Il principio di funzionamento di una trasmissione manuale (cambio manuale). Il dispositivo di un cambio manuale e come funziona Cambio manuale

scatola meccanica la trasmissione non è più il tipo più comune di cambio utilizzato oggi sulle auto. Tuttavia, rimane ancora molto richiesto grazie alla sua affidabilità, semplicità di progettazione e manutenibilità. Il cambio manuale prende il nome dal modo "manuale" (o meccanico) di cambiare marcia. trasmissione si riferisce scatoloni, in cui la coppia viene modificata a gradini (ingranaggi). Un cambio manuale è considerato il più affidabile, ma anche il più difficile da gestire, soprattutto per un neopatentato.

Il principio di funzionamento di una trasmissione manuale

Trasmissione manuale

Principio di funzionamento trasmissione manuale successivo: la coppia dal motore attraverso la frizione viene trasmessa all'albero di ingresso del cambio, quindi convertita utilizzando coppie di ingranaggi che interagiscono tra loro e quindi trasmessa alle ruote. Ogni coppia di ingranaggi (stadio) ha un rapporto di trasmissione specifico che converte la velocità di rotazione e la coppia dell'albero motore del motore. Inoltre, se la trasmissione aumenta la coppia, allora la velocità di rotazione diminuisce e viceversa. Nel primo caso, la trasmissione verrà chiamata scalata di marcia e nel secondo scalata di marcia.

Il rapporto di trasmissione è determinato dal rapporto tra il numero di denti sugli ingranaggi di uscita e di ingresso in una coppia. A sua volta, il numero di denti dipende direttamente dalle dimensioni dell'ingranaggio stesso: maggiore è il numero di denti, maggiore è il diametro dell'ingranaggio. Ad esempio, la prima marcia ha il rapporto di trasmissione più grande, e quindi l'ingranaggio di ingresso (sull'albero di ingresso) è il più piccolo e l'ingranaggio di uscita è il più grande. Il cambio di marcia in una trasmissione manuale avviene solo quando il pedale della frizione è premuto, in quanto è necessario interrompere il flusso di potenza trasmesso dal motore.

Il movimento di un'auto dotata di cambio manuale inizia sempre in prima marcia. L'eccezione è autocarri pesanti- lì può essere fatto dalla seconda marcia. Per fare ciò, è necessario spostare manualmente il selettore a leva nella posizione appropriata. Il passaggio alle marce superiori viene effettuato mediante cambi di marcia sequenziali uno dopo l'altro. Il momento stesso della velocità di commutazione dipende dalle letture del tachimetro e del contagiri, poiché ciascuna marcia è progettata per funzionare in un determinato intervallo di regimi del motore.

Tipi di cambi manuali

In base al numero di passi, un cambio manuale si suddivide principalmente in:

4 velocità;
5 velocità;
6 velocità.

La meccanica più comune è la trasmissione 5MT, cioè scatola a cinque velocità ingranaggi.

A seconda del numero di alberi, si distinguono i seguenti tipi di riduttori:

bialbero trasmissioni meccaniche installato sulle auto vetture a trazione anteriore;
trasmissioni manuali a tre alberi, utilizzate principalmente su veicoli a trazione posteriore così come i camion.

Dispositivo di trasmissione manuale

Strutturalmente, un cambio manuale è costituito dai seguenti elementi:

albero motore o di ingresso;
schiavo o albero di uscita;
albero intermedio (per cambio manuale a 3 alberi);
ingranaggi di alberi primari e secondari;
meccanismo di selezione delle marce;
frizioni sincronizzatrici (sincronizzatori);
carter;
ingranaggio principale;
differenziale.

Allo stesso tempo, il dispositivo e il principio di funzionamento della trasmissione a due e tre alberi differiscono l'uno dall'altro.

Riduttore a due alberi: dispositivo e principio di funzionamento

Schema di un cambio manuale a due alberi

Questo tipo di scatola è il più comune. La coppia dal motore attraverso la frizione viene trasmessa all'albero di ingresso. A seconda del design di un particolare cambio, alcuni degli ingranaggi sugli alberi primario e secondario sono fissati rigidamente ad essi e alcuni ruotano liberamente. Inoltre, su ciascun albero si trova almeno un sincronizzatore. Gli ingranaggi degli alberi primario e secondario sono in costante impegno tra loro. Capire quali di essi sono fissi e quali ruotano è molto semplice: gli ingranaggi vicino ai sincronizzatori ruotano sempre sull'albero.

Ingranaggio ingranaggio principale rigidamente fissato all'albero condotto. La coppia dall'albero secondario alle ruote del veicolo viene trasmessa dall'ingranaggio principale e dal differenziale. Quest'ultimo garantisce la rotazione delle ruote con diverse velocità angolari.

Il meccanismo di selezione delle marce in un cambio a due alberi si trova nella scatola del cambio ed è costituito da forcelle e aste che muovono le frizioni del sincronizzatore. Il meccanismo è dotato di protezione contro l'innesto simultaneo di due marce.

Il principio di funzionamento di una trasmissione a due alberi è il seguente:

A posizione neutra la leva del cambio, la coppia dal motore non viene trasmessa alle ruote motrici, gli ingranaggi sugli alberi scorrono liberamente.
Quando si sposta la leva, il guidatore sposta il manicotto del sincronizzatore con la forcella corrispondente attraverso un sistema di cavi o aste.
La frizione sincronizza le velocità angolari della marcia corrispondente e dell'albero su cui si trova il sincronizzatore.
La frizione del sincronizzatore si innesta con la marcia e la coppia inizia a essere trasmessa dall'albero di ingresso al secondario.
C'è una trasmissione della coppia dal motore alle ruote motrici con un dato rapporto di trasmissione.

Per la retromarcia viene utilizzato un albero aggiuntivo con un ingranaggio intermedio retromarcia.

Schemi di trasmissione della coppia per ciascuno degli ingranaggi:

posizione neutra

1a marcia

2a marcia

3a marcia

4a marcia

5a marcia

Inversione

Riduttore a tre alberi: dispositivo e principio di funzionamento

La differenza tra meccanica a tre alberi e meccanica a due alberi è che qui vengono utilizzati tre tipi di alberi. Oltre a quello condotto e principale, viene utilizzato anche un albero intermedio.

albero di ingresso, collegato alla frizione, trasmette la coppia all'intermedio. La trasmissione avviene attraverso l'ingranaggio corrispondente, quindi gli alberi sono sempre in presa.

Dispositivo di trasmissione manuale a tre alberi

albero intermedio situato parallelamente al primario, tutti gli ingranaggi su di esso sono fissati rigidamente.

Sullo stesso asse con il primario si trova l'albero secondario. Responsabile di questo cuscinetto reggispinta sull'albero motore, che comprende l'albero di uscita. In questo caso, gli ingranaggi dell'albero condotto possono ruotare liberamente e non hanno un fissaggio rigido con l'albero. Gli ingranaggi dell'albero di uscita sono in presa costante con gli ingranaggi del contralbero. Pertanto, nella posizione neutra del cambio, la coppia dall'albero di ingresso viene trasmessa all'intermedio e quindi agli ingranaggi dell'albero di uscita. Ma poiché ruotano liberamente sull'albero, l'auto non si muove.

Tra gli ingranaggi dell'albero di uscita ci sono sincronizzatori, il cui lavoro è allineare velocità angolari ingranaggi dell'albero secondario con la velocità angolare dell'albero stesso dovuta alle forze di attrito.

I sincronizzatori sono fissati rigidamente sull'albero e grazie a connessione scanalata può muoversi lungo di esso nella direzione assiale.

A differenza di un cambio a due alberi, il meccanismo del cambio in una trasmissione a tre alberi si trova sul corpo della scatola ed è costituito da una leva di comando e aste con forche. Il meccanismo è inoltre dotato di un dispositivo di bloccaggio per impedire l'innesto simultaneo di due marce.

Potrebbe anche averlo telecomando. In cui meccanismo remoto il cambio è fornito da un bilanciere o cavi articolati.

Il principio del cambio di marcia in un cambio a tre alberi è simile al principio di funzionamento di una trasmissione a due alberi.

Un po 'sul sincronizzatore del cambio manuale

Il sincronizzatore viene utilizzato per l'innesto degli ingranaggi senza urti grazie all'allineamento delle velocità angolari dell'albero e dell'ingranaggio. Strutturalmente, il sincronizzatore è costituito da una frizione, due anelli di bloccaggio, tre cracker e due anelli di filo.

Nel processo di innesto della marcia, la forcella sposta la frizione sulla marcia desiderata, dove si muove prima l'anello di bloccaggio. La risultante forza di attrito dovuta alla differenza delle velocità angolari degli elementi fa ruotare l'anello di bloccaggio fino all'arresto. Ulteriore movimento l'innesto e l'innesto del sincronizzatore avviene solo dopo l'allineamento delle velocità angolari. Puoi leggere di più sul sincronizzatore nel nostro articolo.

Vantaggi e svantaggi del cambio manuale

Per chiarezza, positivo e lati negativi rappresentiamo un cambio meccanico nella forma tavola di comparazione.

Vantaggi	Screpolatura
Il costo e il peso della scatola sono inferiori rispetto ad altri tipi di riduttori	Meno comfort per il conducente rispetto ad altri cambi
Alta dinamica di accelerazione, risparmio di carburante ed efficienza	Processo di cambio faticoso del conducente
Elevata affidabilità grazie al design semplice	La necessità di sostituzione periodica della frizione

Le varietà esistenti di riduttori, infatti, sono la risposta alla domanda degli automobilisti. La scatola, insieme al volante, consente di controllare efficacemente le capacità di un'auto moderna. A qualcuno piace il comfort, qualcuno si stanca rapidamente del controllo, qualcuno non sa nulla e ha paura di tutto. A classificazione moderna Esistono tre tipi principali di riduttori e le loro varianti:

sistema meccanico, cambio marcia manuale;
cambio automatico multistadio;
sistema di variazione continua;
scatola robotica.

Nonostante quest'ultimo tipo sia considerato una variante di un cambio manuale, le differenze esistenti rispetto allo schema classico ne consentono l'individuazione in una linea separata. Puoi tranquillamente definirlo come un tipo separato di cambio.

Motore combustione interna non è in grado di lavorare efficacemente nella più ampia gamma di velocità di rotazione, pertanto vengono utilizzati vari tipi di riduttori che riducono la velocità di rotazione degli alberi di lavoro della trasmissione. Ciò accade o con l'aiuto di una serie di ingranaggi e ruote, come nei principali tipi di cambi, o con l'aiuto di cinghie e pulegge di spinta - nello schema CVT della scatola.

Il CVT corrisponde soprattutto allo stile di vita di una persona moderna e consente di abbandonare completamente il controllo della trasmissione. Il primo richiede la massima partecipazione del guidatore nel controllo della velocità e della coppia delle ruote. La macchina ha notevolmente facilitato la vita di una persona al volante, ma richiede un'attenta attitudine al suo lavoro.

Prima di rispondere alla domanda: quale tipo di cambio è meglio scegliere, dovresti determinare il tuo atteggiamento nei confronti dell'auto e il grado della tua partecipazione alla guida.

Sistemi manuali semplici ed affidabili

sistema meccanico cambio, chiamato anche "meccanica" o "maniglia" - il tipo più comune e più semplice di cambio. A automobili moderneè disponibile in due tipi:

plurialbero, in cui gli ingranaggi sono su due o tre alberi paralleli e si innestano alternativamente, a seconda della richiesta Rapporto di cambio;
planetario, in cui ingranaggi e ruote dentate sono in costante innesto su più ranghi, la scelta di una coppia con il rapporto di trasmissione richiesto viene effettuata utilizzando frizioni a frizione o pacchi frizione.

Nel trasporto su ruote, la meccanica di tipo planetario viene utilizzata solo nelle trasmissioni automatiche, nelle mountain bike e equipaggiamento militare. Il planetario è più compatto e leggero del tipo di meccanismo multialbero, ma molto più costoso da produrre.

Moderno Macchine con trazione anteriore hanno uno schema a due alberi e un minimo di 5 marce per l'avanzamento e una retromarcia. Possono essere equipaggiati modelli di auto più costosi scatole a sei velocità ingranaggi. Allo stesso tempo, il 5 e il 6 stanno aumentando: l'albero di uscita del cambio ruota di più alta velocità albero motore. Questo è più che sufficiente per controllo manuale.

Il problema principale di un cambio meccanico è quello di innestare dolcemente e senza scosse coppie di ingranaggi elicoidali con diverse velocità angolari quando si cambia a comando. Per uniformare la velocità nella scatola, ogni coppia di ingranaggi è dotata di un anello di sincronizzazione in bronzo.

Quando si cambia marcia, il guidatore disinnesta la frizione, consentendo così ai sincronizzatori di equalizzare le velocità di rotazione degli ingranaggi. Successivamente, la manopola del cambio direttamente o tramite un sistema di aste o azionamenti via cavo, muovere la frizione dell'ingranaggio di innesto all'interno del corpo scatolare, innestando così la coppia di ingranaggi desiderata. Resta solo da rilasciare il pedale della frizione e continuare a guidare.

Tali scatole meccaniche sono chiamate sincronizzate. È abbastanza semplice e conveniente gestirli se hai una certa abilità di guida. Vero, disinnesto incompleto della frizione, slittamento o altri problemi con la disattivazione della trasmissione portano al fatto che i sincronizzatori della meccanica iniziano a consumarsi intensamente, fino all'impossibilità di innestare la marcia senza impostare la leva intermedia in posizione neutra. Vai a marcia successiva succede dopo che la frizione è stata premuta di nuovo. Modo simile la commutazione era ampiamente utilizzata in precedenza ed è ora utilizzata trasporto merci con meccanica non dotata di sistema sincronizzatore.

Importante! I sincronizzatori usurati, oltre a difficili cambi di marcia, portano a un'intensa usura delle ruote dentate, scheggiature locali di singole sezioni dei denti.

Un cambio manuale è il più affidabile ed economico, richiede che il conducente abbia qualifiche sufficienti e un duro lavoro per cambiare costantemente marcia insieme all'allenamento del pedale della frizione. Ma, stranamente, molti conducenti fanno consapevolmente una scelta a favore dei meccanici. Secondo loro, i meccanici, anche con un maggiore sforzo fisico, sono più divertenti da guidare rispetto alle scatole robotiche o automatiche.

Cambio sequenziale, come punto più alto nello sviluppo della meccanica

Sarebbe più accurato chiamare questa scatola un cambio manuale con un metodo di cambio sequenziale o in linea. L'idea è nata dal campo dello sviluppo per lo sport automobili ad alta velocità. Un moderno cambio sequenziale è costruito secondo lo schema di un cambio manuale convenzionale con controllo elettronico trasmissione della frizione e azionamento idraulico cambio di marcia. caratteristica casella sequenzialeè seguire una rigorosa sequenza di trasmissioni.

Tra i vantaggi del meccanismo sequenziale ci sono:

la massima velocità di cambio marcia;
l'osservanza della sequenza di commutazione consente di lavorare "indolore" con molto elevato turnover motore e potenza;
il metodo di controllo tramite i paddle al volante consente di controllare comodamente il movimento anche su alte velocità o in condizioni stradali difficili.

A scatole simili utilizzare ingranaggi cilindrici e non utilizzare sincronizzatori di commutazione. L'allineamento delle velocità di rotazione dell'ingranaggio e della ruota viene effettuato da un computer utilizzando un sensore di velocità. Invece di una frizione a ingranaggi, c'è un meccanismo di cambio a camme. Per questo motivo, il tempo di accelerazione è inferiore di circa il 70-80% rispetto a quello della meccanica convenzionale. Per il funzionamento degli azionamenti idraulici viene utilizzata un'unità separata: la batteria fluido di lavoro alta pressione.

Sistemi di cambio robotizzati

A differenza dei sistemi sequenziali, il tipo robotico della scatola ha un azionamento elettromeccanico per l'accensione di una coppia di ingranaggi. La base dello schema è un cambio meccanico costruito su un sistema di due file di ingranaggi di alberi di lavoro. I numeri pari vengono raccolti su un albero, i numeri dispari sull'altro. Ciascuno degli alberi ha il proprio disco frizione e può essere attivato e disattivato in modo indipendente.

Questo tipo di box utilizza la modalità preselettiva. Il trucco del design è che il computer in anticipo, utilizzando i dati sulla modalità di funzionamento della trasmissione, calcola la più adatta per l'inserimento della marcia successiva. Mediante un solenoide, lo inserisce nella marcia opposta con la frizione disinnestata. Al momento del cambio, non resta che innestare la frizione e continuare a guidare. A causa di ciò, la commutazione avviene con molto alta velocità.

A modo loro, le scatole dei robot occupano una posizione intermedia tra le scatole automatiche e quelle meccaniche. Allo stesso tempo, in base alle funzioni svolte e al grado di informatizzazione, questo tipo di box può essere definito più automatico rispetto ai sistemi idromeccanici esistenti.

Il tipo di cambio robotizzato più famoso e pubblicizzato sono le scatole del sistema DSG a sette velocità installate sui modelli VW con una cilindrata ridotta. Recensioni sul lavoro: dalla pubblicità e dall'entusiasmo elogiativo all'apertamente negativo.

Se decidi di acquistare un'auto con sistema simile ingranaggio, considerare quanto segue:

scatola robotica- un meccanismo molto complesso, tanto meno questo tipo di scatola è destinato alla combustione ad alta velocità della gomma in gare folli. Le scatole sono difficili da gestire, mantenere e riparare.
Ci vogliono almeno due settimane per abituarsi a guidare con il DSG. Agli appassionati di meccanica questa visione sembra lenta e imprevedibile, ai piloti che si sono trasferiti scatole idromeccaniche- tirando fuori posto.
Già la qualità dei robot ci consente di fornire 5 garanzia estiva e 150mila chilometri.

Interessante! Con tutte le critiche, i robot sono più economici da produrre, ne hanno di più alta efficienza e, secondo gli esperti, è possibile che questo tipo costringerà l'idromeccanica obsoleta dal mercato macchine.

Il tipo di trasmissione più complesso: automatico e CVT

Più funzioni svolge un cambio, più è difficile da produrre, minore è l'affidabilità e maggiore è il costo. I più costosi e antieconomici sono sempre stati e rimangono tutti i tipi di trasmissioni automatiche per auto. Il design di questo tipo è rappresentato da cambi idromeccanici e adattivi. Lo schema si basa su due unità principali: un convertitore di coppia e un riduttore epicicloidale.

Nelle moderne trasmissioni automatiche, il convertitore di coppia funge da compensatore che aumenta o diminuisce di una piccola quantità l'ingranaggio principale del meccanismo planetario. In questo modo, lavoro di squadra due unità fornisce il numero ottimale di trasmissione ad ingranaggi in condizioni specifiche.

Grandi perdite nell'idraulica hanno costretto gli ingegneri a migliorare in qualche modo il funzionamento di questo tipo di macchina. Ora il funzionamento del convertitore di coppia a velocità superiori a 20 km / h è bloccato dalla frizione e la coppia viene trasmessa direttamente attraverso le frizioni al riduttore epicicloidale.

In alcuni casi, invece di collegare un convertitore di coppia, le sue funzioni in condizioni transitorie sono fornite dallo scorrimento dei pacchi di guarnizioni di attrito, che è più semplice ed efficiente.

Una delle varietà trasmissione automaticaè una trasmissione automatica adattiva in cui unità informatica controllo, viene effettuata la selezione del rapporto di trasmissione più adatto nella scatola planetaria.

Questo tipo scatola automatica rimane fuori concorso nella trasmissione delle automobili fuori strada, fuoristrada e auto di grande cilindrata. È difficile da mantenere e riparare, richiede elevate qualifiche e alta qualità Forniture.

Sistemi CVT

Come risultato di 30 anni di evoluzione dei primi CVT per sedie a rotelle e scooter motorizzati a bassa potenza, i tecnologi sono riusciti a portare il livello di affidabilità e durata della cinghia di spinta (l'elemento principale del CVT continuo) a un chilometraggio completamente accettabile di 150 mila km. La stessa cintura di spinta è una meraviglia dell'ingegneria. È composto da un gran numero di assolutamente identici elementi metallici, in modo che la cintura possa essere flessibile e rigida allo stesso tempo.

Durante il funzionamento, interagisce con due pulegge: ingresso e uscita, fornendo quasi tutti i rapporti di trasmissione del cambio. I moderni CVT hanno ricevuto un'efficienza accettabilmente elevata e la capacità di lavorare con motori fino a 100 CV. Il variatore può essere definito il primo dei sistemi veramente in grado di cambiare continuamente il rapporto di trasmissione della trasmissione.

Questo tipo di automazione non ama lo slittamento, è estremamente vulnerabile a bassa qualità fluido idraulico. Nella maggior parte dei casi, il variatore è dotato di un convertitore di coppia.

Vantaggi - molto selezione esatta rapporto di trasmissione richiesto. Questo tipo di scatola è capriccioso, costoso da produrre e mantenere ed è improbabile che lasci la nicchia nel prossimo futuro. auto piccole.

Ulteriori informazioni su vari tipi Punto di controllo in video:

Le auto con cambio manuale, abbreviato in cambio manuale, fino a poco tempo fa costituivano la stragrande maggioranza tra gli altri veicoli con cambi diversi.

Inoltre, una scatola meccanica (manuale) rimane oggi un dispositivo abbastanza comune per modificare e trasmettere la coppia del motore. Successivamente, parleremo di come è organizzata e funziona la "meccanica", come si presenta lo schema del cambio di questo tipo e anche quali vantaggi e svantaggi ha questa soluzione.

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Schema e caratteristiche del cambio manuale

Per cominciare, questo tipo di cambio è chiamato meccanico a causa del fatto che tale unità coinvolge commutazione manuale ingranaggi. In altre parole, sulle auto con cambio manuale, il guidatore stesso cambia marcia.

Andiamo oltre. La casella "meccanica" è a gradini, ovvero la coppia cambia gradualmente. Molti automobilisti sanno che il cambio ha effettivamente ingranaggi e alberi, ma non tutti capiscono come funziona l'unità.

Quindi, uno stadio (è anche una trasmissione) è una coppia di ingranaggi (ingranaggio motore e condotto) che interagiscono tra loro. Ciascuno di questi stadi fornisce la rotazione con l'una o l'altra velocità angolare, cioè ha il proprio rapporto di trasmissione.

Per rapporto di trasmissione si intende il rapporto tra il numero di denti dell'ingranaggio condotto e il numero di denti dell'ingranaggio conduttore. In questo caso, diversi stadi della scatola ricevono diversi rapporti di trasmissione. Più gradino basso (scalare la marcia) ha il rapporto di trasmissione più grande e lo stadio più alto ( overdrive) ha il rapporto di trasmissione più piccolo.

Diventa chiaro che il numero di passaggi è uguale al numero di marce su una particolare scatola (cambio a quattro marce, cinque marce, ecc.) In precedenza, le trasmissioni manuali a 4 marce sono gradualmente passate in secondo piano.

Dispositivo di trasmissione manuale

Quindi, sebbene possano esserci molti progetti di una tale scatola con determinate caratteristiche, tuttavia, nella fase iniziale, si possono distinguere due tipi principali:

riduttori a tre alberi;
scatole a due alberi;

Un cambio manuale a tre alberi è solitamente installato sui veicoli a trazione posteriore, mentre un cambio a due alberi è posizionato su quelli a trazione anteriore. vagoni passeggeri. Allo stesso tempo, il dispositivo dei cambi meccanici sia del primo che del secondo tipo può differire notevolmente.

Cominciamo con una scatola meccanica a tre alberi. Questa scatola contiene:

l'albero motore, detto anche primario;
cambio ad albero intermedio;
albero condotto (secondario);

Sugli alberi sono installati ingranaggi con sincronizzatori. Anche il meccanismo del cambio è incluso nel cambio. Specificato elementi costitutivi situato nella scatola del cambio, che è anche chiamata scatola del cambio.

Il compito dell'albero motore è quello di creare una connessione con la frizione. L'albero di trasmissione ha fessure per il disco della frizione. Per quanto riguarda la coppia, la coppia specificata dall'albero di ingresso viene trasmessa attraverso l'ingranaggio, che è in impegno rigido con esso.

Influendo sul lavoro dell'albero intermedio, questo albero si trova parallelamente all'albero di ingresso del cambio, su di esso è installato un gruppo di ingranaggi, che è in innesto rigido. A sua volta, l'albero condotto è montato sullo stesso asse dell'albero motore.

Tale installazione viene implementata utilizzando un cuscinetto di estremità sull'albero di trasmissione. Questo cuscinetto include l'albero condotto. Il gruppo di ingranaggi (blocco ingranaggi) sull'albero condotto non ha un impegno rigido con l'albero stesso e quindi ruota liberamente su di esso. In questo caso, il gruppo di ingranaggi dell'albero intermedio, l'albero condotto e l'ingranaggio dell'albero motore sono in costante innesto.

I sincronizzatori (giunti sincronizzatori) sono installati tra gli ingranaggi dell'albero condotto. Il loro compito è quello di allineare le velocità angolari degli ingranaggi dell'albero condotto con la velocità angolare dell'albero stesso attraverso la forza di attrito.

I sincronizzatori sono in impegno rigido con l'albero condotto e hanno anche la capacità di muoversi lungo l'albero nella direzione longitudinale grazie alla connessione scanalata. I cambi moderni hanno frizioni sincronizzate in tutte le marce.

Se consideriamo il meccanismo del cambio sui cambi a tre alberi, spesso questo meccanismo è installato sul corpo dell'unità. Il design include una leva di comando, cursori e forcelle.

Il corpo della scatola (basamento) è realizzato in leghe di alluminio o magnesio, è necessario per l'installazione di alberi con ingranaggi e meccanismi, nonché una serie di altre parti. C'è anche olio per ingranaggi (olio del cambio) nella scatola del cambio.

Per capire come funziona un cambio meccanico (manuale) di tipo a tre alberi, andiamo in termini generali Diamo un'occhiata a come funziona. Quando la leva del cambio è in folle, non c'è trasmissione di coppia dal motore alle ruote motrici del veicolo.

Dopo che il guidatore ha spostato la leva, la forcella sposterà la frizione del sincronizzatore di una o dell'altra marcia. Quindi il sincronizzatore allineerà le velocità angolari dell'ingranaggio desiderato e dell'albero condotto. Quindi la corona dentata della frizione si innesterà con una corona dentata simile, che assicurerà che l'ingranaggio sia bloccato sull'albero condotto.

Aggiungiamo anche che fornisce la retromarcia dell'auto retromarcia Punto di controllo. In questo caso, un ingranaggio folle retromarcia montato su un assale separato consente l'inversione del senso di rotazione.

Cambio manuale a due alberi: dispositivo e principio di funzionamento

Dopo aver affrontato in cosa consiste un cambio a tre alberi, passiamo ai cambi a due alberi. Questo tipo Il cambio ha due alberi nel suo dispositivo: primario e secondario. L'albero di ingresso è quello motore, il secondario è quello condotto. Ingranaggi e sincronizzatori sono fissati sugli alberi. Anche nel basamento della scatola c'è l'ingranaggio principale e il differenziale.

L'albero di trasmissione è responsabile del collegamento con la frizione e sull'albero è presente anche un blocco ingranaggi in impegno rigido con l'albero. L'albero condotto è disposto parallelamente all'albero motore, mentre gli ingranaggi dell'albero condotto sono in costante impegno con gli ingranaggi dell'albero motore e ruotano liberamente anche sull'albero stesso.

Inoltre, l'ingranaggio conduttore dell'ingranaggio principale è fissato rigidamente sull'albero condotto e gli accoppiamenti del sincronizzatore si trovano tra gli ingranaggi dell'albero condotto. Aggiungiamo, al fine di ridurre le dimensioni del cambio, oltre che aumentare il numero di ingranaggi, nei moderni riduttori, spesso possono essere installati 2 o anche 3 alberi al posto di un albero condotto.

Su ciascuno di questi alberi, l'ingranaggio dell'ingranaggio principale è fissato rigidamente, mentre tale ingranaggio ha un impegno rigido con l'ingranaggio condotto. Si scopre che il design implementa effettivamente 3 ingranaggi principali.

L'ingranaggio principale stesso, così come il differenziale nel dispositivo del cambio, trasmettono la coppia dall'albero secondario alle ruote motrici. In questo caso, il differenziale può anche fornire tale rotazione delle ruote quando le ruote motrici ruotano a velocità angolari diverse.

Per quanto riguarda il meccanismo del cambio, sui cambi a due alberi viene estratto separatamente, cioè all'esterno della carrozzeria. La scatola è collegata al meccanismo di commutazione tramite cavi o aste speciali. La connessione più comune è con i cavi.

Il meccanismo del cambio della stessa scatola a 2 alberi ha una leva, che è collegata tramite cavi alla leva del cambio e alla leva del cambio. Queste leve sono collegate all'asta del cambio centrale, anch'essa dotata di forcelle.

Se parliamo del principio di funzionamento di un cambio manuale a due alberi, è simile al principio di un cambio a tre alberi. Le differenze sono nel modo in cui funziona il meccanismo del cambio. In poche parole, la leva può effettuare sia movimenti longitudinali che trasversali rispetto all'asse della vettura. Durante il movimento laterale, la selezione delle marce avviene quando viene applicata una forza al cavo di selezione delle marce, che agisce sulla leva del selettore delle marce.

Inoltre, la leva si sposta longitudinalmente e la forza va al cavo del cambio. La leva corrispondente sposta orizzontalmente lo stelo con le forche, la forcella sullo stelo sposta il sincronizzatore, il che porta al blocco dell'ingranaggio dell'albero condotto.

Infine, notiamo che anche le scatole meccaniche tipi diversi dispongono di ulteriori dispositivi di blocco che impediscono l'inserimento di due marce contemporaneamente o un disinnesto imprevisto della marcia.

Meccanismo

Prima di procedere allo studio del dispositivo di una trasmissione manuale (cambio manuale) e dei principi del suo funzionamento, è necessario descrivere in dettaglio questo meccanismo. Una trasmissione manuale è parte integrante di qualsiasi veicolo dotato di motore a combustione interna. La sua presenza obbligatoria è dovuta alle specificità del lavoro. motori moderni, avendo un range di velocità abbastanza ristretto, entro il quale si raggiungono i valori massimi di potenza e coppia. Inoltre, qualsiasi motore ha una velocità critica, il cui eccesso porta inevitabilmente all'usura prematura dell'unità, fino al suo guasto. Prima di trasferire la coppia all'albero secondario e alla trazione integrale del veicolo, il cambio manuale cambia la direzione di questa grandezza fisica vettoriale e la converte. Vai a ciascuno nuovo stadio in una trasmissione manuale, viene eseguita spostando meccanicamente la leva in una posizione o nell'altra.

Il meccanismo del cambio stesso si trova in una custodia di metallo, all'interno della quale vengono versati lubrificanti per garantire un funzionamento stabile del meccanismo. La leva del cambio può essere posizionata sia nel cambio stesso che all'esterno di esso (nella carrozzeria). Nel caso di un processo di cambio marcia remoto, viene utilizzata un'asta di azionamento di controllo (scena).

Componenti del cambio manuale:

albero primario;
albero intermedio;
albero secondario;
albero aggiuntivo;
carter;
sincronizzatori;
dispositivo di cambio, che include serrature e meccanismi di bloccaggio;
pomello del cambio.

Principio operativo

I cuscinetti situati nel basamento contribuiscono alla rotazione degli alberi del dispositivo. Ogni albero ha nella sua dotazione gruppi di ingranaggi, sui quali si trovano denti speciali in vari numeri.

La funzione dei sincronizzatori è quella di bilanciare le velocità angolari degli ingranaggi che si verificano durante la loro rotazione. Grazie al loro lavoro, la marcia cambia dolcemente senza rumori estranei.

I meccanismi di blocco impediscono la possibilità spegnimento spontaneo marce, mentre i blocchi impediscono l'innesto simultaneo di più marce.

Numero di gradini e pozzi

Oggi il più popolare è il cambio a cinque marce, tuttavia non è raro trovare meccanismi a quattro e sei marce.

Il pacchetto di trasmissione manuale può includere due o tre alberi. I meccanismi a tre alberi sono dotati di trazione anteriore e trazione posteriore veicoli(compresi i camion).

Le scatole a due alberi sono spesso completate con auto a trazione anteriore.

Le principali differenze tra i riduttori con un diverso numero di alberi:

Posizione dell'albero. In un cambio a due alberi, gli alberi sono paralleli tra loro;
Il processo di trasferimento. In un cambio a tre alberi, la trasmissione viene creata grazie al funzionamento di una coppia di ingranaggi, in uno a tre alberi - a causa dell'interazione di due coppie;
Trasmissione diretta. Il cambio a due alberi non ha una trasmissione diretta.

In caso contrario, il dispositivo di trasmissione manuale non presenta differenze significative nel design e, in linea di principio, non funziona.

video

Il principio di funzionamento della trasmissione manuale è chiaramente mostrato nel seguente video:

Qualsiasi auto con motore a combustione interna ha un cambio nel suo design. Esistono molte varietà di questa unità, ma il tipo più comune è una trasmissione manuale (cambio manuale). È dotato di auto nazionali ed estere.

Il cambio viene utilizzato per modificare il rapporto della velocità di rotazione dal motore alle ruote. Il metodo di commutazione tra i passaggi (ingranaggi) di questo cambio è manuale (meccanico), che ha dato il nome all'intero gruppo. Il conducente decide autonomamente quale dei valori del rapporto di trasmissione fisso (ingranaggi) dovrebbe essere incluso al momento attuale.

Cambio manuale moderno

Inoltre, la trasmissione manuale consente di passare alla modalità di retromarcia, in cui l'auto entra direzione inversa. Esiste anche una modalità neutra, quando non c'è trasmissione della rotazione dal motore alle ruote.

Principio di funzionamento e dispositivo

Il cambio è un cambio chiuso a più stadi. Gli ingranaggi elicoidali hanno la capacità di essere innestati alternativamente e cambiare la velocità tra albero di ingresso e fine settimana. Questo è il principio del cambio.

Frizione

La scatola manuale funziona in tandem con la frizione. Questo gruppo consente di scollegare temporaneamente il motore dalla trasmissione. Tale operazione consente di cambiare marcia (stadi) in modo indolore senza spegnere il regime del motore.

Il blocco della frizione è necessario, poiché una coppia significativa passa attraverso la trasmissione manuale.

Ingranaggi e alberi

In qualsiasi cambio di design tradizionale, si trovano parallelamente all'asse degli alberi su cui si basano gli ingranaggi. Il corpo comune è chiamato basamento. Le più popolari sono le società a tre e due alberi.

In tre alberi ci sono tre alberi:

il primo è il leader;
il secondo è intermedio;
il terzo è il seguace.

Il primo albero è collegato alla frizione, sulla sua superficie sono tagliate delle scanalature lungo le quali si muove il disco della frizione. Da questo asse la rotazione viene trasmessa ad un asse intermedio rigidamente connesso all'ingranaggio dell'albero di ingresso.

L'albero condotto del cambio manuale ha una posizione specifica. E' coassiale alla trasmissione ed è ad essa collegato tramite un cuscinetto posto all'interno del primo albero. Ciò garantisce la loro rotazione indipendente. I blocchi di ingranaggi con un asse motore non hanno una fissazione rigida con esso e gli ingranaggi sono delimitati da speciali frizioni sincronizzatrici. Questi ultimi siedono semplicemente rigidamente sull'albero condotto, ma sono in grado di muoversi lungo l'asse lungo le scanalature.

Le estremità dei giunti sono dotate di corone dentate collegabili alle stesse corone poste alle estremità degli ingranaggi dell'albero condotto. Il moderno design del cambio presuppone la presenza di tali sincronizzatori in tutte le marce avanti.

Quando la modalità neutra è attivata, gli ingranaggi ruotano liberamente e tutte le frizioni del sincronizzatore sono in posizione aperta. Quando il guidatore preme la frizione e sposta la leva su uno dei gradini, in questo momento la forcella nel cambio sposta la frizione in innesto con la sua coppia alla fine della marcia. Quindi l'ingranaggio è fissato rigidamente all'albero e non scorre su di esso, ma assicura la trasmissione della rotazione e della forza.

La maggior parte delle trasmissioni manuali utilizza ingranaggi elicoidali, che possono sopportare una forza maggiore rispetto agli ingranaggi cilindrici e sono anche meno rumorosi. Sono realizzati in acciaio altolegato, dopodiché l'indurimento viene effettuato in HDTV e normalizzato per alleviare lo stress. Ciò garantisce la massima durata.

Per una scatola a due alberi è previsto anche un collegamento dell'albero motore con il blocco frizione. A differenza di un design a tre assi, un blocco di ingranaggi si trova sull'asse motore e non uno. albero intermedio no, ma l'albero condotto corre parallelo a quello principale. Gli ingranaggi su entrambi gli assi ruotano liberamente e sono sempre innestati.

L'albero condotto è dotato di un ingranaggio di trasmissione finale rigidamente fissato. Le frizioni di sincronizzazione si trovano tra gli ingranaggi rimanenti. Tale schema di un cambio meccanico in termini di funzionamento dei sincronizzatori è simile a uno schema a tre alberi. La differenza è che non c'è trasmissione diretta e che ogni stadio ha solo una coppia di ingranaggi collegati, invece di due coppie.

Il dispositivo a due alberi di una trasmissione manuale ha un'efficienza maggiore rispetto al tre alberi, tuttavia ha una limitazione nell'aumentare il rapporto di trasmissione. A causa di questa caratteristica, il design viene utilizzato solo nelle autovetture.

Sincronizzatori

Tutti i moderni cambi meccanici sono dotati di sincronizzatori. Senza di loro, le auto dovevano fare a meno doppia uscita in modo che le velocità circonferenziali degli ingranaggi siano uguali e sia prevista la possibilità di cambiare stadi. Inoltre, i sincronizzatori non sono installati su cambi con un numero elevato di marce, a volte fino a 18 gradini, tipico per attrezzature speciali, poiché ciò è tecnicamente impossibile. Per un cambio rapido auto sportive potrebbe non avere sincronizzatori nella trasmissione manuale.

Cambio manuale sincronizzatore

Le auto utilizzate dalla maggior parte dei conducenti sono dotate di sincronizzatori perché il cambio dell'auto è meno amichevole senza di essi. Questi elementi garantiscono un funzionamento silenzioso e l'allineamento delle velocità degli ingranaggi.

Il diametro interno del mozzo presenta scanalature scanalate, grazie alle quali il movimento viene eseguito lungo l'asse dell'albero secondario. Allo stesso tempo, tale rigidità garantisce la trasmissione di grandi forze.

Il sincronizzatore funziona in questo modo. Quando il conducente inserisce la marcia, la frizione viene alimentata verso la marcia desiderata. Durante il movimento, la forza viene trasferita a uno degli anelli di bloccaggio della frizione. Dovuto velocità diverse tra l'ingranaggio e la frizione, le superfici coniche dei denti interagiscono con l'ausilio dell'attrito. Gira l'anello di blocco fino all'arresto.

Il lavoro dei sincronizzatori

I denti di quest'ultimo sono montati contro i denti del giunto, quindi il successivo spostamento del giunto diventa impossibile. La frizione si innesta senza resistenza con una piccola corona sull'ingranaggio. L'ingranaggio dovuto a tale connessione è rigidamente bloccato con la frizione. Questo processo avviene in una frazione di secondo. Un sincronizzatore di solito fornisce due marce.

Processo di cambio marcia

Il meccanismo corrispondente è responsabile della procedura di commutazione. Per veicoli con trazione posteriore, la leva è montata direttamente sulla scatola del cambio manuale. L'intero meccanismo è nascosto all'interno del corpo dell'unità e la manopola del cambio lo controlla direttamente. Questa disposizione ha i suoi vantaggi e svantaggi.

soluzione di design semplice;
garantire la chiarezza del passaggio;
design più durevole per il funzionamento.

non è possibile utilizzare un design con motore posteriore;
non utilizzato su veicoli a trazione anteriore.

Le macchine con assale motore anteriore sono dotate di una leva del cambio nei seguenti punti:

pavimento tra il sedile del conducente e del passeggero anteriore;
sul piantone dello sterzo;
vicino al quadro strumenti.

Il controllo remoto del box per auto a trazione anteriore viene effettuato tramite aste o backstage. Questo design ha anche le sue caratteristiche.

comoda disposizione più indipendente della leva per il cambio marcia;
la vibrazione dalla scatola non viene trasmessa alla leva del cambio manuale;
offre maggiore libertà per la progettazione e il layout ingegneristico.

minore durata;
il contraccolpo può apparire nel tempo;
è richiesta una regolazione qualificata periodica delle aste;
la chiarezza è meno accurata, al contrario di trovarsi direttamente sulla custodia.

Sebbene esistano vari azionamenti per il meccanismo di inserimento / disinserimento del cambio, il meccanismo stesso nella maggior parte dei cambi ha un design simile. Si basa su aste mobili, che si trovano nel coperchio dell'alloggiamento, nonché su forcelle rigidamente fissate sulle aste.

Meccanismo del cambio Lada Granta

Le forcelle a semicerchio entrano nella scanalatura della frizione del sincronizzatore. Inoltre, nella trasmissione manuale sono presenti dispositivi che salveranno il meccanismo dal mancato innesto o dal disinnesto non autorizzato delle marce, nonché dall'attivazione simultanea di due stadi.

Vantaggi e svantaggi dei cambi manuali

Tutti i tipi di meccanismi hanno i loro vantaggi e svantaggi. Considerali alla trasmissione manuale.

Vantaggi:

il design ha il costo più basso rispetto agli analoghi;
a differenza dell'idromeccanico, ha meno peso e maggiore efficienza;
non ha bisogno condizioni speciali raffreddamento rispetto alle trasmissioni automatiche;
un'auto media con cambio manuale ha parametri e dinamiche di accelerazione più economici, a differenza di un'auto media con cambio automatico;
semplicità e raffinatezza ingegneristica del design;
alto grado di affidabilità e lunga durata;
non necessita di manutenzioni specifiche e scarsità di materiali di consumo o di riparazione;
l'autista ne ha di più vasta gamma uso delle tecniche di guida condizioni estreme ghiaccio, fuoristrada, ecc.;
la vettura si avvia facilmente a spinta e può essere trainata a qualsiasi velocità e per qualsiasi distanza;
c'è possibilità tecnica completa separazione del motore e della trasmissione, in contrasto con la trasmissione automatica idromeccanica.

Screpolatura:

il disinnesto completo viene utilizzato per il cambio di marcia centrale elettrica e trasmissione, che influisce sul tempo di funzionamento;
sono necessarie abilità di guida specifiche per garantire cambi di marcia fluidi;
errore di commutazione regolare Rapporto di cambio, poiché il numero di passaggi è solitamente limitato a un numero compreso tra 4 e 7;
bassa risorsa del gruppo frizione;
il guidatore, guidando a lungo un'auto con cambio manuale, ha più affaticamento rispetto a quando guida con cambio “automatico”.

Nella maggior parte dei paesi con un reddito più elevato della popolazione, il numero di auto prodotte con cambio manuale è stato ridotto a quasi il 10-15%.