第三章变速器

ConstructionMachineryChassis工程机械底盘第三章变速器TransmissionCase变扭变速，增大作业范围。实现空档，便于换档、起步、发动机不熄火停车。实现倒档、改变运行方向。便于实现分动装置、实现多轴驱动。功能按传动比变化方式有级式变速器无级式变速器综合式变速器（液力机械式）按操纵方式人力换档变速器：拨动齿轮式、拨动啮合套式动力换档变速器：离合器或制动器类型按轮系定轴式变速器行星式变速器变速器基本结构变速传动机构操纵机构第一节人力换档变速器人力换档变速器实例

CA12TA解放变速箱

一、换档方式

１、拨动直齿齿轮式

特点结构简单；换档时费力、冲击载荷完全由一两个轮齿承受，传动不平稳，齿易被打掉；易脱档、噪音大。一般只用在冲击负载小的低速档2、啮合套式（套合器）

轴内环外环应用五档齿轮四档齿轮中间轴啮合套外环啮合套内环啮合齿圈从高档换入低档脱离瞬间：V5=Vt

V4<Vt、V5抬起离合器踏板，踩一下油门踏板，V4升高，Vt变化不大在Vt与V4接近相等时挂入四档五档齿轮四档齿轮中间轴啮合齿圈特点冲击载荷由套合器的所有齿承担，承载力较大，减小了齿轮损坏；传动齿轮采用常啮合式斜齿圆柱齿轮；工作可靠，传动平稳，但不能完全消除换档冲击；多用该型式换档。平面三轴式空间三轴式

二、变速方案1、平面三轴式特点输入轴、输出轴布置在同一直线上，可直接接合得到直接档，直接档传动效率高，但倒档位数少。中间轴和此两轴在同一平面内，故此得名；主要用在工程汽车上。平面三轴式模型结构分析轴及齿轮的支承滚动轴承Z6Z5Z7Z8Z3Z4Z9Z2传动分析Z1Z10Z11Z12分析：有几个档位?各档位传动路线及各档位速比？？2、空间三轴式

特点输入轴和输出轴不在同一直线上，而是相互平行；在输入轴与中间轴之间装有换向齿轮，可得到多个倒档位；但没有直接档。主要用在推土机上、叉车上

注意：不一定只有三根轴空间三轴式应用实例履带式推土机的人力换档变速箱

（以Ｔ150为例）

课堂练习分析T150结构，画出结构简图。分析各档位传递路线。分析出各档位速比。结构分析只有三根轴，输入和输出轴不在同一条直线上，为空间三轴式；省去了惰轮轴，结构简化。采用套合器换档：套合器装在花键毂上，花键毂固装在轴上。换向齿轮为双联齿轮，它通过轴承直接装在输出轴上空转。中间轴上的齿轮和五档齿轮通过双金属片滑动轴承装在轴上空转。传动分析

１、作出传动简图（参照第二章图）２、分析出各档的传动路线及档位数①档输入轴1234Ⅰ左中Ⅱ右914输出轴

②档③档④档⑤档倒档①②③④输入轴输出轴中间轴１２３４５６７８９10111213161415ⅠⅡⅢⅣ与T150比较，有什么不同？

实例2空间三轴式特点通过实例分析，你认为空间三轴式相比于平面三轴式有什么特点，比较适合哪些机种采用？三、变速器操纵机构功能保证驾驶员能准确可靠地使变速器换入某个档位。要求自锁功能互锁功能倒档锁联锁功能

1、直接操纵式操纵机构五、六档拨叉三、四档拨叉一、二档拨叉倒档拨叉变速杆换档轴叉形拨杆倒档拨叉轴一、二档拨叉轴五、六档拨叉轴自锁钢球互锁销五、六档拨块变速器操纵机构模型动画2、锁止机构自锁装置自锁钢球互锁钢球互锁销拨叉轴变速器上盖自锁弹簧锁止机构拨叉轴互锁钢球互锁销空档状态互锁装置倒档锁装置锁止机构倒档锁销倒档拨块驾驶员在换倒档时要克服倒档锁弹簧弹力，变大的换档阻力，可提醒驾驶员倒档锁弹簧联锁机构锁轴柱塞锁止机构锁轴锁销（柱塞）拨叉轴摇臂工作时，即离合器接合时，变速杆拨不动，不能换档。工作时，该档叉轴锁定在一定的位置，啮合套或齿轮不会滑动（不跳档）。啮合套如果没有拨到位，会卡住锁轴回不到位，离合器就拉不到接合位置。防止了齿轮在半齿宽啮合状态下工作。联锁机构功能锁轴T150变速器操纵机构柱塞应用实例本节小结变速器功能变速器类型，工程机械多用类型人力机械式变速器的换档方式及布置形式，各自的结构组成、性能特点、应用范围。操纵机构组成，锁止机构构成与锁止原理。掌握简图的绘制与档位分析。本节练习题人力换档变速箱的常用换档方式有哪几种，各有什么特点？人力换档变速箱传动方案有哪几种，各有什么特点，分别适用于哪些机械？阐述自锁、互锁、联锁装置的功能？画出教材图4-4和图4-9的传动简图，并分析档位数及各档位的传动路线。第二节定轴式动力换档变速器定义采用常啮合定轴齿轮传动；用多片式摩擦离合器为换挡执行元件；动力操纵或自动控制换档。结构1、按轴与齿轮的配合方式转轴式一、布置方案轴固定式（只承受弯矩）

2、按离合器在轴上的布置单离合器式双离合器式一、布置方案示例简图

二、应用实例（1）结构分析传动分析各档位传动路线F1+LB＋2→3→C→8→9＋

D→10→11→E

二、应用实例（1）分析：该变速器共有几个档位？剩余各档位传动路线？剩余各档位速比表达式？各档的传动路线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、应用实例（2）ZF变速箱ZF—德国的一变速箱生产公司，有定轴式（WG系列）和行星式（PW系列）。应用T（郑州）P（CAT生产的G系列定轴式和行星式）Q起叉车载重车道碴清筛机的行走变速器Z（常洲ZLM-50型）C……………12345678910111213请对图示ZF变速器进行运动分析

课堂练习各档传动路线前进档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后退档KR+K1

2－3＋7－6＋9－10－11－12－13KR+K22－3＋＋11－12－13KR+K32－3＋7－8＋12－13ZF-4WG180型变速箱的手控液压系统

ZF定轴系列变速器三、定轴式动力变速器特点轴跨距短，支承刚度好，有利于啮合传动。采用多自由度机构传动方案，可使结构得到简化。功率损失比啮合传动损失要大。必须使用旋转油缸及旋转接头，对密封要求极高。本节小结本节习题根据教材图4-30装配图绘出其变速器简图，并分析各档位传动路线。简述定轴式动力换档变速箱的换档原理。

对右图变速器进行运动分析。分析右图，画出其传动简图，写出传动比表达式。教材图4-30第三节行星式变速器定义行星排齿圈行星架太阳轮行星齿轮行星排基本三元件行星排太阳轮（t）齿圈（q）行星轮(x)行星架（j）基本三元件二、行星排类型及传动简图单星行星排txqj三个行星轮tqx1x2双星行星排行星排的特性参数行星排运动方程请根据相对运动理论导出行星排三元件间的运动方程单双行星排传动方案齿圈固定t输入，j输出j输入，t输出太阳轮固定（nt=0）q输入，j输出j输入，q输出行星架固定（nj=0）t输入，q输出q输入，t输出讨论1、前述的6种方种方案哪几种比较适合于工程机械采用？2、用行星排如何实现直传和空档？3、行星排有几个自由度？（行星排）传动方案总表方案主动件被动件固定件传动比备注1太阳轮行星架齿圈1+k减速增扭2齿圈行星架太阳轮（1+k）/k3太阳轮齿圈行星架－k4行星架齿圈太阳轮k/（1+k）增速减扭5行星架太阳轮齿圈1/（1+k）6齿圈太阳轮行星架－1/k7任意两个连成一体1直接档8无任意元件制动又无任二元件连成一体三元件自由转空档行星式变速器组成行星排（一排、二排、多排）行星排控制元件（换档执行元件）离合器、制动器和单向离合器操纵控制系统（液压系统）换档离合器离合器鼓离合器活塞弹簧座卡环钢片（外花键）摩擦片（内花键）卡环止推轴承离合器毂密封圈回位弹簧换档制动器/片式制动器钢片（外花键）摩擦片（内花键）制动器毂变速器壳（制动器鼓）单向离合器/楔块式功用：依靠其单向锁止原理来发挥固定或连接作用的，其连接和固定也只能是单方向的。楔块外环内环应用实例1/ZL50增速齿轮对减速齿轮对ZL50变速器组成离合器制动器abcdt1t2j1q1j2q2变速器运动分析（1）旋转构件a：t1、t2；b：j1；c：q1、j2；d：q2（2）控制件5、6、7（3）自由度Y=旋转构件数－行星排数=4－2=2（4）档位数S=3（5）各档速比

运动方程：

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

ⅰ：制动5nb＝0；I=na/nc=－Kⅱ：制动6nd=0；I=na/nc=K+1ⅲ：接合7na=nc；I=na/nc=1（直接档）该变速箱总共3个档，一前一退一直“三合一”机构有什么功能？三合一机构功能（1）、拖起动（2）、拖转向（3）、拖行时制动（下坡制动）（4）、采用动力换档变速箱的工程机械，变速箱换档离合器、制动器的操纵油泵不能工作时，则变速箱处于空档位置，无法挂档。不能进行拖行和拖起动。讨论1、评价三合一机构的实用性。2、如果不用这套机构，可用什么办法来实现它要完成的功能？***

“三合一机构”的实用性不强，现在装载机不设这套机构。因为工程机械本身很重，铲斗又支在地上，用在拖启动好，但拖转向和制动均不好，应尽量装运而不拖运。

***另一方法：为解决变矩器反向传力差，使用在泵轮和涡轮间设超越离合器或闭锁离合器。而转向油泵和变速箱操纵油泵各一个，与行走机构相连，只要车轮转动，就能完成转向和挂档工作。你还有其它方法吗？组成分析行星排数目单双星识别相邻排的关系串并联识别换档元件个数控制的元件应用实例2/CL7前变速机构后变速机构串联前变速机构后变速机构串联运动分析旋转构件自由度档位数各档速比CL7变速器理论档位及速比L1＋L2I1=1L1＋Z2I2=（K3+1）（K2+1）/（K3+K2

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

+1）=0.72Z1＋Z2I6=K1

（K3+1）（K2+1）/｛（

K3+K2+1）（K1+1