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1、第4章 工程機(jī)械變速箱 主要內(nèi)容 4.1 概述 4.2機(jī)械換檔變速箱 4.3行星齒輪式動(dòng)力換檔變速箱 4.4定軸式動(dòng)力換檔變速箱 4.5動(dòng)力換檔變速箱的電液控制系統(tǒng) 實(shí)訓(xùn)：EQ1090變速器的拆裝,第4章 工程機(jī)械變速箱 學(xué)習(xí)目的 掌握變速箱的功用 熟悉機(jī)械換檔與動(dòng)力換檔的不同 分析行星齒輪式動(dòng)力換檔的傳動(dòng)方案 結(jié)合實(shí)訓(xùn)EQ1090變速器的拆裝，掌握各類不同變速箱的構(gòu)造特點(diǎn),第4章 工程機(jī)械變速箱 4.1 概述 1.功用: 減速增扭 變換檔位 實(shí)現(xiàn)倒檔 實(shí)現(xiàn)空擋,,2.基本要求 （1）具有足夠的檔位和合適的傳動(dòng)比，使機(jī)械能在 合適的牽引力和速度下工作，具有良好的牽引 性

2、和燃料經(jīng)濟(jì)性以及較高的生產(chǎn)率。 （2）變速器應(yīng)工作可靠，傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。 （3）變速器應(yīng)換檔輕便，不允許出現(xiàn)同時(shí)掛兩個(gè)檔 或自動(dòng)脫檔和跳檔現(xiàn)象。 （4）對(duì)動(dòng)力換檔變速還要求換檔離合器結(jié)合平穩(wěn)。,3.變速箱的類型 （1）按傳動(dòng)比的變化方式劃分，變速器可分為有級(jí)式、無級(jí)式和綜合式三種。 有級(jí)式變速器:應(yīng)用最廣泛。它采用齒輪傳動(dòng)，具 有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。 無級(jí)式變速器:一定數(shù)值范圍內(nèi)可按無限多級(jí)變化， 有電力式和液力式（動(dòng)液式）兩種。 綜合式變速器:指由液力變矩器和齒輪式有級(jí)變速 器組成的液力機(jī)械式變速器，,,3.變速箱的類

3、型 （2）按操縱方式不同，變速器可分為： 機(jī)械換檔變速器和動(dòng)力換檔變速器兩類。 機(jī)械換檔變速器:通過操縱機(jī)構(gòu)來撥動(dòng)齒輪或嚙合套進(jìn) 行換檔。其工作原理，如圖4-1所示， 動(dòng)力換檔變速器:齒輪和軸的結(jié)合和分離是通過離合器 離合器的分離和結(jié)合是用液壓操縱的 液壓操縱的壓力油由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的液 壓泵提供，離合器的結(jié)合和分離靠的 是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，稱為動(dòng)力換檔。 如圖4-2所示,圖-1 機(jī)械換檔示意圖,圖4-2 動(dòng)力換檔示意圖,3.變速箱的類型 (3)按輪系形式分 定軸式變速器:變速器中所有齒輪都有固定的 回轉(zhuǎn)軸線。

4、 行星式變速器:變速器中有些齒輪的軸線在空間 旋轉(zhuǎn)。這樣的齒輪叫作行星輪， 它在空間有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)：繞自身軸 線的自轉(zhuǎn)和隨自身軸線在空間中 繞公共軸線的公轉(zhuǎn)。 因此叫這類 變速器為行星齒輪變速器。,4.變速箱工作原理 普通齒輪式變速器是利用不同齒數(shù)的齒輪嚙合傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的改變。 在一對(duì)齒輪逐齒嚙合傳動(dòng)中，相同時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)齒輪參加嚙合的齒數(shù)比定相等，故 n1Z1 = n2Z2 。 傳動(dòng)比 ：i12 = n1 / n2 = Z2 / Z1 。即:輸入軸轉(zhuǎn)速與 輸出軸轉(zhuǎn)速之比或被動(dòng)齒輪齒數(shù)與主動(dòng)齒輪齒數(shù)之比，稱為傳動(dòng)比。 如果是多級(jí)齒輪

5、組成的傳動(dòng)輪系 ，其傳動(dòng)比為被動(dòng)齒輪齒數(shù)的連乘積與主動(dòng)齒輪齒數(shù)的連乘積之比： 倒檔原理：改變齒輪傳動(dòng)的對(duì)數(shù)或改變行星齒輪的約 束元件。,,4.2機(jī)械換檔變速箱 1.變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 平面三軸式變速箱 這類變速箱的特點(diǎn)是輸入軸1與輸出軸5布置在同一軸線上，可以獲得直接檔，由于輸入軸1，輸出軸5和中間軸7處在同一平面內(nèi)，故稱為平面三軸式變速箱圖4-4所示為平面三軸五檔變速箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。,圖4-4 平面三軸變速箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1-第一軸；2-軸承；3-接合齒圈；4-同步環(huán)；5-第二軸；6-油泵；7-中間軸；8-接合套；9-中間軸常嚙合齒輪；10-花鍵轂,此變速箱有五個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔。通過此圖分析其動(dòng)力傳

6、遞路線，總結(jié)出每個(gè)檔位的工作過程和特點(diǎn)。,1.變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 空間三軸式（組合式）變速箱 以T220履帶推土機(jī)變速箱為例，其結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。它是由箱體、齒輪、軸和軸承等零件組成的，具有五個(gè)前進(jìn)檔和四個(gè)倒檔，采用嚙合套換檔的空間三軸式變速箱。 T220推土機(jī)變速箱共有三根軸：輸入軸、中間軸和輸出軸。這三根軸呈空間三角形布置，以保證各檔齒輪副的傳動(dòng)關(guān)系。,T220推土機(jī)變速箱屬于組合式變速箱，其傳動(dòng)部分由換向與變速兩部分組成。 在分析變速傳動(dòng)部分時(shí)，首先，應(yīng)弄清箱體、軸和齒輪三者間的裝配關(guān)系，以便了解各檔傳動(dòng)路線和工作情況。 總結(jié)出次變速器的前進(jìn)5個(gè)檔和倒退4個(gè)檔的傳動(dòng)路線 。,圖4

7、-5 T220推土機(jī)變速箱構(gòu)造,2.變速操縱機(jī)構(gòu) 變速操縱機(jī)構(gòu)包括換檔機(jī)構(gòu) 與鎖止裝置，其功能是保證 按需要順利可靠地進(jìn)行換檔。 換檔機(jī)構(gòu) 換檔機(jī)構(gòu)主要由變速桿1、 滑桿6、撥叉7等組成。每 根滑桿可以控制兩個(gè)不同 檔位，根據(jù)檔位的數(shù)目確 定滑桿數(shù)目。,變速箱操縱機(jī)構(gòu) 1-變速桿；2-球頭；3-導(dǎo)向框板；4-換向滑桿凹槽； 5-鎖定銷；6-換向滑桿；7-撥叉；8-滑動(dòng)齒輪；9-變速箱軸,2.變速操縱機(jī)構(gòu) 鎖止裝置 鎖止裝置包括: 鎖定機(jī)構(gòu)(自鎖) 互鎖機(jī)構(gòu) 倒檔鎖裝置 聯(lián)鎖機(jī)構(gòu),鎖定機(jī)構(gòu)(自鎖) 掛檔后應(yīng)保證結(jié)合套于與 結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動(dòng)齒輪換檔時(shí)，

8、全齒長(zhǎng)都進(jìn)入嚙合）在振動(dòng)等條件影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛檔或自行脫檔。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。換檔撥叉軸上方有三凹坑，上面有被彈簧壓緊的鋼珠。當(dāng)撥叉軸位置處于空檔或某一檔位置時(shí)，鋼珠壓在凹坑內(nèi)。起到了自鎖的作用。,互鎖機(jī)構(gòu) 當(dāng)中間換檔撥叉軸移動(dòng)掛檔時(shí)，另外兩個(gè)撥叉軸被鋼球瑣住。防止同時(shí)掛上兩個(gè)檔而使變速器卡死或損壞，起到了互鎖作用。,互鎖裝置工作示意圖,倒檔鎖裝置 當(dāng)換檔桿下端(紅色的長(zhǎng)方塊部分)向倒檔撥叉軸移動(dòng)時(shí)，必須壓縮彈簧才能進(jìn)入倒檔撥叉軸上的撥塊槽中。防止了在汽車前進(jìn)時(shí)誤掛倒檔，而導(dǎo)致零件損壞，起到了倒檔鎖的作用。當(dāng)?shù)箼n撥叉軸移動(dòng)掛檔時(shí)，另外兩個(gè)撥叉軸被鋼球瑣

9、住。,倒檔鎖結(jié)構(gòu),聯(lián)鎖機(jī)構(gòu) 聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)是用來防止離合器未徹底分離時(shí)換檔。在離合器踏板（或操縱桿）4上用拉桿3連接著擺動(dòng)杠桿1，擺動(dòng)杠桿1固定在可以轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)鎖軸2上。聯(lián)鎖軸2上沿軸向制有槽8，當(dāng)離合器踏板完全踩下，也就是離合器分離時(shí)，通過拉桿推動(dòng)聯(lián)鎖軸2，使其上的槽8正好對(duì)準(zhǔn)鎖定銷5的上端。此時(shí)鎖定銷5才可能被頂起，滑桿6才可能被撥動(dòng)，實(shí)現(xiàn)換檔，如圖4-9a所示。,圖4-9 變速箱聯(lián)鎖機(jī)構(gòu) a）離合器分離時(shí)；b）離合器接合時(shí) 1-擺動(dòng)桿；2-聯(lián)鎖軸；3-拉桿；4-離合器踏板；5-鎖定銷；6-換檔滑桿；7-撥叉；8-銑槽,同步器 無同步器的換檔過程 低檔換高檔 高檔速度V2 接合套速度V3 低

10、檔速度V4 踩離合器，脫空檔，V3=V4（瞬時(shí)）因?yàn)閂2V4,則V2V3 （不同步） ，由于V3下降慢（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大），V2下降快（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?。却粫?huì)時(shí)間，當(dāng)V3=V2時(shí)，再踩離合器，掛檔。,無同步器的換檔過程 高檔換低檔 踩離合器，脫空檔，V3=V2（瞬時(shí)）因?yàn)閂2V4,則V3V4（不同步） V3下降慢（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大）, V4下降快（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?。?若不采取措施， V3與V4不同步差距會(huì)更大， 此時(shí)，應(yīng)抬起離合器，加油門，迅速提高V4，當(dāng)V3=V4時(shí)， 再踩離合器，掛檔。,歸 納 無同步器換檔時(shí)： 低檔換高檔兩腳離合器，中間不加油門。 高檔換低檔---兩腳離合器，中間加油門。 顯然，無同

11、步器換擋時(shí)，十分復(fù)雜，跟現(xiàn)實(shí)中完全不一樣。,,2.變速操縱機(jī)構(gòu) 同步器的構(gòu)造及其工作原理 同步器有常壓式，慣性式和自行增力式等種類。這里僅介紹目前廣泛采用的慣性式同步器。 慣性式同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專設(shè)機(jī)構(gòu)保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。 慣性同步器按結(jié)構(gòu)又分為鎖環(huán)式和鎖銷式兩種,鎖環(huán)式慣性同步器,鎖 銷 式 慣 性 同 步 器,4.3行星齒輪式動(dòng)力換檔變速箱 行星齒輪式動(dòng)力換檔變速箱具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、傳遞扭矩能力大等特點(diǎn)，在工程機(jī)械上得到了廣泛的應(yīng)用，如ZL-40（50）裝載機(jī)、采用了此種形式的變速器，本節(jié)將以ZL

12、-50裝載機(jī)的變速器為例進(jìn)行介紹。本節(jié)包括以下內(nèi)容： 1.行星排工作原理 2.典型行星式動(dòng)力換擋變速器,1.行星排工作原理 組成:由太陽輪、行星輪、齒圈、行星架. 聯(lián)接型式: 行星輪與太陽輪和齒圈嚙合，起著中間輪的作用 行星輪滑套在行星架上，相互獨(dú)立旋轉(zhuǎn) 承擔(dān)不同的傳動(dòng)比,單排行星齒輪機(jī)構(gòu) 1-齒圈；2-行星架；3-太陽輪；4-行星齒輪；5-主動(dòng)軸；6-從動(dòng)軸,單行星排特性方程 K是齒圈齒數(shù)與太陽輪齒數(shù)的比值，稱為行星排特性參數(shù) 行星齒輪機(jī)構(gòu)三個(gè)基本構(gòu)件均可以根據(jù)傳動(dòng)要求， 將其中任意一個(gè)構(gòu)件固定，使另外兩構(gòu)件分別與傳動(dòng)系 中的主動(dòng)部件和從動(dòng)部件連接。根據(jù)不同的選擇可得到 6個(gè)不同傳動(dòng)比

13、的傳動(dòng)方案。,,,6種不同傳動(dòng)比的傳動(dòng)方案： （1）齒圈固定，太陽輪為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件 （2）齒圈固定，行星架為主動(dòng)件，太陽輪為從動(dòng)件 （3）太陽輪固定，齒圈為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件 （4）太陽輪固定，行星架為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件 （5）行星架固定，太陽輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件 （6）行星架固定，齒圈為主動(dòng)件，太陽輪為從動(dòng)件,,,2.典型行星式動(dòng)力換檔變速箱特點(diǎn) ZL50D裝載機(jī)是我國(guó)裝載機(jī)系列中的主要機(jī)種，系列中其它機(jī)種的結(jié)構(gòu)與之相似 該變速箱配用的液力變矩器具有一級(jí)、二級(jí)兩個(gè)渦輪（稱雙渦輪液力變矩器） 用二根相互套裝在一起的并與齒輪做成一體的一級(jí)、二級(jí)輸出齒輪（軸），將動(dòng)力通過

14、常嚙齒輪副傳給變速箱。 ZL50D裝載機(jī)的行星變速箱，具有兩個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔。,檔位實(shí)現(xiàn)過程 前進(jìn)一檔 當(dāng)接合制動(dòng)器9時(shí)， 實(shí)現(xiàn)前進(jìn)一檔傳動(dòng) 前進(jìn)二檔（直接檔） 當(dāng)閉鎖離合器12接合時(shí)，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)二檔。 倒退檔 當(dāng)制動(dòng)器6接合時(shí)， 實(shí)現(xiàn)倒退檔,ZL50D裝載機(jī)液力機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)圖,4.4定軸式動(dòng)力換檔變速箱 這種型式的變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，價(jià)格低，工程機(jī)械中應(yīng)用較為普遍。如TL-180推土機(jī)，高速推土機(jī)和高速裝載機(jī)等。本節(jié)以TL-180推土機(jī)變速器為例進(jìn)行介紹,包括以下內(nèi)容： 1.變速箱結(jié)構(gòu) 2.各檔動(dòng)力傳遞情況,,1.變速箱結(jié)構(gòu) TL-180推土機(jī)變速器主要組成： 殼體

15、 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 換檔離合器 變速操縱閥 TL-180的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參見課本P90頁圖4-23.,,2.各檔動(dòng)力傳遞情況 前進(jìn)一、三檔時(shí)，動(dòng)力由(見下圖)：,2.各檔動(dòng)力傳遞情況 其他各檔動(dòng)力傳遞情況如下圖： (a)前進(jìn)1檔;(b)前進(jìn)4檔;(c)倒退4檔,4.5動(dòng)力換檔變速箱的電液控制系統(tǒng) 液力機(jī)械傳動(dòng)系的控制有純液壓控制系統(tǒng)和電液控制系統(tǒng)兩種型式。無論哪種型式，最終都?xì)w結(jié)為對(duì)變速箱的換檔操縱，液力變矩器循環(huán)油液的控制與冷卻，以及變速箱與變矩器中需要潤(rùn)滑的零件的潤(rùn)滑等任務(wù)。 本節(jié)包括以下內(nèi)容： 1.液壓控制系統(tǒng) 2.電控系統(tǒng) 3.典型控制系統(tǒng)分析,1.液壓控制系統(tǒng) 液壓控制系統(tǒng)包括以下內(nèi)

16、容： 變速箱電磁閥； 先導(dǎo)減壓閥； 主溢流閥； 液力變矩器出口閥； 順序閥； 快速復(fù)位閥； 方向選擇閥； H-L選擇閥和范圍選擇閥； 應(yīng)急手動(dòng)滑閥； 調(diào)制閥； 來自泵的油通過濾油器進(jìn)入變速箱控制閥。油通過順序閥進(jìn)行分配，然后流入先導(dǎo)回路，駐車制動(dòng)器回路以及離合器操縱回路 其具體工作原理和過程，參見課本P95-P99頁,2.電控系統(tǒng) 如下圖所示為該裝載機(jī)變速箱的電氣控制原理圖。該電控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)速度選擇、方向選擇、自動(dòng)降速、變速箱切斷等功能。,WA380-300裝載機(jī)變速箱電氣控制原理圖,3.典型控制系統(tǒng)分析 ZL50裝載機(jī)液力機(jī)械傳動(dòng) 的液壓控制系統(tǒng) 如右圖所示為ZL50裝載機(jī)液力變矩器一變速箱液壓控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是由油底殼、變速泵、濾油器、調(diào)壓閥、切斷閥、變速操縱分配閥、變矩器入口壓力閥、背壓閥、散熱器及管路等組成。,ZL50裝載機(jī)變矩器一變速箱液壓控制系統(tǒng)圖,3.典型控制系統(tǒng)分析 TY220履帶推土機(jī)液力機(jī)械傳動(dòng)的液壓控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要由后橋箱（油箱）、粗濾器、細(xì)濾器、變速泵、變速操縱閥、溢流閥、調(diào)節(jié)閥、冷卻器、潤(rùn)滑閥、回油泵等組成了一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的液壓系統(tǒng)。,TY-220履帶推土機(jī)液力機(jī)械傳動(dòng)的液壓控制系統(tǒng),