第三章變速器

ConstructionMachineryChassis工程機械底盤第三章變速器TransmissionCase變扭變速，增大作業(yè)范圍。實現(xiàn)空檔，便于換檔、起步、發(fā)動機不熄火停車。實現(xiàn)倒檔、改變運行方向。便于實現(xiàn)分動裝置、實現(xiàn)多軸驅(qū)動。功能按傳動比變化方式有級式變速器無級式變速器綜合式變速器（液力機械式）按操縱方式人力換檔變速器：撥動齒輪式、撥動嚙合套式動力換檔變速器：離合器或制動器類型按輪系定軸式變速器行星式變速器變速器基本結(jié)構(gòu)變速傳動機構(gòu)操縱機構(gòu)第一節(jié)人力換檔變速器人力換檔變速器實例

CA12TA解放變速箱

一、換檔方式

１、撥動直齒齒輪式

特點結(jié)構(gòu)簡單；換檔時費力、沖擊載荷完全由一兩個輪齒承受，傳動不平穩(wěn)，齒易被打掉；易脫檔、噪音大。一般只用在沖擊負載小的低速檔2、嚙合套式（套合器）

軸內(nèi)環(huán)外環(huán)應用五檔齒輪四檔齒輪中間軸嚙合套外環(huán)嚙合套內(nèi)環(huán)嚙合齒圈從高檔換入低檔脫離瞬間：V5=Vt

V4<Vt、V5抬起離合器踏板，踩一下油門踏板，V4升高，Vt變化不大在Vt與V4接近相等時掛入四檔五檔齒輪四檔齒輪中間軸嚙合齒圈特點沖擊載荷由套合器的所有齒承擔，承載力較大，減小了齒輪損壞；傳動齒輪采用常嚙合式斜齒圓柱齒輪；工作可靠，傳動平穩(wěn)，但不能完全消除換檔沖擊；多用該型式換檔。平面三軸式空間三軸式

二、變速方案1、平面三軸式特點輸入軸、輸出軸布置在同一直線上，可直接接合得到直接檔，直接檔傳動效率高，但倒檔位數(shù)少。中間軸和此兩軸在同一平面內(nèi)，故此得名；主要用在工程汽車上。平面三軸式模型結(jié)構(gòu)分析軸及齒輪的支承滾動軸承Z6Z5Z7Z8Z3Z4Z9Z2傳動分析Z1Z10Z11Z12分析：有幾個檔位?各檔位傳動路線及各檔位速比？？2、空間三軸式

特點輸入軸和輸出軸不在同一直線上，而是相互平行；在輸入軸與中間軸之間裝有換向齒輪，可得到多個倒檔位；但沒有直接檔。主要用在推土機上、叉車上

注意：不一定只有三根軸空間三軸式應用實例履帶式推土機的人力換檔變速箱

（以Ｔ150為例）

課堂練習分析T150結(jié)構(gòu)，畫出結(jié)構(gòu)簡圖。分析各檔位傳遞路線。分析出各檔位速比。結(jié)構(gòu)分析只有三根軸，輸入和輸出軸不在同一條直線上，為空間三軸式；省去了惰輪軸，結(jié)構(gòu)簡化。采用套合器換檔：套合器裝在花鍵轂上，花鍵轂固裝在軸上。換向齒輪為雙聯(lián)齒輪，它通過軸承直接裝在輸出軸上空轉(zhuǎn)。中間軸上的齒輪和五檔齒輪通過雙金屬片滑動軸承裝在軸上空轉(zhuǎn)。傳動分析

１、作出傳動簡圖（參照第二章圖）２、分析出各檔的傳動路線及檔位數(shù)①檔輸入軸1234Ⅰ左中Ⅱ右914輸出軸

②檔③檔④檔⑤檔倒檔①②③④輸入軸輸出軸中間軸１２３４５６７８９10111213161415ⅠⅡⅢⅣ與T150比較，有什么不同？

實例2空間三軸式特點通過實例分析，你認為空間三軸式相比于平面三軸式有什么特點，比較適合哪些機種采用？三、變速器操縱機構(gòu)功能保證駕駛員能準確可靠地使變速器換入某個檔位。要求自鎖功能互鎖功能倒檔鎖聯(lián)鎖功能

1、直接操縱式操縱機構(gòu)五、六檔撥叉三、四檔撥叉一、二檔撥叉倒檔撥叉變速桿換檔軸叉形撥桿倒檔撥叉軸一、二檔撥叉軸五、六檔撥叉軸自鎖鋼球互鎖銷五、六檔撥塊變速器操縱機構(gòu)模型動畫2、鎖止機構(gòu)自鎖裝置自鎖鋼球互鎖鋼球互鎖銷撥叉軸變速器上蓋自鎖彈簧鎖止機構(gòu)撥叉軸互鎖鋼球互鎖銷空檔狀態(tài)互鎖裝置倒檔鎖裝置鎖止機構(gòu)倒檔鎖銷倒檔撥塊駕駛員在換倒檔時要克服倒檔鎖彈簧彈力，變大的換檔阻力，可提醒駕駛員倒檔鎖彈簧聯(lián)鎖機構(gòu)鎖軸柱塞鎖止機構(gòu)鎖軸鎖銷（柱塞）撥叉軸搖臂工作時，即離合器接合時，變速桿撥不動，不能換檔。工作時，該檔叉軸鎖定在一定的位置，嚙合套或齒輪不會滑動（不跳檔）。嚙合套如果沒有撥到位，會卡住鎖軸回不到位，離合器就拉不到接合位置。防止了齒輪在半齒寬嚙合狀態(tài)下工作。聯(lián)鎖機構(gòu)功能鎖軸T150變速器操縱機構(gòu)柱塞應用實例本節(jié)小結(jié)變速器功能變速器類型，工程機械多用類型人力機械式變速器的換檔方式及布置形式，各自的結(jié)構(gòu)組成、性能特點、應用范圍。操縱機構(gòu)組成，鎖止機構(gòu)構(gòu)成與鎖止原理。掌握簡圖的繪制與檔位分析。本節(jié)練習題人力換檔變速箱的常用換檔方式有哪幾種，各有什么特點？人力換檔變速箱傳動方案有哪幾種，各有什么特點，分別適用于哪些機械？闡述自鎖、互鎖、聯(lián)鎖裝置的功能？畫出教材圖4-4和圖4-9的傳動簡圖，并分析檔位數(shù)及各檔位的傳動路線。第二節(jié)定軸式動力換檔變速器定義采用常嚙合定軸齒輪傳動；用多片式摩擦離合器為換擋執(zhí)行元件；動力操縱或自動控制換檔。結(jié)構(gòu)1、按軸與齒輪的配合方式轉(zhuǎn)軸式一、布置方案軸固定式（只承受彎矩）

2、按離合器在軸上的布置單離合器式雙離合器式一、布置方案示例簡圖

二、應用實例（1）結(jié)構(gòu)分析傳動分析各檔位傳動路線F1+LB＋2→3→C→8→9＋

D→10→11→E

二、應用實例（1）分析：該變速器共有幾個檔位？剩余各檔位傳動路線？剩余各檔位速比表達式？各檔的傳動路線F1+LB→2→3→8→9

→D→10→11→EF2+LB

→

6→7→8→9

→D→10→11→EF1+HB

→

2→3→4→D→10→11→EF2+HB

→

6→7→C→3→4→D→10→11→ER1+LB→13→12→A→

1→3→C→8→9

→D→10→11→ER1+HB→13→12→A→

1→3→4

→D→10→11→ER2+LB→13→12→A

→

5→7→C→8→9

→D→10→11→ER2+HB→13→12→A

→

5→7→C→3→4

→D→10→11→E

二、應用實例（2）ZF變速箱ZF—德國的一變速箱生產(chǎn)公司，有定軸式（WG系列）和行星式（PW系列）。應用T（鄭州）P（CAT生產(chǎn)的G系列定軸式和行星式）Q起叉車載重車道碴清篩機的行走變速器Z（常洲ZLM-50型）C……………12345678910111213請對圖示ZF變速器進行運動分析

課堂練習各檔傳動路線前進檔KF+K1

2－1＋＋9－10－11－12－13KF+K2

2－1＋6－7＋11－12－13KF+K3

2－1＋6－7－8＋12－13K4+K1

2－1－4－5＋8－7－6＋9－10－11－12－13K4+K2

2－1－4－5＋8－7＋11－12－13K4+K3

2－1－4－5＋＋12－13后退檔KR+K1

2－3＋7－6＋9－10－11－12－13KR+K22－3＋＋11－12－13KR+K32－3＋7－8＋12－13ZF-4WG180型變速箱的手控液壓系統(tǒng)

ZF定軸系列變速器三、定軸式動力變速器特點軸跨距短，支承剛度好，有利于嚙合傳動。采用多自由度機構(gòu)傳動方案，可使結(jié)構(gòu)得到簡化。功率損失比嚙合傳動損失要大。必須使用旋轉(zhuǎn)油缸及旋轉(zhuǎn)接頭，對密封要求極高。本節(jié)小結(jié)本節(jié)習題根據(jù)教材圖4-30裝配圖繪出其變速器簡圖，并分析各檔位傳動路線。簡述定軸式動力換檔變速箱的換檔原理。

對右圖變速器進行運動分析。分析右圖，畫出其傳動簡圖，寫出傳動比表達式。教材圖4-30第三節(jié)行星式變速器定義行星排齒圈行星架太陽輪行星齒輪行星排基本三元件行星排太陽輪（t）齒圈（q）行星輪(x)行星架（j）基本三元件二、行星排類型及傳動簡圖單星行星排txqj三個行星輪tqx1x2雙星行星排行星排的特性參數(shù)行星排運動方程請根據(jù)相對運動理論導出行星排三元件間的運動方程單雙行星排傳動方案齒圈固定t輸入，j輸出j輸入，t輸出太陽輪固定（nt=0）q輸入，j輸出j輸入，q輸出行星架固定（nj=0）t輸入，q輸出q輸入，t輸出討論1、前述的6種方種方案哪幾種比較適合于工程機械采用？2、用行星排如何實現(xiàn)直傳和空檔？3、行星排有幾個自由度？（行星排）傳動方案總表方案主動件被動件固定件傳動比備注1太陽輪行星架齒圈1+k減速增扭2齒圈行星架太陽輪（1+k）/k3太陽輪齒圈行星架－k4行星架齒圈太陽輪k/（1+k）增速減扭5行星架太陽輪齒圈1/（1+k）6齒圈太陽輪行星架－1/k7任意兩個連成一體1直接檔8無任意元件制動又無任二元件連成一體三元件自由轉(zhuǎn)空檔行星式變速器組成行星排（一排、二排、多排）行星排控制元件（換檔執(zhí)行元件）離合器、制動器和單向離合器操縱控制系統(tǒng)（液壓系統(tǒng)）換檔離合器離合器鼓離合器活塞彈簧座卡環(huán)鋼片（外花鍵）摩擦片（內(nèi)花鍵）卡環(huán)止推軸承離合器轂密封圈回位彈簧換檔制動器/片式制動器鋼片（外花鍵）摩擦片（內(nèi)花鍵）制動器轂變速器殼（制動器鼓）單向離合器/楔塊式功用：依靠其單向鎖止原理來發(fā)揮固定或連接作用的，其連接和固定也只能是單方向的。楔塊外環(huán)內(nèi)環(huán)應用實例1/ZL50增速齒輪對減速齒輪對ZL50變速器組成離合器制動器abcdt1t2j1q1j2q2變速器運動分析（1）旋轉(zhuǎn)構(gòu)件a：t1、t2；b：j1；c：q1、j2；d：q2（2）控制件5、6、7（3）自由度Y=旋轉(zhuǎn)構(gòu)件數(shù)－行星排數(shù)=4－2=2（4）檔位數(shù)S=3（5）各檔速比

運動方程：

nt1＋K1nq1－（k1＋1）nj1＝0（第一排）nt2＋K2nq2－（k2＋1）nj2＝0（第二排）na＋Knc－（k1＋1）nb＝0‥‥‥①na＋Knd－（k2＋1）nc＝0‥‥‥②abcdt1t2j1q1j2q2

na＋Knc－（k1＋1）nb＝0‥‥‥①

na＋Knd－（k2＋1）nc＝0‥‥‥②

?。褐苿?nb＝0；I=na/nc=－Kⅱ：制動6nd=0；I=na/nc=K+1ⅲ：接合7na=nc；I=na/nc=1（直接檔）該變速箱總共3個檔，一前一退一直“三合一”機構(gòu)有什么功能？三合一機構(gòu)功能（1）、拖起動（2）、拖轉(zhuǎn)向（3）、拖行時制動（下坡制動）（4）、采用動力換檔變速箱的工程機械，變速箱換檔離合器、制動器的操縱油泵不能工作時，則變速箱處于空檔位置，無法掛檔。不能進行拖行和拖起動。討論1、評價三合一機構(gòu)的實用性。2、如果不用這套機構(gòu)，可用什么辦法來實現(xiàn)它要完成的功能？***

“三合一機構(gòu)”的實用性不強，現(xiàn)在裝載機不設(shè)這套機構(gòu)。因為工程機械本身很重，鏟斗又支在地上，用在拖啟動好，但拖轉(zhuǎn)向和制動均不好，應盡量裝運而不拖運。

***另一方法：為解決變矩器反向傳力差，使用在泵輪和渦輪間設(shè)超越離合器或閉鎖離合器。而轉(zhuǎn)向油泵和變速箱操縱油泵各一個，與行走機構(gòu)相連，只要車輪轉(zhuǎn)動，就能完成轉(zhuǎn)向和掛檔工作。你還有其它方法嗎？組成分析行星排數(shù)目單雙星識別相鄰排的關(guān)系串并聯(lián)識別換檔元件個數(shù)控制的元件應用實例2/CL7前變速機構(gòu)后變速機構(gòu)串聯(lián)前變速機構(gòu)后變速機構(gòu)串聯(lián)運動分析旋轉(zhuǎn)構(gòu)件自由度檔位數(shù)各檔速比CL7變速器理論檔位及速比L1＋L2I1=1L1＋Z2I2=（K3+1）（K2+1）/（K3+K2

+1）=1.94L1＋Z3I3=K3+1=3.81L1＋Z4I4=1－K3K4=﹣4.35（倒檔）Z1＋L2I5=K1/（K1

+1）=0.72Z1＋Z2I6=K1

（K3+1）（K2+1）/｛（

K3+K2+1）（K1+1