变速箱换挡控制说明

1、 改变发动机与驱动轮间的传动比，使改变发动机与驱动轮间的传动比，使 机械的牵引力和行驶速度适应各种工况的需要。机械的牵引力和行驶速度适应各种工况的需要。 使机械实现后退行驶。使机械实现后退行驶。 使发动机和传动系保持分离，机器较使发动机和传动系保持分离，机器较 长时间停车。长时间停车。 采用采用将变速箱中的某两将变速箱中的某两 个换挡元件接合，或采用个换挡元件接合，或采用将某一换挡元将某一换挡元 件制动实现换挡的，由于其换挡动作是通过液压系件制动实现换挡的，由于其换挡动作是通过液压系 统借助发动机的动力实现的，所以称为统借助发动机的动力实现的，所以称为 。 人力换挡和动力换挡人力换挡和动力换挡

2、 动力换挡动力换挡 人力换挡变速箱、定轴式动力换挡变速箱和行人力换挡变速箱、定轴式动力换挡变速箱和行 星式动力换挡变速箱。星式动力换挡变速箱。 固定联接固定联接 空转联接空转联接滑动联接滑动联接 双联齿轮向右移动，双联齿轮向右移动，Z1与与Z2啮合，则：啮合，则： 1 2 1 Z Z i 此时，此时， 1 1 2 i n n 双联齿轮向左移动，双联齿轮向左移动，Z3与与Z4啮合，则：啮合，则： 3 4 2 Z Z i 此时，此时， 2 1 2 i n n 显然，显然， 22 nn 图示状态，图示状态，Z1、Z2、Z3、Z4均不互相啮合，轴均不互相啮合，轴 与轴与轴的转动间没有关系，变速箱为空挡

3、状态。的转动间没有关系，变速箱为空挡状态。 行进中换挡时两齿轮啮入时的线速度不同（不同行进中换挡时两齿轮啮入时的线速度不同（不同 步），使换挡较困难，齿轮易损坏。步），使换挡较困难，齿轮易损坏。 换挡时齿轮移动距离较长。换挡时齿轮移动距离较长。 采用斜齿轮几乎不能换挡，传力不平稳。采用斜齿轮几乎不能换挡，传力不平稳。 零部件数量少，结构简单，传动效率高。零部件数量少，结构简单，传动效率高。 常用于小型机械（如拖拉机）和不太常用的挡位常用于小型机械（如拖拉机）和不太常用的挡位 （如汽车倒挡）。（如汽车倒挡）。 啮合套啮合套A向右移动，轴向右移动，轴 的动力通过啮合套传到的动力通过啮合套传到 齿轮

4、齿轮Z1实现实现挡。挡。 图示状态，啮合套图示状态，啮合套A随轴随轴转动，但齿轮转动，但齿轮Z1与齿与齿 轮轮Z3在轴在轴空转，变速箱为空挡状态。空转，变速箱为空挡状态。 啮合套啮合套A向左移动，轴向左移动，轴 的动力通过啮合套传到的动力通过啮合套传到 齿轮齿轮Z3实现实现挡。挡。 换挡时啮合套的一圈内齿与齿轮的一圈外齿同时啮换挡时啮合套的一圈内齿与齿轮的一圈外齿同时啮 合，传动强度比移动齿轮式大，啮合套的移动距离合，传动强度比移动齿轮式大，啮合套的移动距离 比前述齿轮小，也提高了换挡时的抗冲击能力。比前述齿轮小，也提高了换挡时的抗冲击能力。 变速箱齿轮为常啮合，可采用斜齿轮，传力平稳。变速箱

5、齿轮为常啮合，可采用斜齿轮，传力平稳。 未传动的齿轮工作时在轴上空转，其润滑问题需充未传动的齿轮工作时在轴上空转，其润滑问题需充 分考虑。分考虑。 常用于转矩较大，对换挡过程无严格要求的机械，常用于转矩较大，对换挡过程无严格要求的机械， 如推土机等。如推土机等。 同步器可看作是啮合套的改进，其基本原理是同步器可看作是啮合套的改进，其基本原理是 挂挡前先利用摩擦力使两个元件同步，然后进挂挡前先利用摩擦力使两个元件同步，然后进 行换挡。行换挡。 广泛应用于汽车等高速机械。广泛应用于汽车等高速机械。 输入轴、中间轴和输出轴输入轴、中间轴和输出轴 在同一平面内。在同一平面内。 变速箱有五个前进挡和一变

6、速箱有五个前进挡和一 个倒退挡：二、三、四、五个倒退挡：二、三、四、五 挡采用同步器换挡；倒挡和挡采用同步器换挡；倒挡和 一挡采用移动齿轮换挡。一挡采用移动齿轮换挡。 平面三轴变速箱广平面三轴变速箱广 泛应用于倒退不太泛应用于倒退不太 频繁的机械（如汽频繁的机械（如汽 车），也可用于液车），也可用于液 压驱动的传动系中压驱动的传动系中 （如稳定土拌合（如稳定土拌合 机）。机）。 输入轴、中间轴和输输入轴、中间轴和输 出轴呈三角形布置。出轴呈三角形布置。 五个前进挡和四个倒五个前进挡和四个倒 退挡，由于发动机功率退挡，由于发动机功率 较大，全部采用啮合套较大，全部采用啮合套 换挡。换挡。 空间三

7、轴变速箱在倒退频繁的机械（如推土机）上空间三轴变速箱在倒退频繁的机械（如推土机）上 使用的较多。使用的较多。 4-8 实现换挡，由实现换挡，由 变速杆变速杆1、换向滑杆、换向滑杆 （拨叉轴）（拨叉轴）6和拨叉和拨叉 7等组成。等组成。 4-9 ，保证不会自动脱，保证不会自动脱 挡。挡。 ，防止同时挂，防止同时挂 两个挡。两个挡。 ，防止离，防止离 合器未分离而换挡。合器未分离而换挡。 1.需切断动力后再换挡，换挡时间较长。需切断动力后再换挡，换挡时间较长。 2.传递力矩不能太大，挡位不能太多。传递力矩不能太大，挡位不能太多。 3.对提高作业效率和减轻司机劳动强度不利。对提高作业效率和减轻司机劳

8、动强度不利。 4.结构简单，传动效率高，常与主离合器配合使用。结构简单，传动效率高，常与主离合器配合使用。 换挡时应使离合器完全分离；换挡时应使离合器完全分离； 换入挡后应平稳接合离合器；换入挡后应平稳接合离合器； 低挡换高挡应顺序加挡，轮式机械应适应车速；低挡换高挡应顺序加挡，轮式机械应适应车速； 高挡换低挡应与车速、车况、路况适应，运行换挡要根高挡换低挡应与车速、车况、路况适应，运行换挡要根 据车速、车况、路况控制好空油，必要时可以越级减挡据车速、车况、路况控制好空油，必要时可以越级减挡 有直接挡的机械，一般应多用直接挡以油门控制车速有直接挡的机械，一般应多用直接挡以油门控制车速 机械未完

9、全停车前，不要反向换入倒挡。机械未完全停车前，不要反向换入倒挡。 （1）注意润滑，定期检查油面，定期更换齿轮油或机油，）注意润滑，定期检查油面，定期更换齿轮油或机油， 经常检查油塞是否紧固，是否有漏油现象；经常检查油塞是否紧固，是否有漏油现象； （2）注意各轴，不应有轴向松动，必要时调整各轴轴承。）注意各轴，不应有轴向松动，必要时调整各轴轴承。 （1）齿轮有强烈的声响；）齿轮有强烈的声响； （2）换挡困难；）换挡困难； （3）跳挡；）跳挡； （4）漏油。）漏油。 4-10 如图如图b为定轴式动力换挡变为定轴式动力换挡变 速箱的换挡离合器与齿轮：速箱的换挡离合器与齿轮： ，则齿轮与轴一，则齿轮与

10、轴一 起旋转；起旋转；，则，则 齿轮在轴上空转。齿轮在轴上空转。 如图如图a，W90-3装载机变速装载机变速 箱原理图。箱原理图。 4-2 空间六轴。空间六轴。 以前进以前进1挡为例：挡为例： 10 11 7 8 1 2 1 z z z z z z i Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z7 （1）可在不切断动力（甚至在大载荷）情况下换挡。）可在不切断动力（甚至在大载荷）情况下换挡。 （2）可减轻司机操作强度，提高生产效率。）可减轻司机操作强度，提高生产效率。 （3）与液力变矩器配合使用，可保护发动机和传动系）与液力变矩器配合使用，可保护发动机和传动系 统

11、。统。 （4）与人力换挡变速箱相比，传动效率较低。）与人力换挡变速箱相比，传动效率较低。 （5）采用旋转接头引入液压油，带来密封问题。）采用旋转接头引入液压油，带来密封问题。 1-太阳轮；太阳轮；2-齿圈；齿圈；3-行星架；行星架；4-行星轮；行星轮；5-制动器；制动器；6-行星轮轴行星轮轴 nt+knq - (1+k)nj = 0 固定某一元件（如采用制固定某一元件（如采用制 动器），行星排成为一自动器），行星排成为一自 由度系统，即可由转速方由度系统，即可由转速方 程式确定行星排传动比。程式确定行星排传动比。 六种传动方案。六种传动方案。 太阳轮太阳轮t、行星架、行星架j、齿圈、齿圈q。

12、传传 动动 类类 型型 太阳轮主太阳轮主 动为大减动为大减 ( (方案方案1)1) 太阳轮从太阳轮从 动为大增动为大增 ( (方案方案2)2) 齿圈主动齿圈主动 为小减为小减 ( (方案方案3)3) 齿圈从动齿圈从动 为小增为小增 ( (方案方案4)4) 太阳轮主太阳轮主 动为减速动为减速 ( (方案方案5)5) 齿圈主动齿圈主动 为增速为增速 ( (方案方案6)6) 传动比传动比 i i 1+k1/(1+k)(1+k)/kk/(1+k)-k-1/k 简单行星排变速箱可得到简单行星排变速箱可得到6种传动方案，种传动方案， 但其传动比受但其传动比受k的限制，尚不能满足工程机械的要求。的限制，尚不

13、能满足工程机械的要求。 因此行星变速箱通常由几个简单行星排组合而成。因此行星变速箱通常由几个简单行星排组合而成。 第一行星排。第一行星排。 第二、三、四行星排。第二、三、四行星排。 两个操纵元件，可实现两个挡。两个操纵元件，可实现两个挡。 结构分析：五个旋转构件（结构分析：五个旋转构件（B、C、D、E、2）。）。 自由度分析：自由度分析：Y = m p = 5 3 = 2（m、p分别为旋转分别为旋转 构件数和行星排数）。构件数和行星排数）。 挡数分析：二自由度，四操纵元件，可实现四个挡。挡数分析：二自由度，四操纵元件，可实现四个挡。 前行星排转速方程式为：前行星排转速方程式为： 接合离合器接合

14、离合器L1 na=n1， ，i=n1/nb=1，为直接挡。，为直接挡。 接合制动器接合制动器Z1 na=0， ，i=n1/nb=k1/(k1+1)=0.72 各行星排转速方程式各行星排转速方程式 接合离合器接合离合器L2 nb=nc，代入，代入(b)得：得：i=nb/n2=1 接合制动器接合制动器Z2 nd=0，由，由(a)得：得：nb= (1+k2)nc ，代入，代入(b)得得: i=nb/n2=(1+k2)(1+k3)/(k2+k3+1)=1.94 接合制动器接合制动器Z3 nc=0，代入，代入(b)得：得：i=nb/n2=k3+1=3.84 接合制动器接合制动器Z4 ne=0，由 ，由(

15、c)得：得：nc= (1+k4)n2 ，代入，代入(b)得得 ： i=nb/n2=1-k3k4= - 4.35 i=i前 前 i后 后 顺序顺序接合的操纵元件接合的操纵元件传动比传动比理论挡位理论挡位实际采用挡位实际采用挡位 1离离L1和制和制Z3i=13.81=3.81进进进进 2离离L1和制和制Z2i=11.94=1.94进进进进 3离离L1和离和离L2i=11=1进进进进 4制制Z1和制和制Z3i=0.723.81=2.74进进 5制制Z1和制和制Z2i=0.721.94=1.4进进 6制制Z1和离和离L2i=0.721=0.72进进进进 7离离L1和制和制Z4i=1(-4.35)=-4

16、.35倒倒倒倒 8制制Z1和制和制Z4i=0.72(-4.35)=-3.13倒倒倒倒 1-泵轮；泵轮；2 -一级涡轮； 一级涡轮；2 -二级涡轮； 二级涡轮；3-导轮；导轮；4-单向离合器；单向离合器；5-换换 挡制动器挡制动器；6-换挡制动器换挡制动器；7-换挡离合器；换挡离合器；8-转向泵；转向泵；9-自由轮自由轮 双涡轮液力变矩器相当于双涡轮液力变矩器相当于，可，可 相应减少变速箱挡数，以简化变速箱结构。相应减少变速箱挡数，以简化变速箱结构。 4-16 4-15 超越离合器分离，超越离合器分离， 2 单独传递动力。 单独传递动力。 超越离合器接合，超越离合器接合， 2 和 和2 共同传递

17、动力。 共同传递动力。 行星变速机构由两个相同的简单行星排组成。行星变速机构由两个相同的简单行星排组成。 两太阳轮制成一体，与变速箱输入轴和换挡离合两太阳轮制成一体，与变速箱输入轴和换挡离合 器主动轴相连。器主动轴相连。 左齿圈、右行星架和离合器被动鼓连成一体，行左齿圈、右行星架和离合器被动鼓连成一体，行 星变速机构的输出轴。星变速机构的输出轴。 左行星架和右齿圈上分别设倒挡制动器左行星架和右齿圈上分别设倒挡制动器5和一挡制和一挡制 动器动器6。 两行星排间有四个旋转构件，二自由度变速箱；两行星排间有四个旋转构件，二自由度变速箱； 三个操纵元件可实现三个挡位。三个操纵元件可实现三个挡位。 行星

18、排转速方程式为：行星排转速方程式为： nt + knq - (1+k) nj= 0 接合制动器接合制动器6，实现前进一挡，实现前进一挡 i1= 1 + k i1 = iAi1 (ZC/ZD) i1 = iA-Bi1(ZC/ZD) 接合离合器接合离合器7，实现前进二挡，实现前进二挡 i2 = 1 i2 = iAi2 (ZC/ZD) i2 = iA-Bi2(ZC/ZD) 接合制动器接合制动器5，实现倒挡，实现倒挡 i倒 倒 = -k i倒 倒 = iA i倒 倒 (ZC/ZD) i倒 倒 = iA-B i倒 倒 (ZC/ZD) 啮合套啮合套X和齿轮和齿轮E、F、G、H等。等。 将啮合套将啮合套X接合，则车轮带动变速箱输出接合，则车轮带动变速箱输出 轴转动，通过齿轮轴转动，通过齿轮E、F、自由轮、自由轮9传给齿轮传给齿轮G、H， 带动转向泵带动转向泵8和发动机转动，从而解决了发动机熄火和发动机转动，从而解决了发动机熄火 后不能后不能、和和的问题。的问题。 发动机起动后，转速很快升高，动力传到不能反向传发动机起动后，转速很快升高，动力传到不能反