人力换挡变速箱(第6周)

第四章变速箱

——人力换档变速箱1.减速增扭降低发动机转速，增大扭矩2.变速变扭改变发动机与驱动轮间的传动比，使机械的牵引力和行驶速度适应各种工况的需要。3.实现倒档使机械实现后退行驶。4.实现空档使发动机和传动系保持别离，机器较长时间停车。5.使发动机处在最正确工作状态〔一〕变速箱的功用一、概述〔1〕人力换档〔机械换档〕〔2〕动力换档采用换档离合器将变速箱中的某两个换档元件接合，或采用换档制动器将某一换档元件制动实现换档的，由于其换档动作是通过液压系统借助发动机的动力实现的，所以称为动力换档变速箱。〔二〕变速箱的类型1.按换档方式分〔变速箱的类型〕〔1〕定轴式〔轴线固定式〕人力换档和动力换档〔2〕行星式〔轴线旋转式〕动力换档2.按轮系形式分

人力换档变速箱、定轴式动力换档变速箱和行星式动力换档变速箱。

轮胎式装载机、铲运机、平地机等多采用动力换档变速箱，人力换档变速箱用的越来越少。3.工程机械变速箱类型二、人力换档变速箱〔一〕换档根本原理固定联接空转联接滑动联接1.移动式齿轮换档双联齿轮向右移动，Z1与Z2啮合，那么：此时，〔1〕工作原理双联齿轮向左移动，Z3与Z4啮合，则：此时，

显然，

图示状态，Z1、Z2、Z3、Z4均不互相啮合，轴Ⅰ与轴Ⅱ的转动间没有关系，变速箱为空档状态。〔2〕特点行进中换档时两齿轮啮入时的线速度不同〔不同步〕，使换档较困难，齿轮易损坏。换档时齿轮移动距离较长。不能采用斜齿圆柱齿轮，直齿圆柱齿轮传力不平稳，机构不紧凑。零部件数量少，结构简单，传动效率高。常用于小型机械〔如拖拉机〕和不太常用的档位〔如汽车倒档〕。2.啮合套换档啮合套A向右移动，轴Ⅰ的动力通过啮合套传到齿轮Z1实现Ⅰ档。〔1〕工作原理

图示状态，啮合套A随轴Ⅰ转动，但齿轮Z1与齿轮Z3在轴Ⅰ空转，变速箱为空档状态。啮合套A向左移动，轴Ⅰ的动力通过啮合套传到齿轮Z3实现Ⅱ档。〔2〕特点

换档时啮合套的一圈内齿与齿轮的一圈外齿同时啮合，传动强度比移动齿轮式大，啮合套的移动距离比前述齿轮小，也提高了换档时的抗冲击能力。变速箱齿轮为常啮合，可采用斜齿轮，传力平稳。未传动的齿轮工作时在轴上空转，其润滑问题需充分考虑。常用于转矩较大，对换档过程无严格要求的机械，如推土机等。〔3〕实例输入轴输出轴中间轴〔4〕换档过程相互啮合的齿轮对的齿数关系使如下关系恒成立：n4>n2低档换高档高档换低档〔4〕换档过程总结低档升高档离合器别离

接合一次低档，离合器接合离合器别离

接合两次高档降低档3.同步器换档同步器可看作是啮合套的改进，其根本原理是挂档前先利用摩擦力使两个元件同步，然后进行换档；同步器从机械结构上保证待啮合的啮合套与接合齿轮的花键齿在到达同步之前不可能接触，可以防止齿间冲击和噪音；广泛应用于汽车等高速机械；分类：锁环式惯性同步器、锁销式惯性同步器花键毂锁环锁环滑块定位销啮合套齿圈齿圈〔两个〕锁环〔两个〕啮合套花键毂滑块〔三个〕定位销〔三个〕锁环式惯性同步器1、组成换挡目的：啮合套连接齿圈和花键毂，实现动力传递。锁环的结构特点：〔1〕锁环上有断续的短花键齿圈轮廓尺寸与花键毂上的外花键齿相同。2、结构短花键齿圈锁环花键毂啮合套〔2〕锁环上花键齿对着接合套的一端有倒角锁止角〔3〕锁环具有内锥面，内锥面上有细牙螺旋槽破坏油膜增加摩擦力细牙螺旋槽倒角〔4〕锁环上有三个缺口，滑块在其中移动〔5〕锁环上有三个凸起，伸入花键毂的三个通槽中缺口凸起3、工作过程1.变速器由5档退入空档n锁环=n啮合套n齿圈>n啮合套n齿圈>n锁环以变速器由5档换入6档为例。花键毂锁环滑块定位销啮合套齿圈旋转方向3.锁止拨环力矩M2惯性力矩M12.接合套左移，带动滑块移动，推动

锁环左移齿圈和锁环内外锥面接触，由于齿圈和锁环的转速差，锁环被带动超前转过一个角度拨环力矩：切向力F2所形成的力矩M2，有使锁环相对于啮合套向后转动的趋势惯性力矩：轴向力Fl使齿圈通过摩擦锥面对锁环作用，与转动方向同向摩擦力矩M1，其阻止锁环相对啮合套向后退转3.锁止拨环力矩M2惯性力矩M12.接合套左移，带动滑块移动，推动

锁环左移齿圈和锁环内外锥面接触，由于齿圈和锁环的转速差，锁环被带动超前转过一个角度只有当M2>M1,啮合套花键和锁环才能接合。设置合理的锁止角和摩擦锥面锥角保证在未到达同步前，无论驾驶员施加多大的力，M2<M1。锁止作用是由惯性力矩造成的，因此称之为惯性同步器。5.完成换档在结构上保证了接合部位在未到达同时不能接触，因此可以防止冲击和发生的噪声。4.同步摩擦作用使齿圈与锁环迅速达到同步，惯性力矩消失，锁环相对接合套后退一个角度，使锁环的凸起移到花键毂通槽中央，两个花键齿圈不再抵触，接合套左移进入啮合。4、总结摩擦工作面接触产生摩擦力矩

锁环转动一角度

锁止，防止接合套前移

摩擦力矩增长至同步

惯性力矩消失

锁止消失，接合套进入啮合完成换档1.平面三轴变速箱〔二〕根本类型

输入轴、中间轴和输出轴在同一平面内。变速箱有五个前进档和一个倒退档：二、三、四、五档采用同步器换档；倒档和一档采用移动齿轮换档。平面三轴变速箱广泛应用于倒退不太频繁的机械〔如汽车〕，也可用于液压驱动的传动系中〔如稳定土拌合机〕。2.空间三轴变速箱

输入轴、中间轴和输出轴呈三角形布置。五个前进档和四个倒退档，由于发动机功率较大，全部采用啮合套换档。动力传递路线〔表4-1〕空间三轴变速箱在倒退频繁的机械〔如推土机〕上使用的较多。〔空间三轴变速箱〕〔三〕操纵机构1.换档机构2.互锁机构3.连锁机构4-81.换档机构实现换档，由变速杆1、换向滑杆〔拨叉轴〕6和拨叉7等组成。〔三〕操纵机构2.互锁机构〔1〕作用一次只能拨动一个拨叉，防止同时挂两个档，并能促使变速传动杆回到中立位置〔2〕工作原理〔摆架式〕铰于变速箱顶部，变速杆穿过摆架，下端进入待拨拨叉轴槽中，同时卡块A、B卡在相邻拨叉轴槽内，阻止其移动，故变速杆只能拨动一根拨叉轴框板式互锁机构摆架式互锁机构4-9〔1〕作用离合器接合时变速箱扳不动，离合时齿轮不会自由滑动而引起“跳档〞；齿轮没有拨到位，主离合器不能接合，防止齿轮在半齿啮合下工作3.连锁机构一4-93.连锁机构一〔2〕结构包括柱塞〔锁销〕，每一个锁销上装一个圆弹簧，铣有四个平面的锁轴和主离合器踏板〔操作杆〕相连4-9〔3〕工作原理锁销排成一排，在支架的垂直孔中滑动，每一根拨叉轴在每一个锁销下面，每一根拨叉轴在锁销下面切有两个或三个凹槽连锁状态下，锁销端部落入一个凹槽3.连锁机构一4-9〔3〕工作原理离合器接合时，拨叉轴由锁销锁定在一定位置离合器别离时，锁轴转到非锁定位置，及锁轴铣出的平面对着锁销，不再顶住锁销，搬动变速杆，可使任一拨叉轴前后滑动3.连锁机构一连锁杠杆锁定轴锁销拨叉轴〔1〕作用挂倒档时，挂不上Ⅴ档挂Ⅴ档之前，必须挂前进档3.连锁机构二〔2〕结构定位锁销，销长等于槽间距减一槽深Ⅴ档拨叉轴上对应有一个凹槽，倒顺档拨叉轴上对应一个长凹槽倒顺档拨叉轴Ⅴ档拨叉轴互锁销〔3〕工作原理定位锁销置于倒顺档拨叉轴的长凹槽和Ⅴ档拨叉轴之间倒顺档拨叉轴前进或空档时，Ⅴ档拨叉轴可以移动倒顺档拨叉轴倒退档时，阻止Ⅴ档拨叉轴移动3.连锁机构二〔四〕特点1.需切断动力后再换档，换档时间较长。2.传递力矩不能太大，档位不能太多。3.对提高作业效率和减轻司机劳动强度不利。4.结构简单，传动效率高，常与主离合器配合使用。〔五〕使用保养和故障排除换档时应使离合器完全别离；换入档后应平稳接合离合器；低档换高档应顺序加档，轮式机械应适应车速；高档换低档应与车速、车况、路况适应，运行换档要根据车速、车况、路况控制好空油，必要时