《工程机械设计》第4章-动力换档变速器设计
机械设计之变速器
任务六： 任务六：手动变速器的拆装
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机械设计基础课程设计——手动变速器的设计 手动变速器的设计 机械设计基础课程设计
设计说明书内容
目录 设计任务书 正文 变速器概述 机械式变速器结构设计 变速器结构参数 变速器的润滑和密封 设计小结 参考文献
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① ② ③ ④ ⑤
机械设计基础课程设计——手动变速器的设计 手动变速器的设计 机械设计基础课程设计
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机械设计基础课程设计——手动变速器的设计 手动变速器的设计 机械设计基础课程设计
二档、 二档、三档同步器
组成： 结构：
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机械设计基础课程设计——手动变速器的设计 手动变速器的设计 机械设计基础课程设计
三轴式五档手动变速器
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机械设计基础课程设计——手动变速器的设计 手动变速器的设计 机械设计基础课程设计
总结练习
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 总结变速器类型？功用？ 工作原理？ 基本结构？画结构示意图 三轴三档变速器基本结构组成？结构特点？ 三轴式变速器各档位动力传动路线分析？ 画传动部分结构示意图 操纵机构功用？组成？ 同步器结构？工作原理？ 变速器拆装顺序？ 编写课程设计说明书？
一、基本概念 — 传动比
传动比：主动齿轮与从动齿轮转速的正比、齿 传动比 数的反比。i12=n1/n2=z2/z1
多级齿轮传动的传动比： 多级齿轮传动的传动比：从动齿轮齿数之积/主动齿轮 齿数之积
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机械设计基础课程设计——手动变速器的设计 手动变速器的设计 机械设计基础课程设计
二、手动齿轮变速器的工作原理
三轴式五档变速器结构
四档 齿轮 三档 齿轮 二档 齿轮 一、倒 档齿轮
四、五档 同步器
工程机械动力换挡变速器工作原理及应用
工程机械动力换挡变速器工作原理及应用13(1{(1{{{il(f{te11{1t{{i({{i?I!({{■河南科技学院机电学院,聂福全篮2005g第10期程机械动力换挡变速器作原理及应用随着近几年液压传动技术的发展,采用液力传动的工程机械由于具有无级变速(在某一速度范围内)及操纵轻便的特点,逐渐有取代传统机械式传动工程机械的趋势,但由于国产行走液压泵,液压马达质量不过关,而进口的价格又偏高,使得液压驱动的工程机械价格较高,而国内许多用户由于购买能力有限,制约了全液压驱动振动工程机械的推广应用.如何解决操纵方便和价格之间的矛盾,采用动力换挡变速器取代传统的手动机械变速器则是一个比较好的选择方案.动力换挡变速器的结构及工作原理动力换挡变速器一股是由液力变矩器,整体箱体式多挡动力换挡变速器和控制系统三部分组成,能实现前,后桥驱动,且可以带闭锁离合器.某些变速器还可根据需要, 在导轮上配置一个单向离合器.根据不同工程机械操作的需要,可选配前三例三,前四倒三,前六倒三MC慢代露部件等不同速度挡位的箱体.由于在变速器中有若干个液压控制的多片离合器,能在带负荷的状态下接合和脱开,从而实现动力换挡.1.液力变矩器工作原理液力变矩器按其结构不同主要有综合式和非综合式两种结构.它的主要作用是通过变矩器可使输出转速无级变化,使驱动扭矩能自动适应所需的负载扭矩.如图1所示,变矩器主要由泵轮,涡轮,导轮三部分组成,并由这三个工作轮组成一个循环圆系统, 液体按照上述顺序通过循环圆流动. 工作时,变矩器泵轮和变速器的供油泵不断使液压油通过变矩器,使变矩器开始起作用,增加发动机输出的扭矩,同时经变速器流出的油吸收了变矩器内产生的热量并将热量排出.变矩器在工作时,油液由泵轮流入涡轮,流经涡轮时液流改变方向,涡轮及输出轴所得到的扭矩大小取决于负载.导轮置于涡轮后面,其作用是将从涡轮流出的油i3岫例afie{n(&液压气动密封经其油道再次改变液流方向并以适当的方向流人泵轮,因此会在导轮上产生一个反作用扭矩.涡轮与泵轮扭矩之比称为变矩比,此比值随涡轮与泵轮之间的转速比降低而增大.因此,涡轮不工作时变矩比最大,随着输出转速的提高,变矩比的会降低.当涡轮转速达到泵轮转速的80%左右时,变矩比接近1,涡轮扭矩等于泵轮扭矩,此时变矩器的作用类似于一个偶合器.配置单向离合器的作用是在高速工况提高高效区的传动范围.在变矩工况时,离合器将扭矩传至导轮座,偶合工况时松开,此时导轮就能自由旋转.发动机◆起步工况◆中间工况◆达到闭锁◆工况冷1.5)2.5J1速器H一=0盯一<盯H一一0.8n图1液力变矩器结构及工作原理图2动力换挡变速器结构2.动力换挡变速器工作原理动力换挡变速器一般为平行轴(定轴)结构,由液压控制的多片式摩擦离合器能在带负荷状态下接合和脱开,即实现在不切断动力情况下换挡.所有传动齿轮均由滚动轴承支承,齿轮与齿轮之间为常啮合传动.三挡结构的变速箱有5个多片湿式摩擦离合器,4挡至6挡结构的有6个多片湿式摩擦离合器.动力换挡接合时,相应挡位的离合器摩擦片被受轴向作用的油压所推动的活塞压紧,实现该挡位的动力接合;换挡脱开时,该部位离合器摩擦片在复位弹簧的作用下使活塞返回, 该挡位动力脱开,动力换挡变速器结构如图2所示.由于液力变矩器和动力换挡变速器使工程机械具有一定的自适应性能, 图3动力换挡变速器液压工作回路-Ic琢代零部件换挡轻便平稳,加速性能较好等优点,生产成本又比较适中,可以有效提高工程机械的作业效率和使用经济性,减小发热量,已为国内大多数工程机械生产厂家接受并采用.控制系统类型及工作原理控制系统按照控制原理不同可分为机液控制阀和电液控制阀两种类型的控制方式.1.机液控制动力换挡液压系统原理动力换挡变速器液压系统主要元件包括液压泵(齿轮泵),滤清器, 控制压力阀,压力控制阀,换挡阀,旁通阀等.齿轮泵用于向变矩器和操纵阀供油.齿轮泵由发动机直接驱动,动力换挡时,通过调整换挡(向)控制阀(前,后挡各一个),油液经油路内的吸油滤清器(粗滤)和旋转滤清器(精滤)后,经控制压力阀(主调压阀1,3～1.7MPa)限制其工作压力,再通过压力控制阀进入操纵阀. 经操纵阀的液压油直接进入离合器, 推动相应活塞动作,完成动力换挡. 压力控制阀的主要作用是在换挡瞬间调节离合器液压缸的升压特性,即换挡时使油压瞬间降低,换挡结束后油压再恢复到正常值,这样能减少换挡冲击,提高换挡的可靠性和稳定性.控制压力阀在限制最高油压的同时,将溢出的液压油送人变矩器和润滑油路.变矩器人口油压为O,8MPa, 出口油压为O.25MPa.动力换挡变速器液压工作回路如图3所示.2.电液控制原理电液控制的油路与机液控制油路相类似,只不过是用4个电磁阀取20O5第10朝锄H,}({{.(1l{H/<t&)41㈣1({{&代了两个换挡(向)阀.动力换挡时,通过手动操作挡位选择器,控制与选择器相连的各个电磁阀,操纵变速箱上的控制阀,实现控制油路的接通与断开,完成动力换挡操作.由于电液操纵具有简单,方便及电缆连接安装方便的特点,因此,目前国产压路机大多采用此控制方式.动力换挡变速器在国内的发展和应用鉴于动力换挡变速器的许多优点,20世纪80年代以来我国先后引进了日本TCM叉车的变速器和德国ZF公司电一液控制定轴式尺寸变速器等先进技术,使我国这一行业水平有了较大的提高.目前,动力换挡变速器已在许多工程机械品种如装载机,推土机,平地机,压路机等上得到普及和应用.作为国内相关生产企业而言,提高动力换挡变速器制造和应用水平的关键是必须加快行业间联合兼并步伐,引进世界一流技术,早日在我国建成具有世界一流技术水平和竞争能力的专业化企业集团.只有这样才能在我国实现动力换挡变速器产品的专业化,系列化与通用化,为我国工程机械提供具有世界一流技术水平和价格适中的产品,使产品具有旺盛的生命力.目前,国内动力换挡变速器的主要生产厂家见表l,表2.表1装载机动力换挡变速器生产企业产品型号输入功率最大输入转速输入扭矩/kW/rmin一/Nm四川I齿轮厂ZL10,ZL15,40,532400,2400,355,150,ZL40,ZL50,125,147,2200,2200,1500,1560,ZL70l6222002200天津工程ZL15,ZL16,53,53,2400,2400,170,170,机械研究院ZL20,YB80166,742400,2000,205,392杭州前进BS428,ZL20A74,742500,2500650,650齿轮厂成都工程ZL30,ZL50,75,154,2000,2200,392,751,机械液力ZL40E,ZL60E93,1512200,2200,347,401变矩器厂福建三明ZL40ZL50158,1582200,2200,1310,1310齿轮厂青海齿轮厂ZL50,ZLM50,154,169,2200,2000,745,950,KLD85Zl5622008l3.4内蒙古汽车SX132lB7432cH0360齿轮厂表2ZF动力换挡变速器生产企业产品型号输入功率最大输入转速输入扭矩/kW/rmin/Nm杭州前进3WG180/2001719028001350～1500齿轮厂4WGl8O/200l70/l902800l350～15006WG180/200l70/I9028001350～15003WGl8ll702800l3505WGl8ll702800l350不同工程机械动力换挡变速器的选用对于平地机,垃圾压实机,装载机等非匀速工作条件下的工程机械,由干其负载变化比较大,因而必须采用液力变矩器,以满足输出扭矩随负载自动变化的要求,变速器的类型以zF动力换挡变速器为主.变矩器与发动机篮2oo50~第10期MC琨代零部件的连接可以是直接连接,即采用传力膜片与飞轮壳连接.如果有特殊安装需要,也可以采用分离连接,即采用法兰和万向节连接变矩器与发动机.对于压路机等一些基本处于匀速运动的工程机械,由于对动力扭矩输出变化要求不高,因而可以不使用液力变矩器,而直接采用动力换挡变速器,这样可以在满足设备动力换挡使用的前提下,有效降低变速器的采购成本.装载机等工程机械应选用装载机专用动力换挡变速器,以满足装载机械的特殊使用要求.动力换挡变速器使用时的注意事项(1)工程机械在工作状态下使用挡位控制器进行换挡时,操纵应依次进行,不可跳挡操纵.此外,一些变速器仅在l挡时可实现反向操纵,因而驾驶时必须给予充分的注意.另外在行驶中,下坡滑行时,应操纵相应的挡位,发动机的转速不得低干1200r/min,以满足变速器各部位润滑的需要.(2)动力变速器总成一般采用8号液力传动油.首次加油量应合适, 进行油位检查时,先使发动机处于怠速状态,油温在80~C时,油面应达到油标尺的上标记刻度;油温在40℃时油面应降至下标记刻度.变速箱首次工作100h后必须更换油, 以后每工作1000h换一次油,并且在换油同时更换滤油器.(3)当发动机熄火主机被拖行时,要求变速器拖行速度不得超过10km/h,拖行距离不得超过10km, 以防止变速器的损坏.-C文章查询编号:W1003。
2.2动力换挡变速箱构造与维修
变速、变矩油泵
工作油泵
动力输入
变 速 操 纵 阀
动力输出
任务二 动力换挡变速箱构造与维修
Connected with turbine
Connected with stator
Connected with HYD pump (PTO)
任务二 动力换挡变速箱动力传递
动力源发动机
变矩器弹性板
变矩器泵轮
工程机械底盘构造与维修
发动机 后桥
变矩器 变速箱 前轴
后驱动轴
驱动
前桥
任务二 动力换挡变速箱构造与维修
知识目标： 1、会描述动力换挡变速箱功用、类型及原理。 2、会描述动力换挡变速箱典型结构。 3、会分析动力换挡变速箱各档动力传递路线。 4、会分析动力换挡变速箱控制原理。 5、会分析动力换挡变速箱常见故障原因。
动力换挡变速箱类型特点
5、动力换档比人力换档作业周期短，只用一根变速 杆，变速时无需减速和制动，因而在其他性能参数 相同时，生产率明显提高。
缺点： 1、结构复杂，零件多，制造困难（行星架、齿圈加工 复杂）； 2、选择传来自方案时，凑速比等设计工作费事；
简单行星排原理
行星轮 行星架
轮太阳
齿圈
主动片
• L ：9 ＋ D H ：4＋ D
R1：A＋ 1 R2： A ＋5
• 动力传递 F1+L B→2 → 3 → 8 → 9 → D →10 → 11 → E
• F2+L B → 6→7→8→9 → D→10→11→E
1、 动片 2、 齿轮 3、 弹簧 4、 承压板 5、 从动片 6、 齿轮包 7、 轴 8、 活塞
换挡离合器
单离合器式（一根轴上装一个离合器） 双离合器式（一根轴上装二个离合器，常共用外鼓 可减少轴的数量和变速器的径向尺寸）
机械工程中的变速器设计与分析
机械工程中的变速器设计与分析在机械工程领域中，变速器是一种非常重要的装置。
它能够将发动机的转速转换为适合不同工况的输出转速，从而满足不同的需求。
本文将探讨机械工程中的变速器设计与分析。
一、变速器的基本原理变速器的基本原理是通过不同大小的齿轮组合来实现转速的变换。
在变速器中，一般会有一个输入轴和一个输出轴，通过齿轮的啮合来实现转速的传递。
根据齿轮的大小和组合方式，可以实现不同的速比，从而实现转速的变化。
二、变速器的设计要素在进行变速器设计时，需要考虑以下几个要素：齿轮的模数、齿数、齿轮材料、齿轮的啮合角度等。
其中，齿轮的模数和齿数决定了齿轮的大小，齿轮材料的选择则决定了齿轮的强度和耐磨性能。
而齿轮的啮合角度则会影响齿轮的传动效率和噪音。
三、变速器的传动效率在变速器设计中，传动效率是一个重要的指标。
传动效率是指输入功率与输出功率之比，通常以百分比表示。
传动效率的高低会直接影响变速器的能量损耗和工作效率。
为了提高传动效率，可以采用优质的齿轮材料、精确的齿轮加工工艺以及合理的齿轮啮合角度等措施。
四、变速器的噪音和振动在变速器的运行过程中，噪音和振动是一个不可忽视的问题。
噪音和振动的产生主要是由于齿轮的啮合和齿轮轴的不平衡等原因。
为了降低噪音和振动，可以采用减震装置、优化齿轮的设计等措施。
五、变速器的寿命和可靠性变速器的寿命和可靠性是设计过程中需要考虑的重要因素。
在设计中，需要选择合适的齿轮材料和加工工艺，以提高齿轮的强度和耐久性。
此外，还需要进行合理的润滑和冷却设计，以延长变速器的使用寿命。
六、变速器的优化设计为了进一步提高变速器的性能，可以采用优化设计的方法。
优化设计是通过数学模型和计算机仿真来寻找最佳设计方案。
通过优化设计，可以实现变速器的轻量化、紧凑化和高效化。
综上所述，机械工程中的变速器设计与分析是一个复杂而又关键的工作。
通过合理的设计和分析，可以实现变速器的高效、低噪音和长寿命。
随着科技的不断进步，变速器的设计和分析将会越来越重要，为机械工程领域的发展做出更大的贡献。
机械设计变速器课程设计
机械设计变速器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解变速器的基本原理，掌握变速器的设计原则和步骤。
2. 学生能掌握变速器各部分的构成及其功能，了解不同类型变速器的特点和应用。
3. 学生能运用所学知识，分析并解决实际机械设计中变速器相关问题。
技能目标：1. 学生能运用CAD软件进行变速器零部件的绘制和装配。
2. 学生能通过实验和模拟，掌握变速器性能测试方法，具备变速器故障诊断能力。
3. 学生能运用团队合作，完成一个简单的变速器设计方案，并进行展示和答辩。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械设计的兴趣，激发创新意识，提高实践能力。
2. 培养学生严谨的科学态度，养成自主学习、合作探究的良好习惯。
3. 增强学生的环保意识，使其在设计过程中充分考虑绿色、可持续发展的理念。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在使学生在理解变速器基本原理的基础上，掌握实际设计方法，培养解决实际问题的能力。
课程目标具体、可衡量，以便学生和教师在教学过程中能够明确预期成果，并为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 变速器基本原理：介绍变速器的作用、类型及工作原理，重点讲解齿轮传动、皮带传动等常用变速器的工作原理。
2. 变速器设计原则与步骤：分析变速器设计的基本原则，包括性能、结构、成本等方面的考虑，明确设计步骤，指导学生进行实际操作。
3. 变速器零部件设计：详细讲解齿轮、轴、轴承、箱体等主要零部件的设计方法，结合教材章节，指导学生运用CAD软件进行零部件的绘制。
4. 变速器性能测试与故障诊断：介绍变速器性能测试方法，包括实验和模拟，使学生掌握变速器性能的评价指标，学会故障诊断方法。
5. 变速器设计实例分析：分析典型变速器设计方案，让学生了解实际工程设计中的注意事项，提高解决实际问题的能力。
6. 团队合作与展示：组织学生进行团队合作，完成一个简单的变速器设计方案，并进行展示和答辩。
工程机械设计-第二篇工程机械底盘设计第三章人力换档变速箱分解
5．确定齿轮齿数 高速转动的齿轮,为了减小线速度，应该设计小一点,由于中心距的原因，第 一级传动往往有较大的传动比。这时，设计各档位的传动齿轮时，可以将某些档 位设计成增速。
6．预留取力口 通用性较强或者批量较大的机器,在设计变速箱时要考虑预留取力口，
变速杆 五、六档拨 叉轴
一、二档 拨叉轴
自锁钢球
倒档拨叉轴
互锁销 五、六档拨叉
倒档拨叉
三、四档拨叉
一、二档拨叉
球铰支座单杆操纵机构 26
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十字销双杆操纵机构
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二、锁定机构
1、自锁机构
作用:将换档拨叉轴锁定在一定的位置,以保证啮合元件全齿长啮合，并 防止自动脱档或挂档。 分类：按定位元件的型式分为球形和销形两种。
第四章 人力换档变速箱
Speed Change Box
主 要
1、变速箱的基本原理
讲 授
2、结构设计要点
内
容 3、换档操纵机构设计
1
第一节 变速箱的基本原理
一、 基本原理
1）移动齿轮换档
零部件数量少,结构 简单。
换档时齿轮不同步; 齿轮移动距离较长；不能 用斜齿轮换档。
通常用于小型机械和 不太常用的档位。
以便于将来输出动力，实现多功能。货运汽车变速箱的侧盖打开后，通常都可以 装取力器。
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二、主要零件设计
1．齿轮 齿轮的设计计算参照有关设计标准进行,初步设计时可按下式预 定中心距。
A1 K3 Mk1
Mk1－ 变 速 箱 Ⅰ 档 所 传转 递矩 的； K－ 轴 距 系 数 ， 通 常 13.6取~16。
第四章 人力换挡变速器
一般用于转矩 较大，对换档过程 要求不高的机械上。
机械与动力工程学院
第四章 人力换挡变速器 啮合套
啮合套座 啮合套结构
机械与动力工程学院
第四章 人力换挡变速器
3、同步器换挡
啮合套的改进。基本原理是挂档前首先利用摩擦力 使两个元件同步，然后再进行挂档。其作用是使啮合套 与待啮合的齿圈迅速同步，并阻止在同步前进行啮合。
概述
二、变速器的类型
根据操 纵方式
人力换挡 动力换挡
根据前 进档数
根据轴 固定轴式 的形式 旋转轴式(行星齿轮式)
三档变速器 四档变速器 五档变速器 多档变速器
根据传动比 变化方式
有级变速 无级变速 综合变速
机械与动力工程学院
第四章 人力换挡变速器
二、变速器的类型
两轴式变速器
固定轴式 中间轴式变速器
接合齿圈
定位销 滑块
F2—企图拨动锁环相对于接合套反转，F1—使锁环、齿轮进一步压紧，两锥 面间的摩擦力矩M1使齿轮速度迅速下降趋向与锁环同步。 3、同步啮合：达同步后， M1消失，脱锁力矩迫使锁环回正，滑块处于缺 口中央，两花键齿不再抵触，进入啮合。
理想的变速特性是无级变速 (Continuously Variable Transmission简称"CVT")
在跨越了三个世纪一百多年后的今天，汽车还 没有使用上满意的无级变速箱。但是，人们始终没 有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力，全球各大 汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情，极 度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界范 围尚未根本解决的难题，是汽车变速器研究的终极 目标。
《工程机械》课程教学大纲
《工程机械》课程教学大纲Construction Machinery课程编号：030302 适用专业：机械工程及自动化专业学时数：62 学分数：4 执笔者：贾粮棉一. 课程性质、目的及任务《工程机械》是机械工程与自动化专业的一门重要的专业必修课，主要学习工程机械底盘的结构原理和常用工程机械的使用和维修；介绍全断面掘进机（TBM）、盾构，高速铁路工程施工设备（比如900吨架桥机，900吨运梁车、提梁机），铺轨机等桥梁、隧道、线路施工机械。
包括其结构、原理、性能和使用特点；以及学习工程机械检测维修的基础知识。
设本课程可以使学生获得正确维修常用工程机械的必备知识，通过案例教学和实物教学解析常见故障，在实验室模拟常见机械故障，现场排除。
再利用校外实习、实训机会，结合实际故障，现场分析、排除故障。
为学习有关工程机械施工化管理以及机电一体化等课程奠定必要的基础。
实现本课程的教学目标有助提高学生的机械设计与使用方面的能力、自主学习能力及未来从事现代化工程施工的专业素养。
二.课程教学基本要求通过本课程学习，学生应达到下列要求：1.了解工程机械自动控制技术概况。
2.熟悉典型底盘的构造原理及3.熟悉常用工程机械的液压系统原理图。
三.教学内容1. 工程机械绪论1-1绪论1-2案例：长大隧道全断面岩石掘进机掘进技术2．离合器2-1离合器概述2-2离合器构造原理、故障分析与维修3．液力变矩器3-1液力变矩器概述3-2液力变矩器的构造原理，特性典线3-3液力变矩器典型的结构4．变速箱4-1变速箱概述4-2机械式换挡变速箱结构与维修4-3动力换挡变速箱结构与维修5．万向传动装置5-1万向传动装置概述5-2万向节结构与维修5-3传动轴结构与维修6．轮式底盘驱动桥6-1轮式底盘驱动桥概述6-2主传动器、轮边减速器结构与维修6-3差速器工作原理结构与维修7．履带式底盘驱动桥7-1履带式底盘驱动桥概述7-2中央传动7-3转向离合器和制动器结构与维修8．履带式行驶系8-1履带式行驶系概述8-2悬架与车架8-3“四轮一带”与张紧装置9．轮式底盘行驶系9-1轮式底盘行驶系概述9-2车架与车桥10．轮式底盘转向系10-1轮式底盘转向系概述10-2转向器10-3转向传动机构结构与维修10-4液压动力转向系11．轮式底盘制动系11-1轮式底盘制动系概述11-2制动器11-3制动驱动机构结构与维修12．推土机12-1推土机概述12-2推土机工作装置12-3推土机液压系统原理与维修13．装载机13-1装载机概述13-2轮胎式装载机13-3履带式装载机14．铲运机14-1铲运机概述14-2自行式铲运机15．单斗液压挖掘概述15-1单斗液压挖掘概述15-2单斗液压挖掘机工作装置。
机械设计变速器课程设计
机械设计变速器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机械变速器的基本结构、工作原理及其设计方法。
2. 学生能了解不同类型变速器的特点、应用范围及优缺点。
3. 学生掌握机械变速器设计的相关计算公式及参数选择。
技能目标：1. 学生具备运用CAD软件进行简单变速器零件设计与绘图的技能。
2. 学生能够根据实际需求，选用合适的变速器并进行简单的设计计算。
3. 学生通过课程设计，培养解决实际工程问题的能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械设计及制造的兴趣，激发创新意识。
2. 学生树立正确的工程观念，认识到机械设计在国民经济发展中的重要性。
3. 学生在课程设计中，培养严谨、负责的工作态度，形成良好的学习习惯。
课程性质：本课程为机械设计课程的重要组成部分，旨在通过变速器课程设计，使学生在理论知识和实践技能上得到全面提升。
学生特点：学生为高年级本科生，已具备一定的机械基础知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力。
教学要求：注重理论知识与实际应用的结合，通过课程设计，提高学生的实践能力和创新能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 变速器的基本原理与结构：讲解变速器的工作原理、分类及各部分功能，结合教材相关章节，让学生理解变速器在机械设备中的作用。
- 离合器、变速箱、传动轴、差速器等组成部分- 手动变速器、自动变速器、CVT、双离合器变速器等类型2. 变速器设计方法与计算：介绍变速器设计的基本步骤、计算方法及参数选择，结合教材实例，让学生掌握变速器设计过程。
- 齿轮传动设计、轴承选择、变速器壳体设计等- 传动比计算、扭矩计算、功率计算等3. 变速器零件设计与绘图：指导学生运用CAD软件进行变速器零件设计与绘图，掌握零件设计的基本方法和技巧。
- 齿轮、轴、轴承、壳体等零件设计- 零件图、装配图、工程图等绘图技巧4. 变速器设计实例分析：分析典型变速器设计案例，让学生了解实际工程中变速器设计的应用，提高分析问题和解决问题的能力。
变速箱机械设计课程设计
变速箱机械设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握变速箱的基本结构及其工作原理，理解各部件在机械设计中的作用。
2. 使学生了解并掌握变速箱设计中涉及的关键参数和计算方法。
3. 帮助学生掌握变速箱设计的相关标准、规范及工程实践经验。
技能目标：1. 培养学生运用理论知识解决实际工程问题的能力，能够独立完成变速箱的简单设计。
2. 提高学生运用CAD软件进行变速箱零部件的绘制和装配能力。
3. 培养学生分析、解决变速箱故障问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械设计的兴趣，培养其创新意识和实践能力。
2. 培养学生严谨、负责的工作态度，提高团队协作能力和沟通能力。
3. 增强学生对我国机械工程领域的自豪感，培养其热爱专业、服务社会的价值观。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，以培养学生的实际工程能力为目标。
课程目标具体、可衡量，旨在让学生在学习过程中明确学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 变速箱基本结构和工作原理：包括变速箱的分类、主要组成部分、各部件功能及其工作原理。
相关教材章节：第一章 变速箱概述。
2. 变速箱设计参数及计算方法：涉及扭矩、功率、转速等关键参数的计算，以及齿轮、轴承等主要零部件的设计计算。
相关教材章节：第二章 齿轮设计计算；第三章 轴承及轴的设计。
3. 变速箱设计规范与标准：介绍变速箱设计中的相关标准、规范及工程实践经验。
相关教材章节：第四章 变速箱设计规范与标准。
4. 变速箱CAD软件应用：学习运用CAD软件进行变速箱零部件的绘制、装配及仿真分析。
相关教材章节：第五章 计算机辅助设计在变速箱设计中的应用。
5. 变速箱故障分析及维修：分析变速箱常见故障，探讨故障原因及维修方法。
相关教材章节：第六章 变速箱故障诊断与维修。
教学内容按照教学大纲安排，系统性地组织课程内容，确保科学性和实用性。
教学进度根据学生的学习能力和接受程度进行调整，以保证教学质量。
大型拖拉机动力换挡、无级变速器研发生产方案(一)
1.动力换挡技术：采用先进的液压控制技术实现动力换挡，提高了换挡效率和准确性。
2.无级变速技术：应用无级变速器（CVT）实现动力的连续ห้องสมุดไป่ตู้速，提高了拖拉机的稳定性和燃油经济性。
3.智能化控制：通过引入传感器和控制器，实现对拖拉机行驶速度和牵引力的实时监测和控制，提高了拖拉机的智能化水平。
4.一体化设计：将动力换挡和无级变速器集成在一起，实现了一体化设计，减少了传动系统的复杂性和维护成本。
十、总结
本研发生产方案针对大型拖拉机传动系统存在的问题，提出了动力换挡和无级变速器的解决方案。通过实施该方案，企业将提高拖拉机的性能、降低使用成本、增强市场竞争力，同时为农业现代化做出贡献。虽然存在一些技术难度和初期投资压力，但随着技术的不断突破和市场需求的增长，本方案具有较好的前景和潜力。下一步需要继续优化设计、加强生产质量控制、提升售后服务水平并加强市场推广，以确保新型拖拉机在市场上获得成功。
二、工作原理
1.动力换挡：通过改变齿轮组合，实现动力的换向和变速，从而改变拖拉机的行驶速度和牵引力。换挡过程由液压系统控制，通过油液压力的变化实现换挡动作。
2.无级变速：采用无级变速器（CVT）来实现动力的连续变速，使拖拉机能够在较大的速度范围内稳定运行，并减少动力传输的损耗。
三、实施计划步骤
1.需求分析：深入了解市场需求和用户需求，分析现有传动系统的不足，确定研发目标。
1.进一步优化设计：继续深入研究动力换挡和无级变速技术，优化设计方案，提高拖拉机的性能和稳定性。
2.加强生产质量控制：建立严格的质量控制体系，确保新型拖拉机的生产质量符合要求，提高产品的可靠性。
3.提升售后服务水平：加强售后服务团队建设，提高售后服务响应速度和质量，为消费者提供更好的服务体验。
工程机械设计_吴永平_第二篇工程机械底盘设计第五章动力换档变速箱 (1)
三元一次线性方程， 一个行星排有两个自由度。 方程的三个系数之和为零，
nt=nq=nj为方程的解。
传动 方案
行星架被动为减速
大 减 小 减
行星架主动为增速
大 增 小 增
行星架固定为逆转
减 速 增 速
传动 简图
1
传动比
1
1.22~1.67
1 1
0.18~0.4
1
0.6~0.82
2.离合器的工作转矩Mm 离合器Ф接合时的工作转矩为
M m ii M i
与相对转速nфx相乘，得
( M m n ) M i ni (1
x
i i
)
如果通过改变离合器的位置降低离合器Ф闭合时所传递的
转矩，但同时也增大了离合器Ф分离后的空转相对转速。
3.二自由度变速箱的变速范围D 当 i imax，i X imin 时 ，
Rt 2 Rx Z t Rt Rt Zq Rq
Rt Rx Rxmin
1.5 4.5
2．传动方案设计
1）单排行星传动方案
用一个行星排实现一个档位的传动比。 结构简单，啮合消耗功率少，应该为优先考虑的方案。
?当排中3个基本元件中的其一制动时其二与组成的输人或输出轴相连其三没有与组成的输出或输入轴相连说明动力传不到输出或输人轴上该排不能实现独立传动需要借助于有输出或输人构件且与该排有两个基本元件彼此相连的行星排共同传递功率
第五章
动力换档变速箱
Speed Change Box
主 要 讲 授 内 容
1、定轴式动力换档变速箱 2、行星式动力换档变速箱原理
1
2.5~5.5
机械课程设计变速器
机械课程设计变速器一、教学目标本节课的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握变速器的基本原理、结构和类型，了解各种变速器的工作原理和优缺点。
技能目标要求学生能够分析变速器的工作过程，学会使用相关工具和仪器进行变速器的检查和维修。
情感态度价值观目标要求学生培养对机械行业的兴趣和热情，提高学生的动手能力和团队协作能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括变速器的基本原理、结构类型、工作原理和维修方法。
首先，介绍变速器的作用和基本原理，让学生了解变速器在汽车中的重要性。
然后，讲解变速器的结构类型，包括手动变速器、自动变速器和 CVT 变速器等，并分析各种类型的优缺点。
接着，通过实例讲解变速器的工作原理，让学生掌握变速器的工作过程。
最后，介绍变速器的维修方法，包括检查、更换和调试等，并让学生了解变速器维修的注意事项。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课采用多种教学方法。
首先，采用讲授法，向学生讲解变速器的基本原理、结构和类型。
其次，采用案例分析法，通过分析实际案例，让学生了解变速器的工作原理和维修方法。
再次，采用实验法，让学生亲自动手进行变速器的检查和维修，提高学生的动手能力。
最后，采用讨论法，引导学生进行团队协作，培养学生的团队协作能力和创新思维。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课准备了一系列的教学资源。
教材方面，选择《机械基础》一书，该书详细介绍了变速器的相关知识。
参考书方面，推荐学生阅读《汽车变速器原理与维修》等书籍，以丰富学生的理论知识。
多媒体资料方面，准备了一些关于变速器工作原理和维修方法的短视频，以直观地展示教学内容。
实验设备方面，准备了一些变速器实物和维修工具，让学生能够亲自动手进行实验操作。
五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问回答和团队协作等情况，通过观察和记录来评价学生的学习态度和积极性。
第四章定轴式变速箱
换档操纵机构
手动挡优点
优点：结构简单，性能可靠，制造和维护成本低廉，传动效 率高（理论上会更省油），由于是纯机械控制，换挡反应快， 可以更直接的表现驾驶者的意愿。
对于四轮驱动和全轮驱动车辆来说，由于前后轴均为驱动 桥，必须分别在两个前轮和两个后轮之间安装。
第二节 定轴式动力换档变速箱
一、传动简图 1. 定轴式动力换挡变速箱的类型选择 定轴式动力换挡变速箱按自由度可分为两自由度、三自 由度和四自由度三种。
而在后驱车上，使用较多的仍是传统的三轴：倾斜布置的齿形能够提高两个齿 轮啮合的重合度；使齿轮传动平稳，降低噪 音；并且可以提高齿根的弯曲强度、齿面的 接触强度，从而提高齿轮的使用寿命。
• 民用手动变速箱使用的都是斜齿的设计 • 直齿齿轮：传动效率高的特点，可以使车辆
第四章 定轴式变速箱
• 二轴式 • 三轴式
轴数选择
三 轴 式
三 轴 式
三 轴 式
二 轴 式
目前轿车上广泛使用的是二轴手动变速箱。
它的结构和三轴变速箱基本类似，只是其输入轴和中间轴 整合为一根轴。
优点：结构简单，尺寸小，中间档位传动效率高，噪音较 小。
二轴手动变速箱更适合一般的前置前驱家用车，是目前使 用最广的轿车变速器形式，它的缺点是不能设置直接挡， 且一档的传动比不能设计的太高。
机械式4档变速器设计
中间轴四档机械式变速器设计中间轴四档机械式变速器设计变速器的结构对汽车的动力性、燃油经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性，传动的平稳性与效率等都有直接的影响。
采用优化设计方法对变速器与主减速器，以及变速器的参数做优化匹配，可得到良好的动力性与燃油经济性；采用自锁及互锁装置、倒档安全装置，对接合齿采取倒锥齿侧（或越程接合、错位接合、齿厚减薄、台阶齿侧）等措施，以及其他结构措施，可使操纵可靠，不跳档、乱档、自行脱档和误挂倒档；采用同步器可使换挡轻便、无冲击及噪声；采用高齿、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低。
降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、工艺水平的关键。
变速器设计的基本要求：变速器设计的基本要求：（1）保证汽车有必要的的动力性和经济性；（2）设置空挡，用来切断发动机的动力传输；（3）设置倒档，使汽车能倒退行驶；（4）设置动力输出装置；（5）换挡迅速、省力、方便；（6）工作可靠，汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡、乱挡，以及换挡冲击等现象出现；（7）工作效率高，噪声小；结构简单、方案合理；（8）变速器的工作噪声低。
主要结果Pemax=75kw一．车型基本参数选择车型最大功率Pemax kw 最大转矩Temax Nm 主减速比i0 最大车速Vmax km/hTemax=119.4Nm i0=3.8 Vmax=110 km/h某商用货车75119.43.8110二．传动方案拟定两轴式变速器与三轴式变速器相比，其结构简单、紧凑且除最到挡外其他各档的传动效率高、噪声低。
本设计中采用前置发动机后轮驱动。
两轴式变速器的倒档齿轮、一档齿轮、二档齿轮均与输入轴做成一体，三档齿轮四档齿轮与输入轴采用花键连接。
输出轴上的倒档齿轮在同步器上，一档齿轮，二档齿轮是空套在轴上，三挡四档齿轮与轴做成一体，五档齿轮空套在输出轴上。
一档齿轮、二档齿轮采用同步器换档，布置在输出轴上，三挡四档齿轮之间也采用同步器换挡，布置在输入轴上。
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2021年2月21日8时36分
定轴式动力换挡变速器构造图
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5.2 传动简图设计
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一、形式选择
1、按自由度
定轴式动力换挡变速器是以操纵液压离合器来获得挡位传动比。若 只需接合一个离合器，就能得到一个挡位，则称为二自由度变速器；若 要得到一个挡位，必须同时接合两个离合器，则称为三自由度变速器， 它由两个二自由度机构串联组成。以此类推，四自由度变速器要得到一 个挡位，就必须同时接合三个离合器，它由三个二自由度机构串联组成。
低速轴上；当各离合器位置已定，当 iX imin（挂最高挡），
工i作，i最max低（挡计位算离最合低器挡的）相时对，转速iiX
值最大，即变速器在最高挡
nX 最大。特别是最低挡的
传动比与最高挡的传动比异号时，nX 值更大。
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例：iF1 14, iF 2 7, iF3 3.5, iF 4 1.75, iF5 1, iR 16.
4、变速器轴的形式
长轴式
一根轴上装两个或以上离合器；可
以减少轴的数目和变速器的径向尺寸，但轴向尺寸
较大，轴的结构复杂。一根轴上装三个离合器的很 少见。
短轴式
一根轴上只装一个离合器。
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二、二自由度变速器中空转离合器片间相对转速 换档离合器可以装在主动齿轮轴上，也能装在被动
号。当设计所要求的变速范D 围 Dmax 时，则不能采用二自由度传动方案
接合离合器 X ，变速器的传动比为
iX
ni no
若接合离合器
，变速器的传动比为
i
ii
io
ii io
所以
nX
ni no
ni ii
no io
ni ii
ni ii
ix i
ni ii
1
i iX
或
nX
ni ii
i iX
1
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上式中，当 X ， 同为前进或倒退挡离合器时，iX 和 i 同
解：当
Hale Waihona Puke iF时，5i
R
档处离合器的
nx
最大。
三、离合器的工作转矩Mc 二自由度变速器中离合器所需传递的
转矩由右图可知
M c ii M i
式中 ii ―― 输入轴至φ离合器的安装轴的传动比
Mi ――变速器的输入转矩。可见它与离合器的安装位置
有关，从缩小离合器体积即减小
M
的目的出发，离合器应
c
安装在高速轴上。
设计时，要控制空转离合器摩擦片的线速度：
V (nx )max R r [V ](m / s)
30 200
主从摩擦片同向旋转时，[V]≤50～60m/s， 主从摩擦片反向旋转时，[V]≤40～50m/s。
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四、二自由度变速器中 ( McnX ) 的最大值
当i imax, iX
号， i 0 ；当 X ， 一为前进挡，一为倒退挡离合器时，
iX
iX 和 i
异号， i iX
0
。故上式又可写为：nX
ni
i
ii iX
1
上式中，当 iX ，i 同号则取“－”号i，X i， 异号则取“+”号。
从上式可知：nX 的大小与 ii 有关，即与离合器的安装位置
有关，ii 越大 nX 值越小，故从降低值出发，离合器应安装在
第五章 定轴式动力换挡变速器设计
5.1 概述 与机械式变速器相比，相同之处是所有支承齿
轮的轴是不动的；不同的是换挡形式采用动力换挡， 也就是说，齿轮通过轴承支承在轴上，它与轴的分 离和接合通过离合器来实现，而这个离合器的接合 和分离是用油压操纵的，见图7-2。另外定轴式动力 换挡变速器中轴的个数一般要比机械式变速器中轴 的个数多。 干涉是主要问题。
用相同个数的离合器组成不同自由度的传动方案，最多能得到的挡位数 亦不同。例如，
用六个离合器组成
二自由度
三自由度
四自由度
可得最多档位数
6
8～9
8
挂某个挡时空转离合器数
5
4
3
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3、换档离合器布置位置 体内－－美观 体外－－维修方便 ，由用户要求而定。
个空转离合器 主、从片间的
相对转速 nX 。
设 ni 和 no 分别代表离合器 中主、从动部分的转速，
则接合离合器 X，离合器 的相对转速为：
nX ni no
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令输入轴到离合器 主动部分的传动比为
ii
ni ni
输出轴到离合器 从动部分的传动比为
io
no no
齿轮轴上。 在变速箱传动比确定的条件下，由于换档离合器的
位置不同，其闭合时的工作转矩不同，分离时的空 转转速也不同。
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在二自由度变速器中，所有离 合器的主动部分都通过齿轮或 直接和输入轴相连，所有离合 器的从动部分都通过齿轮或直 接和输出轴相连。图 a）中， 已知接合离合器X ，求另一
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将离合器的空转相对转速 nX 和工作转矩 Mc 相乘得，耗功
（换档时，从X
Ф）
( Mc nX
)
M
i
ni
i iX
1
由上式可知：对于二自由度变速器当输入转矩和输入转
速 Mi , ni一定，各挡传动比一定时，各离合器在各挡工作时
的( McnX )是常数，与传动简图无关，即通过改变离合器 的
imin
时 ， i iX
值最大。
定义变速箱的变速范围D D imax i
im in
iX max
(McnX )max Mimaxnimax(D 1)
通常应满足以下条件： Mc C1Mimax, nX C2nimax
则此变速器的变速范围只能达到某一数值 D C1C2 1，对含倒顺变速
器（ i , ix 异号）取“—”号，对不含倒顺变速器（i , ix 同号）取“+”
位置虽能降低（或增大）nX 值，但同时必然使 Mc值相应地
增大（或减小）。要同时减小 M c 和 nX 值是不可能的。
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设计中希望尽量减少离合器的规格（多数采用一种或两 种），就须尽量使各离合器所需传递的转矩相差小。如果能 做到各离合器所需传递的转矩 Mc (1 ~ 1.5)Mi ，则可以采用一 种规格离合器，而其传递转矩的差异可以通过增减摩擦片数 或改变离合器油缸的油压来调整，也有不作任何更动就都采 用一种规格的离合器，而使各离合器的储备系数不同。