manual gearbox 00

گیربکس های دستی ، نسبت انتقال را با فرمان گرفتن از راننده تغییر می دهند.

اتومبیل هایی که دارای گیربکس دستی می باشند ، دارای دسته دنده ای می باشند که توسط آن دسته دنده ، راننده خودرو اقدام به تعویض دنده نموده و نسبت انتقال را تغییر می دهد.

جهت تعویض دنده در این مدل خودروها ، پدال کلاچی تعبیه شده که راننده با فشردن آن ، ارتباط بین موتور و گیربکس را توسط کلاچ قطع می کند تا تعویض دنده امکان پذیر شود.چگونگی انجام شدن این پروسه در ادامه توضیح داده خواهد شد.

در شکل زیر شمایی از یک خودرو را می بینید که اجزای انتقال قدرت ، موتور و... در آن نشان داده شده است؛ همانگونه که می بینید موقعیت گیربکس دقیقا زیر دسته دنده قرار دارد.

manual gearbox 01 جعبه دنده یا گیربکس دستی خودرو ، شامل چندین چرخ دنده زوج می باشد که تعداد این چرخ دنده های زوج بسته به تعداد دنده های آن گیربکس دارد ، مثلا اگر یک گیربکس 5 دنده ( مجموعا 6 دنده می شود که شامل 5 دنده حرکت جلو و یک دنده عقب می باشد.) داشته باشیم ، باید گیربکس ما 6 نسبت انتقال قدرت با ضرایب انتقال قدرت مختلف را برای ما فراهم کند. و همانطور که می دانید نسبت انتقال قدرت توسط دو چرخ دنده منتقل می شود که یکی محرک و دیگری متحرک می باشد که ما این دو چرخ دنده را یک زوج چرخ دنده نام گزاری می کنیم.

در شکل زیر یک زوج چرخدنده را مشاهده می کنید که یکی از آنها می تواند محرک و دیگری متحرک باشد و یک نسبت انتقال مشخص را ایجاد می کند.

manual gearbox 02

نکته : البته نسبت انتقال می تواند توسط یک زوج چرخدنده یا بیشتر نیز منتقل شود که محاسبات مختص خود را دارد و به علت گسترگی ، خارج از بحث ما می باشد و ما به آن نمی پردازیم؛ ما فرض می کنیم انتقال قدرت تنها توسط یک زوج چرخدنده منتقل می شود که یکی محرک و دیگری متحرک می باشد.

ابتدا شمایی ساده شده از گیربکس را نشان می دهیم و بعد به ساختمان گیربکس می پردازیم.

در شکل زیر سه محور را مشاهده می کنید که به نام های A , B و C مشخص شده است.

محور A به کلاچ و سپس موتور خودرو وصل شده و محور C به چرخ های خودرو وصل می باشد. محور B نیز با چرخ دنده هایی که دارا می باشد ، ارتباط بین این دو محور و نسبت انتقال های مختلف را فراهم می آورد. در این سیستم سه چرخ دنده زوج داریم که چرخ دنده های 1 با 2 ، 4 با 3 ، و 6 با 5 هر کدام یک زوج چرخ دنده می باشند و نسبت انتقال معینی را ایجاد کرده و انتقال می دهند.محور A ورودی سیستم ( متصل به موتور ) و محور C خروجی سیستم ( متصل به چرخ ها)  می باشد.

manual gearbox 03

در شکل بالا اگر محور A حرکت کند ، گشتاور از چرخ دنده 1 به 2 و سپس از محور B به چرخ دنده 6 می رسد؛ در نهایت از چرخ دنده 6 به 5 منتقل شده و محور C را به گردش در میاورد. ( محور C خروجی می باشد.)

انتقال قدرت توسط فلش های زرد رنگ در شکل زیر نمایش داده شده است.

manual gearbox 04

اگر محور B به سمت چپ حرکت کند ، ارتباط چرخ دنده های 5 و 6 ، قطع شده و ارتباط ، بین چرخ دنده های 3 و 4 برقرار می شود. در شکل زیر جهت انتقال قدرت جدید مجددا با فلش زرد نمایش داده شده است.

manual gearbox 05

نسبت انتقال جدیدی بین دو محور A و B ایجاد می گردد ، باید بررسی کنیم نسبت انتقال چه تغییری کرده؟

در هردو حالت بالا ارتباط بین محور A و C تغییری نکرده چرا که از چرخدنده 1 به 2 منتقل شده و به محور C رسیده و سپس چرخ دنده های 3 و 6 را با تعداد دور یکسانی می چرخاند.نسبت انتقال بین زوج چرخدنده 6 و 5 بیشتر از زوج 3 و 4 می باشد زیرا 3 از 6 بزرگتر ( تعداد دندانه بیشتر) و 4 از 5 کوچکتر ( تعداد دندانه کمتر ) می باشد و همانگونه که از مبحث نسبت انتقال می دانید هرچقدر چرخ دنده محرک نسبت به متحرک کوچکتر باشد نسبت انتقال بیشتر می شود و در این مثال چرخ دنده های 3 و 6 محرک بوده و 4 و 5 متحرک می باشند و ما اختیار داریم زوج 3 و 4 را برای انتقال قدرت انتخاب کنیم یا زوج 5 و 6 را.

با توجه به مطالب گفته شده ، زوج 6 و 5 نسبت انتقال بیشتری را نسبت به زوج 3 و 4 ، منتقل می کنند زیرا در اولی ( 5 و 6 ) محرک کوچکتر و متحرک بزرگتر بوده و در دومی ( 3 و 4 ) محرک بزرگتر و متحرک کوچکتر می باشد.

 مکانیزمی که نشان داده شد و بر روی آن بحث کردیم شبیه عملکرد گیربکس دستی می باشد یعنی مثالی که زده شد مقدمه ای بود برای شرح دقیقتر عملکرد گیربکس های دستی. اشکالی که در گیربکس مثال زده شده وجود داشت این بود که برای تعویض دنده باید شفت B به سمت چپ و راست حرکت کند و این مسئله ، مشکلاتی را در عمل ایجاد می کند و در عمل باید محورها ثابت باشند و حرکتی نداشته باشند و این چرخ دنده ها هستند که باید اتصالشان به شفت ها با استفاده از روشی عملی قطع و وصل شود.

اکنون یک مدل گیربکس 5 دنده دستی را بررسی می کنیم که شامل 5 دنده برای حرکت به جلو و یک دنده عقب می باشد. ابتدا از رسم مکانیزم  های مربوط به دنده 5 و عقب صرفنظر می کنیم تا ساختمان آن پیچیده نباشد. در شکل زیر این مکانیزم 5 دنده را می بینید؛ شفت A به کلاچ و سپس به موتور خودرو متصل می باشد و شفت B به چرخ های خودرو. شفت C نیز به عنوان واسطه عمل می کند.چرخ دنده های سوار شده روی محورهای A و C ثابت می باشند و اتصالشان با شفتشان قطع نمی شود ، محور های A و C و B نیز حرکت به سمت چپ یا راست ندارند و فقط چرخش دارند. اما تنها یکی از چرخ دنده های روی محور B می توانند با محور B اتصال داشته و بقیه بصورت آزادانه روی محور B می چرخند.

manual gearbox 06

 از اینجا به بعد هر چرخ دنده را با شماره نشان داده در شکل بالا نام می بریم.پس اگر در تصویری ، شماره چرخ دنده ای را نیافتید به همین شکل بالا مراجعه کنید.

در شکل زیر محل های اتصال چرخ دنده ها با محور B نشان داده شده است. اگر همزمان دو یا سه چرخ دنده روی محور B با محور درگیر شوند ( متصل شوند) محور B قفل شده و عملا امکان حرکت ندارد زیرا اتصال هرکدام از چرخدنده ها با محور ، سرعت مجزایی به محور می دهد و نسبت انتقال مجزایی را منتقل می کند و محور نمی تواند همزمان با دو سرعت مجزا حرکت کند بنابراین قفل شده و حرکت نمی کند.

manual gearbox 07

 اگر محور B با چرخ دنده 6 اتصال برقرار کند ( این اتصال با رنگ قرمز در محل اتصال چرخدنده و محور نشان داده شده است.) گشتاور همانطور که با فلش های زرد نشان داده شده از محور A ، چرخ دنده 1 ، چرخ دنده 2 ، محور C ، چرخ دنده 5 ، چرخ دنده 6 و محور B منتقل می شود و این حالت بیشترین نسبت انتقال ممکن می باشد که دنده 1 این گیربکس منتقل می کند

manual gearbox 08

بنابراین برای استفاده از دنده 1 این گیربکس باید اتصالی بین محور B و چرخ دنده 6 برقرار کنیم ، چنانی که در شکل زیر می بینید. ( در این گیربکس نسبت انتقال دنده یک با توجه به اندازه چرخ دنده هایش ، 3.83 می باشد و در گیربکس های دیگر ، نسبت های انتقال متفاوت می باشد.)

manual gearbox 09

برای کاهش نسبت انتقال ، می بایست اتصال چرخ دنده 6 با محور B را قطع کرده و چرخدنده 5 را به این محور وصل کنیم، در این حالت از دنده 2 استفاده کرده ایم و نسبت انتقال به 2.2 کاهش پیدا می کند.

manual gearbox 10

با ایجاد اتصال بین چرخ دنده 4 و محور B نسبت انتقال به 1.4 کاهش پیدا کرده و دنده 3 گیربکس استفاده می شود.

manual gearbox 11

 اگر محور A و B را به همدیگر متصل کنیم نسبت انتقال 1 می شود یعنی سرعت ورودی با سرعت خروجی یکسان می شود و این نسبت انتقال در دنده 4 به وجود می آید.( خود محورها به سمت چپ و راست حرکت نمی کنند و اتصال این دو محور توسط اتصال دهنده هایی انجام می شود که در ادامه توضیح داده خواهد شد.)

manual gearbox 12

اتصال دهنده و قطع کننده چرخ دنده ها به محور توسط مکانیزمی انجام می پذیرد که فعلا توضیحی راجع به آن مکانیزم نمی دهیم و در بروزرسانی های بعدی سایت به آن می پردازیم اما در همین حد بدانید که این اتصال دهنده ها بین دو چرخ دنده ی روی یک محور قرار می گیرند ، هنگامی که شما اتصال دهنده ها را به سمت چپ و راست حرکت دهید ، ارتباط محور و چرخ دنده ای که به آن نزدیک می شوند را برقرار می کنند و برعکس ، اتصال محور با چرخ دنده ای که از آن دور می شوند را قطع می کنند.چپ و راست کردن این اتصال دهنده ها با حرکت دادن دسته دنده توسط راننده امکان پذیر می شود.

در شکل زیر دو عدد از اتصال دهنده ها را می بینید که یکی بین چرخ دنده های 8 و 5 و محور B قرار گرفته و دیگری بین چرخ دنده های 1 و 4 بین محور A و B قرار گرفته است .هنگامی که شما دسته دنده را در موقعیت 4 قرار می دهید در واقع در حال حرکت دادن اهرم K به سمت چپ می باشید که با این کار ، اتصال دو محور A و B را برقرار می کنید.به شکل زیر نگاه کنید ، محور A نیز توسط چرخ دنده 1 ، چرخدنده 2 و سپس محور C را می چرخاند و محور C توسط چرخ دنده های 3 و 6 و 7 به ترتیب چرخ دنده های 4 و 5 و 8 را می چرخانند؛ از آنجا که اتصال دهنده اول ( سمت چپی که توسط اهرم K کنترل می شود) به سمت چپ حرکت کرده ، اتصال چرخ دنده 1 یا همان محور A را با محور B برقرار کرده و اتصال چرخ دنده 4 با محور B را نیز قطع کرده و چرخ دنده 4 توسط چرخ دنده 3 می چرخد ولی اتصالی با محور B ندارد.

manual gearbox 13

 در شکل بالا ، چرخ دنده های 5 و 8 نیز به ترتیب توسط چرخ دنده های 6 و 7 به گردش در میایند ولی چون اتصال دهنده سمت راست در وسط چرخدنده های 5 و 6 قرار گرفته ، اتصال هیچ کدام از آنها را به محور برقرار نمی کند و این دو چرخ دنده نیز مانند چرخ دنده شماره 4 می چرخند ولی اتصالی با محور B ندارند.

در شکل پایین دسته دنده در حالت 3 قرار گرفته که در این حالت ، اتصال دهنده سمت چپ ، به سمت راست حرکت کرده و اتصال چرخ دنده 4 با محور B را برقرار می کند و از طرف دیگر ، اتصال چرخ دنده 1 با محور B را قطع می کند. در نهایت نیرو از محور A به چرخ دنده 1 ، چرخ دنده 2 ، محور C ، چرخ دنده 3 ، چرخ دنده 4 به محور B منتقل می شود.

manual gearbox 14

 با قرار گرفتن دسته دنده در وضعیت 2 ، اتصال دهنده سمت چپ ، در وسط قرار می گیرد و اتصال چرخ دنده 1 و چرخ دنده 4 را با محور B قطع می کند و از طرف دیگر اتصال دهنده سمت راست به سمت چپ حرکت کرده و اتصال چرخدنده 6 با محور B را برقرار می کند و گشتاور از محور A ، چرخدنده 1 به 2 ، محور C ، چرخ دنده 5 به 6 و در نهایت محور B انتقال پیدا می کند.

manual gearbox 15

اگر دسته دنده در وضعیت 1 قرار بگیرد ، اتصال دهند سمت راست به راست حرکت کرده ، اتصال چرخ دنده 6 از محور B را قطع کرده و اتصال چرخ دنده 8 به محور B را برقرار می کند و نیرو از محور A چرخ دنده 1 به 2 ، محور C ، چرخ دنده 7 به 8 و در نهایت محور B به چرخ ها منتقل می شود.

manual gearbox 16

اکنون وقت آن رسیده که اجزای مورد نیاز دنده 5 را نیز اضافه کنیم.

همانطور که در شکل زیر می بینید یک چرخ دنده سبزرنگ به محور B اتصال دائم دارد و چرخ دنده ای قرمزرنگ بر روی محور C قرار می گیرد که می تواند با یک اتصال دهنده به محور C متصل شود یا اتصالش به این محور قطع شود.

manual gearbox 17

اتصال دهنده چرخ دنده قرمز( در شکل زیر شماره 9 می باشد ) به محور C در شکل زیر ( سمت راست و پایین تصویر ) نشان داده شده است. با قرار دادن دسته دنده در حالت 5 ، اهرم S ، اتصال دهنده را به سمت راست حرکت داده و چرخ دنده 9 را به محور C متصل می کند و گشتاور از محور A ، چرخ دنده 1 به 2 ، محور C ، چرخ دنده 9 به 10 و محور B منتقل می شود.

manual gearbox 18

در نهایت دنده عقب و طرز کار آن را توضیح می دهیم.

برای ایجاد امکان دنده عقب در گیربکس باید مجددا دو چرخ دنده به محورها اضافه کنیم؛ یکی چرخ دنده سبزرنگ روی محور C و دیگری قرمزرنگ روی محور B ، هردوی این چرخ دنده ها روی محورشان ثابت می باشند و با محورشان می گردند ، یعنی نیازی به اتصال دهنده برای اتصال این دو به محورهایشان نیست.برای اتصال این دو به یکدیگر نیاز به یک چرخ دنده واسطه داریم که هک جهت گردش را عوض کند و هم اتصال این دو به یکدیگر را امکان پذیر کند. در شکل زیر این چرخ دنده واسطه با رنگ آبی آسمانی نشان داده شده است.

manual gearbox 19

 اهرم S همانگونه که در شکل زیر می بینید به اتصال دهنده "چرخ دنده 9 با محور C" و "چرخ دنده واسطه" وصل می باشد که با قرار دادن دسته دنده بر روی R یا همان عقب ، اهرم S به سمت چپ حرکت کرده و اتصال چرخ دنده های 9 و محور C را قطع کرده و چرخ دنده واسطه آبی رنگ را بین چرخ دنده های سبز و قرمز قرار می دهد تا نیرو و گشتاور از محور A چرخ دنده 1 به 2 محور C چرخ دنده سبز چرخ دنده آبی چرخ دنده قرمز محور B منتقل شود و جهت گردش محور B نسبت به محور C در این دنده تغییر کرده و در نتیجه چرخ های خودرو ، این بار ، برعکس دنده های 1 تا 5 می چرخد و راننده می تواند به سمت عقب حرکت کند. 

manual gearbox 20

برای درک بهتر این موضوع به شکل زیر نگاه کنید. همانگونه که می بینیدچرخ دنده های قرمز و سبزرنگ با یکدیگر اتصال ندارند ولی با استفاده از این چرخ دنده واسطه آبی رنگ به یکدیگر متصل می شوند.

manual gearbox 21

بالا
پایین