工程机械及车辆(3)

1、第三章第三章 人力换挡变速箱人力换挡变速箱 变速箱的功能变速箱的功能 接合套接合套/同步器同步器 变速箱工作原理变速箱工作原理W1：为什么车辆需要切换不同的档位行驶？：为什么车辆需要切换不同的档位行驶？阻力消耗功率阻力消耗功率动力输出功率动力输出功率后备功率后备功率后备功率后备功率I II III IVVF1：变速变扭：变速变扭 主轴式变速箱主轴式变速箱 两轴式变速箱两轴式变速箱 变速箱操纵机构变速箱操纵机构第三章第三章 人力换挡变速箱人力换挡变速箱W1：为什么车辆需要切换不同的档位行驶？：为什么车辆需要切换不同的档位行驶？驱动轮转速发动机转速 传动比il不同档位意味着传动比不同档位意味着传动

2、比i不同不同阻力消耗功率阻力消耗功率动力输出功率动力输出功率l车辆起步时，需要有更多的车辆起步时，需要有更多的后备功率后备功率用于加速，发动机用于加速，发动机转速需提高转速需提高(传动比传动比i需需较大较大)后备功率后备功率后备功率后备功率最大功率工作功率 发动机负荷率Kl车辆正常行驶时，需要有较车辆正常行驶时，需要有较少的少的后备功率后备功率以提高发动机以提高发动机负荷率，发动机转速需降低负荷率，发动机转速需降低（传动比（传动比i需需较小较小）I II III IVVl需设置多个档位，满足车辆需设置多个档位，满足车辆的的动力性动力性和和经济性经济性F1：变速变扭：变速变扭 变速箱的功能变速箱

3、的功能W1：为什么车辆需要切换不同的档位行驶？：为什么车辆需要切换不同的档位行驶？F1：变速变扭：变速变扭W2：车辆倒车是否是由于发动机倒转实现？：车辆倒车是否是由于发动机倒转实现？F2：实现倒车：实现倒车W3：发动机启动时，是否需要将动力切断？：发动机启动时，是否需要将动力切断？发动机发动机带动车带动车辆启动辆启动一旦启动一旦启动车辆突然车辆突然接入动力接入动力产生瞬时产生瞬时的冲击的冲击造成机件的损害造成机件的损害驱动力不足以克驱动力不足以克服车辆惯性力，服车辆惯性力，发动机熄火发动机熄火F3：切断动力：切断动力 人力换挡变速器人力换挡变速器是用人力通过杠杆和拨叉来改变变速器中是用人力通过

4、杠杆和拨叉来改变变速器中齿轮传动副而进行换挡的变速器。齿轮传动副而进行换挡的变速器。 变速箱工作原理变速箱工作原理利用不同齿数的齿轮副相互利用不同齿数的齿轮副相互啮合并传递动力，以改变变啮合并传递动力，以改变变速箱的传动比速箱的传动比13低低速档ZZi24高高速档ZZi2143ZZZZ 高低ii 变速箱工作原理变速箱工作原理利用不同齿数的齿轮副相互利用不同齿数的齿轮副相互啮合并传递动力，以改变变啮合并传递动力，以改变变速器的传动比；速器的传动比；13低低速档ZZi24高高速档ZZi2143ZZZZ 高低ii通过增加齿轮传动的对数，通过增加齿轮传动的对数，以实现倒档；以实现倒档；7657低倒档Z

5、ZZZi 接合套接合套/同步器同步器滑动换挡方式滑动换挡方式结构特点结构特点：滑动齿轮与轴：滑动齿轮与轴之间通过花键连接之间通过花键连接优点优点：零部件数量少，结：零部件数量少，结构简单构简单缺点缺点：换挡时齿轮：换挡时齿轮不同步不同步，挂档较困难；齿轮冲击载挂档较困难；齿轮冲击载荷大，且该冲击主要作用荷大，且该冲击主要作用在相啮合的一两对齿上，在相啮合的一两对齿上，容易使齿轮过早损坏；花容易使齿轮过早损坏；花键易磨损，容易造成脱档键易磨损，容易造成脱档现象；现象；无法使用斜齿轮无法使用斜齿轮应用应用：换挡不频繁的传动：换挡不频繁的传动机构或某些车辆倒档中机构或某些车辆倒档中 接合套接合套/同

6、步器同步器接合套接合套结构组成结构组成：由花键毂、接合套等组：由花键毂、接合套等组成，成，接合套套装在花键毂上，花键接合套套装在花键毂上，花键毂固装在轴上；常啮合齿轮通过轴毂固装在轴上；常啮合齿轮通过轴承与输出轴连接，并在其端部制有承与输出轴连接，并在其端部制有齿环齿环花键毂花键毂 接合套接合套常啮合齿轮常啮合齿轮常啮合齿轮常啮合齿轮具有长短齿的齿环具有长短齿的齿环具有长短齿的齿具有长短齿的齿环环工作原理工作原理：移动接合套，使：移动接合套，使其长齿插入齿环齿距较大的其长齿插入齿环齿距较大的长齿之间长齿之间优点优点：速度不同步带来的冲：速度不同步带来的冲击，由圆周多个齿共同承受，击，由圆周多个

7、齿共同承受，改善了换挡条件；可用斜齿改善了换挡条件；可用斜齿轮进行传动轮进行传动缺点缺点：仍然没有消除换挡冲：仍然没有消除换挡冲击击应用应用：换挡不频繁，且：换挡不频繁，且对换挡平稳性要求不高对换挡平稳性要求不高的斜齿轮传动中，在工的斜齿轮传动中，在工程机械中有一些应用程机械中有一些应用（五）啮合器（五）啮合器 啮合套在受到轴向力时，容易脱档。为此在结构上可以采用以下三种啮合套在受到轴向力时，容易脱档。为此在结构上可以采用以下三种措施：措施：（1 1）啮合套的齿应该越过被接合的齿）啮合套的齿应该越过被接合的齿23mm23mm，这样在使用中由于接触部位，这样在使用中由于接触部位挤压磨损，在啮合套

8、上形成凸肩，可以阻止接合齿自动分开。挤压磨损，在啮合套上形成凸肩，可以阻止接合齿自动分开。 （2 2）将花键毂齿端的齿厚切薄，这样厚齿形成的挡肩便可以防止脱档。）将花键毂齿端的齿厚切薄，这样厚齿形成的挡肩便可以防止脱档。 （3 3）将接合齿的工作面加工成斜面，使斜面产生的轴向分力防止脱档。）将接合齿的工作面加工成斜面，使斜面产生的轴向分力防止脱档。 接合套接合套/同步器同步器滑动或接合套换挡的滑动或接合套换挡的麻烦麻烦l采用滑动齿轮或接合套换采用滑动齿轮或接合套换挡时，必须使待啮合的轮挡时，必须使待啮合的轮齿或接合套与接合齿环的齿或接合套与接合齿环的圆周速度接近相同（即近圆周速度接近相同（即近

9、似同步时），才能顺利进似同步时），才能顺利进入啮合而完成换挡入啮合而完成换挡l高档换低档和低档换高档高档换低档和低档换高档的方式有所不同的方式有所不同 接合套接合套/同步器同步器同步器同步器优点优点：具有接合套换挡机构的全部：具有接合套换挡机构的全部优点，且无换挡冲击，操纵轻便优点，且无换挡冲击，操纵轻便缺点缺点：结构复杂，制造精度高，轴：结构复杂，制造精度高，轴向尺寸大，易磨损向尺寸大，易磨损应用应用：在各类车辆变速机构中均得：在各类车辆变速机构中均得到广泛应用到广泛应用同步器是在接合套的基础上发展起同步器是在接合套的基础上发展起来的。这种机构在换档时利用摩擦来的。这种机构在换档时利用摩擦使

10、将要进入啮合的一对齿轮的圆周使将要进入啮合的一对齿轮的圆周速度迅速相等同步，然后才啮合，速度迅速相等同步，然后才啮合，以避免齿轮间产生冲击以避免齿轮间产生冲击 目前广泛采用的是惯性式同步器，图示为锁销式惯性同步器简图。该同步器目前广泛采用的是惯性式同步器，图示为锁销式惯性同步器简图。该同步器由花键毂、啮合套、摩擦锥环、定位销、锁销等零件组成。花键毂用花键固装在由花键毂、啮合套、摩擦锥环、定位销、锁销等零件组成。花键毂用花键固装在输出轴上。啮合套以内花键套装在花键毂的外花键齿上。输出轴上。啮合套以内花键套装在花键毂的外花键齿上。 接合套接合套/同步器同步器同步器同步器 两个有内锥面的钢制摩擦锥盘

11、分两个有内锥面的钢制摩擦锥盘分别以内花键装在两个斜齿轮的齿别以内花键装在两个斜齿轮的齿环上，随齿轮一同旋转。环上，随齿轮一同旋转。 与之相配合的两个有外锥面的铜与之相配合的两个有外锥面的铜制摩擦锥环，通过在同一圆周上制摩擦锥环，通过在同一圆周上相互间隔均布的三个锁销和三个相互间隔均布的三个锁销和三个定位销与啮合套相联接。定位销与啮合套相联接。 锥环锥面上制有细密螺旋槽和沟锥环锥面上制有细密螺旋槽和沟槽槽, ,以便两锥面接触时，破坏油膜，以便两锥面接触时，破坏油膜，增加摩擦。增加摩擦。 锁销两端分别固定在锥环的孔中，锁销两端分别固定在锥环的孔中，其两端工作表面直径与啮合套凸其两端工作表面直径与啮

12、合套凸缘上相应销孔的内径相等，而中缘上相应销孔的内径相等，而中部直径则小于外径，因此只有当部直径则小于外径，因此只有当锁销与啮合套的销孔对中同心时，锁销与啮合套的销孔对中同心时，啮合套方能沿锁销轴向移动啮合套方能沿锁销轴向移动。 接合套接合套/同步器同步器同步器同步器运动部件仍然转动，但待啮合齿轮转速大于啮合套运动部件仍然转动，但待啮合齿轮转速大于啮合套由四档换入五档由四档换入五档空档空档两锥面接触两锥面接触啮合套左移啮合套左移摩擦作用摩擦作用待啮合齿轮及其锥盘带动锥环和锁销加速待啮合齿轮及其锥盘带动锥环和锁销加速锁销中部直径小锁销中部直径小锁销相对啮合套超前旋转一定角度锁销相对啮合套超前旋转

13、一定角度惯性作用惯性作用锁止面锁止面轴向力轴向力F2和切向力和切向力F1产生切向力矩产生切向力矩M2和摩擦力矩和摩擦力矩M1如果如果M2M1，则锁销即可相对于啮合，则锁销即可相对于啮合套向后退转，以便啮合套越过锁销倒套向后退转，以便啮合套越过锁销倒角 与 待 啮 合 齿 轮 的 齿 环 套 合 ； 若角 与 待 啮 合 齿 轮 的 齿 环 套 合 ； 若M2II-II档：档： 当发动机转速达到当发动机转速达到n n2 2时，驾驶员开始换挡，由于车辆惯性较大，可时，驾驶员开始换挡，由于车辆惯性较大，可设车速没有降低，则换上设车速没有降低，则换上IIII档时，发动机转速应降到档时，发动机转速应降到

14、n n1 1，离合器才能平，离合器才能平顺无冲击地接合。顺无冲击地接合。2112ggiinn 若在若在2 2档时，发动机转速升到档时，发动机转速升到n2时换时换3档，则应把发动机转速降到档，则应把发动机转速降到n1，离，离合器能无冲击接合。合器能无冲击接合。3221ggiinn 当各档位传动比按等比级数分配时，若每次发动机都是提高到转速当各档位传动比按等比级数分配时，若每次发动机都是提高到转速n n2 2换换挡，只要发动机都降到同一低转速挡，只要发动机都降到同一低转速n n1 1，离合器就能无冲击地接合。，离合器就能无冲击地接合。即换挡过即换挡过程中，发动机总在同一转速范围程中，发动机总在同一转速范围n n1 1到到n n2 2内工作，这样，驾驶员在起步加速时内工作，这样，驾驶员在起步加速时操作就方便多了操作就方便多了。手动挡车辆各档位使用情况：手动挡车辆各档位使用情况：I档档：用于起步，发动机转速不超过：用于起步，发动机转速不超过2000转转II档档： 车速在车速在20-40Km时使用时使用III档档：车速在：车速在40-60Km时使用时使用IV档档： 车速在车速在60-75Km时使用时使用V档档： 车速在车速在75Km以上时使用以上时使