Грузовые автомобили. Трансмиссия и коробки передач

Трансмиссия

Общее устройство трансмиссии
Трансмиссия представляет собой агрегаты и механизмы, взаимодействующие между собой и связывающие коленчатый вал двигателя с ведущими колесами автомобиля. Трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к колесам. С ее помощью водитель может изменить величину крутящего момента, а при движении задним ходом и направление движения. Обычно ведущими колесами являются задние, но на автомобилях, одной из характеристик которых является повышенная проходимость, ведущими могут быть как большинство колес, так и все колеса.

Схемы трансмиссий
А - с двумя ведущими колесами (4х2), Б - с четырьмя ведущими колесам (6х4), В - с шестью ведущими колесами (6х6)
1 - сцепление, 2 - коробка передач, 3 - карданная передача, 4 - ведущее колесо, 5 - полуоси ведущих колес, 6 - дифференциал, 7 - главная передача, 8 - промежуточный средний ведущий мост, 9 - карданный шарнир равных угловых скоростей, 10 - раздаточная коробка

Для характеристики автомобиля применяют колесную формулу, в которой первые цифры обозначают число колес автомобиля, а вторая цифра - число ведущих колес. Например формула (6х4) означает, что у автомобиля имеются шесть колес, из которых четыре колеса ведущих. В трехосных автомобилях крутящий момент передаются промежуточным ведущим колесам и задним ведущим колесам одним общим валом или раздельно двумя валами. В первом случае промежуточный мост имеет проходной ведущий вал. Прямо за двигателем размещено сцепление, затем коробка передач, карданная передача (карданный вал), промежуточный мост, задний мост. Представляющий собой главную передачу с межосевым дифференциалом (распределяющим вращающий момент между этими мостами). В двухосных и трехосных автомобилях со всеми ведущими колесами предусмотрена раздаточная коробка, для выключения привода переднего моста. В автопоездах с прицепами для движения по дорогам, с твердым грунтовым покрытием, трансмиссию имеет только автомобиль-тягач. На автопоездах, предназначенных для движения по бездорожью, трансмиссию имеют ведущие мосты прицепов. Привод дополнительного оборудования осуществляют с помощью коробки отбора мощности, которую присоединяют к коробке передач.
Сцепление
Сцепление служит для временного разъединения двигателя от трансмиссии и плавного соединения их при переключении передач или трогании с места, а также для передачи крутящего момента от двигателя.
Сцепление состоит из самого механизма сцепления и его привода. Механизм сцепления состоит из трех основных элементов:
- ведомой части;
- ведущей части;
- рабочих элементов.
Работа механизма сцепления основана на использовании сил трения. При включении сцепления его детали нагреваются из-за трения между дисками (ведомым и ведущим). Диски изготавливаются и из материала с повышенным коэффициентом трения. Ведомый диск 9 посажен на ведущий вал 7 коробки передач, а ведущий диск 1 соединен с маховиком.

Сцепление
А - принципиальная схема, Б - детали
1 - ведущий диск, 2 - кожух, 3 - отжимной рычажок, 4 - выжимной подшипник, 5 - вилка включения сцепления, 6 - педаль, 7 - ведущий вал коробки передач, 8 - нажимная пружина, 9 - ведомый диск, 10 - маховик, 11 - вилка отжимного рычажка, 12 - регулировочная гайка, 13 - фрикционная накладка ведомого диска, 14 - ступица ведомого диска, 15 - пружина демпфера, 16 - пластина демпфера
А - палец, Б - прилив, В - окно кожуха

Сцепление на автомобилях называют постоянно замкнутым сухим сцеплением. Постоянно замкнутым, так как ведущий и ведомый диски размыкаются только на короткое время необходимое для включения передачи или при торможении автомобиля, сухим, так как поверхности ведущего и ведомого дисков должны быть постоянно сухими.
К сцеплению также относятся кожух, вилки, рычаг выключения, нажимные пружины и привод сцепления. Кожух сцепления получен методом штамповки из стали и закреплен к маховику болтами. Рычаги выключения крепятся внутри к кожуху на опорных болтах. Наружные концы рычагов выключения шарнирно соединены с нажимным диском. К отшлифованной поверхности маховика, пружины 8, расположенные по окружности через нажимной (ведущий) диск 1, прижимают ведомый диск 9. Таким образом, при включенном сцеплении крутящий момент от маховика передается за счет трения ведомому диску и далее через ведущий вал коробки передач 7, последующим механизмам силовой передачи. На ведущем диске и на кожухе для установки пружин выполнены специальные гнезда и выступы, а также в местах установки пружин находятся теплоизолирующие прокладки, предохраняющие пружины от перегрева.
Чтобы выключить сцепление, надо нажать на педаль 6, чтобы тяга с помощью вилки передвинула по втулке муфту с подшипником 4. Муфта повернет вокруг своих осей внутренние концы рычагов 3, а их внешние концы отведут нажимной диск 1, сжимая пружины 8, расположенные между штампованным кожухом 2 сцепления и диском 9. Ведомый диск освобождается и крутящий момент последующим механизмам передаваться не будет. Если отпустить педаль 6, она переместится под действием пружин и сцепление снова включится.
Во избежание поломок, для предотвращения передачи угловых колебаний от двигателя на валы трансмиссии в сцеплении предусмотрен гаситель угловых колебаний - демпфер. Он представляет собой ступицу 14, в окна которой и окна ведомого диска заложены спиральные пружины, передающие вращение от диска на ступицу. В отверстия дисков гасителя и ведомого диска установлены пружины с опорными пластинами. При возникновении колебаний ступица повертывается относительно диска в ту или другую сторону на небольшой угол. Возникающее при этом трение между фланцем ступицы и диском гасит крутильные колебания силовой передачи, теплоизоляционные шайбы, расположенные между нажимным диском и пружинами, уменьшают передачу теплоты к пружинам, теряющим при нагреве свои упругие свойства. При включении сцепления его детали нагреваются из-за трения между ведущими и ведомыми дисками.
Для плавного включения сцепления при постепенном отпускании педали между задней частью ведомого диска и фрикционной накладкой приклепаны волнистые пружинные пластины 16 и две фрикционные накладки, обладающие повышенном коэффициентом трения. Одна накладка приклепана непосредственно к диску, а другая - к пластинам. При включении сцепления по мере увеличения нажатия ведомого диска волнистые пластины постепенно выпрямляются и при полном включении сцепления становятся плоскими. Благодаря такому устройству передаваемый крутящий момент постепенно возрастает и сцепление включается плавно.
Однодисковые фрикционные сцепления широко применяются на отечественных автомобилях.
Двухдисковое сцепление в отличие от однодискового состоит из двух ведущих дисков и двух ведомых, установленных поочередно.

Двухдисковое сцепление автомобиля
1 - маховик, 2 - рычажный механизм, 3 - промежуточный диск, 4 - отжимной рычажок, 5 - вилка, 6 - упорный подшипник, 7 - шланг смазывания подшипника, 8 - вилка выключении, 9 - упорное кольцо, 10 - нажимная пружина, 11 - кожух, 12 - нажимной диска, 13 - ведомые диски, 14 - вал

Чем больше число дисков, тем больше поверхность трения и тем больше передающий крутящий момент. Ведомые диски зажаты между торцевыми поверхностями маховика и ведущих дисков нажимными пружинами 10, которые равномерно расположены в кожухе. Промежуточный ведущий диск 3 автоматически устанавливает диск в среднее положение при выключенном сцеплении с помощью рычажного механизма 3.
Наружные концы отжимных рычажков 4 прикреплены к кожуху вилками и гайками и соединены с нажимным диском 12. Внутренние рычажки прикреплены упорным кольцом 9, педаль сцепления, через вилку 8, рычаги и тяги связана с подшипником.
При выключении сцепления, надо нажать на педаль сцепления, упорный подшипник 6 переместит кольцо с внутренними концами отжимных рычажков 4. Наружные концы рычажков отведут назад ведущий диск12. Промежуточный ведущий диск 3 в этом случае переместится от маховика и ведущего диска, под действием рычажного механизма вращение на ведомые диски от коленчатого вала двигателя передаваться не будет.
Механизм выключения сцепления может иметь как механический так и гидравлический привод с пневматическим усилителем.
Гидравлический привод выключения сцепления включает в себя следующие элементы:
- педаль сцепления;
- главный цилиндр;
- трубопровод;
- рабочий цилиндр;
- вилку выключения сцепления;
- подшипник выключения сцепления.

Гидравлический привод сцепления

Чтобы отсоединить двигатель от остальных агрегатов трансмиссии водителю потребуются определенные усилия, для нажатия педали сцепления. Это усилие перемещает жидкость в главном цилиндре, жидкость перемещает поршень рабочего цилиндра связанный со штоком. Дальше шток рабочего цилиндра при помощи вилки выключения сцепления и нажимного подшипника, через отжимные рычажки выключает сцепление.
Для включения сцепления водитель должен отпустить педаль сцепления. При помощи возвратных пружин все агрегаты и детали привода вернуться и исходное положение. Так как в работе механизма сцепления задействована специальная тормозная жидкость, такой привод называется гидравлическим .
Механический привод изображен на рисунке.

Схема механического привода выключения сцепления и механизма сцепления
1 - коленчатый вал, 2 - маховик, 3 - ведомый диск, 4 - нажимной диск, 5 - кожух сцепления, 6 - нажимные пружины, 7 - отжимные рычаги, 8 - подшипник выключения сцепления, 9 - вилка выключения сцепления, 10 - металлический трос, 11 - рычаг привода, 12 - педаль сцепления, 13 - шестерня первичного вала, 14 - картер коробки передач, 15 - первичный вал коробки передач

В работе механического привода задействован механический элемент - трос, через него передается усилие с педали сцепления на вилку выключателя. Привод называется механическим. Рычажный механизм.

Рычажный механизм сцепления автомобиля КамАЗ
А - устройство, Б и В - сцепление соответственно включено и выключено
1 - промежуточный диск, 2 - рычаг (кулачок), 3 - ось, 4 - маховик, 5 - ведомые диски, 6 - нажимной диск

Рычаги 2, установлены на осях 3, закрученных пружинами и помещены в четыре выступа промежуточного диска 1. Рычаги находятся между маховиком и нажимным диском 6. При этом пружины на осях 3 будут зажаты более туго. При выключенном сцеплении, нажимной диск разойдется с маховиком и рычаг 2 будет поворачиваться усилием зажатых пружин. В этом случае рычаги удерживают промежуточный диск 1 от сближения с нажимным диском и отталкивают от маховика.
Неисправности сцепления
Наиболее характерные из неисправностей:
- сцепление полностью не выключается (пробуксовывание);
- неполное выключение сцепление (сцепление «ведет»);
- рывки при включении сцепления.
Пробуксовывание - это проскальзывание ведомого диска относительно маховика и ведущего (нажимного) диска, при этом увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя не приводит к повышению скорости движения автомобиля или она повышается гораздо медленнее, чем увеличивается частота вращения коленчатого вала. Причиной может быть недостаточный свободный ход педали сцепления, что легко устраняется, а также замасливание фрикционных прокладок, износ фрикционных прокладок, поломка пружин. В последних случаях, надо обратиться в специализированные мастерские по ремонту.
При неполном выключении сцепления его ведомый диск и ведущий вал коробки передач не останавливаются, что затрудняет, а иногда делает невозможным включение передач в коробке передач. Говорят, что сцепление «ведет», в этом случае маховик не разъединяется полностью с ведомым диском сцепления и продолжает его вести. К такой ситуации может привести увеличенный свободный ход педали сцепления или же наличие воздуха в сцеплении, приводимом в движение гидроприводом. Устраняют неисправность уменьшением свободного хода педали сцепления.
Сцепление может не выключаться полностью и при других неисправностях, таких как:
- перекос нажимного подшипника;
- коробление ведомого диска;
- поломка пружин;
- другие неисправности связанные с внутренними дефектами этого механизма.
В таких случаях нужно обратиться к специалисту.
Рывки при включении возникают вследствие износа шлицев ступицы ведомого диска сцепления или ведущего вала коробки передач, а также поломки демпферных пружин. Для устранения такой неисправности необходимо заменить поломанные или изношенные детали.

Таблица. Неисправности сцепления

Уход за сцеплением
Ежедневно проверять действие сцепления и наличие свободного хода педали. Педаль сцепления должна двигаться легко без заеданий и оттяжной пружиной возвращаться в первоначальное положение. Подтянуть и проконтролировать крепежные детали, а также подтянуть в случае ослабления места соединения трубопроводов гидравлического привода сцепления.
Первое и второе техническое обслуживание:
- замерить величину свободного хода педали сцепления и если надо отрегулировать привод сцепления для обеспечения свободного хода муфты выключения сцепления. Для проверки свободного хода муфты сцепления вручную перемещают рычаг валика вилки.
- пружину 19 от рычага 18 вилки выключения, изменяя вращением гайки 13 длину тяги 14, добиваются нормального свободного хода. Если свободный ход рычага, измеренный на радиусе 90 мм окажется менее 3 мм, отрегулировать его сферической гайкой 13 толкателя до величины 3,7-4,6 мм, что соответствует свободному ходу муфты выключения сцепления 3,2-4 мм. Затем устанавливают пружину;
- проверить герметичность привода, исправность и целостность оттяжных пружин педали сцепления и рычага вала вилки выключения сцепления;
- смазать упорный подшипник муфты выключения и втулки валика педали сцепления;
- смазать вал педали сцепления;
- проверить уровень жидкости в бачке главного цилиндра привода сцепления, при необходимости долить жидкость. Уровень жидкости должен быть 10-15 мм от верхней кромки бачка;
- сменить жидкость в системе гидропривода сцепления (один раз в год, обычно, осенью);
- отрегулировать свободный ход поршня главного цилиндра привода и свободный ход рычага вала вилки выключателя сцепления;
- затянуть болты крепления пневмоусилителя;
- прокачать, если надо, систему гидравлического привода сцепления.

Сцепление автомобиля ГАЗ-53А
А - схема, Б - устройство
1 - маховик, 2 - картер, 3 - ведомый диск, 4 - нажимной диск, 5 - рычаг выключения, 6 - масленка, 7 - регулировочная гайка, 8 - муфта выключения, 9 - ведущий вал коробки передач, 10 - вилка выключения сцепления, 11 - кожух, 12 - пружина, 13 - регулировочная гайка, 14 - тяга, 15 и 19 - оттяжные пружины, 16 - педаль сцепления, 17 - рычаг вала педали, 18 - рычаг валки, 20 - упорный шариковый подшипник

Для этого необходимо:
- заполнить питательный бачок жидкостью до нормального уровня;
- снять с головки клапана выпуска воздуха рабочего цилиндра резиновый защитный колпачок и надеть на головку клапана резиновый шланг, прилагаемый к автомобилю. Свободный конец шланга погрузить в стеклянную банку с тормозной жидкостью;
- резко три-четыре раза нажать педаль сцепления, а затем оставляя педаль нажатой, отвернуть на пол оборота клапан выпуска воздуха. Под действием давления, созданного в системе, часть жидкости и содержащийся в ней воздух попадут в стеклянную банку с жидкостью;
- когда жидкость перестанет вытекать из шланга, завернуть клапан выпуска воздуха;
- прокачивать систему, повторяя последние операции до прекращения выхода пузырьков воздуха из шланга (потребуется до 75-80 нажатий педали), после чего, удерживая педаль сцепления нажатой, окончательно завернуть клапан выпуска воздуха до отказа, снять шланг с головки клапана и поставить на нее защитный колпачок.
При удалении воздуха из системы гидравлического привода доливают в питательный бачок тормозную жидкость, не допуская снижения ее уровня более чем на 2/3 от нормального. По окончании прокачки доливают тормозную жидкость в питательный бачок до нормы.

Коробки передач

Общие сведения
Коробка передач представляет собой механизм, в котором шестерни (зубчатые колеса) можно сцеплять в различных комбинациях, получая различные передаточные числа - ступени и служит для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя ведущим колесам, изменения скорости и направления движения автомобиля, а также для длительного рассоединения двигателя от трансмиссии во время стоянки и при движении накатом. При трогании с места на подъем с грузом, быстром разгоне, а также при движении по плохим дорогам, крутящий момент, передаваемый от двигателя к ведущим колесам должен быть больше, чем при движении по горизонтальному участку дороги. Для этого на автомобилях применяют ступенчатые шестеренчатые коробки передач. Для движения вперед коробки передач автомобилей имеют четыре или пять ступеней и одну для движения назад. Обычно четыре передачи имеют легковые автомобили и малогабаритные автобусы, а также грузовые автомобили небольшой грузоподъемности, а вот пятиступенчатые передачи имеют автомобили большой грузоподъемности, а также коробки передач больших автобусов.
Чем больше число передач, тем лучше автомобиль приспосабливается к различным дорожным условиям. Чтобы коробка передач работала бесшумно, с минимальным износом, применяют зубчатые колеса с косыми зубьями.
В основном на автомобилях применяют простые ступенчатые передачи, переключение передач, в которых происходит передвижением зубчатых колес или передвижением муфт.

Ступенчатая передача

В передаче из двух шестерен меньшая шестерня является ведущей, а большая - ведомой. Крутящий момент на ведомой шестерне будет больше, чем на ведущей, во столько раз, во сколько число зубьев на ведомой шестерне больше, чем на ведущей. Частота вращения ведущей шестерни будет соответственно больше частоты вращения ведомой шестерни. Передаточным числом, называется число полученное от деления числа зубьев ведомой шестерни, на число зубьев ведущей шестерни.
Для получения вращающего момента, различного по величине, необходимого для работы автомобиля, в коробке передач имеются несколько пар шестерен с различными передаточными числами. Общее передаточное число получается при умножении передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче.
Если между ведомой и ведущей шестерней поместить промежуточную шестерню, и через нее подавать крутящий момент, то ведомая шестерня изменит направление движения на обратное.
На рисунке изображена трехступенчатая передача, которая имеет три скорости передние и одну заднюю. Картер коробки передач отлит из чугуна и имеет две крышки боковую и верхнюю, гнезда для крепления валов и осей. В нижней и боковой стенках картера сделаны отверстия для слива отработавшего масла и для заполнения коробки передач свежим.

Простейшая коробка передач
1 - картер, 2 - шестерня первичного вала, 3 - зубчатый венец, 4 - рычаг переключения передач, 5 - ползуны, в - подвижная шестерня третьей и четвертой передач, 7 - подвижная каретка шестерен первой передачи и заднего хода, 8 - вилка, 9 - блок шестерен заднего хода, 10 - шестерня заднего хода, 11 - шестерня первой передачи, 12 - шестерня постоянного зацепления

Ведущий вал коробки передач изготовлен из стали вместе с ведущей шестерней и зубчатым венцом. При зацеплении малой шестерни подвижной каретки 7 с шестерней 11 промежуточного вала, позволяет включить первую передачу. При этом частота вращения ведомого вала, будет значительно меньше, по сравнению с частотой вращения этого же вала, когда в зацеплении участвуют другие пары шестерен на переднем ходу, а крутящий момент будет наибольшим. В картере 1 закреплены три вала, ведущий, ведомый и промежуточный вал. Ведущий и ведомый валы расположены на одной оси. Ведомый вал имеет шлицы и передним концом опирается на роликовый подшипник, помещенный внутри заднего конца ведомого вала. Передача вращения от ведущего вала на ведомый происходит при помощи промежуточного вала. Ведущий вал находится в постоянном соединении с промежуточным валом, через шестерни 2 и 12.
Для включения двух оставшихся передних передач взаимодействуют две подвижные шестерни, закрепленные на шлицах ведомого вала и шестерни, жестко закрепленные на промежуточном валу.
Рычаг 4 передвигает подвижные шестерни ведомого вала через вилки 8, которые перемещаются вместе с ползунами 5.
Третья передача включается перемещением самой малой подвижной шестерни до зацепления ее с зубчатым венцом 3. В этом случае вращение происходит минуя промежуточный вал, от ведущего вала к ведомому.
Блок шестерен 9 используется для включения заднего хода. Блок шестерен установлен на оси, запрессованной в картере. При движении задним ходом вращающее движение от ведущего вала к ведомому происходит через шестерню заднего хода 10, расположенную на промежуточном валу и блок шестерен на подвижную каретку шестерен 7.Механизм переключения передач размещен на верхней крышке картера коробки передач.
Четырехступенчатая коробка передач
Устройство коробки передач на различных автомобилях может отличаться, но принципиальная схема оставаться примерно одинаковой.

Коробка передач автомобиля ГАЗ
А - устройство, Б - схема переключения передач
1 - рычаг переключения передач, 2 - вилка, 3 и 12 - шестерни третьей передачи, 4 и 11 - шестерни второй передачи, 5 - подвижная шестерня второй и первой передачи, 6 - вторичный вал, 7 - привод спидометра, 8 - шестерня первой передачи и заднего хода, 9 и 10 - блок шестерен заднего хода, 13 - картер, 14 и 17 - шестерня привода промежуточного вала, 15 - промежуточный вал, 16 - синхронизатор, 18 - первичный вал, 19 - роликовый подшипник, 20 - шарик фиксатора, 21 - крышка
А, Б, В - зубчатые венцы, 3Х - задний ход, НП - нейтральная передача, I...IV - передачи

У картера коробки передач блочная конструкция, разделенная перегородками на три секции. В первой секции размещена главная передача, во второй - зубчатые колеса первой и второй передачи, а также зубчатые колеса заднего хода, в третьей секции - зубчатые колеса третьей и четвертой передач. Две первые секции имеют общее отверстие для слива масла, которое закрыто пробкой с магнитом, для сбора металлических (чугунных и стальных) частиц , попавших в масло. Третья секция также имеет отверстие для слива масла, закрытое пробкой с вклеенным постоянным магнитом. В третьей секции расположено зубчатое колесо привода спидометра. В передней части картера коробки передач крепится картер сцепления, в задней - задняя крышка.
Внутри корпуса коробки передач на подшипниках вращаются три вала ведущий (первичный) 18, связанный через сцепление с коленчатым валом двигателя, ведомый (вторичный) 6, соединенный через карданную передачу и другие механизмы с ведущими колесами автомобиля, и промежуточный 15.
Ведущий вал (первичный) вращается на двух подшипниках: передний конец вала 18 на игольчатом подшипнике, запрессованном в болт маховика, а задний конец запрессован на подшипнике, установленном в отверстие картера коробки передач. Ведущий вал изготовлен вместе с ведущей шестерней и зубчатым венцом А, жестко соединенным с промежуточным валом 15. На ведущем валу установлено блокирующее разрезное кольцо, которое препятствует смещению подшипника и вала назад. Крышка заднего подшипника препятствует смещению вала вперед. На переднем конце вала нарезаны шлицы, для скользящей посадки ведомого диска сцепления.
Ведомый (вторичный вал) в средней части имеет шлицы, передним концом опирается на роликовый подшипник 19, установленный в торцевой выточке ведущего вала. Другой конец ведомого вала опирается, на подшипник, расположенный в задней стенке корпуса. На шлицах ведомого вала установлена подвижная шестерня 5 первой и второй передач. Оси ведомого и ведущего валов совпадают между собой.
Первую и вторую передачу включают посредством перемещения подвижной шестерни 5 назад или вперед. Вторую передачу включают зацеплением шлицев шестерни 5, с зубцами шестерни 4, первую передачу включают перемещением шестерни 5, до зацепления с шестерней 8, а задний ход - перемещение блока шестерен 9, при этом меньшая шестерня блока 9, зацепляется с шестерней 5, а большая с шестерней 4.
Сверху картер закрывают крышкой 21, в которой установлен механизм переключения, состоящий из ползунков, замков, фиксаторов 20 и рычага переключателя передач 1.
Действует механизм следующим образом. Рычагом 1, при помощи ползунков и вилок перемещают скользящую шестерню 5, муфту синхронизатора 16 или блок 9 шестерен заднего хода и вводят в зацепление с различными шестернями. Схему переключения передач смотрите на рисунке.

Положения рычага переключения передач автомобиля ГАЗ-53А

Фиксаторы 20 в крышке коробки передач удерживают в определенном положении шестерни или муфты синхронизатора 16 при включении передач. Фиксатор состоит из пружины и шарика. Шарик входит в специальный вырез на ползуне и силой упругости пружины удерживает ползун от произвольного перемещения. Замки, которые расположены между ползунами, предотвращают одновременное перемещение двух ползунов, т.е. две передачи одновременно включиться не могут. Замок состоит из сухаря, который при передвижении одного из ползунов входит в вырез другого, препятствуя перемещению последнего. При включении сцепления вращаются ведущий и промежуточный валы.
Пятиступенчатая коробка передач
Пятиступенчатая коробка передач устанавливается на автомобилях ЗИЛ. Пять передач предназначены для движения вперед и одна передача для движения назад. Коробка передач пятиступенчатая трехходовая, имеет два синхронизатора для включения второй и третьей, четвертой и пятой передач. Валы и шестерни расположены аналогично четырехступенчатой коробки передач, но на ведомом мосту и промежуточном добавлено по одной косозубой шестерне постоянного зацепления. Шестерни всех валов, кроме шестерен первой передачи, находятся в постоянном зацеплении. На промежуточном валу все шестерни закреплены шпонками, кроме шестерен первой передачи. Первую передачу включают перемещением вперед прямозубой шестерни 7.

Схема включения передач автомобиля ЗИЛ
1 - первичный вал, 2 - синхронизатор четвертой и пятой передач, 3 и 15 - шестерни четвертой передачи, 4 и 14 - шестерни третьей передачи, 5 - синхронизатор второй и третьей передачи, 6 и 11 - шестерни второй передачи, 7 - подвижная шестерня первой передачи и заднего хода, 8 - вторичный (ведомый) вал, 9 и 12 - малая и большая шестерня блока шестерен заднего хода, 10 - шестерня первой передачи, 13 - шестерня заднего хода, 16 - шестерня постоянного зацепления, 17 - промежуточный вал, 18 - блокирующее конусное кольцо

Сливное отверстие картера закрыто пробкой с магнитом для улавливания металлических частиц. Сверху коробка передач закрыта крышкой, в которой размещен механизм переключения передач.
Первая передача включается перемещением вперед шестерни первой передачи 7 ведомого вала 8.
Вторая передача включается перемещением назад муфты синхронизатора 2 и 5 второй и третьей передач. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне второй передачи, закрепляя ее на ведомом валу.
Третья передача включается перемещением вперед муфты синхронизатора. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне третьей передачи, закрепляя ее на ведомом валу. При включении передних передач конусные блокирующие кольца 18 позволяют уравнять частоту вращения вторичного вала и включаемой шестерни, а затем синхронизатор жестко соединяет эту шестерню с валом.
Четвертая передача включается перемещением назад муфты синхронизатора 2 четвертой и пятой передач. Зубья муфты через венец закрепляют шестерню четвертой передачи на ведомом валу.
Пятая передача включается перемещением вперед этой же муфты синхронизатора 2. При этом наружные зубья муфты входят в зацепление с внутренними зубьями ведущего вала, жестко соединяя его непосредственно с ведомым валом (прямая передача), промежуточный вал в передаче крутящего момента не участвует.
Задний ход включается перемещением шестерни 7 первой передачи по шлицам ведомого вала назад до включения ее с шестерней 9 блока заднего хода. Чтобы заставить вторичный вал вращаться в обратную сторону, между ведущей шестерней промежуточного вала и ведомой шестерней ведомого вала, помещают шестеренку передачи заднего хода. Передача крутящего момента с промежуточного вала на ведомый будет происходить через эту шестеренку, вследствие чего ведомый вал будет вращаться в обратном направлении.
Механизм переключения передач смонтирован в крышке картера.
Для предотвращения движения назад, при включенных первых передачах, применяют предохранитель 7, который состоит из плунжера с пружиной и расположен в корпусе 10 рычага переключения передач.

Механизм переключения передач автомобиля ЗИЛ
А - устройство, Б - предохранитель включения заднего хода, В - схема переключения рычага передач
1 - крышка, 2 - ползуны, 3 - рычаг переключения передач, 4 - пружина фиксатора, 5 - шарик фиксатора передачи, 6 - вилки, 7 - предохранитель включения заднего хода, 8 - шарики замка, 9 - штифт замка, 10 - корпус рычага, 11 - промежуточный рычаг включения первой передачи и заднего хода
I...V - передачи, 3Х - задний ход

Два шарика замкового устройства размещаются в крышке между ползунами 2 и штифтом. Выемки, на ползунах, при нейтральной передаче, располагаются против шариков 8. при перемещении среднего ползуна, два других ползуна оказываются запертыми шариками. В случае перемещения крайнего ползуна, шарик выходит из паза, перемещает соседний шарик, который входит в паз среднего ползуна, перемещает штифт 9, который давит на вторые шарики и запирает средний и другой крайние ползуны.
Для фиксации включенной передачи служит фиксатор, состоящий из пружины 4 и шарика 5. При включении передачи шарик под действием силы пружины входит в углубление ползуна 2 и препятствует его передвижению при включенной передаче.
Такое замковое устройство механизма переключения передач предотвращает одновременное включение двух передач.
Неисправности коробки передач
В процессе эксплуатации автомобиля детали коробки передач. Особенно шестерни и механизмы переключения, интенсивно изнашиваются. Вследствие этого могут возникнуть такие неисправности:
- самопроизвольное выключение передач;
- затрудненное включение и выключение;
- шум возникает при переключении передач;
- повышенный шум при движении автомобиля;
- в нейтральной позиции при работающем двигателе слышен шум;
- шум на всех передачах;
- шум при работе на какой-либо одной передаче;
- утечка масла;
- утечка жидкости.
Самопроизвольно передачи выключаются при сильном износе зубьев шестерен и деталей фиксирующего устройства (шарики и пружины) коробки передач. Неисправность устраняют заменой деталей.
Затруднения при включении и выключении передач возникают вследствие износа подшипников и шлицевых соединений, вызывающих перекосы шестерен, или нарушения регулировки механизма управления коробкой передач. Повышенный шум в коробке может возникнуть из-за недостатка масла в картере, износа шестерен и подшипников. Дефекты устраняют заменой деталей и регулировкой механизма управления. В нейтральной позиции при работающем двигателе может быть слышен шум, если изношен подшипник ведущего вала или поврежден подшипник ведущей шестерни, если недостаточно масла в коробке передач или масло в плохом состоянии. Надо слить старое масло и залить масло требуемой марки, проверить старое масло на наличие воды и металлических частиц. Шум может быть связан с изменениями крутящего момента двигателя, попробуйте изменить величину оборотов холостого хода и проследите за шумом. Шум на всех передачах может быть из-за указанных выше неисправностей и износа или повреждения синхронизатора, шум на одной передаче - износ, повреждение или выкрашивание зубьев шестерни этой передачи или износ, повреждение синхронизатора.
Утечка масла может быть:
- избыток смазки в коробке передач, слейте излишек смазки;
- повреждено заднее масляное уплотнение или масляное уплотнение спидометра;
- для нахождения утечки сначала удалите всю грязь с коробки передач.
Для этого подойдут средства для удаления жира и (или) очистка паром. Очистив нижнюю поверхность, проедьте на автомобиле на небольшой скорости, чтобы ветер не сместил вытекающее масло далеко от места утечки. Поднимите автомобиль и определите, где находится утечка.
Если при отжатой до пола педали акселератора коробка передач не переключается на более низкую передачу, то необходима регулировка системы рычагов и тяг дроссельной заслонки, которую следует выполнить для того, чтобы обеспечить правильное переключение передач.
Уход за коробкой передач заключается в ежедневной проверке (на ходу автомобиля) ее исправности, уровня масла в картере (первое техническое обслуживание), крепления картера коробки передач к картеру сцепления и крышек картера (второе техническое обслуживание), замена масла в картере (при втором техническом обслуживании по графику) и смазке деталей механизма переключения (только у коробок передач с рычагом, установленным на рулевой колонке).
Замена масла в картере коробки передач у различных автомобилей, через определенное количество километров пробега:
- слить масло из картера коробки передач (сливать легче когда масло горячее, после работы);
- промыть коробку передач веретенным маслом типа АУ, для чего картер коробки передач наливают 1,5-2,0 л масла (у автомобилей ГАЗ-53А) и дают двигателю поработать вхолостую около 5 минут и сливают масло;
- залить свежее масло до уровня кромки заливного отверстия или до уровня метки на имеющемся в картере коробки стержневом указателе масла.
Синхронизатор
Синхронизатор предназначен для бесшумного включения коробки передач переднего хода. Это возможно при выравнивании в момент включения частоты вращения включаемых в зацепление шестерен и ведомого вала. Четвертая и третья передачи для облегчения включения имеют синхронизатор инерционного типа (на автомобилях ЗИЛ-130).
Механизм синхронизатора собран на ступице 2.

Синхронизатор автомобиля ГАЗ
А - детали; Б - продольный разрез
1 - блокирующие конусные кольца; 2 - ступица; 3 - сухарь; 4 - муфта; 5 - пружинные кольца; 6 - вилка; 7 - ведомая шестерня третьей передачи; 8 - вторичный вал; 9 - шестерня первичного вала и четвертой передачи
А - зубчатые венцы шестерен; Б - зубчатые венцы блокирующего кольца

Ступица 2 установлена на шлицах ведомого вала коробки передач. Ступица имеет внутри три продольных шлица для размещения сухарей 3, а снаружи зубья. В центре каждого шлица сделаны отверстия. Сухари 3 входят своими выступами в кольцевую канавку на внутренней поверхности муфты 4 включения третьей и четвертой передач. Шестерни 9 и 7 со стороны синхронизатора имеют зубчатый венец А и конические выступы, на которые опирается коническая поверхность блокирующего кольца 1.
При включении третьей передачи муфту передвигают из нейтрального положения назад, и ее шлицы входят в зацепление с зубчатым венцом шестерни 7, после чего эта шестерня может вращаться только вместе с ведомым валом. В начале своего перемещения муфта увлекает за собой три сухаря 3, которые, нажимая своими торцами на блокирующее кольцо 1, перемещают его в сторону включаемой шестерни 7 и заставляют внутреннюю конусную поверхность кольца прижиматься к конусной поверхности шестерни. В результате трения между соприкасающимися поверхностями этих деталей частоты вращения шестерни 7 и муфты 4 уравниваются, после чего муфта 4 под действием силы передаваемой от вилки включения, безударно сцепляется с венцом шестерни 7. Так же включается четвертая передача при перемещении муфты 4 вперед до зацепления ее шлицев с зубчатым венцом шестерни 9 ведущего вала.
Синхронизатор инерционного типа состоит из муфты с двумя зубчатыми венцами, закрепленными в пазах ведомого вала, двух блокирующих колец с коническими внутренними поверхностями, трех пальцев и трех сухарей с пружинами. В муфте имеются шесть отверстий, у которых по боковым поверхностях сделаны конусные выточки. Через три отверстия проходят пальцы, соединяющие блокирующие кольца, а через другие три отверстия - сухари с конусными выточками, внутри которых расположены пружины. В средней части пальцев нарезаны конусные фаски. При перемещении муфты синхронизатора, блокирующие кольца перемещаются вместе с ней и подходят до соприкосновения с конусной поверхностью выступа включаемой шестерни. Сдвиг блокирующего кольца по отношению к отверстиям диска происходит за счет разности частот вращения муфты синхронизатора и включаемой шестерни. Опираясь, на конические отверстия муфты, пальцы будут препятствовать дальнейшему перемещению муфты. Когда частота вращения шестерни и блокирующего кольца станет одинаковой, ничто не будет препятствовать дальнейшему движению муфты, сухари сходятся, пружины сжимаются, муфта перемещается и происходит бесшумное включение передачи.
Карданная передача
Карданная передача соединяет коробку передач с главной передачей, оси валов которых расположены в разных плоскостях и расстояние между ними во время движения автомобиля постоянно меняется. Это вызвано тем, что коробка передач жестко прикреплена к двигателю, неподвижно установленному на раме автомобиля, а его ведущий мост присоединен к раме на рессорах, которые, пружиня, допускают изменение расстояния между мостом и рамой. Передача крутящего момента в таких условиях возможна лишь при наличии карданных шарниров (карданов) и скользящих шлицевых соединений. Карданные шарниры, расположенные на карданном валу, дают возможность перемещаться главной передаче относительно коробки передач. Угол, под которым передается крутящий момент от коробки передач к ведущему мосту, изменяет свою величину при изменении нагрузки, а также при движении автомобиля по неровной дороге. Карданная передача служит для передачи крутящего момента к ведущим мостам под изменяющим углом. Валы карданной передачи изготовлены из тонкостенных труб. Для уменьшения длин карданных валов применяют промежуточный карданный вал, одним концом который присоединен к основному карданному валу, в конструкции которого предусмотрены шлицы, а другим к ведомому валу коробки передач карданом 6.

Расположение карданной передачи на автомобиле
1, 3, 6 - карданные шарниры (карданы), 2 - главный вал, 4 - промежуточная опора, 5 - промежуточный вал, 7 - вилки, 8 - крестовина

Промежуточный вал кроме уменьшения длины главного вала, делает главный вал более жестким, уменьшает его склонность к вибрации. Закреплен промежуточный вал на промежуточной опоре 4, которая состоит из корпуса, прикрепленного к поперечине рамы, и шарикового подшипника 12.

Карданная передача автомобиля ГАЗ-53А
1 - предохранительный клапан, 2 - крышка игольчатого подшипника, 3 - крестовина, 4 - пробковый сальник игольчатого подшипника, 5 - промежуточный карданный вал, 6 - резиновая подушка опоры, 7 - войлочный сальник подшипника опоры, 8 - обойма сальников скользящей вилки, 9 - скользящая вилка, 10 - главный карданный вал, 11 и 13 - пресс-масленки, 12 - шариковый подшипник, 14 - шлицевое соединение промежуточного вала, 15 и 17 - вилки, 16 - игольчатый подшипник

На главном карданном валу устанавливают два кардана. Через передний на вал передается крутящий момент с переменной частотой. Для устранения возникающей неравномерности вращения на другом конце вала устанавливают задний кардан. Каждый кардан состоит из крестовины и вилок 15 и 17. Игольчатые подшипники, установленные в отверстиях вилок, уменьшают трение цапф крестовины. Чтобы из подшипников не выдавливалась смазка устанавливают торцевое уплотнение и сальник. Игольчатые подшипники крестовин автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, ГАЗ-51А и т.д. смазывают трансмиссионным маслом при помощи пресс-масленок 13, ввернутых в резьбовое соединение в центре крестовины 3. С другой стороны, в центре крестовины расположен предохранительный клапан 1, выпускающий излишки масла от подшипников крестовины. Подшипник промежуточного вала этих автомобилей смазывают консистентной смазкой.
Передний кардан, рассматриваемого соединения, является универсальным, так как вилка 9 снабжена скользящим шлицевым соединением. Вилка 9 входит в снабженное шлицами отверстие заднего конца промежуточного вала 5, образуя шлицевое соединение 14. Это соединение позволяет менять длину карданной передачи. Такое конструктивное решение вызвано тем, что задний (ведущий мост) связан с кузовом элементами подвески, позволяющими ему менять свое положение относительно кузова.
Детали шлицевого соединения предохраняются от загрязнения сальниками, обойма 8 которых закреплена на промежуточном валу 5. Недостатком жесткого карданного шарнира с крестовиной является неравномерность вращения и сравнительно небольшой угол, при котором передается крутящий момент.
При необходимости обеспечить равномерность вращения и передачу крутящего момента под большим углом, в передних ведущих мостах применяют карданные шарниры равных угловых скоростей. Крутящий момент в таких соединениях может передаваться с равной угловой скоростью под углом до 35 градусов.
В автомобилях повышенной проходимости, имеющим несколько ведущих мостов, применяют несколько валов с карданными шарнирами.
Неисправности карданной передачи
К неисправностям карданной передачи относятся:
- вибрация карданного вала;
- стук в карданной передаче.
Вибрация возникает из-за прогнутости карданного вала. В результате быстро изнашиваются сопряженные с валом детали других узлов, таких как подшипники ведомого вала коробки передач, ведущего вал заднего моста и др.
Стук в карданной передаче возникает в результате износа карданов и шлицевого соединения. Изношенные детали необходимо заменить на новые.
Уход за карданной передачей заключается в ее регулярной смазке в соответствии с картой смазки автомобиля и подтяжке болтов крепления фланцев карданов и кронштейна опорного подшипника промежуточного карданного вала.