变速箱换挡控制说明.ppt

1.变换挡位 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。 2.实现倒挡 使机械实现后退行驶。 3.实现空挡 使发动机和传动系保持分离，机器较 长时间停车。 4.使发动机处在最佳工作状态,（一）变速箱的功用,一、概述,（1）人力换挡（机械换挡） （2）动力换挡 采用换挡离合器将变速箱中的某两个换挡元件接合，或采用换挡制动器将某一换挡元件制动实现换挡的，由于其换挡动作是通过液压系统借助发动机的动力实现的，所以称为动力换挡变速箱。,（二）变速箱的类型,1.按换挡方式分,（变速箱的类型）,（1）定轴式（轴线固定式） 人力换挡和动力换挡 （2）行星式（轴线旋转式） 动力换挡,2.按轮系形式分,人力换挡变速箱、定轴式动力换挡变速箱和行星式动力换挡变速箱。,3.工程机械变速箱类型,二、人力换挡变速箱,1.移动式齿轮换挡,（一）换挡基本原理,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，变速箱为空挡状态。,（2）特点,行进中换挡时两齿轮啮入时的线速度不同（不同步），使换挡较困难，齿轮易损坏。 换挡时齿轮移动距离较长。 采用斜齿轮几乎不能换挡，传力不平稳。 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）和不太常用的挡位（如汽车倒挡）。,2. 啮合套换挡,啮合套A向右移动，轴 的动力通过啮合套传到齿轮Z1实现挡。,（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，变速箱为空挡状态。,啮合套A向左移动，轴 的动力通过啮合套传到齿轮Z3实现挡。,（2）特点,换挡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，也提高了换挡时的抗冲击能力。 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，对换挡过程无严格要求的机械，如推土机等。,3. 同步器换挡,同步器可看作是啮合套的改进，其基本原理是挂挡前先利用摩擦力使两个元件同步，然后进行换挡。 广泛应用于汽车等高速机械。,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。 变速箱有五个前进挡和一个倒退挡：二、三、四、五挡采用同步器换挡；倒挡和一挡采用移动齿轮换挡。,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）。,（平面三轴变速箱）,2.空间三轴变速箱,输入轴、中间轴和输出轴呈三角形布置。 五个前进挡和四个倒退挡，由于发动机功率较大，全部采用啮合套换挡。,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）,4-8,1.换挡机构 实现换挡，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,4-9,2.锁止机构,（1）锁定机构 锁销，保证不会自动脱挡。,（2）互锁机构 导向框板，防止同时挂两个挡。,（3）联锁机构 带铣槽的锁轴，防止离合器未分离而换挡。,（四）特点,1.需切断动力后再换挡，换挡时间较长。 2.传递力矩不能太大，挡位不能太多。 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,换挡时应使离合器完全分离； 换入挡后应平稳接合离合器； 低挡换高挡应顺序加挡，轮式机械应适应车速； 高挡换低挡应与车速、车况、路况适应，运行换挡要根据车速、车况、路况控制好空油，必要时可以越级减挡 有直接挡的机械，一般应多用直接挡以油门控制车速 机械未完全停车前，不要反向换入倒挡。,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）换挡困难； （3）跳挡； （4）漏油。,3. 常见的故障,4-10,三、定轴式动力换挡变速箱,如图b为定轴式动力换挡变速箱的换挡离合器与齿轮：换挡离合器接合，则齿轮与轴一起旋转；换挡离合器分离，则齿轮在轴上空转。 如图a，W90-3装载机变速箱原理图。,1.W90-3装载机变速箱,动力传递路线（表4-2）,4-2,（1）组成 空间六轴。 （2）传动路线 以前进1挡为例： 输入轴Z1/Z2Z7/Z8 Z10/Z11输出轴,2.ZLM50装载机变速箱,（3）传动比,3.RM80清筛机变速箱,3. 特 点,（1）可在不切断动力（甚至在大载荷）情况下换挡。 （2）可减轻司机操作强度，提高生产效率。 （3）与液力变矩器配合使用，可保护发动机和传动系统。 （4）与人力换挡变速箱相比，传动效率较低。 （5）采用旋转接头引入液压油，带来密封问题。,四、行星式动力换挡变速器,1.简单行星排动力换挡变速箱,图4-12 简单行星排动力换挡变速箱简图 1-太阳轮；2-齿圈；3-行星架；4-行星轮；5-制动器；6-行星轮轴,（2）行星排转速方程式 nt+knq - (1+k)nj = 0 （3）二自由度行星排 固定某一元件（如采用制动器），行星排成为一自由度系统，即可由转速方程式确定行星排传动比。 六种传动方案。,图4-13 简单行星排的传动方案,（1）三基本元件 太阳轮t、行星架j、齿圈q。,简单行星排六种方案传动比 表4-3,（4）结论 简单行星排变速箱可得到6种传动方案，但其传动比受k的限制，尚不能满足工程机械的要求。因此行星变速箱通常由几个简单行星排组合而成。,2.CL7铲运机行星变速箱,图4-14 CL7铲运机变速箱传动简图,（1）变速箱组成 a.前行星变速箱 第一行星排。 b.后行星变速箱 第二、三、四行星排。 （2）自由度和挡数分析 a.前行星变速箱 两个操纵元件，可实现两个挡。 b.后行星变速箱 结构分析：五个旋转构件（B、C、D、E、2）。 自由度分析：Y = m p = 5 3 = 2（m、p分别为旋转构件数和行星排数）。 挡数分析：二自由度，四操纵元件，可实现四个挡。,（3）计算各挡速比,前行星排转速方程式为： na + k1nb - (1+k1) n1= 0 (k1=59/23) 接合离合器L1 na=n1，i=n1/nb=1，为直接挡。 接合制动器Z1 na=0，i=n1/nb=k1/(k1+1)=0.72,a.前行星变速箱速比计算,各行星排转速方程式 nb + k2nd - (1+k2)nc = 0(k2=59/31) （a） nb + k3nc - (1+k3)n2 = 0(k3=59/21) （b） nc + k4ne - (1+k4)n2 = 0(k4=59/31) （c） 接合离合器L2 nb=nc，代入(b)得：i=nb/n2=1 接合制动器Z2 nd=0，由(a)得：nb= (1+k2)nc ，代入(b)得: i=nb/n2=(1+k2)(1+k3)/(k2+k3+1)=1.94,b.后行星变速箱速比计算,接合制动器Z3 nc=0，代入(b)得：i=nb/n2=k3+1=3.84 接合制动器Z4 ne=0，由(c)得：nc= (1+k4)n2 ，代入(b)得 ： i=nb/n2=1-k3k4= - 4.35,（4）变速箱总速比（表4-4） i=i前i后,CL7型铲运机变速箱的总传动比 表4-4,图4-15 ZL50装载机变速箱传动简图 1-泵轮；2-一级涡轮；2-二级涡轮；3-导轮；4-单向离合器；5-换挡制动器；6-换挡制动器；7-换挡离合器；8-转向泵；9-自由轮,3.ZL50装载机行星变速箱,结论 双涡轮液力变矩器相当于两挡自动变速箱，可相应减少变速箱挡数，以简化变速箱结构。,（1）双涡轮液力变矩器,高速轻载时 超越离合器分离， 2单独传递动力。 低速重载时 超越离合器接合， 2和2共同传递动力。,（2）行星变速机构,行星变速机构由两个相同的简单行星排组成。 两太阳轮制成一体，与变速箱输入轴和换挡离合器主动轴相连。 左齿圈、右行星架和离合器被动鼓连成一体，行星变速机构的输出轴。 左行星架和右齿圈上分别设倒挡制动器5和一挡制动器6。 两行星排间有四个旋转构件，二自由度变速箱；三个操纵元件可实现三个挡位。,（3）变速箱速比计算,行星排转速方程式为： nt + knq - (1+k) nj= 0 接合制动器6，实现前进一挡 i1= 1 + k 高速轻载 i1 = iAi1 (ZC/ZD) 低速重载 i1 = iA-Bi1(ZC/ZD),接合离合器7，实现前进二挡 i2 = 1 高速轻载 i2 = iAi2 (ZC/ZD) 低速重载 i2 = iA-Bi2(ZC/ZD) 接合制动器5，实现倒挡 i倒 = -k 高速轻载 i倒 = iAi倒(ZC/ZD) 低速重载 i倒 = iA-Bi倒(ZC/ZD),（4）“三合一”机构,组成 啮合套X和齿轮E、F、G、H等。 工作原理 将啮合套X接合，则车轮带动变速箱输出轴转动，通过齿轮E、F、自由轮9传给齿轮G、H，带动转向泵8和发动机转动，从而解决了发动机熄火后不能拖起动、拖转向和拖行时制动的问题。 发动机起动后，转速很快升高，动力传到不能反向传动的自由轮9时便被切断，以防止“三合一”机构被损坏；发动机起动后同时也应即行摘开啮合套X。,4. 特 点,几个齿轮同时传递动力，可采用小模数齿轮 。 零件受力平衡，轴承、轴、壳体等受力较小，结构紧凑，尺寸小 。 结构刚度大，齿轮接触良好，使用寿命长。 换挡主要采用制动器、固定油缸和固定密封，避免了大量的旋转油缸和旋转密封，操纵系统可靠性提高。 制动布置于变速箱外周，尺寸大，工作容量大。 结构复杂，零件多，制造困难。,复习思考题,1. 试述变速箱的功用。 2. 变速箱有哪些类型？各有什么特点？试各举一例说 明各种变速箱的动力传递路线分析及其传动比计算。 3. 人力换挡变速箱有哪些换挡方式？各种换挡方式有 何特点？ 4. 试述变速箱挡位、传动比、转速、扭矩之间的关系。,