Рис. 1. Схемы ступенчатых коробок передач

В зависимости от числа передач (ступеней) переднего хода ступенчатые коробки передач могут быть трех-, четырех- и многоступенчатые, а в зависимости от числа передвижных шестерен (кареток)— двух-, трех- и четырехходо-вые.

Коробка передач состоит из набора шестерен, которые входят в зацепление друг с другом в различных сочетаниях, образуя несколько передач, или ступеней, с различными передаточными числами.

Ступенчатые коробки передач могут быть с передвижными каретками или с постоянным зацеплением шестерен. Коробка имеет три вала: первичный (ведущий), вторичный (ведомый) и промежуточный. Первичный и вторичный валы обычно находятся на одной геометрической оси, причем передняя опора вторичного вала расположена в выточке первичного вала. Шестерня выполнена вместе с первичным валом и находится в постоянном зацеплении с шестерней, которая так же, как и шестерня, жестко связана с промежуточным валом.

Для передачи вращения на карданный вал необходимо одну из шестерен вторичного вала соединить с шестерней промежуточного вала. Частота вращения-вторичного вала при этом отличается от частоты вращения первичного и зависит от числа зубьев сопряженных шестерен.

Крутящий момент М., на вторичном валу равен крутящему моменту на первичном валу, умноженному на передаточное число i зубчатой передачи. Передаточным числом называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Для пары шестерен 4—6 передаточное число

Взаимное расположение шестерен при включении второй передачи показано на рис. 1, а.

Для включения первой передачи необходимо передвижную шестерню при помощи вилки ввести в. зацепление с шестерней (положение шестерни после включения передачи показано штриховыми линиями).

Если передаточное число увеличивается, то увеличивается и крутящий момент, а частота вращения вторичного вала коробки и ведущих колес уменьшается.

Если шестерни, объединенные в одну блок-каретку, установлены между шестернями, то это соответствует нейтральному положению, при котором усилие из коробки передач не передается.

В случае если все шестерни вторичного и промежуточного валов находятся в постоянном зацеплении, то переключение передач осуществляют передвижными муфтами. На вторичном валу шестерни установлены свободно, а на его шлицевой части неподвижно закреплена ступица с наружными зубьями, на которую надета передвижная муфта с внутренними зубьями. Если вилкой передвинуть муфту влево, то она войдет в зацепление с зубчатым венцом шестерни и соединит вал с шестерней. При этом усилие передается от ведущего вала на ведомый через шестерни 4—6, — промежуточный вал — шестерни 7—2 — муфту — ступицу — вторичный вал. Передвигаясь вправо, муфта через ступицу жестко соединяет вторичный и первичный валы; при этом включается прямая передача (i = 1).

Для включения передачи заднего хода необходимо между промежуточным и вторичным валом ввести дополнительную шестерню, тогда вторичный вал будет вращаться в противоположную сторону.

На автомобилях ГA3-53A устанавливается четырехступенчатая трехходовая коробка передач, которая имеет четыре передачи для движения вперед и одну заднего хода. Механизмы коробки передач установлены в литом чугунном картере (рис. 3), который прикреплен к картеру сцепления. Первичный вал коробки передач изготовлен заодно с косозубой шестерней, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней промежуточного вала. Передний конец вала опирается на шарикоподшипник, установленный в выточке коленчатого вала, а задний конец — на шарикоподшипник, расположенный в передней стенке картера. На шлице-вой поверхности вала находится ведомый диск сцепления.

Вторичный вал вращается в роликоподшипнике, установленном в выточке первичного вала и шарикоподшипнике, размещенном в задней стенке картера. На переднем конце вторичного вала установлен синхронизатор, который обеспечивает бесшумное включение третьей и четвертой передач. В средней ча-грех полых фиксирующих пальцев. Внутри этих пальцев установлены фиксирующие шарики и пружины. В кольце запрессованы опоры для шариков фиксатора. Шестерни, включенные посредством синхронизаторов, имеют конусные поверхности.

Рис. 2. Коробка передач автомобиля

Включение передач посредством синхронизатора происходит следующим образом.

При передвижении муфты синхронизатора влево конусное кольцо, перемещаясь вместе с муфтой, подводится к конусной поверхности шестерни. Из-за различия в скоростях вращения муфты и шестерни кольцо сдвигается относительно муфты до соприкосновения фасок пальцев с блокирующими поверхностями муфты, что препятствует дальнейшему передвижению муфты. После уравнивания скоростей вращения муфты и шестерни муфта может быть передвинута до полного включения соответствующей передачи.

В правой стенке картера коробки передач находится пробка контрольно-заливного отверстия. а в левой стенке внизу — сливная пробка с магнитом, притягивающим частицы металла из масла.

Особенностью пятиступенчатой коробки передач автомобилей МАЗ и КрАЗ является применение пятой передачи с передаточным числом меньше единицы. Наличие этой передачи дает возможность уменьшить расход топлива и износ двигателя, а также увеличить скорость движения автомобиля без груза по хорошей дороге.

Для автомобилей семейства КамАЗ предусмотрена установка коробок передач двух модификаций: на автомобилях, работающих без прицепа, устанавливается пятиступенчатая трехходовая коробка передач, а на автомобилях-тяга-чах, предназначенных для постоянной работы с прицепом или полуприцепом — десятиступенчатая коробка передач, состоящая из основной пятиступенчатой коробки и делителя передач. Делитель позволяет вдвое увеличивать число передач.

Рис. 3. Синхронизатор коробки передач автомобиля ЗИЛ-130:
а — устройство: б — начало включения; в — конец включения

Коробка передач имеет два синхронизатора инерционного типа для включения второй и третьей, четвертой и пятой передач. Шестерни на всех передачах, кроме первой и заднего хода, косозубые, постоянного зацепления. Первая передача и задний ход включаются зубчатой муфтой. Переключение в делителе передач осуществляется синхронизатором инерционного типа.

Включение и выключение шестерен в коробке передач осуществляется механизмом переключения. Он предотвращает одновременное включение двух передач и может быть различной конструкции. Механизм переключения состоит из рычага переключения передач, двух или трех ползунов, вилок переключения, фиксаторов, замков и предохранителя включения заднего хода.

Рычаг переключения передач располагается на крышке картера коробки или реже на рулевой колонке под рулевым колесом.

Механизм переключения передач должен обеспечить правильное зацепление шестерен и не допускать самовыключения передачи, одновременного включения нескольких передач и включения . заднего хода при движении автомобиля вперед.

На автомобилях ЗИЛ-130 механизм переключения передач имеет рычаг переключения передач, установленный на съемной верхней части крышки коробки передач, его шаровая опора входит в сферическую выточку крышки и закрепляется штифтом во избежание поворачивания. Нижний конец ры чага входит в пазы вилок переключения, закрепленных на ползунах и удерживаемых в требуемых положениях пружйнами фиксаторов. Одновременное включение двух передач исключается благодаря наличию замочного устройства, состоящего из штифта и двух пар шариков. При перемещении одного из трех ползунов два других запираются посредством шариков, которые входят в канавки ползунов, остающихся неподвижными. Дополнительный пружинный упор препятствует случайному включению первой передачи и заднего хода. Переместить ползун можно только приложив к рычагу дополнительное усилие, необходимое для от-жатия пружины упора.

На автомобилях семейства МАЗ применяется дистанционный механизм переключения передач с механическим приводом. Рычаг переключения передач, опора которого установлена на полу кабины, соединен поперечным валом, с промежуточным механизмом, который кренится к продольной балке рамы. Между промежуточным механизмом и механизмом переключения передач, установленным на крышке картера коробки, введена карданная передача с двумя шарнирами. Шарнирное соединение с промежуточным рычагом поперечного вала позволяет получать поступательное перемещение вала вдоль своей оси и поворачивать его на определенный угол, необходимый для включения той или иной передачи рычагом. При этом рычаг действует непосредственно на штоки, расположенные в крышке картера коробки передач.

Наличие шарнирного соединения и шаровой опоры позволяет опрокидывать кабину без нарушения нейтрального положения рычага управления коробкой передач.