第四章變速箱

第四章變速箱與分動箱§4-1變速箱與分動箱的功用與要求

一、變速箱的功用及對變速箱的要求

變速箱是多種機械的核心傳動部件。如運輸機械、工程機械、加工機械、鉆孔機械等。鉆機變速箱的主要功用是改變升降機，回轉器等工作機構的轉速及轉矩；合理地向各工作機構分配動力；為回轉器提供反檔；可為其它部件的安裝提供支撐。為保證鉆機的優(yōu)良性能，變速箱必需滿足下列要求：

1.變速箱輸出的轉速及扭矩必需滿足各工作機構的載荷和運動的要求；

2.合理地分配動力；

3.能提供反檔?！?-2變速箱的組成和結構形式

變速箱一般由四部分組成：基本變速部分、分動部分、操縱部分和箱體。

一、基本變速部分

變速箱內實現正轉速度變換的機構稱之為基本變速部分。目前主要有兩大類：兩軸一傳機構和三軸二傳機構。

1.兩軸一傳結構兩軸一傳機構的變速箱具有結構簡單、軸的支撐和受力條件好等優(yōu)點。但存在調速范圍小、速度檔數少等不足。適用于大口徑鉆機及淺孔鉆機。

三軸二傳

2.三軸二傳結構

三軸二傳機構根據三根軸的布置型式,又分為空間三軸式與平面三軸式。在鉆機中多采用平面三軸式機構。平面三軸式機構又稱為跨輪機構。其三根軸布置在一個平面內,且輸入軸和輸出軸在一條直線上。在傳遞某一檔速度時不經過中間軸,直接由輸入軸傳遞到輸出軸,故稱為跨輪機構。三軸二傳跨輪機構的優(yōu)點是:調速范圍大，結構緊湊,如果與兩軸一傳機構安排相同的擋數時，可減小變速箱的尺寸和重量。當把直接檔安排為最長用的檔時,可提高變速箱的壽命。而三軸二傳機構的不足是輸入，輸出軸的支撐條件比兩軸一傳式差。

平面三軸式又分為第一類與第二類。二者結構上的差別是第一類機構的輸出軸的一端是支撐在輸入軸小齒輪的中心孔內，而第二類機構是輸入軸的一端支撐在輸出軸上大齒輪的中心孔內。二者性能上的差別有:

（1）第一類機構中間軸的轉速是不變的,第二類機構的中間軸的轉速是隨著檔數不同而變化的;

（2）在速度檔數相同的條件下,第二類機構的高轉速齒輪較多;

（3）第二類機構軸的支撐條件相對較好。

空間三軸式變速箱的三根軸呈空間三角形布置。其優(yōu)點是同一軸向空間可共兩個變速組共同利用來布置齒輪，中間軸上的齒輪可作為兩個變速組的公用齒輪，可減少變速箱齒輪的數目和軸向尺寸。

二、分動部分

1.分動部分的結構形式（1）按照變速機構與分動機構安裝關系分為：獨立式與共箱式；（2）按照分動齒輪設置的位置分為：靠近變速箱輸出軸式和遠離變速箱輸出軸式；（3）按分動齒輪的結構形式分為:外齒分動與內齒分動。三、操縱機構1.操縱機構的功用2.操縱機構的類型

有多手把操縱機構和單手把操縱機構。3.操縱機構的組成操縱機構主要有撥叉、撥叉軸、操縱手把和定位裝置等組成。但在有兩個滑動齒輪以上的變速機構中,為了防止同時掛兩個檔的誤操作,必須設有互鎖機構。4.互鎖機構

互鎖機構的類型主要由互鎖盤式、凸輪式、互鎖銷球式、擺動杠桿式和轉動鉗口式。5.定位裝置

互定位裝置有彈簧鋼球式和彈簧銷式。

圖為典型的單手把操縱機構,有操縱手把、限位板、三個撥叉、三根撥叉軸、支撐殼體、互鎖機構和定位裝置等組成。三個撥叉分別固定安裝在三根撥叉軸上,三個撥叉的半圓形叉口分別插在三個滑動齒輪的撥槽內。撥叉的移動可使滑動齒輪變位,實現換檔。撥叉的移動是由操縱手把操縱的。當三個滑動齒輪都處于空檔位時,三個撥叉頭部的撥槽對應在一條直線上,此時操縱手把的尾部,可插在任一撥叉的撥槽內,撥動任一撥叉。三根撥叉軸兩端支撐在支撐殼體的縱撐上,在一端縱撐上鉆有長度方向的圓孔,并在每兩根撥叉軸之間的圓孔內,放有兩個互鎖鋼球。中間撥叉軸對應空檔位的部位鉆有徑向孔,并放有互鎖銷。而其它兩根軸的相應位置,加工有互鎖球窩。

當操縱手把撥動任一撥叉移動時,其撥叉軸隨著一起移動,隨之該撥叉軸的圓柱面迫使相應的互鎖鋼球擠入其它兩根撥叉軸的互鎖球窩內,把兩根軸限制在空檔位,防止誤操作。為了避免自動跑檔,在對應檔位的軸上加工有定位球窩,并設有彈簧,定位鋼球。當撥叉軸移止相應的工作位時,在彈簧張力的作用下,定位鋼球擠入定位球窩內,以防止撥叉軸自動移位而跑檔。為防止操縱手把動作過位,支撐殼體內裝有“于”字形的限位板。機構的換擋過程,參看下面的動畫演示。

1、四速的換檔過程及傳動路線§4-3典型鉆機的變速箱與分動箱一、XY-4型鉆機變速箱與分動箱

下圖所示的為XY-4型鉆機的變速箱，它是典型的平面三軸跨輪機構變速箱，結構式為：13+1=4。輸出4個正轉，1個反轉。采用單手柄操縱機構，并設有三軸互鎖機構及定位裝置。（一）變速箱

2、三檔的換檔過程和傳遞路線3、反檔的換檔過程與傳遞路線（二）分動箱二、YL-6型鉆機變速箱

采用東風EQ140汽車變速箱。屬于

第一類平面三軸式，輸出五個正轉速度和一個反轉速度，采用同步器和滑動齒輪兩種換檔方式?！?-4

變速箱的結構設計要點

一、主要傳動軸在變速箱中的布置（1）要便于軸端其它結構的布置及安裝；（2）要有利于降低變速箱的重心；（3）有利于各齒輪的潤滑；（4）有利于撥叉接近滑動齒輪；（5）高速齒輪不被浸泡在油液中。

二、各傳動齒輪在軸上的布置（1）重量大、受力大的齒輪要布置在靠近軸的支撐部位；（2）滑動齒輪的布置要有利順序換檔，換檔時的位移量小；（3）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；（5）采用斜齒輪傳動，要注意斜齒輪的螺旋方向，使它們產生的軸向力相互抵消，以減小軸承上的軸向載荷。

三、反檔的設置方案1.反檔齒輪設置位置

a設置在基本變速機構之后；

b

設置在基本變速機構輸入軸與輸出軸之間。

2.圓柱齒輪反檔方案

a

惰輪方案

b

固定雙聯齒輪方案

c

滑動雙聯齒輪方案3.圓錐齒輪反檔方案四、軸的支撐方式及軸承的選擇與定位

1.

無特別結構限制，傳動軸應采用簡支式支撐；

2.

無軸向力和軸向力很小時，一般采用向心球軸承支承，并用一個軸承對軸進行軸向定位；

3.

軸向力大的軸，通常選用圓錐滾子軸承或向心推力軸承；

4.

軸承的安裝結構要考慮拆裝方便，有利于改善軸承及軸的受力條件。五、換檔方式的選擇

1.

滑移齒輪換檔；

2.

摩擦離合器換檔；

3.

同步器換檔（常壓式、慣性式、慣性增力式）；

4.

嚙合套換檔。六、變速箱零件的潤滑與密封

1.

零件的潤滑a.強制性潤滑

b.飛濺式潤滑

2.

變速箱的密封七、變速箱的箱體設計原則

1.

同軸線，而不同直徑的各孔盡可能按孔徑大小順序布置；

2.

孔和內突臺的數目與內突臺端面的加工盡可能減少?！?-5變速箱主要參數的確定一、傳動軸的中心距初定中心距，可用經驗公式:上面確定中心距的公式僅供草擬方案和選配齒輪用。當齒數確定后，應用下面的公式計算中心距。KA-中心距系數，鉆機KA=30~35

汽車KA=9~11

拖拉機KA=14~17直齒輪斜齒輪二、齒輪模數利用下面的公式初定模數：對于斜齒輪，上面公式算出的模數是法面模數。算出的模數應按國家頒布的標準模數修正后確定。為了提高齒輪的強度和減小噪音，有些變速箱采用斜齒輪傳動。而斜齒輪螺旋角的大小影響齒輪的彎曲強度和接觸強度。齒螺旋角用下式確定：一般斜齒輪雙斜齒輪和人字斜齒輪三、斜齒輪的螺旋角Km-模數系數，鉆機Km=0.9~1.2

汽車Km=0.1~0.3拖拉機Km=0.45~0.55四、齒輪的寬度齒的寬度一般根據模數來確定：對于直齒：b=(4.4~7)m;對于斜齒：b=(7~8.6)m。五、選配齒數(一)確定一檔齒輪的齒數多數變速箱一速均為降速傳動，因此，Z1和Z8為小齒輪。一般是跟據預先確定好的值，初選Z1或Z8，然后根據上面的公式算出其他齒輪的齒數，并將齒數修正為整數。z1z3z5z7z2z4z6z8z9z10（二）對中心距進行修正根據算出的齒數按下面的公式對中心距進行修正。對于直齒對于斜齒當一檔速度各傳動齒輪的齒數、中心距及其他各檔速度的傳動比確定后，便可求出其他各檔速度齒輪的齒數。例如，二檔速度各齒輪的齒數可用聯立的下列二式計算。算出的齒數要圓整為整數。如果中心距有誤差，可采用變位齒輪