人力換擋變速箱(第6周)

第四章變速箱

——人力換檔變速箱1.減速增扭降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，增大扭矩2.變速變扭改變發(fā)動機(jī)與驅(qū)動輪間的傳動比，使機(jī)械的牽引力和行駛速度適應(yīng)各種工況的需要。3.實現(xiàn)倒檔使機(jī)械實現(xiàn)后退行駛。4.實現(xiàn)空檔使發(fā)動機(jī)和傳動系保持別離，機(jī)器較長時間停車。5.使發(fā)動機(jī)處在最正確工作狀態(tài)〔一〕變速箱的功用一、概述〔1〕人力換檔〔機(jī)械換檔〕〔2〕動力換檔采用換檔離合器將變速箱中的某兩個換檔元件接合，或采用換檔制動器將某一換檔元件制動實現(xiàn)換檔的，由于其換檔動作是通過液壓系統(tǒng)借助發(fā)動機(jī)的動力實現(xiàn)的，所以稱為動力換檔變速箱?！捕匙兯傧涞念愋?.按換檔方式分〔變速箱的類型〕〔1〕定軸式〔軸線固定式〕人力換檔和動力換檔〔2〕行星式〔軸線旋轉(zhuǎn)式〕動力換檔2.按輪系形式分

人力換檔變速箱、定軸式動力換檔變速箱和行星式動力換檔變速箱。

輪胎式裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、平地機(jī)等多采用動力換檔變速箱，人力換檔變速箱用的越來越少。3.工程機(jī)械變速箱類型二、人力換檔變速箱〔一〕換檔根本原理固定聯(lián)接空轉(zhuǎn)聯(lián)接滑動聯(lián)接1.移動式齒輪換檔雙聯(lián)齒輪向右移動，Z1與Z2嚙合，那么：此時，〔1〕工作原理雙聯(lián)齒輪向左移動，Z3與Z4嚙合，則：此時，

顯然，

圖示狀態(tài)，Z1、Z2、Z3、Z4均不互相嚙合，軸Ⅰ與軸Ⅱ的轉(zhuǎn)動間沒有關(guān)系，變速箱為空檔狀態(tài)。〔2〕特點行進(jìn)中換檔時兩齒輪嚙入時的線速度不同〔不同步〕，使換檔較困難，齒輪易損壞。換檔時齒輪移動距離較長。不能采用斜齒圓柱齒輪，直齒圓柱齒輪傳力不平穩(wěn)，機(jī)構(gòu)不緊湊。零部件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高。常用于小型機(jī)械〔如拖拉機(jī)〕和不太常用的檔位〔如汽車倒檔〕。2.嚙合套換檔嚙合套A向右移動，軸Ⅰ的動力通過嚙合套傳到齒輪Z1實現(xiàn)Ⅰ檔。〔1〕工作原理

圖示狀態(tài)，嚙合套A隨軸Ⅰ轉(zhuǎn)動，但齒輪Z1與齒輪Z3在軸Ⅰ空轉(zhuǎn)，變速箱為空檔狀態(tài)。嚙合套A向左移動，軸Ⅰ的動力通過嚙合套傳到齒輪Z3實現(xiàn)Ⅱ檔?！?〕特點

換檔時嚙合套的一圈內(nèi)齒與齒輪的一圈外齒同時嚙合，傳動強(qiáng)度比移動齒輪式大，嚙合套的移動距離比前述齒輪小，也提高了換檔時的抗沖擊能力。變速箱齒輪為常嚙合，可采用斜齒輪，傳力平穩(wěn)。未傳動的齒輪工作時在軸上空轉(zhuǎn)，其潤滑問題需充分考慮。常用于轉(zhuǎn)矩較大，對換檔過程無嚴(yán)格要求的機(jī)械，如推土機(jī)等?！?〕實例輸入軸輸出軸中間軸〔4〕換檔過程相互嚙合的齒輪對的齒數(shù)關(guān)系使如下關(guān)系恒成立：n4>n2低檔換高檔高檔換低檔〔4〕換檔過程總結(jié)低檔升高檔離合器別離

接合一次低檔，離合器接合離合器別離

接合兩次高檔降低檔3.同步器換檔同步器可看作是嚙合套的改進(jìn)，其根本原理是掛檔前先利用摩擦力使兩個元件同步，然后進(jìn)行換檔；同步器從機(jī)械結(jié)構(gòu)上保證待嚙合的嚙合套與接合齒輪的花鍵齒在到達(dá)同步之前不可能接觸，可以防止齒間沖擊和噪音；廣泛應(yīng)用于汽車等高速機(jī)械；分類：鎖環(huán)式慣性同步器、鎖銷式慣性同步器花鍵轂鎖環(huán)鎖環(huán)滑塊定位銷嚙合套齒圈齒圈〔兩個〕鎖環(huán)〔兩個〕嚙合套花鍵轂滑塊〔三個〕定位銷〔三個〕鎖環(huán)式慣性同步器1、組成換擋目的：嚙合套連接齒圈和花鍵轂，實現(xiàn)動力傳遞。鎖環(huán)的結(jié)構(gòu)特點：〔1〕鎖環(huán)上有斷續(xù)的短花鍵齒圈輪廓尺寸與花鍵轂上的外花鍵齒相同。2、結(jié)構(gòu)短花鍵齒圈鎖環(huán)花鍵轂嚙合套〔2〕鎖環(huán)上花鍵齒對著接合套的一端有倒角鎖止角〔3〕鎖環(huán)具有內(nèi)錐面，內(nèi)錐面上有細(xì)牙螺旋槽破壞油膜增加摩擦力細(xì)牙螺旋槽倒角〔4〕鎖環(huán)上有三個缺口，滑塊在其中移動〔5〕鎖環(huán)上有三個凸起，伸入花鍵轂的三個通槽中缺口凸起3、工作過程1.變速器由5檔退入空檔n鎖環(huán)=n嚙合套n齒圈>n嚙合套n齒圈>n鎖環(huán)以變速器由5檔換入6檔為例。花鍵轂鎖環(huán)滑塊定位銷嚙合套齒圈旋轉(zhuǎn)方向3.鎖止撥環(huán)力矩M2慣性力矩M12.接合套左移，帶動滑塊移動，推動

鎖環(huán)左移齒圈和鎖環(huán)內(nèi)外錐面接觸，由于齒圈和鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速差，鎖環(huán)被帶動超前轉(zhuǎn)過一個角度撥環(huán)力矩：切向力F2所形成的力矩M2，有使鎖環(huán)相對于嚙合套向后轉(zhuǎn)動的趨勢慣性力矩：軸向力Fl使齒圈通過摩擦錐面對鎖環(huán)作用，與轉(zhuǎn)動方向同向摩擦力矩M1，其阻止鎖環(huán)相對嚙合套向后退轉(zhuǎn)3.鎖止撥環(huán)力矩M2慣性力矩M12.接合套左移，帶動滑塊移動，推動

鎖環(huán)左移齒圈和鎖環(huán)內(nèi)外錐面接觸，由于齒圈和鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速差，鎖環(huán)被帶動超前轉(zhuǎn)過一個角度只有當(dāng)M2>M1,嚙合套花鍵和鎖環(huán)才能接合。設(shè)置合理的鎖止角和摩擦錐面錐角保證在未到達(dá)同步前，無論駕駛員施加多大的力，M2<M1。鎖止作用是由慣性力矩造成的，因此稱之為慣性同步器。5.完成換檔在結(jié)構(gòu)上保證了接合部位在未到達(dá)同時不能接觸，因此可以防止沖擊和發(fā)生的噪聲。4.同步摩擦作用使齒圈與鎖環(huán)迅速達(dá)到同步，慣性力矩消失，鎖環(huán)相對接合套后退一個角度，使鎖環(huán)的凸起移到花鍵轂通槽中央，兩個花鍵齒圈不再抵觸，接合套左移進(jìn)入嚙合。4、總結(jié)摩擦工作面接觸產(chǎn)生摩擦力矩

鎖環(huán)轉(zhuǎn)動一角度

鎖止，防止接合套前移

摩擦力矩增長至同步

慣性力矩消失

鎖止消失，接合套進(jìn)入嚙合完成換檔1.平面三軸變速箱〔二〕根本類型

輸入軸、中間軸和輸出軸在同一平面內(nèi)。變速箱有五個前進(jìn)檔和一個倒退檔：二、三、四、五檔采用同步器換檔；倒檔和一檔采用移動齒輪換檔。平面三軸變速箱廣泛應(yīng)用于倒退不太頻繁的機(jī)械〔如汽車〕，也可用于液壓驅(qū)動的傳動系中〔如穩(wěn)定土拌合機(jī)〕。2.空間三軸變速箱

輸入軸、中間軸和輸出軸呈三角形布置。五個前進(jìn)檔和四個倒退檔，由于發(fā)動機(jī)功率較大，全部采用嚙合套換檔。動力傳遞路線〔表4-1〕空間三軸變速箱在倒退頻繁的機(jī)械〔如推土機(jī)〕上使用的較多。〔空間三軸變速箱〕〔三〕操縱機(jī)構(gòu)1.換檔機(jī)構(gòu)2.互鎖機(jī)構(gòu)3.連鎖機(jī)構(gòu)4-81.換檔機(jī)構(gòu)實現(xiàn)換檔，由變速桿1、換向滑桿〔撥叉軸〕6和撥叉7等組成?！踩巢倏v機(jī)構(gòu)2.互鎖機(jī)構(gòu)〔1〕作用一次只能撥動一個撥叉，防止同時掛兩個檔，并能促使變速傳動桿回到中立位置〔2〕工作原理〔擺架式〕鉸于變速箱頂部，變速桿穿過擺架，下端進(jìn)入待撥撥叉軸槽中，同時卡塊A、B卡在相鄰撥叉軸槽內(nèi)，阻止其移動，故變速桿只能撥動一根撥叉軸框板式互鎖機(jī)構(gòu)擺架式互鎖機(jī)構(gòu)4-9〔1〕作用離合器接合時變速箱扳不動，離合時齒輪不會自由滑動而引起“跳檔〞；齒輪沒有撥到位，主離合器不能接合，防止齒輪在半齒嚙合下工作3.連鎖機(jī)構(gòu)一4-93.連鎖機(jī)構(gòu)一〔2〕結(jié)構(gòu)包括柱塞〔鎖銷〕，每一個鎖銷上裝一個圓彈簧，銑有四個平面的鎖軸和主離合器踏板〔操作桿〕相連4-9〔3〕工作原理鎖銷排成一排，在支架的垂直孔中滑動，每一根撥叉軸在每一個鎖銷下面，每一根撥叉軸在鎖銷下面切有兩個或三個凹槽連鎖狀態(tài)下，鎖銷端部落入一個凹槽3.連鎖機(jī)構(gòu)一4-9〔3〕工作原理離合器接合時，撥叉軸由鎖銷鎖定在一定位置離合器別離時，鎖軸轉(zhuǎn)到非鎖定位置，及鎖軸銑出的平面對著鎖銷，不再頂住鎖銷，搬動變速桿，可使任一撥叉軸前后滑動3.連鎖機(jī)構(gòu)一連鎖杠桿鎖定軸鎖銷撥叉軸〔1〕作用掛倒檔時，掛不上Ⅴ檔掛Ⅴ檔之前，必須掛前進(jìn)檔3.連鎖機(jī)構(gòu)二〔2〕結(jié)構(gòu)定位鎖銷，銷長等于槽間距減一槽深Ⅴ檔撥叉軸上對應(yīng)有一個凹槽，倒順檔撥叉軸上對應(yīng)一個長凹槽倒順檔撥叉軸Ⅴ檔撥叉軸互鎖銷〔3〕工作原理定位鎖銷置于倒順檔撥叉軸的長凹槽和Ⅴ檔撥叉軸之間倒順檔撥叉軸前進(jìn)或空檔時，Ⅴ檔撥叉軸可以移動倒順檔撥叉軸倒退檔時，阻止Ⅴ檔撥叉軸移動3.連鎖機(jī)構(gòu)二〔四〕特點1.需切斷動力后再換檔，換檔時間較長。2.傳遞力矩不能太大，檔位不能太多。3.對提高作業(yè)效率和減輕司機(jī)勞動強(qiáng)度不利。4.結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，常與主離合器配合使用。〔五〕使用保養(yǎng)和故障排除換檔時應(yīng)使離合器完全別離；換入檔后應(yīng)平穩(wěn)接合離合器；低檔換高檔應(yīng)順序加檔，輪式機(jī)械應(yīng)適應(yīng)車速；高檔換低檔應(yīng)與車速、車況、路況適應(yīng)，運(yùn)行換檔要根據(jù)車速、車況、路況控制好空油，必要時