На ведущем вале имеется шестерня, постоянно зацепленная с шестерней другого вала – промежуточного. Он поэтому тоже вращается, если работает двигатель. На промежуточном валике имеются продольные канавки – шлицы, по которым передвигаются три шестерни разных диаметров.
Автомобиль стоит на месте, водитель занялся его ремонтом. Сейчас все валики и шестерни коробки передач находятся в покое, поэтому нам удобно будет рассмотреть ее устройство.
Имеется в коробке передач и еще один вал – ведомый. Он смонтирован так, что один конец его покоится в подшипнике, заделанном в торец ведущего вала, а второй связан с карданной передачей, через которую крутящий момент передается на главную передачу и затем на ведущие колеса. Ведомый вал, хотя и является как бы продолжением ведущего, с ним постоянно не скреплен. Поэтому во время работы двигателя вхолостую он не вращается.
Давайте проверим это на опыте. Заведем двигатель, прибавим газу, для чего нажмем педаль акселератора. А автомобиль ни с места. В чем дело? Оказывается, все от того, что бездействует ведомый вал, а вместе с ним и карданная передача. Автомобиль только тогда сдвинется, если заставить ведомый вал работать.
Посмотрим, как это делается. Мы уже знаем, что на промежуточном вале имеются разного размера шестерни и передвигаются они вдоль вала по шлицам. На ведомом тоже имеются шестерни и также разного диаметра, но они закреплены и не сдвигаются. Если одну из шестерен промежуточного вала передвинуть, подвести к одной из шестерен ведомого и зацепить зубьями, то вращение передается на ведомый вал, а через него на карданную, главную передачу и на колеса. Вот тогда автомобиль и тронется в путь.
Автомобиль остановился перед шлагбаумом. Водитель перевел рычаг переключателя передач. Тихо работает мотор. Почему автомобиль стоит на месте? Потому что шестерни ведомого вала выведены из зацепления с шестернями промежуточного вала, усилие на ведомый вал больше не передается.
Теперь давайте разберемся, почему шестерни коробки передач имеют разные диаметры, а следовательно, и разное количество зубьев. Все знают велосипед, наверняка катались на нем. И, конечно, обратили внимание на такую деталь, что шестерня, которую велосипедист приводит в движение педалями (ведущая), больше шестерни, находящейся на заднем колесе и приводимой в движение цепью.
С какой это целью? Вы, разумеется, уже догадались, что таким путем конструкторы решили увеличить скорость вращения колес, ибо примененной в велосипеде разностью шестерен достигается проигрыш силы, зато выигрывается скорость.
Сосчитайте количество зубьев в большой и малой шестернях велосипеда. Разделите большее на меньшее и получите передаточное число, которое укажет, во сколько раз ведомая шестерня, а с ней и колесо вращается быстрее ведущей шестерни.
Чтобы проверить вывод, проделайте небольшой опыт с велосипедом, Закрепите его так, чтобы заднее колесо не касалось земли и вращалось свободно. Теперь вращайте педаль рукой столько, чтобы ведущая шестерня сделала полный оборот. Сосчитайте, сколько оборотов при этом сделало колесо и убедитесь, что выигрыш в скорости точно соответствует частному от деления числа зубьев.
А теперь вернемся к коробке передач. По аналогии с проделанным опытом мы можем сказать, что, соединяя шестерни в различных комбинациях, можно в большей или меньшей степени выигрывать в силе или проигрывать так же, как и выигрывать или проигрывать в скорости. Словом, коробка передач позволяет изменять тяговое усилие и скорость движения автомобиля при одном и том же числе оборотов двигателя.
Если, например, самую малую шестерню промежуточного вала соединить с самой большой шестерней ведомого, то получим первую передачу. Она тихоходная, зато обеспечит максимальное тяговое усилие на ведущих колесах. Эту передачу водитель использует при трогании автомобиля с места, при движении по плохой дороге, при езде, на крутом подъеме и т. д.
Первая передача. Водитель запустил двигатель. Пришли в движение валики и шестерни коробки передач. Все детали, которые находятся в движении, изображены голубой краской. Что надо для того, чтобы автомобиль пошел вперед? Необходимо заставить вращаться ведомый вал коробки передач. Для этого самую большую его шестерню перемещают по шлицам и вводят в зацепление с шестерней первой передачи промежуточного вала. Передача усилий от двигателя на ведомый вал показана голубой стрелкой, а направление вращения шестерен и валиков – черными стрелками.