Первая передача включается введением шестерни первой передачи ведомого вала при помощи рычага коробки передач в зацепление с шестерней промежуточного вала. Передача крутящего момента от ведущего вала осуществляется через промежуточный вал на ведомый.

Вторая передача включается введением внутренних зубьев шестерни первой передачи ведомого вала в зацепление с зубчатым венцом шестерни второй передачи. Крутящий момент в этом случае передается от ведущего вала на промежуточный и далее через пару шестерен второй передачи на шестерню первой передачи ведомого вала.

Третья передача включается при помощи синхронизатора, обеспечивающего безударное ее включение. Ступица синхронизатора закреплена неподвижно на шлицах ведомого вала. На ее поверхности нарезаны зубья и сделаны продольных паза, в которые установлены сухари. К внутренней поверхности муфты сухари прижаты пружинами. С обеих сторон ступицы синхронизатора установлены латунные конусные блокирующие кольца, торцы которых имеют прямоугольные пазы под сухари. Для увеличения трения между кольцами и шестернями на внутренней конической поверхности колец имеется резьба с мелким шагом.

При включении третьей передачи муфта вилкой перемещается вместе с сухарями в сторону шестерни и торцами сухарей подвигает к шестерне блокирующее кольцо, которое после небольшой пробуксовки начинает вращаться с той же скоростью, что и шестерня. Перемещаясь дальше, муфта входит своими внутренними зубцами в зацепление с зубцами блокирующего кольца, а затем и шестерни, обеспечивая передачу крутящего момента от ведущего вала на промежуточный и далее через пару шестерен третьей передачи и синхронизатор на ведомый вал.

Четвертая передача включается перемещением синхронизатора к шестерне ведущего вала. Крутящий момент передается через синхронизатор сразу на ведомый вал (прямая передача).

Задний ход включается перемещением блока шестерен заднего хода. При этом большая шестерня блока входит в зацепление с шестерней первой передачи промежуточного вала, а малая — с шестерней первой передачи ведомого вала. При этом крутящий момент передается от ведущего вала на промежуточный, далее на блок шестерен заднего хода и на ведомый вал, который будет вращаться в обратном направлении.

Коробка передач автомобиля ЗИЛ-431410— пятиступенчатая, имеет 5 передач для движения вперед и одну назад. В коробке установлены 2 синхронизатора к инерционного типа для включения: один — второй и третьей и другой — четвертой и пятой передач.

Ведущий вал опирается задним концом на шарикоподшипник, а передним — на шарикоподшипник, установленный во фланце колентого вала двигателя. Ведомый вал опирается на шарикоподшипник и роликоподшипник.

Четвертая и пятая передачи включаются через синхронизатор перемещением его соответственно назад и вперед. При включении пятой передачи (прямой) соединяются между собой ведущий и ведомый валы.

Задний ход включается передвижением зубчатого колеса назад и зацеплением его с малым зубчатым колесом блока. При этом крутящий момент от коленчатого вала двигателя через зубчатые колеса, блок и зубчатое колесо передается на ведомый вал.

В коробке передач имеются контрольно-заливное отверстие, закрытое пробкой, и отверстие для слива масла.

Основная коробка состоит из чугунного картера, в котором на шариковых и роликовых подшипниках установлены ведущий, ведомый и промежуточный валы с шестернями и синхронизаторами, механизма переключения передач и механизма управления.

Ведущий вал выполнен за одно целое с шестерней привода, находящийся в постоянном зацеплении с шестерней промежуточного вала.

Ведомый вал имеет шлицы в передней части для установки шлицевой втулки синхронизатора третьей, четвертой, седьмой и восьмой передач, в средней части для синхронизатора первой, второй, пятой и шестой передач и в задней части для муфты включения «ползущей» передачи. Шестерни ведомого вала свободно вращаются на роликовых подшипниках и находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала.

Шестерни имеют наружные зубчатые венцы для соединения с внутренними зубчатыми венцами муфт синхронизаторов, а также конусные кольца для работы с блокирующими кольцами синхронизаторов.

Промежуточный вал изготовлен заодно с двумя прямозубыми шестернями «ползущей» передачи и заднего хода. Шестерни первой, второй и третьей передач и шестерня привода промежуточного вала напрессованы на вал.

Промежуточная шестерня заднего хода установлена на роликоподшипнике на оси и находится в постоянном зацеплении с шестернями заднего хода промежуточного и ведомого валов.

Синхронизаторы коробки передач автомобиля ЗИЛ-4331 имеют ту же конструкцию, что и синхронизаторы коробки передач автомобиля ЗИЛ-431410.

Делитель представляет собой одноступенчатый планетарный редуктор и размещен в картере, прикрепленном к картеру коробки передач. Планетарный редуктор состоит из солнечной и коронной шестерен, вала делителя с сателлитами и блокировочного диска синхронизатора.

На шлицевом конце вала делителя установлены шестерня привода спидометра и фланец крепления карданного вала. На шлицах средней части вала установлена втулка синхронизатора включения делителя. В нижней части картера делителя на заднем конце промежуточного вала коробки передач установлен масляный насос.

Включение делителя осуществляется синхронизатором. При включении «ползущей», первой, второй, третьей, и четвертой передач вилка синхронизатора перемещает муфту синхронизатора вперед, которая через шлицевые соединения на коронной шестерне и блокировочном диске затормаживает коронную шестерню. При этом крутящий момент передается от солнечной шестерни, надетой на шлицевой конец ведомого вала коробки передач через сателлиты на вал делителя. Передаточное число планетарной передачи в этом случае 3,3.

При включении пятой, шестой, седьмой и восьмой передач вилка синхронизатора перемещает муфту синхронизатора назад и броки-рует коронную шестерню с валом делителя. Крутящий момент при этом передается от солнечной шестерни на вал делителя через зубья сателлитов и коронной шестерни, и передаточное число планетарной передачи составляет 1,0.

Механизм переключения передач расположен в крышке коробки передач и состоит из трех штоков с вилками, головок штоков, трех фиксаторов штоков и замочного устройства для предотвращения одновременного включения двух передач.

Механизм включения делителя состоит из вилки, оси вилки, на которой установлен рычаг, соединенный с штоком поршня силового пневматического цилиндра.

Механизм управления установлен в прикрепленном к коробке передач отдельном корпусе и состоит из рычага включения передач вала и серьги, в которой устанавливается рычаг переключения передач. Шаровая опора рычага постоянно прижимается пружиной к сферической поверхности серьги и предохраняется от проворачивания штифтом.

Управление механизмом переключения делителя осуществляется пневмомеханической системой, которая состоит из блока клапанов управления, расположенных в корпусе, и шлангов.

Блок клапанов управления представляет собой установленных в одном корпусе механических пружинных клапана. Нижний клапан обеспечивает подачу воздуха в правую полость силового цилиндра и включение «ползущей», первой — четвертой передач и заднего хода. Верхний клапан подает воздух в левую полость силового цилиндра, включая прямую передачу делителя для включения пятой — восьмой передач.