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1、第四章 變速箱 人力換檔變速箱,1.減速增扭 降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速，增大扭矩 2.變速變扭 改變發(fā)動機與驅(qū)動輪間的傳動比，使 機械的牽引力和行駛速度適應(yīng)各種工況的需要。 3.實現(xiàn)倒檔 使機械實現(xiàn)后退行駛。 4.實現(xiàn)空檔 使發(fā)動機和傳動系保持分離，機器較 長時間停車。 5.使發(fā)動機處在最佳工作狀態(tài),（一）變速箱的功用,一、概述,（1）人力換檔（機械換檔） （2）動力換檔 采用換檔離合器將變速箱中的某兩個換檔元件接合，或采用換檔制動器將某一換檔元件制動實現(xiàn)換檔的，由于其換檔動作是通過液壓系統(tǒng)借助發(fā)動機的動力實現(xiàn)的，所以稱為動力換檔變速箱。,（二）變速箱的類型,1.按換檔方式分,（變速箱的類型）,（

2、1）定軸式（軸線固定式） 人力換檔和動力換檔 （2）行星式（軸線旋轉(zhuǎn)式） 動力換檔,2.按輪系形式分,人力換檔變速箱、定軸式動力換檔變速箱和行星式動力換檔變速箱。 輪胎式裝載機、鏟運機、平地機等多采用動力換檔變速箱，人力換檔變速箱用的越來越少。,3.工程機械變速箱類型,二、人力換檔變速箱,（一）換檔基本原理,1. 移動式齒輪換檔,雙聯(lián)齒輪向右移動，Z1與Z2嚙合，則：,此時，,（1）工作原理,雙聯(lián)齒輪向左移動，Z3與Z4嚙合，則：,此時，,顯然，,圖示狀態(tài)，Z1、Z2、Z3、Z4均不互相嚙合，軸與軸的轉(zhuǎn)動間沒有關(guān)系，變速箱為空檔狀態(tài)。,（2）特點,行進中換檔時兩齒輪嚙入時的線速度不同（不同步

3、），使換檔較困難，齒輪易損壞。 換檔時齒輪移動距離較長。 不能采用斜齒圓柱齒輪，直齒圓柱齒輪傳力不平穩(wěn)，機構(gòu)不緊湊。 零部件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高。 常用于小型機械（如拖拉機）和不太常用的檔位（如汽車倒檔）。,2. 嚙合套換檔,嚙合套A向右移動，軸 的動力通過嚙合套傳到齒輪Z1實現(xiàn)檔。,（1）工作原理,圖示狀態(tài)，嚙合套A隨軸轉(zhuǎn)動，但齒輪Z1與齒 輪Z3在軸空轉(zhuǎn)，變速箱為空檔狀態(tài)。,嚙合套A向左移動，軸 的動力通過嚙合套傳到齒輪Z3實現(xiàn)檔。,（2）特點,換檔時嚙合套的一圈內(nèi)齒與齒輪的一圈外齒同時嚙合，傳動強度比移動齒輪式大，嚙合套的移動距離比前述齒輪小，也提高了換檔時的抗沖擊能力。 變速

4、箱齒輪為常嚙合，可采用斜齒輪，傳力平穩(wěn)。 未傳動的齒輪工作時在軸上空轉(zhuǎn)，其潤滑問題需充分考慮。 常用于轉(zhuǎn)矩較大，對換檔過程無嚴格要求的機械，如推土機等。,（3）實例,輸入軸,輸出軸,中間軸,（4）換檔過程,相互嚙合的齒輪對的齒數(shù)關(guān)系使如下關(guān)系恒成立： n4 n2,低檔換高檔,高檔換低檔,（4）換檔過程,總結(jié) 低檔升高檔,離合器分離接合一次,離合器分離接合兩次,高檔降低檔,3. 同步器換檔,同步器可看作是嚙合套的改進，其基本原理是掛檔前先利用摩擦力使兩個元件同步，然后進行換檔； 同步器從機械結(jié)構(gòu)上保證待嚙合的嚙合套與接合齒輪的花鍵齒在達到同步之前不可能接觸，可以避免齒間沖擊和噪音； 廣泛應(yīng)用于汽

5、車等高速機械； 分類：鎖環(huán)式慣性同步器、鎖銷式慣性同步器,齒圈（兩個） 鎖環(huán)（兩個） 嚙合套 花鍵轂 滑塊（三個） 定位銷（三個）,鎖環(huán)式慣性同步器,1、組成,換擋目的：嚙合套連接齒圈和花鍵轂，實現(xiàn)動力傳遞。,鎖環(huán)的結(jié)構(gòu)特點：,（1）鎖環(huán)上有斷續(xù)的短花鍵齒圈 輪廓尺寸與花鍵轂上的外花鍵齒相同。,2、結(jié)構(gòu),短花鍵齒圈,鎖環(huán),花鍵轂,嚙合套,（2）鎖環(huán)上花鍵齒對著接合套的一端有倒角 鎖止角,（3）鎖環(huán)具有內(nèi)錐面，內(nèi)錐面上有細牙螺旋槽 破壞油膜增加摩擦力,細牙螺旋槽,倒角,（4）鎖環(huán)上有三個缺口，滑塊在其中移動,（5）鎖環(huán)上有三個凸起，伸入花鍵轂的三個通槽中,缺口,凸起,3、工作過程,1.變速器由5

6、檔退入空檔 n鎖環(huán)=n嚙合套 n齒圈n嚙合套 n齒圈n鎖環(huán),以變速器由5檔換入6檔為例。,花鍵轂,鎖環(huán),滑塊,定位銷,嚙合套,齒圈,旋轉(zhuǎn)方向,,,,,3.鎖止,撥環(huán)力矩M2,慣性力矩M1,2.接合套左移，帶動滑塊移動，推動 鎖環(huán)左移,齒圈和鎖環(huán)內(nèi)外錐面接觸，由于齒圈和鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速差，鎖環(huán)被帶動超前轉(zhuǎn)過一個角度,撥環(huán)力矩：切向力F2所形成的力矩M2，有使鎖環(huán)相對于嚙合套向后轉(zhuǎn)動的趨勢 慣性力矩：軸向力 Fl使齒圈通過摩擦錐面對鎖環(huán)作用，與轉(zhuǎn)動方向同向摩擦力矩M1，其阻止鎖環(huán)相對嚙合套向后退轉(zhuǎn),,,,,3.鎖止,撥環(huán)力矩M2,慣性力矩M1,2.接合套左移，帶動滑塊移動，推動 鎖環(huán)左移,齒圈和鎖環(huán)內(nèi)外

7、錐面接觸，由于齒圈和鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速差，鎖環(huán)被帶動超前轉(zhuǎn)過一個角度,只有當(dāng) M2M1,嚙合套花鍵和鎖環(huán)才能接合。 設(shè)置合理的鎖止角和摩擦錐面錐角保證在未達到同步前，無論駕駛員施加多大的力，M2

8、檔采用同步器換檔；倒檔和一檔采用移動齒輪換檔。,平面三軸變速箱廣泛應(yīng)用于倒退不太頻繁的機械（如汽車），也可用于液壓驅(qū)動的傳動系中（如穩(wěn)定土拌合機）。,2. 空間三軸變速箱,輸入軸、中間軸和輸出軸呈三角形布置。 五個前進檔和四個倒退檔，由于發(fā)動機功率較大，全部采用嚙合套換檔。,動力傳遞路線（表4-1） 空間三軸變速箱在倒退頻繁的機械（如推土機）上使用的較多。,（空間三軸變速箱）,（三）操縱機構(gòu),1. 換檔機構(gòu) 2. 互鎖機構(gòu) 3. 連鎖機構(gòu),4-8,1.換檔機構(gòu) 實現(xiàn)換檔，由 變速桿1、換向滑桿 （撥叉軸）6和撥叉 7等組成。,（三）操縱機構(gòu),2. 互鎖機構(gòu),（1）作用 一次只能撥動一個

9、撥叉，防止同時掛兩個檔，并能促使變速傳動桿回到中立位置,（2）工作原理（擺架式） 鉸于變速箱頂部，變速桿穿過擺架，下端進入待撥撥叉軸槽中，同時卡塊A、B卡在相鄰撥叉軸槽內(nèi)，阻止其移動，故變速桿只能撥動一根撥叉軸,框板式互鎖機構(gòu),擺架式互鎖機構(gòu),4-9,（1）作用 離合器接合時變速箱扳不動，離合時齒輪不會自由滑動而引起“跳檔”； 齒輪沒有撥到位，主離合器不能接合，防止齒輪在半齒嚙合下工作,3. 連鎖機構(gòu)一,4-9,3. 連鎖機構(gòu)一,（2）結(jié)構(gòu) 包括柱塞（鎖銷），每一個鎖銷上裝一個圓彈簧，銑有四個平面的鎖軸和主離合器踏板（操作桿）相連,4-9,（3）工作原理 鎖銷排成一排，在支架的垂直孔中滑動

10、，每一根撥叉軸在每一個鎖銷下面，每一根撥叉軸在鎖銷下面切有兩個或三個凹槽 連鎖狀態(tài)下，鎖銷端部落入一個凹槽,3. 連鎖機構(gòu)一,4-9,（3）工作原理 離合器接合時，撥叉軸由鎖銷鎖定在一定位置 離合器分離時，鎖軸轉(zhuǎn)到非鎖定位置，及鎖軸銑出的平面對著鎖銷，不再頂住鎖銷，搬動變速桿，可使任一撥叉軸前后滑動,3. 連鎖機構(gòu)一,,（1）作用 掛倒檔時，掛不上檔 掛檔之前，必須掛前進檔,3. 連鎖機構(gòu)二,,（2）結(jié)構(gòu) 定位鎖銷，銷長等于槽間距減一槽深 檔撥叉軸上對應(yīng)有一個凹槽，倒順檔撥叉軸上對應(yīng)一個長凹槽,,（3）工作原理 定位鎖銷置于倒順檔撥叉軸的長凹槽和檔撥叉軸之間 倒順檔撥叉軸前進或空檔時，檔撥叉軸

11、可以移動 倒順檔撥叉軸倒退檔時，阻止檔撥叉軸移動,3. 連鎖機構(gòu)二,（四）特點,1.需切斷動力后再換檔，換檔時間較長。 2.傳遞力矩不能太大，檔位不能太多。 3.對提高作業(yè)效率和減輕司機勞動強度不利。 4.結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，常與主離合器配合使用。,（五）使用保養(yǎng)和故障排除,換檔時應(yīng)使離合器完全分離； 換入檔后應(yīng)平穩(wěn)接合離合器； 低檔換高檔應(yīng)順序加檔，輪式機械應(yīng)適應(yīng)車速； 高檔換低檔應(yīng)與車速、車況、路況適應(yīng)，運行換檔要根據(jù)車速、車況、路況控制好空油，必要時可以越級減檔 有直接檔的機械，一般應(yīng)多用直接檔以油門控制車速 機械未完全停車前，不要反向換入倒檔。,1. 使用要點,（1）注意潤滑，定期檢查油面，定期更換齒輪油或機油，經(jīng)常檢查油塞是否緊固，是否有漏油現(xiàn)象； （2）注意各軸，不應(yīng)有軸向松動，必要時調(diào)整各軸軸承。,2. 保養(yǎng)要點,（1）齒輪有強烈的聲響； （2）換檔困難； （3）跳檔； （4）漏油。,3. 常見的故障,謝謝聆聽！,