人力换挡变速箱第6周

1、人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 第四章第四章 变速箱变速箱 人力换档变速箱人力换档变速箱 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 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。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 采用采用将变速箱中的某两将变速箱中的某两 个换档元件接合，或采用个换档元件接合，或采用将某一换档元将某一换档元 件制动实现换档的，由于其

2、换档动作是通过液压系件制动实现换档的，由于其换档动作是通过液压系 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 。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 人力换档和动力换档人力换档和动力换档 动力换档动力换档 人力换档变速箱、定轴式动力换档变速箱和行人力换档变速箱、定轴式动力换档变速箱和行 星式动力换档变速箱。星式动力换档变速箱。 轮胎式装载机、铲运机、平地机等多采用动力轮胎式装载机、铲运机、平地机等多采用动力 换档变速箱，人力换档变速箱用的越来越少。换档变速箱，人力换档变速箱用的越来越少。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 固定联接固定联接空转联接空转联接滑动

3、联接滑动联接 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 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，变速箱为空档状态。的转动间没有关系，变速箱为空档状态。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 行进中换档时两齿轮啮入时的线速度不同（不同行进中换档时两齿

4、轮啮入时的线速度不同（不同 步），使换档较困难，齿轮易损坏。步），使换档较困难，齿轮易损坏。 换档时齿轮移动距离较长。换档时齿轮移动距离较长。 不能采用斜齿圆柱齿轮，直齿圆柱齿轮传力不平不能采用斜齿圆柱齿轮，直齿圆柱齿轮传力不平 稳，机构不紧凑。稳，机构不紧凑。 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）和不太常用的档位常用于小型机械（如拖拉机）和不太常用的档位 （如汽车倒档）。（如汽车倒档）。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 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

5、动力通过啮合套传到 齿轮齿轮Z1实现实现档。档。 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，变速箱为空档状态。空转，变速箱为空档状态。 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实现实现档。档。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 换档时啮合套的一圈内齿与齿轮的一圈外齿同时啮换档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，也提高了换档时的抗冲击能力。比前述齿轮小，也提高了换档时的

6、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，对换档过程无严格要求的机械，常用于转矩较大，对换档过程无严格要求的机械， 如推土机等。如推土机等。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 输入轴输入轴 输出轴输出轴 中间轴中间轴 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 相互啮合的齿轮对的齿数关系使如下关系恒成立：相互啮合的齿轮对的齿数关系使如下关系恒成立： n4 n2 人力换挡

7、变速箱第人力换挡变速箱第6周周 低档换高档低档换高档 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 v 高档换低档高档换低档 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 总结总结 低档升高档低档升高档 离合器分离离合器分离 接合一次接合一次 低档，离合器接合低档，离合器接合 离合器分离离合器分离 接合两次接合两次 高档降低档高档降低档 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 同步器可看作是啮合套的改进，其基

8、本原理是同步器可看作是啮合套的改进，其基本原理是 挂档前先利用摩擦力使两个元件同步，然后进挂档前先利用摩擦力使两个元件同步，然后进 行换档；行换档； 同步器从机械结构上保证待啮合的啮合套与接同步器从机械结构上保证待啮合的啮合套与接 合齿轮的花键齿在达到同步之前不可能接触，合齿轮的花键齿在达到同步之前不可能接触， 可以避免齿间冲击和噪音；可以避免齿间冲击和噪音； 广泛应用于汽车等高速机械；广泛应用于汽车等高速机械； 分类：锁环式惯性同步器、锁销式惯性同步器分类：锁环式惯性同步器、锁销式惯性同步器 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 花键毂花键毂 锁环锁环 锁环锁环 滑块滑块 定位销定位销 啮

9、合套啮合套 齿圈齿圈 齿圈（两个）齿圈（两个） 锁环（两个）锁环（两个） 啮合套啮合套 花键毂花键毂 滑块（三个）滑块（三个） 定位销（三个）定位销（三个） 1 1、组成、组成 换挡目的：啮合套换挡目的：啮合套 连接齿圈和花键毂，实连接齿圈和花键毂，实 现动力传递。现动力传递。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 锁环的结构特点：锁环的结构特点： （1 1）锁环上有断续的短花键齿圈）锁环上有断续的短花键齿圈 轮廓尺寸与花键毂上的轮廓尺寸与花键毂上的 外花键齿相同。外花键齿相同。 2 2、结构、结构 短花键齿圈短花键齿圈 锁环锁环 花键毂花键毂 啮合套啮合套 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第

10、6周周 （2 2）锁环上花键齿对着接合套的一端有倒角）锁环上花键齿对着接合套的一端有倒角 锁止角锁止角 （3 3）锁环具有内锥面，内锥面上有细牙螺旋槽）锁环具有内锥面，内锥面上有细牙螺旋槽 破坏油膜增破坏油膜增 加摩擦力加摩擦力 细牙螺旋槽细牙螺旋槽 倒角倒角 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 （4 4）锁环上有三个缺口，滑块在其中移动）锁环上有三个缺口，滑块在其中移动 （5 5）锁环上有三个凸起，伸入花键毂的三个通槽中）锁环上有三个凸起，伸入花键毂的三个通槽中 缺口缺口 凸起凸起 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 3 3、工作过程、工作过程 1.1.变速器由变速器由5 5档退入空

11、档档退入空档 n锁环 锁环=n啮合套啮合套 n齿圈 齿圈n啮合套啮合套 n齿圈 齿圈n锁环锁环 以变速器由以变速器由5 5档换入档换入6 6档为例。档为例。 花键毂花键毂 锁环锁环 滑块滑块 定位销定位销 啮合套啮合套 齿圈齿圈 旋转方向旋转方向 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 3.3.锁止锁止 拨环力矩拨环力矩M M2 2 惯性力矩惯性力矩M M1 1 2.2.接合套左移，带动滑块移动，推动接合套左移，带动滑块移动，推动 锁环左移锁环左移 齿圈和锁环内外锥面接触，由于齿齿圈和锁环内外锥面接触，由于齿 圈和锁环的转速差，锁环被带动超圈和锁环的转速差，锁环被带动超 前转过一个角度前转过一

12、个角度 拨环力矩：切向力拨环力矩：切向力F F2 2所形成的力矩所形成的力矩M M2 2，有使锁环相对于啮合套向，有使锁环相对于啮合套向 后转动的趋势后转动的趋势 惯性力矩：轴向力惯性力矩：轴向力 F Fl l使齿圈通过摩擦锥面对锁环作用，与转动使齿圈通过摩擦锥面对锁环作用，与转动 方向同向摩擦力矩方向同向摩擦力矩M M1 1，其阻止锁环相对啮合套向后退转，其阻止锁环相对啮合套向后退转 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 3.3.锁止锁止 拨环力矩拨环力矩M M2 2 惯性力矩惯性力矩M M1 1 2.2.接合套左移，带动滑块移动，推动接合套左移，带动滑块移动，推动 锁环左移锁环左移 齿圈

13、和锁环内外锥面接触，由于齿齿圈和锁环内外锥面接触，由于齿 圈和锁环的转速差，锁环被带动超圈和锁环的转速差，锁环被带动超 前转过一个角度前转过一个角度 只有当只有当 M M2 2MM1 1, ,啮合套花键和锁环才能接合。啮合套花键和锁环才能接合。 设置合理的锁止角和摩擦锥面锥角保证在未达到同步前，无论设置合理的锁止角和摩擦锥面锥角保证在未达到同步前，无论 驾驶员施加多大的力，驾驶员施加多大的力，M M2 2MM1 1。 锁止作用是由惯性力矩造成的，因此称之为惯性同步器。锁止作用是由惯性力矩造成的，因此称之为惯性同步器。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 5.5.完成换档完成换档 在结构上保

14、证了接合部位在未达到同时不能接触，因此可以在结构上保证了接合部位在未达到同时不能接触，因此可以 避免冲击和发生的噪声。避免冲击和发生的噪声。 4.4.同步同步 摩擦作用使齿圈与锁环迅速达摩擦作用使齿圈与锁环迅速达 到同步，惯性力矩消失，锁环到同步，惯性力矩消失，锁环 相对接合套后退一个角度，使相对接合套后退一个角度，使 锁环的凸起移到花键毂通槽中锁环的凸起移到花键毂通槽中 央，两个花键齿圈不再抵触，央，两个花键齿圈不再抵触， 接合套左移进入啮合。接合套左移进入啮合。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 4 4、总结、总结 摩擦工作面接触产生摩擦力矩摩擦工作面接触产生摩擦力矩锁环转动一角度锁

15、环转动一角度锁止，防止接锁止，防止接 合套前移合套前移摩擦力矩增长至同步摩擦力矩增长至同步惯性力矩消失惯性力矩消失锁止消失，接锁止消失，接 合套进入啮合完成换档合套进入啮合完成换档 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 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。 变速箱有五个前进档和一变速箱有五个前进档和一 个倒退档：二、三、四、五个倒退档：二、三、四、五 档采用同步器换档；倒档和档采用同步器换档；倒档和 一档采用移动齿轮换档。一档采用移动齿轮换档。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 平面三轴变速箱广泛应平面三轴变速箱广泛应 用于倒退不太频繁的机用于倒退

16、不太频繁的机 械（如汽车），也可用械（如汽车），也可用 于液压驱动的传动系中于液压驱动的传动系中 （如稳定土拌合机）。（如稳定土拌合机）。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 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。 五个前进档和四个倒五个前进档和四个倒 退档，由于发动机功率退档，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 换档。换档。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 空间三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。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 人力换挡变速

17、箱第人力换挡变速箱第6周周 4-8 实现换档，由实现换档，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。 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 防止同时挂两个档，并能促防止同时挂两个档，并能促 使变速传动杆回到中立位置使变速传动杆回到中立位置 铰于变速箱顶部，变速铰于变速箱顶部，变速 杆穿过摆架，下端进入待拨杆穿过摆架，下端进入待拨 拨叉轴槽中，同时卡块拨叉轴槽中，同时卡块A A、B B 卡在相邻拨叉轴槽内，阻止卡在相邻拨叉轴槽内，阻止 其移动，故变速杆只能拨动其移动，故变速杆只能拨动 一根拨叉轴一根拨叉轴 框板式互锁机构框板式互锁机构 摆架式

18、互锁机构摆架式互锁机构 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 4-9 ，离合时齿轮不会自，离合时齿轮不会自 由滑动而引起由滑动而引起“跳档跳档”； 齿轮没有拨到位，主离齿轮没有拨到位，主离 合器不能接合，防止齿轮合器不能接合，防止齿轮 在半齿啮合下工作在半齿啮合下工作 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 4-9 包括柱塞（锁销），每包括柱塞（锁销），每 一个锁销上装一个圆弹簧，一个锁销上装一个圆弹簧， 铣有四个平面的锁轴和主铣有四个平面的锁轴和主 离合器踏板（操作杆）相离合器踏板（操作杆）相 连连 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 4-9 锁销排成一排，在支架锁销排成一排，在支架

19、的垂直孔中滑动，每一根的垂直孔中滑动，每一根 拨叉轴在每一个锁销下面，拨叉轴在每一个锁销下面， 每一根拨叉轴在锁销下面每一根拨叉轴在锁销下面 切有两个或三个凹槽切有两个或三个凹槽 连锁状态下，锁销端部连锁状态下，锁销端部 落入一个凹槽落入一个凹槽 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 4-9 离合器接合时，拨叉轴离合器接合时，拨叉轴 由锁销锁定在一定位置由锁销锁定在一定位置 离合器分离时，锁轴转离合器分离时，锁轴转 到非锁定位置，及锁轴铣到非锁定位置，及锁轴铣 出的平面对着锁销，不再出的平面对着锁销，不再 顶住锁销，搬动变速杆，顶住锁销，搬动变速杆， 可使任一拨叉轴前后滑动可使任一拨叉轴前后

20、滑动 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 连锁杠杆连锁杠杆 锁定轴锁定轴 锁销锁销 拨叉轴拨叉轴 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 挂倒档时，挂不上挂倒档时，挂不上档档 挂挂档之前，必须挂前档之前，必须挂前 进档进档 定位锁销，销长等于槽定位锁销，销长等于槽 间距减一槽深间距减一槽深 档拨叉轴上对应有一档拨叉轴上对应有一 个凹槽，倒顺档拨叉轴上个凹槽，倒顺档拨叉轴上 对应一个长凹槽对应一个长凹槽 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周倒顺档拨叉轴倒顺档拨叉轴档拨叉轴档拨叉轴 互锁销互锁销 定位锁销置于倒顺档拨叉轴的长凹槽和定位锁销置于倒顺档拨叉轴的长凹槽和档拨叉轴之间档拨叉轴之间 倒顺档拨叉轴前进或空档时，倒顺档拨叉轴前进或空档时，档拨叉轴可以移动档拨叉轴可以移动 倒顺档拨叉轴倒退档时，阻止倒顺档拨叉轴倒退档时，阻止档拨叉轴移动档拨叉轴移动 人力换挡变速箱第人力换挡变速箱第6周周 1.需切断动力后再换档，换档时间较长。需