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分离，机器较 长时间停车。 5.使发动机处在最佳工作状态,（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）换档基本原理,1. 移动式齿轮换档,双联齿轮向右移动，Z1与Z2啮合，则：,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，轴与轴的转动间没有关系，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 的动力通过啮合套传到齿轮Z1实现档。,（1）工作原理,图示状态，啮合套A随轴转动，但齿轮Z1与齿 轮Z3在轴空转，变速箱为空档状态。,啮合套A向左移动，轴 的动力通过啮合套传到齿轮Z3实现档。,（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,离合器分离接合一次,离合器分离接合两次,高档降低档,3. 同步器换档,同步器可看作是啮合套的改进，其基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达到同步之前不可能接触，可以避免齿间冲击和噪音； 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,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M1,2.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M1,2.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 M2M1,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达到同步前，无论驾驶员施加多大的力，M2M1。 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达到同时不能接触，因此可以避免冲击和发生的噪声。,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）基本类型,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,4-8,1.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. 连锁机构一,4-9,3. 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 离合器分离时，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,（1）作用 挂倒档时，挂不上档 挂档之前，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 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,（3）工作原理 定位锁销置于倒顺档拨叉轴的长凹槽和档拨叉轴之间 倒顺档拨叉轴前进或空档时，档拨叉轴可以移动 倒顺档拨叉轴倒退档时，阻止档拨叉轴移动,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分离； 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，必要时可以越级减档 有直接档的机械，一般应多用直接档以油门控制车速 机械未完全停车前，不要反向换入倒档。,1. 使用要点,（1）注意润滑，定期检查油面，定期更换齿轮油或机油，经常检查油塞是否紧固，是否有漏油现象； （2）注意各轴，不应有轴向松动，必要时调整各轴轴承。,2. 保养要点,（1）齿轮有强烈的声响； （2）换档困难； （3）跳档； （4）漏油。,3. 常见的故障,谢谢聆听！,