场车传动系统

一、传动系统概述

车辆的动力装置和驱动轮之间的所有传动部件总称为传动系统。基本功用是将动力装置的动力按需传给驱动轮和其它机构

由于车辆动力装置的性能不同，以及所采用传动系统类型的不同，其传动系统的组成和具体功能也有差别。传动系统的主要类型：

机械传动、液力机械传动、液压传动和电传动。（一）机械传动

机械传动系可由内燃机或电动机驱动。对于内燃机驱动的车辆要求其传动系具有以下功能：（1）降低转速，增大转矩。（2）实现变速，通过变速器改变传动比。（3）内燃机不反转，通过变速箱让车辆反向行驶。（4）必要时切断动力传递，用主离合器切断或结合动力传递，让内燃机起动、怠速、暂停车及人力换挡。（5）实现左右驱动车轮间的差速。内燃机驱动的机械传动系由图1.1所示机件组成。机械式传动系各总成的基本功用分别是：（1）离合器：按照需要适时地切断或接合发动机与传动系之间的动力传递。（2）变速器：改变发动机输出转速的高低、转矩的大小及旋转方向，也可以切断发动机向驱动轮的动力传递。（3）万向传动装置：将变速器输出的动力传递给主减速器，并适应两者之间距离和轴线夹角的变化。（4）主减速器：降低转速，增大转矩，改变动力的传递方向90°。（5）差速器：将主减速器传来的动力分配给左右两半轴，并允许左右两半轴以不同速度旋转，以满足左右两驱动轮在行驶过程中

差速的需要。（6）半轴：将差速器传来的动力传给驱动轮，使驱动轮获得旋转的动力。优点；结构简单、工作可靠、价格低廉、重量轻，效率高以及可利用发动机运行零件的惯性进行作业等

缺点：内燃机容易过载熄火；人力换档时换档动力中断时间长；传动系零件及动力装置因冲击载荷大和外载荷急剧变化而降低使

用寿命。电动车辆也可采用机械传动系统。其结构形式有集中驱动（图1.2）和分别驱动两种形式。a）主减速器传动系统；b）具有主减速器及轮边减速器传动系统主减速器；2.差速器；3.半轴；4.驱动车轮；5.电动机；6.轮边减速器图1.2集中驱动的电动车辆传动系统简图

电动车辆的驱动轮为分别驱动时，不再有驱动桥及差速器等，电动机通过减速装置直接驱动一个驱动车轮，其传动简图如图1.3

所示。a）电机纵向布置；b）电机横向布置；c）紧凑型电动机；2.主减速器；3.轮边减速器图1.3分别驱动的电动车辆传动简图（二）液力机械传动液力传动也称液力机械传动，其特点是传动系中装有液力元件（液力变矩器或液力偶合器）,利用液体介质在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。由于在液力元件之后串联安装一个机械变速箱，因而多将这种传动称为液力机械传动。图1.4车辆液力机械传动示意图液力机械传动具有以下优点：（1）能在规定范围内根据外界阻力的变化，自动进行无级变速。（2）由于变矩器的自动变速能力，可减少变速箱的档位数，简化变速箱的结构。（3）变距器以液体为传递动力的介质，因而减少了零件的冲击载荷，提高车辆的使用寿命。（4）由于自动无级变速，因而车辆起步平稳，并可得到任意小的行驶速度。

液力机械传动的主要缺点（与机械传动相比）；

传动效率低,即起步不能利用飞轮的动能，不能利用发动机制动，以及在发动熄火后，不能拖转向和拖起动。（三）液压传动

液压传动也叫静压传动，是通过液体传动介质静压力能的变化来传递能量。主要由发动机驱动的油泵、液压马达和控制装置等组

成。如图1.5所示。1.离合器2.油泵3.控制阀4.液压马达1.内燃机2.变量液压泵3.液压管路5.驱动桥6.油管4.低速液压马达5.驱动车轮

图1.5液压传动示意图图1-6液压传动示意图

在液压传动中,也有集中传动和分别传动两种,从性能、操作、总体布局等综合比较，分别传动优于集中传动。采用低速大转矩油

马达易于实现左右驱动轮的分别驱动液压传动具有以下优点：（1）能实现无级变速，范围大，实现微动，并在相当大的变速范围内，保持较高的效率。（2）用一操纵杆便能改变行驶方向和变速，操纵简便。（3）利用液压传动系统本身，可以实现制动。（4）大大简化传动系，取消了机械和液力机械传动系统中的传动轴和差速器。使用低速大转矩马达分别驱动左、右驱动轮，改变

其转速，能平稳地实现按任意转向半径转向及原地转向，车辆机动性大大提高。液压传动的主要缺点：

液压元件的制造精度要求高、价格昂贵，某些方面制造水平尚不能保证液压元件的耐久性和可靠性。（四）电传动电传动是由发动机驱动发电机发电，再由电动机驱动驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮，见图1.7。传统概念的电传动还未见在叉车上应用，省略。二、主离合器（一）主离合器的功用和要求

离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在车辆

行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入

的动力。主离合器的功用；（1）在车辆起步时可使发动机与传动系柔和地结合，使车辆平稳起步。（2）换档时能将发动机与传动系迅速、彻底分离，换档后，再平顺结合。（3）当传动系受到过大载荷时，主离合器又能打滑，以保护传动系。（4）分离主离合器，可使车辆短时间停车。根据离合器的功用，它应满足下列主要要求：（1）具有合适的转矩储备能力，在保证能传递发动机输出的最大转矩而不打滑的同时，又能防止传动系过载。（2）分离迅速彻底，以便发动机起动和变速器换档。（3）接合平顺柔和，以保证车辆平稳起步。（4）具有良好的散热能力，将离合器滑转产生的热量及时散出，保证离合器工作可靠。（5）离合器从动部分的转动惯量要尽可能小，以减轻换档时齿轮的冲击。（6）操纵轻便，以减轻驾驶员的疲劳。目前，车辆上广泛使用的是摩擦式主离合器。按摩擦片数可分为：单片、双片和多片。按摩擦片工作条件分为：干式和湿式（在油中工作）两种。按压离合器压紧弹簧的数目和布置方式可分为：周布弹簧式和中央弹簧式。按驱动方式可分为；机械式、动力式和助力式三种。离合器的工作原理（见图1.10）-r津:：2./汁4 7EE椁A: ,壬4:3可占崙企；爲泌罠；T.-：枚咄鼻:.：；赵寺可，7丛計助：0P可tCtT,ll.：E鬲衣又.12. ：3可占却汽團-1C麽檎弋昇甘誥作理處离合器的主动部分有内燃机飞轮、离合器盖和压盘。从动部分是带有摩擦片的从动片，从动片与从动轴（即变速箱输入轴）相连

当从动片被弹簧压紧在飞轮与压盘之间时，产生摩擦力而传递转矩。需中断传递时，速踏下踏板，经分离套筒及分离杠杠，使压盘压紧弹簧并离开从动片，离合器处于分离状态，不再传递转矩。当需要离合器结合时，缓慢地逐渐放松踏板，这时，压盘在弹簧力作用下，向左移而将从动片逐渐压紧，主、从动片间的摩擦力

也逐渐加大，传递转矩加大。在踏板完全放松的条件下，离合器的摩擦转矩必须大于发动机的最大转矩，以保证可靠地传递发动机转

矩。三、变速箱

由于内燃机的转矩与转速变化范围较小，必须采用变速箱来满足对牵引力和速度的要求。（一）变速箱的功用1.适应车辆行驶阻力的变化，改变车辆行驶的牵引力和速度。实现倒档，使车辆能前进和倒退。实现空档，可切断动力，实现在发动机运转的情况下，车辆长时间停车。（二）变速箱的类型1.按操纵方式分：有机械式换档和动力换档。它们的工作原理，如图1.11和图1.12所示。图1.11机械换档示意图图1.12动力换档示意图液力机械动力换挡变速器通常由三部分组成：

液力变矩器、行星齿轮式或定轴齿轮式变速机构以及自动变速控制系统。液力机械自动变速器用换档离合器、换档制动器作为换档执行元件；

利用液压或电液控制系统作为换档操纵机构；

利用闭锁控制系统实现液力变矩器的闭、解锁操作。液力机械自动变速器具有简化操纵、起步平稳、乘坐舒适、可带负荷不停车换档、适应性强、使用寿命长等优点。但结构复杂

传动效率较低。2.按轮系型式分：有定轴式变速箱和行星式变速箱。定轴式：所有齿轮都有固定的旋转轴线。有机械式换档和动力换档。

行星式：有些齿轮的轴线在旋转。只有动力换档一种方式。行星齿轮变速箱结构紧凑，重量轻，结构刚度大，输入轴和输出轴同心，应用广泛。（三）普通齿轮变速箱构造1.操纵手柄；2.输入轴；3、4.大、小斜齿轮；5.惰轮；6.倒退中间轴；7.输出轴；8、9.直齿轮；10.前进中间轴；llsl4.直齿轮；15.螺母；16.紧定螺钉；17.拨叉图1.13CPC-3型叉车人力换档变速箱普通齿轮变速箱由两部分组成：

一是变速传动机构，用来传递动力，构成不同的传动比和转动方向；

二是换档操纵机构，用人力拨动齿轮（或齿套，同步器），或通过换档操纵阀改变液压的油流而结合或分离换档离合器，进行变

速或换向。1.传动变速部分该变速箱共有四根轴：输入轴、前进中间轴、倒退中间轴和输出轴。四根轴用滚动轴承支承在箱体上，飞溅润滑。因输出轴与两根中间轴等距，使齿轮12和14完全相同，制造简便。还有便于离合

器摩擦片更换的机构。2.换档操纵部分应满足以下要求：1）应保证不会因车辆振动等原因而自动挂档或自动脱档。2）挂档时应保证全齿长都进入啮合或套合。3）不能同时挂上两个档。4）要防止误挂倒档。

变速箱操纵机构中一般有自锁装置来保证上述第一，二项要求，互锁装置满足第三项要求，而第四项要求靠倒档锁保证。

1.拨叉轴；2、3、5.拨叉；4.导向杆；6变速杆图1.14变速箱操纵机构示意图1.自锁钢球；2.自锁弹簧；3.变速箱盖；4.互锁钢球；5.互锁销；6.拨叉轴

图1.15变速箱自锁和互锁装置四、液力变矩器（一）液力变矩器的构造（二）液力变矩器的工作原理变矩器之所以能起变矩作用，是由于有导轮机构。在液体循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一反作用力矩，使涡轮输出的转矩不同于泵轮输入的转矩。如图2.19，将循环图中间流线展成直线，从而使每个工作轮叶片角度显示在纸面上。五、万向传动装置（一）功用和类型

万向传动装置可实现两根相交轴之间的传动，主要用于下述几种情况：（1）两根轴线不在同一轴线上。（2）连接相对位置变化

的两根传递动力的轴，（3）两根轴虽同轴线，但由于安装困难，或机架变形等原因，实际难保两轴的同轴线。万向传动装置可分为不等角速和等角速两种。由万向节、传动轴、中间支承组成，见图1.20。

图1.20万向传动装置示意图（二）十字轴万向节的构造和传动特点

十字轴刚性万向节的构造如图1.21所示。当主动轴转动时，从动轴可随之转动，而十字轴绕其中心可在任意方向摆动

其传动特点是被连接的两相交轴的瞬时角速度不相等。岫41盖：，一岫41盖：，一m7■&壬7：=;.*蜡：-J十工轴:•歩全岡T曲乩&複针9.罰S1.21十字釉刚性万向节（三）传动轴结构及特点

常用在变速箱与驱动桥间的动力传递。结构特点：

（1）广泛采用空心传动轴。具有更大的刚度和强度，且质量轻。2）传动轴是高速转动件，为避免离心力引起剧烈振动，要求传动轴的质量沿圆周均匀分布。故用钢板卷制对焊，装后经动平衡（3）传动轴一端焊有花键接头轴，与万向节滑动叉的花键套结合。另一端与万向节焊接成一体。六、驱动桥驱动桥是指变速箱或传动轴之后驱动轮之前的所有传动机构的总称，是传动系中的最后一个总成。作用是将万向传动装置输入的

动力经降速增扭后，改变传动方向，然后分配给左右驱动轮，且允许左右驱动轮以不同转速旋转。一般由主减速器、差速器、半轴，

驱动桥壳等组成。有些车轴还有轮边减速器，进一步降速增扭。1.勺「云：：VT注曲总二号.用鼎；也半轴；乩轮爺；乩轮边减連踞「41.：■站才杵尸意陰桥壳—是主减速器、差速器等传动装置的安装基础。主减速器—降低转速、增加扭矩、改变扭矩的传递方向。

差速器—使两侧车轮不等速旋转，以适应不同路面。半轴—将扭矩从差速器传给车轮。

（一）主减速器1.内燃动力车辆用主减速器

目前作业车辆上采用的主要是锥齿轮减速器。2.圆锥齿轮齿形比较目前基本不用直齿圆锥齿轮，而采用螺旋锥齿轮；双曲面锥齿轮与螺旋锥齿轮相比，平稳性更好，齿轮弯曲强度和接触强度更高；且可降低主动锥齿轮和传动轴的位置，整车重心

降低，有利提高车辆行驶的稳定性。（二）轮边减速器

当车辆要求有较大的传动比和离地间隙时，采用轮边减速器。它的功用是进一步降速增扭，满足整车的行驶和作业要求，同时可

相应减小主传动器和变速箱速比，因此降低了这些零部件传递的转矩，减小了结构尺寸。（三）差速器1.差速器的功用

使左右车轮可以不同的车速进行纯滚动或直线行驶。

将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴，使两侧的车轮驱动力相等。2.差速器的构造

目前车辆上广泛使用的是对称式锥齿轮差速器，其结构如图1.23所示。1.差速器壳；2.半轴齿轮止推垫片；3.半轴齿轮；4.行星齿轮；5.差速器壳；6.螺栓；7.行星齿轮球面垫片；8.行星齿轮轴（十字轴）图1.23对称式锥齿轮差速器零件分解图差速器的工作原理来自主减速器的动力传给差速器壳，经行星齿轮轴传给行星齿轮。若行星齿轮只公转而不绕行星齿轮自转时，将推动两侧半轴齿轮以与差速器壳相同的转速转动。半轴齿轮以其内花键孔连接着各自的半轴以驱动该侧驱动车轮。当行星齿轮中既有公转又有自转时左右两半轴将以不同的转速转动。差速器中各元件的运动关系一一差速原理，可用图1.24来说明。1.2.半轴齿轮；3.差速器壳；4.行星齿轮；5.行星齿轮轴；6.主减速器从动齿轮图1.24差速器运动原理示意图（四）半轴和桥壳1.半轴用来将差速器半轴齿轮的动力传给驱动轮或轮边减速器，一般采用实心轴。半轴与驱动轮毂在桥壳上的支承形式决定了它的受力情况，据此，通常把半轴分为半浮式和全浮式两种。2.桥壳

驱动桥壳的功