第四章變速箱

1、 變速箱是多種機(jī)械的核心傳動(dòng)部件。如運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、加變速箱是多種機(jī)械的核心傳動(dòng)部件。如運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、加工機(jī)械、鉆孔機(jī)械等。鉆機(jī)變速箱的主要功用是改變升降機(jī)，回轉(zhuǎn)器工機(jī)械、鉆孔機(jī)械等。鉆機(jī)變速箱的主要功用是改變升降機(jī)，回轉(zhuǎn)器等工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩；合理地向各工作機(jī)構(gòu)分配動(dòng)力；為回轉(zhuǎn)器等工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩；合理地向各工作機(jī)構(gòu)分配動(dòng)力；為回轉(zhuǎn)器提供反檔；可為其它部件的安裝提供支撐。提供反檔；可為其它部件的安裝提供支撐。 為保證鉆機(jī)的優(yōu)良性能，變速為保證鉆機(jī)的優(yōu)良性能，變速箱必需滿(mǎn)足下列要求：箱必需滿(mǎn)足下列要求： 1.1.變速箱輸出的轉(zhuǎn)速及扭矩必需變速箱輸出的轉(zhuǎn)速及扭矩必需滿(mǎn)足各工作機(jī)構(gòu)

2、的載荷和運(yùn)動(dòng)的要滿(mǎn)足各工作機(jī)構(gòu)的載荷和運(yùn)動(dòng)的要求；求； 2.2.合理地分配動(dòng)力；合理地分配動(dòng)力； 3.3.能提供反檔。能提供反檔。 變速箱一般由四部分組成：基本變速部分、分動(dòng)部分、操縱部分變速箱一般由四部分組成：基本變速部分、分動(dòng)部分、操縱部分和箱體和箱體。 變速箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)速度變換的機(jī)構(gòu)變速箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)速度變換的機(jī)構(gòu)稱(chēng)之為基本變速部分。目前主要有兩大稱(chēng)之為基本變速部分。目前主要有兩大類(lèi)：兩軸一傳機(jī)構(gòu)和三軸二傳機(jī)構(gòu)。類(lèi)：兩軸一傳機(jī)構(gòu)和三軸二傳機(jī)構(gòu)。 兩軸一傳機(jī)構(gòu)的變速箱具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)兩軸一傳機(jī)構(gòu)的變速箱具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸的支撐和受力條件好等優(yōu)點(diǎn)。但單、軸的支撐和受力條件好等優(yōu)點(diǎn)。但存在調(diào)速范圍小、速

3、度檔數(shù)少等不足。存在調(diào)速范圍小、速度檔數(shù)少等不足。適用于大口徑鉆機(jī)及淺孔鉆機(jī)。適用于大口徑鉆機(jī)及淺孔鉆機(jī)。 三軸二傳 三軸二傳機(jī)構(gòu)根據(jù)三根軸的布置型式三軸二傳機(jī)構(gòu)根據(jù)三根軸的布置型式, ,又分為又分為空間三軸空間三軸式式與與平面三軸式平面三軸式。在鉆機(jī)中多采用平面三軸式機(jī)構(gòu)。平面。在鉆機(jī)中多采用平面三軸式機(jī)構(gòu)。平面三軸式機(jī)構(gòu)又稱(chēng)為跨輪機(jī)構(gòu)。其三根軸布置在一個(gè)平面內(nèi)三軸式機(jī)構(gòu)又稱(chēng)為跨輪機(jī)構(gòu)。其三根軸布置在一個(gè)平面內(nèi), ,且輸入軸和輸出軸在一條直線(xiàn)上。在傳遞某一檔速度時(shí)不且輸入軸和輸出軸在一條直線(xiàn)上。在傳遞某一檔速度時(shí)不經(jīng)過(guò)中間軸經(jīng)過(guò)中間軸, ,直接由輸入軸傳遞到輸出軸直接由輸入軸傳遞到輸出軸,

4、,故稱(chēng)為跨輪機(jī)構(gòu)。故稱(chēng)為跨輪機(jī)構(gòu)。 三軸二傳跨輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是三軸二傳跨輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是: :調(diào)速范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊調(diào)速范圍大，結(jié)構(gòu)緊湊, , 如果與兩如果與兩軸一傳機(jī)構(gòu)安排相同的擋數(shù)時(shí)，可軸一傳機(jī)構(gòu)安排相同的擋數(shù)時(shí)，可減小變速箱的尺寸和重量。當(dāng)把直減小變速箱的尺寸和重量。當(dāng)把直接檔安排為最長(zhǎng)用的檔時(shí)接檔安排為最長(zhǎng)用的檔時(shí), , 可提高可提高變速箱的壽命。而三軸二傳機(jī)構(gòu)的變速箱的壽命。而三軸二傳機(jī)構(gòu)的不足是輸入，輸出軸的支撐條件比不足是輸入，輸出軸的支撐條件比兩軸一傳式差。兩軸一傳式差。 平面三軸式平面三軸式又分為又分為第一類(lèi)第一類(lèi)與與第二類(lèi)第二類(lèi)。二者結(jié)構(gòu)上的差別。二者結(jié)構(gòu)上的差別是第一類(lèi)機(jī)構(gòu)的輸

5、出軸的一端是支撐在輸入軸小齒輪的中心是第一類(lèi)機(jī)構(gòu)的輸出軸的一端是支撐在輸入軸小齒輪的中心孔內(nèi)，而第二類(lèi)機(jī)構(gòu)是輸入軸的一端支撐在輸出軸上大齒輪孔內(nèi)，而第二類(lèi)機(jī)構(gòu)是輸入軸的一端支撐在輸出軸上大齒輪的中心孔內(nèi)。二者性能上的差別有的中心孔內(nèi)。二者性能上的差別有: : （1 1）第一類(lèi)機(jī)構(gòu)中間軸的轉(zhuǎn)速是不變的）第一類(lèi)機(jī)構(gòu)中間軸的轉(zhuǎn)速是不變的, , 第二類(lèi)機(jī)構(gòu)的中第二類(lèi)機(jī)構(gòu)的中間軸的轉(zhuǎn)速是隨著檔數(shù)不同而變化的間軸的轉(zhuǎn)速是隨著檔數(shù)不同而變化的; ; （2 2）在速度檔數(shù)相同的條件下）在速度檔數(shù)相同的條件下, , 第二類(lèi)機(jī)構(gòu)的高轉(zhuǎn)速齒輪較多第二類(lèi)機(jī)構(gòu)的高轉(zhuǎn)速齒輪較多; ; （3 3）第二類(lèi)機(jī)構(gòu)軸的支撐條件）第

6、二類(lèi)機(jī)構(gòu)軸的支撐條件相對(duì)較好。相對(duì)較好。 空間三軸式空間三軸式變速箱的三變速箱的三根軸呈空間三角形布置。其根軸呈空間三角形布置。其優(yōu)點(diǎn)是同一軸向空間可共兩優(yōu)點(diǎn)是同一軸向空間可共兩個(gè)變速組共同利用來(lái)布置齒個(gè)變速組共同利用來(lái)布置齒輪，中間軸上的齒輪可作為輪，中間軸上的齒輪可作為兩個(gè)變速組的公用齒輪，可兩個(gè)變速組的公用齒輪，可減少變速箱齒輪的數(shù)目和軸減少變速箱齒輪的數(shù)目和軸向尺寸。向尺寸。（1 1）按照變速機(jī)構(gòu)與分動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝關(guān)系分為：獨(dú)立式與）按照變速機(jī)構(gòu)與分動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝關(guān)系分為：獨(dú)立式與共箱式；共箱式；（2 2）按照分動(dòng)齒輪設(shè)置的位置分為：靠近變速箱輸出軸）按照分動(dòng)齒輪設(shè)置的位置分為：靠近變速箱輸出

7、軸式和遠(yuǎn)離變速箱輸出軸式；式和遠(yuǎn)離變速箱輸出軸式；（3 3）按分動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)形式分為）按分動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)形式分為: :外齒分動(dòng)與內(nèi)齒分動(dòng)。外齒分動(dòng)與內(nèi)齒分動(dòng)。 有多手把操縱機(jī)構(gòu)和單手把操縱機(jī)構(gòu)。有多手把操縱機(jī)構(gòu)和單手把操縱機(jī)構(gòu)。 操縱機(jī)構(gòu)主要有撥叉、操縱機(jī)構(gòu)主要有撥叉、 撥叉軸、操縱手撥叉軸、操縱手把和定位裝置等組成。但在有兩個(gè)滑動(dòng)齒輪把和定位裝置等組成。但在有兩個(gè)滑動(dòng)齒輪以上的變速機(jī)構(gòu)中以上的變速機(jī)構(gòu)中, , 為了防止同時(shí)掛兩個(gè)檔為了防止同時(shí)掛兩個(gè)檔的誤操作的誤操作, , 必須設(shè)有互鎖機(jī)構(gòu)。必須設(shè)有互鎖機(jī)構(gòu)。 互鎖互鎖機(jī)構(gòu)的類(lèi)型主要由互鎖盤(pán)式、凸輪式、互鎖銷(xiāo)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型主要由互鎖盤(pán)式、凸輪式、互

8、鎖銷(xiāo)球式、擺動(dòng)杠桿式和轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式。球式、擺動(dòng)杠桿式和轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式。 互定位裝置有彈簧鋼球式和彈簧銷(xiāo)式?；ザㄎ谎b置有彈簧鋼球式和彈簧銷(xiāo)式。 圖為典型的單手把操縱機(jī)構(gòu)圖為典型的單手把操縱機(jī)構(gòu), ,有操縱手把、限位板、三個(gè)撥叉、三根撥有操縱手把、限位板、三個(gè)撥叉、三根撥叉軸、支撐殼體、互鎖機(jī)構(gòu)和定位裝置等組成。叉軸、支撐殼體、互鎖機(jī)構(gòu)和定位裝置等組成。 三個(gè)撥叉分別固定安裝在三根撥叉軸上三個(gè)撥叉分別固定安裝在三根撥叉軸上 , , 三個(gè)撥叉的半圓形叉口分別三個(gè)撥叉的半圓形叉口分別插在三個(gè)滑動(dòng)齒輪的撥槽內(nèi)。撥叉的移動(dòng)可使滑動(dòng)齒輪變位插在三個(gè)滑動(dòng)齒輪的撥槽內(nèi)。撥叉的移動(dòng)可使滑動(dòng)齒輪變位, , 實(shí)現(xiàn)換檔。撥實(shí)

9、現(xiàn)換檔。撥叉的移動(dòng)是由操縱手把操縱的。當(dāng)三個(gè)滑動(dòng)齒輪都處于空檔位時(shí)叉的移動(dòng)是由操縱手把操縱的。當(dāng)三個(gè)滑動(dòng)齒輪都處于空檔位時(shí), , 三個(gè)撥叉三個(gè)撥叉頭部的撥槽對(duì)應(yīng)在一條直線(xiàn)上頭部的撥槽對(duì)應(yīng)在一條直線(xiàn)上, , 此時(shí)操縱手把的尾部此時(shí)操縱手把的尾部, , 可插在任一撥叉的可插在任一撥叉的撥槽內(nèi)撥槽內(nèi), , 撥動(dòng)任一撥叉。三根撥叉軸兩端支撐在支撐殼體的縱撐上撥動(dòng)任一撥叉。三根撥叉軸兩端支撐在支撐殼體的縱撐上, , 在一端在一端縱撐上鉆有長(zhǎng)度方向的圓孔縱撐上鉆有長(zhǎng)度方向的圓孔, , 并在每?jī)筛鶕懿孑S之間的圓孔內(nèi)并在每?jī)筛鶕懿孑S之間的圓孔內(nèi), , 放有放有 兩個(gè)兩個(gè)互鎖鋼球互鎖鋼球 。中間撥叉軸對(duì)應(yīng)空檔位

10、的部位鉆有徑向孔。中間撥叉軸對(duì)應(yīng)空檔位的部位鉆有徑向孔 , , 并放有互鎖銷(xiāo)。而并放有互鎖銷(xiāo)。而其它兩根軸的相應(yīng)位置其它兩根軸的相應(yīng)位置 , ,加工有互鎖球窩。加工有互鎖球窩。 當(dāng)操縱手把撥動(dòng)任一撥叉移動(dòng)時(shí)當(dāng)操縱手把撥動(dòng)任一撥叉移動(dòng)時(shí), ,其撥叉軸隨著一起移動(dòng)其撥叉軸隨著一起移動(dòng), ,隨之該撥叉軸的圓柱面迫使相應(yīng)的互鎖鋼球擠入其它兩根撥隨之該撥叉軸的圓柱面迫使相應(yīng)的互鎖鋼球擠入其它兩根撥叉軸的互鎖球窩內(nèi)叉軸的互鎖球窩內(nèi), ,把兩根軸限制在空檔位把兩根軸限制在空檔位, ,防止誤操作。為防止誤操作。為了避免自動(dòng)跑檔了避免自動(dòng)跑檔 , ,在對(duì)應(yīng)檔位的軸上加工有定位球窩在對(duì)應(yīng)檔位的軸上加工有定位球窩,

11、 , 并設(shè)并設(shè)有彈簧有彈簧, ,定位鋼球。當(dāng)撥叉軸移止相應(yīng)的工作位時(shí)定位鋼球。當(dāng)撥叉軸移止相應(yīng)的工作位時(shí), , 在彈簧張?jiān)趶椈蓮埩Φ淖饔孟铝Φ淖饔孟?, , 定位鋼球擠入定位球窩內(nèi)定位鋼球擠入定位球窩內(nèi) , ,以防止撥叉軸自動(dòng)以防止撥叉軸自動(dòng)移位而跑檔移位而跑檔 。為防止操縱手把動(dòng)作過(guò)位。為防止操縱手把動(dòng)作過(guò)位, , 支撐殼體內(nèi)裝有支撐殼體內(nèi)裝有“于于”字形的字形的 限位板。機(jī)構(gòu)的換擋過(guò)程限位板。機(jī)構(gòu)的換擋過(guò)程, ,參看下面的動(dòng)畫(huà)演參看下面的動(dòng)畫(huà)演示示。4-3 典型鉆機(jī)的變速箱與分動(dòng)箱典型鉆機(jī)的變速箱與分動(dòng)箱 下圖所示的為下圖所示的為XY-4型鉆機(jī)的變速箱，它是典型的平面三軸跨型鉆機(jī)的變速箱，

12、它是典型的平面三軸跨輪機(jī)構(gòu)變速箱，結(jié)構(gòu)式為：輪機(jī)構(gòu)變速箱，結(jié)構(gòu)式為：1 3+1=4。輸出。輸出4個(gè)正轉(zhuǎn)，個(gè)正轉(zhuǎn)，1個(gè)反轉(zhuǎn)。個(gè)反轉(zhuǎn)。采用單手柄操縱機(jī)構(gòu)，并設(shè)有三軸互鎖機(jī)構(gòu)及定位裝置。采用單手柄操縱機(jī)構(gòu)，并設(shè)有三軸互鎖機(jī)構(gòu)及定位裝置。（一）變速箱（一）變速箱采用東風(fēng)采用東風(fēng)EQ140汽汽車(chē)變速箱。屬于車(chē)變速箱。屬于 第一類(lèi)第一類(lèi)平面三軸式，輸出五個(gè)平面三軸式，輸出五個(gè)正轉(zhuǎn)速度和一個(gè)反轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)速度和一個(gè)反轉(zhuǎn)速度，采用同步器和滑動(dòng)度，采用同步器和滑動(dòng)齒輪兩種換檔方式。齒輪兩種換檔方式。 （1）要便于軸端其它結(jié)構(gòu)的布置及安裝；）要便于軸端其它結(jié)構(gòu)的布置及安裝； （2）要有利于降低變速箱的重心；）要有利于

13、降低變速箱的重心； （3）有利于各齒輪的潤(rùn)滑；）有利于各齒輪的潤(rùn)滑； （4）有利于撥叉接近滑動(dòng)齒輪；）有利于撥叉接近滑動(dòng)齒輪； （5）高速齒輪不被浸泡在油液中。）高速齒輪不被浸泡在油液中。 （1）重量大、受力大的齒輪要布置在靠近軸的支撐部位；）重量大、受力大的齒輪要布置在靠近軸的支撐部位； （2）滑動(dòng)齒輪的布置要有利順序換檔，換檔時(shí)的位移量小；）滑動(dòng)齒輪的布置要有利順序換檔，換檔時(shí)的位移量??； （3）盡量利用軸向尺寸；）盡量利用軸向尺寸； （4）防止齒輪與齒輪，齒輪與軸之間的干涉；）防止齒輪與齒輪，齒輪與軸之間的干涉； （5）采用斜齒輪傳動(dòng)，要注意斜齒輪的螺旋方向，使它們產(chǎn)生的軸向）采用斜齒輪

14、傳動(dòng)，要注意斜齒輪的螺旋方向，使它們產(chǎn)生的軸向力相互抵消，以減小軸承上的軸向載荷。力相互抵消，以減小軸承上的軸向載荷。 a 設(shè)置在基本變速機(jī)構(gòu)之后；設(shè)置在基本變速機(jī)構(gòu)之后； b 設(shè)置在基本變速機(jī)構(gòu)輸入軸與輸設(shè)置在基本變速機(jī)構(gòu)輸入軸與輸出軸之間。出軸之間。 a 惰輪方案惰輪方案 b 固定雙聯(lián)齒輪方案固定雙聯(lián)齒輪方案 c 滑動(dòng)雙聯(lián)齒輪方案滑動(dòng)雙聯(lián)齒輪方案 1. 無(wú)特別結(jié)構(gòu)限制，傳動(dòng)軸應(yīng)采用簡(jiǎn)支式支撐；無(wú)特別結(jié)構(gòu)限制，傳動(dòng)軸應(yīng)采用簡(jiǎn)支式支撐； 2. 無(wú)軸向力和軸向力很小時(shí)，一般采用向心球軸承支承，并用一個(gè)軸承無(wú)軸向力和軸向力很小時(shí)，一般采用向心球軸承支承，并用一個(gè)軸承對(duì)軸進(jìn)行軸向定位；對(duì)軸進(jìn)行軸向定

15、位； 3. 軸向力大的軸，通常選用圓錐滾子軸承或向心推力軸承；軸向力大的軸，通常選用圓錐滾子軸承或向心推力軸承； 4. 軸承的安裝結(jié)構(gòu)要考慮拆裝方便，有利于改善軸承及軸的受力條件。軸承的安裝結(jié)構(gòu)要考慮拆裝方便，有利于改善軸承及軸的受力條件。 1. 滑移齒輪換檔；滑移齒輪換檔； 2. 摩擦離合器換檔；摩擦離合器換檔； 3. 同步器換檔（常壓式、慣性式、慣性增力式）；同步器換檔（常壓式、慣性式、慣性增力式）； 4. 嚙合套換檔。嚙合套換檔。 1. 零件的潤(rùn)滑零件的潤(rùn)滑 a. 強(qiáng)制性潤(rùn)滑強(qiáng)制性潤(rùn)滑 b.飛濺式潤(rùn)滑飛濺式潤(rùn)滑 2. 變速箱的密封變速箱的密封 1. 同軸線(xiàn)，而不同直徑的各孔盡可能按孔徑大

16、小順序布置；同軸線(xiàn)，而不同直徑的各孔盡可能按孔徑大小順序布置； 2. 孔和內(nèi)突臺(tái)的數(shù)目與內(nèi)突臺(tái)端面的加工盡可能減少。孔和內(nèi)突臺(tái)的數(shù)目與內(nèi)突臺(tái)端面的加工盡可能減少。 初定中心距，可用經(jīng)驗(yàn)公式初定中心距，可用經(jīng)驗(yàn)公式:31RIAIMKA 上面確定中心距的公式僅供草擬方案和選配齒輪用。當(dāng)齒數(shù)確上面確定中心距的公式僅供草擬方案和選配齒輪用。當(dāng)齒數(shù)確定后，應(yīng)用下面的公式計(jì)算中心距。定后，應(yīng)用下面的公式計(jì)算中心距。KA-中心距系數(shù)，鉆機(jī)中心距系數(shù)，鉆機(jī)KA=3035 汽車(chē)汽車(chē)KA=911 拖拉機(jī)拖拉機(jī)KA=1417)(2121ZZmA )(02121 COSZZmAN 直齒輪直齒輪斜齒輪斜齒輪 利用下面的

17、公式初定模數(shù)：利用下面的公式初定模數(shù)：31)(KImMKm 對(duì)于斜齒輪，上面公式算出的模數(shù)是法面模數(shù)。算出的模數(shù)應(yīng)按對(duì)于斜齒輪，上面公式算出的模數(shù)是法面模數(shù)。算出的模數(shù)應(yīng)按國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)修正后確定。國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)修正后確定。 為了提高齒輪的強(qiáng)度和減小噪音，有些變速箱采用斜齒輪傳動(dòng)。為了提高齒輪的強(qiáng)度和減小噪音，有些變速箱采用斜齒輪傳動(dòng)。而斜齒輪螺旋角的大小影響齒輪的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。齒螺旋角用而斜齒輪螺旋角的大小影響齒輪的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。齒螺旋角用下式確定：下式確定：bmna 0sin一般斜齒輪一般斜齒輪雙斜齒輪和人字斜齒輪雙斜齒輪和人字斜齒輪;000207 。0003525 三

18、、三、 斜齒輪的螺旋角斜齒輪的螺旋角Km-模數(shù)系數(shù)，鉆機(jī)模數(shù)系數(shù)，鉆機(jī)Km=0.91.2 汽車(chē)汽車(chē)Km=0.10.3 拖拉機(jī)拖拉機(jī)Km=0.450.55齒的寬度一般根據(jù)模數(shù)來(lái)確定：齒的寬度一般根據(jù)模數(shù)來(lái)確定：對(duì)于直齒：對(duì)于直齒：b=(4.47)m;對(duì)于斜齒：對(duì)于斜齒：b=(78.6)m。8712101ZZZZiii 多數(shù)變速箱一速均為降速傳動(dòng)，因多數(shù)變速箱一速均為降速傳動(dòng)，因此，此，Z1和和Z8為小齒輪。一般是跟據(jù)預(yù)先確為小齒輪。一般是跟據(jù)預(yù)先確定好的定好的 值，初選值，初選Z1或或Z8，然后然后根據(jù)上面的公式算出其他齒輪的齒數(shù)，并根據(jù)上面的公式算出其他齒輪的齒數(shù)，并將齒數(shù)修正為整數(shù)。將齒數(shù)修正為整數(shù)。101iii、z1z3z5z7z2z4z6z8z9 z10根據(jù)算出的齒數(shù)按下面的公式對(duì)中心距進(jìn)行修正。根據(jù)算出的齒數(shù)按下面的公式對(duì)中心距進(jìn)行修正。對(duì)于直齒對(duì)于直齒對(duì)于斜齒對(duì)于斜齒0212122 CO