерни заднего хода.
Для включения передачи отклоняют верхний конец рычага 2 в определенное положение, в результате чего нижний конец перемещает ползун с вилкой и муфтой или шестерней, осуществляя включение выбранной передачи. Нейтральное или включенное положение передачи выдерживается с помощью фиксаторов, представляющих собой устройство, состоящее из пружины 5 и шарика 6, который под действием пружины входит в лунку на ползуне и фиксирует его в определенном положении.
Чтобы не допустить одновременного включения ,двух передач, которое может произойти, если нижний конец рычага переключения упирается в стык двух переводных головок и действует сразу на два ползуна, в механизме переключения используют блокирующее устройство (замок), которое состоит из двух стопорных плунжеров 7, расположенных в горизонтальном канале крышки между (смотреть статью на сайте под номером 94). Механизм переключения передач
ползунами, и стержня 8, заложенного в отверстие среднего ползуна. При перемещении одного из крайних ползунов блокирующее устройство стопорит средний и другой крайний ползун в нейтральном положении, а при перемещении среднего ползуна стопорятся оба крайних ползуна. Этим исключается одновременное перемещение двух ползунов, и, следовательно, включение двух передач.
Для предохранения от включения заднего хода в верхней крышке коробки передач имеется предохранитель, выполненный в виде двух пружин, воздействующих с разным усилием на нижний конец рычага переключения. В момент включения заднего хода при отклонении рычага приходится преодолевать значительно большее усилие на рычаге, чем при включении первой или второй передачи. Этим и обеспечивается защита от случайного включения передачи заднего хода.
Коробка передач автомобилей УАЗ — четырехступенчатая. Принципиально она не отличается от коробки передач автомобилей ГАЗ24 «Волга», имея лишь конструктивные отличия, которые сводятся к следующему.
Ведомый вал расположен на двух опорах и имеет выступающий задний конец со шлицами для установки ведущей шестерни раздаточной коробки. Поскольку раздаточная коробка пристыкована к коробке передач, ведомый вал коробки передач является одновременно ведущим валом раздаточной коробки.
Промежуточный вал коробки передач установлен на шариковых подшипниках и в средней части имеет шлицевую поверхность для посадки шестерен постоянного зацепления. В задней части вала нарезана прямозубая шестерня первой передачи и заднего хода.
Переключение третьей и четвертой передач осуществляется с помощью синхронизатора, первая и вторая передачи включаются перемещением шестерни на ведомом валу. Задний ход включается перемещением блока промежуточных шестерен, входящих одновременно в зацепление с ведомой и ведущей шестернями первой передачи.
Механизм переключения передач расположен в боковой крышке коробки ив зависимости от типа автомобиля имеет различный привод. На легковых автомобилях УАЗ управление механизмом переключения такое же, как и на автомобилях ГАЗ24 «Волга», рычагом, выведенным к рабочему месту водителя. На грузовых автомобилях УАЗ привод управления механизмом переключения передач имеет дистанционное исполнение, так как место водителя находится на значительном удалении от коробки передач.
Привод управления (смотреть статью на сайте под номером 95) состоит из рычага 8, соединенного системой рычагов и тяг с механизмом переключения передач.
В систему привода входят выбирающий рычаг 7, переключающий рычаг 6, вертикальные тяги 5, промежуточные рычаги 4, закрепленные на кронштейне, горизонтальные тяги 3, рычаг 2 выбора передачи и переключающий рычаг коробки передач. Рычаг 8 переключения установлен на коробке воздуховода и соединен шарнирно с выбирающим 7 и переключающим 6 рычагами привода. При отклонении рычага 8 в плоскости, перпендикулярной продольной оси автомобиля, усилие передается через систему привода на рычаг 2 выбора передачи, который может занимать положения I—II, Hi —IV, ЗХ. Дальнейшее перемещение рычага 8 по направлению продольной оси автомобиля вперед или назад передается через систему привода переключающему рычагу коробки передач, который поворачивается в положения, соответствующие включению выбранной передачи.