8+4变速器设计

第一章绪论随着社会经济展和农业机械化水平的提高，拖拉机保有量迅猛增长，同时对拖拉机性能和质量提出了更高的要求。

拖拉机制造商不仅面临着用户对产品性能与质量越来越高的要求，而且面临着严格的技术法规约束以及降低产品成本等压力。

因此在拖拉机与拖拉机的开发过程中，广泛采用各种先进的技术和理论方法，使设计过程自动化，以满足产品设计的需要已成为必然趋势。

在工程设计中应当采用先进的技术和理论方法，使设计过程自动化、合理化，以满足产品设计的需要优化设计方法则提供了一条可能高效率的求得最优的设计方案的途径。

传动系是拖拉机的主要组成部分，变速器又是传动系的重要部件，因此拖拉机变速器的性能改良设计能够大大提升传动系的性能。

在拖拉机制造的多年发展历史中，变速箱的技术进步和水平一直处于举足轻重的地位，但传统的拖拉机变速器存在着诸多的陷，虽然随着我国农机水平的不断提高，正在不断的完善和成熟，但变速器方面的技术，但与发达国家仍存在着不小的差距，我国是一个农业大国，拖拉机的制造和使用在数量上一直处于世界的前列，如果能够实现拖拉机的优化，相信能够节约成本，提高效率，使我国的农业生产实现增产增收的美好愿望，本人此次毕业设计的课题以东方红1302R履带拖拉机为为原形，对其传动方案实现优化设计。

履带拖拉机车适用于在大型农场和工作量较大的农村作业，主要应用在深耕，旋耕，收获谷物，播种等农业生产场合。

为此在动力性、通过性、工作稳定速度，可靠性，耐用，等方面对设计者提出了更高的要求！改变落后的拨齿换挡式变速器，提高工作效率和使用性能，进一步提高动力性和经济性，对我国这样的农业大国意义重大。

此次设计在原有的设计基础上对其加以改进，以期能够最大限度的在一定程度上达到优化的目的。

这是本人的毕业设计课题，我会力争做到最好，在此次设计过程中，查阅了大量文献资料，经过复杂的运算，并且与导师和同组的队友经过深刻的探讨与交流，终于完成了这份设计，而这个过程中我也得到了巨大的成长和提升。

变速器的主要概况：变速器是用来改变改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速的，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使拖拉机获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。

变速器设有空挡，，可在启动发动机，拖拉机滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。

变速器设有倒挡，使拖拉机获得倒退行驶能力。

需要时，变速器还有动力输出功能。

对变速器提出如下要求：1）保证拖拉机有必要的动力性和经济性。

2)设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。

3)设置倒挡，使拖拉机能倒退行驶。

4)设置动力输出装置，需要是能进行功率输出。

5)换档迅速、省力、方便。

6)工作可靠。

拖拉机行使过程中，变速器不得跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生。

7)变速器应有高的工作效率。

8)变速器的工作燥声低。

除此之外，变速器还应当轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。

满足拖拉机必要的动力性和经济性指标，这与变速器的挡数、传动比有关。

拖拉机工作的道路条件越复杂、比功率越小，变速器的传动比范围越大。

变速器由变速传动机构和操纵机构组成。

变速传动机构可按前进挡数或轴的形式分类。

在原有变速传动机构基础上，再附加一个副箱体，这就在结构变化不大的基础上，达到增加变速器挡数的目的。

近年来，变速器操纵机构有向自动操作方向发展的趋势。

第二章变速器传动方案的研究与改进§2．1 变速器的功用与要求（1）改变传动比，在较大范围内改变拖拉机的行驶速度和拖拉机驱动轮上转矩的数值，以适应经常变化的行使条件，同时使发动机在有利的工况下工作。

（2）在发动机旋转方向不变的前提下，利用道挡实现拖拉机倒向行驶。

（3）在发动机不熄火的情况下，利用空挡中断动力传递，可以使驾驶员松开离合器踏板离开驾驶位置，且便于拖拉机启动，怠速，换挡和动力输出。

相对于拖拉机，对于经常需要应对复杂地形合理安排档位的拖拉机，变速器的功用尤为重要。

现代拖拉机的使用条件极为复杂，在不同场合下有不同的要求。

往往要受到如载运量、道路坡度、路面好坏及交通是否通畅等条件的影响。

这就要求拖拉机的牵引力和车速能在较大范围内变化，以适应使用的要求。

在条件良好的平直路面上要能以高速行驶，而在路面不平和有较大坡度时能提供较大的扭矩。

变速箱的多档位选择就能满足这些需求。

此外，发动机在不同工况下，燃油的消耗量也是不一样的。

驾驶员可以根据具体情况，选择变速箱的某一档位，来减少燃油的消耗。

现代拖拉机的动力装置，几乎都采用往复活塞式内燃机。

它具有相当多的优点，如体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等。

但其性能与拖拉机的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。

如在坡道上行驶时，所需的牵引力往往是发动机所能提供的牵引力的数倍。

而且一般发动机如果直接与车轮相连，其输出转速换算到对应的拖拉机车速上，将达到现代拖拉机极限速度的数倍。

上述发动机牵引力、转速与拖拉机牵引力、车速要求之间的矛盾，单靠现代拖拉机内燃机本身是无法解决的。

因此就出现了车用变速箱和主减速器。

它们的共同努力使驱动轮的扭矩增大到发动机扭矩的若干倍，同时又可使其转速减小到发动机转速的几分之一，实现了不同作业环境下的合理档位选择。

变速器的功用是根据拖拉机在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使拖拉机具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。

为保证拖拉机倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。

在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。

对变速器的主要要求是：1.应保证拖拉机具有高的动力性和经济性指标。

根据拖拉机载重量、发动机参数及拖拉机使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。

2.工作可靠，操纵轻便。

拖拉机在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。

为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。

3.重量轻、体积小。

影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。

选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。

4.传动效率高。

为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。

提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。

5.噪声小。

采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。

§2．2 变速器的种类从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为：手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手动/自动变速器（AMT）、无级变速器（CVT）。

根据前进档数的不同，变速箱有三、四、五和多档几种。

根据轴的不同类型，分为固定轴式和旋转轴式两大类。

而前者又分为两轴式、中间轴式和多中间轴式变速箱。

按传动比变化变速器可分为有级式，无级式和综合式三种按操纵方式可分为强制操纵式变速器，自动操纵式变速器和半自动式变速器三种。

两轴式变速箱的低档齿轮副，大小相差悬殊，小齿轮工作循环次数比大齿轮要高得多，因此小齿轮寿命比大齿轮短。

三轴式变速箱的各前进档，均为常啮合斜齿轮传动，大小齿轮径向尺寸相差较小。

多中间轴结构：在通常的三轴式变速箱中，发动机的转矩由第一轴传至第二轴，只经过一根中间轴。

这种变速箱在装上转矩高于1200-1300Nm的大功率的柴油机时，其齿轮、轴和轴承都要承受很大的载荷，这会导致过早被损坏。

所以对于一些重型拖拉机，一般采用多中间轴的结构。

倒档型式：由于倒档使用率不高，一般常采用直齿滑动齿轮方案换入倒档。

为实现倒档传动，有些利用在前进档的传动路线中，加入一个中间传动齿轮的方案，也有利用两个联体齿轮的方案。

前者虽然结构简单，但是中间传动齿轮的轮齿，是在最不利的正、负交替对称变化的弯曲应力状态下工作，而后者是在较为有利的单向循环弯曲应力状态下工作，并且使倒档传动比略有增加。

同步器换档型式：目前大多数的变速箱都采用同步器换档。

使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换档，而与操作技术的熟练程度无关，从而提高了拖拉机的加速性、经济性和行车安全性。

但是它也有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大、同步环使用寿命短等缺点。

§2．3 课题变速箱存在的问题与解决方案传动系是拖拉机的主要组成部分，变速器又是传动系的重要部件，它们的任务就是充分发挥发动机的性能，使发动机发出的动力有效而经济地传到驱轮，以满足发动机作业时的各项要求。

变速器的优劣是决定拖拉机整车性能的重要因素。

因而，变速器的设计与制造历来受到拖拉机界的极大重视。

现代拖拉机与拖拉机广泛采用活塞式内燃机作为动力源，其转矩与转速变化范围较小，而复杂的路面环境与使用条件要求拖拉机与拖拉机的驱动力与速度能在大范围内变化，以达到节约燃油与提高效率的目的，为解决这一问题，传动系中的核心部件——变速器就产生了，一辆优秀的拖拉机或拖拉机必须拥有具有符合作业范围的变速器才能最大效能的发挥它的功用，这次我毕业设计的课题东方红1302R型拖拉机(如图2-1所示）6+2挡变速器的传动方案的改进，该传送方案简单可靠，采用滑动齿轮换档，两个前进档经一轴到二轴传递，其他两个前进档从一轴经过三，四轴传递到二轴实现的。

该方案简单方便，传动路线明确，传动效率高，但也有不足之处，有较大的改进空间：（1）受结构限制，该变速器难已实现较大的速比范围，致使拖拉机的工作区段较窄。

东方红拖拉机的六个前进挡的速度范围为4.59~10.58，两个倒挡的速度范围为3.71~5.35Km/h,显然缺少4Km/h以下的低速作业范围，而拖拉机工作的路面条件特别需要低速作业。

（2）发动机转速提高到2300r/m ，所以齿轮的啮合线速度及固定在第二轴上的各挡齿轮的线速度均大幅提高，这导致变速箱的噪音大，油温高的根本原因，可能通过改变各档的结构，减少轴的数量达到优化的目的。

图2-1 东方红1302橡胶履带拖拉机（3）采用滑动齿轮换挡，变速器只能采用直齿圆柱齿轮传动这就限制了啮合质量，可以采用啮合套换档的方改善啮合质量。

（4）变速箱内轴数过多，内部结构稍显复杂，优化后换档方式有所改变，可减少轴数，采用第一，二轴加中间轴的换档结构，提高传动效率。

§2．4 变速器改进方案的确定根据毕业设计任务书的要求：改进设计拖拉机变速器，作业速度范围为：前进档2-13km/h，倒车档2。

5-6km/h。

换档方式：手动换档操纵啮合套换档；档位数：（8+4）档；主离合器形式：双作用式离合器；发动机额定功率：N=106kW，发动机额定转速：n=2300r/min。

由以上参数，我们可以得到有用的数据，为最终方案的确定找到依据。

变速器传动方案简图如图2-2所示。

图2-2 8+4档变速传动简图第三章 变速器传动方案与参数的确定§3.1 变速器档位与传动比的初定§3.1.1 最高档传动比的选择拖拉机的行驶速度由最高档决定的，即用最小传动比的档位行驶的。