第11章变速箱

装载机用双涡轮液力变矩器

结构特点：两级涡轮，其中第 一级涡轮的输出支承在单向离 合器上。 工作过程：涡轮转速较低时， 单向离合器处于楔紧状态，两 个涡轮一起工作；涡轮转速升 高后，单向离合器分离，动力 只由第二涡轮输出。 性能特点：高效区较宽。 应用机型：国产ZL系列装载机 上常用。


低档：后行星排工 作，齿圈制动，太阳 轮输入，行星架输出， i=1+α 高档：直接档，i=1 倒档：前行星排工 作，行星架制动，太 阳轮输入，齿圈输出， i=-α
一档 三档
二档
四档
WA380-3装载机变速箱传动简图
1、2、3、4、5、7、8、9、11、12、13-齿轮； 6、10-缸体齿轮；Ⅰ-输入轴Ⅱ一、三档离合器轴；Ⅲ-二、四档离合器轴；Ⅳ输出轴；B、A前进、倒退离合 器；C、D一、三档离合器；E、F二、四档离合器
WA380-3装载机各档传动路线 档 位 接合的离合器 传 动 路 线
(4)按传动比的变化分为三种：
有级变速器：采用齿轮传动具有若干个定值传动比，具 有结构简单、易于制造、工作可靠、传动效率高等优点。 无级式变速器：传动比在一定的数值范围内可连续变化。
综合式变速器：由液力变扭器和行星齿轮式变速器组成
的液力机械式变速器。
第二节 机械换档变速箱
一、T220推土机变速箱组成
回 顾
轮式装载机液力机械式传动系统图 1-轮胎；2-脚制动器；3-前驱动桥；4-变速箱；5-转向油泵；6-工作 油泵；7-变速油泵；8-液力变矩器；9-柴油机；10-后驱动桥
第11章
1.变速箱的作用
（1）改变传动比;
变速箱
（2）实现倒档，以改变运行方向;
（3）实现空档，可切断传动系统的动力，实现在发
3. 变速箱的类型
机械式换挡变速箱：人力通过操纵机构拨动齿轮或 结合套进行换档。 动力换挡变速箱：利用液压系统操纵换挡离合器等 元件进行换挡；特点是操纵轻便，换档快；换档时 切断动力的时间很短，可以实现带负荷不停车换档； 但结构复杂，传动效率较低。
机械式换挡变速箱 中齿轮与 轴 的 连接方式： 固定连接，表示齿 轮与轴固定连接。一般 用键或花键连接在轴上 ，并轴向定位，不能轴 向移动。 空转连接，表示齿 轮通过轴承装在轴上， 可相对轴转动，但不能 轴向移动。 滑动连接，表示齿轮 通过花键与轴连接，可 轴向移动，但不能相对 轴转动。
动机不熄火情况下，机械能较长时间停车，便于 发动机起动; （4）将发动机动力传给液压系统及其它附属装置。
2 .对变速箱的要求
（1）具有足够的档位与合适的传动比，使工程机械 具有良好的牵引性； （2）工作可靠，传动效率高，使用寿命长，结构简 单，维修方便；
（3）操纵轻便可靠，不允许出现同时挂两个档、自 行脱档和跳档等现象； （4）动力换档变速器则要求其换档离合器接合平稳、 传动效率高。
i13=n1/n3=1+α =1+z2/z1 减速增扭
（2）齿圈2为主动件，行星架3为从动件，太阳轮1固定
i23=n2/n3=(1+α )/α =1+z1/z2
减速增扭
（3）太阳轮1为主动件，齿圈2为从动件，行星架3固定
i12=n1/n2= -α =-z2/z1
减速增扭
（4）如果使三元件中的任何两个元件连为一体，则必有
(c)换倒档时，换向滑杆1移动将定位销顶入五档滑杆槽中， 使之不能向五档位置移动。
（3）联锁机构
1-摆动杆；
2-联锁轴；
3-拉杆； 4-离合器踏板； 5-锁定销； 6-拨叉轴； 7-拨叉； 8-铣槽 变速箱联锁机构 a)离合器分离时 b)离合器接合时
第三节
定轴式动力换档变速箱
换档离合器
由施压油缸（压紧分离）与片式离合器（传动）两部分组成
拉威挪式行星齿轮机构的结构紧凑，所用构件少， 相互啮合的齿较多，可传递较大转矩，但结构较复杂， 传动效率略低。
谢 谢！
1.换档拨叉机构
三、 美国966D型装载机行星式动力换档变速箱
（a）结构图
（b）传动简图 图11-21 966D装载机行星变速箱 1-制动器①外齿圈；2、6、10、14、18-齿圈；3、5、9、13、17-制 动器①、②、③、④、⑥；4、8、12、21、30-太阳轮；7、11、20、 31-行星架；15-闭锁离合器⑤；16-轮毂；19、24、25、26、27-行星 轮；22-输出轴；23-闭锁离合器毂； 28-输入轴；29-输入齿轮；32-箱体
有五个前进档和四个倒档，采用啮合套换档的空间三轴 式变速箱。
变速杆 换向杆
输入轴
输出轴
中间轴
固装轴上
输入轴
前进档双联齿轮
输出轴
中间轴
C
A B
图11-4
T220推土机变速箱传动简图
传动路线
前进一档：Z1—Z5—Z4—Z11—Z16—Z10 前进二档：Z1—Z5—Z4—Z11—Z15—Z9 前进三档：Z1—Z5—Z4—Z11—Z14—Z8 前进四档：Z1—Z5—Z4—Z11—Z13—Z6 前进五档：Z3—Z7 倒退一档：Z2—Z12—Z16—Z10 倒退二档：Z2—Z12—Z15—Z9 倒退三档：Z2—Z12—Z14—Z8 倒退四档：Z2—Z12—Z13—Z6
摆架式互锁装置
1-变速杆；2-摆架；
3-拨叉轴；A、B-卡铁
(b) (c) 图11-9 锁销式互锁机构原理图 1-换向拨叉轴；2-拨叉轴前座；3-互锁销；4-五档拨叉轴
（ a）
（a) 换向滑杆与五档滑杆都在空档位置。
(b)换五档时，五档滑杆4移动将定位销顶入换向滑杆槽中，使 之不能向倒档位置移动。
百度文库
（4）防止误挂最高档或倒档，设有锁销式互锁机构 .
1.换档机构
2.锁止装置
(1)自锁机构
(2)互锁机构
(3)联锁机构
变速箱操纵机构 1-变速杆；2-球头；3-导向框板；4-拨叉轴凹槽；5-锁定销； 6-拨叉轴；7-拨叉；8-滑动齿轮；9-变速箱轴
1.换档拨叉机构
2.锁止机构
（2）互锁机构
框板式互锁装置 1-变速杆；2-导向框板；3-拨叉轴
主动轮1
利用不同齿数的齿轮对相互啮 合，以改变变速器的传动比。
i12=n1/n2=z2/z1 z1 ，n1 为主动齿轮的参数。 z2 ，n2 为从动齿轮的参数。 i=
从动轮2
从动齿轮齿数
主动齿轮齿数
通 过 增 加 齿 轮 传 动 的 对 数， 以 实 现 倒 档。

倒档的工作原理
前进档时，动力由第一轴直接传给第二轴，只经过一对齿轮传 动，两轴转动方向相反。倒档时，动力由第一轴传给倒档轴、 再由倒档轴传给第二轴，经过两对齿轮传动，第一轴与第二轴 转动方向相同。
（a）机械换档变速箱可分为：移动齿轮换档 和移动啮合套换档两种结构。
移动齿轮换档
移动啮合套换档
动力换档工作原理： 齿轮a、b用轴承支 承在轴上，与轴是空转 连接。通过相应的换档 离合器，分别将不同档
位的齿轮与轴相固连，
从而实现换档。
（b）动力换档变速箱按齿轮传动形式分为：
定轴式和行星齿轮式两种。
离合器摩擦片
a）被动摩擦片；
从动摩擦片为平钢 片，外圈为外花键
b）主动摩擦片
主动摩擦片内圈为内花键。在主动 摩擦片上烧结有一定厚度的粉末冶金衬 面，在粉末冶金衬面上开有径向油槽， 通油后，起破坏油膜、冷却和冲刷磨屑 作用，且能促进摩擦片的分离。
图11-13
双离合器
从动摩擦片 后退
主动摩擦片 前进
复合式行星齿轮机构的工作原理
1）辛普森式 其特点是由两排行星齿轮机构共用一个太阳轮组 成的复合式行星齿轮机构，可以获得3个前进档和1个 倒档。
2）拉威挪（Ravigneaux）式 其特点是两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个 行星架。行星架上的长行星轮与前排行星齿轮机构的 大太阳轮啮合，同时还与后排行星齿轮机构的短行星 轮相啮合。短行星轮还与小太阳轮啮合。可以组成3个 前进档和1个倒档的行星齿轮变速器。
WA380-3装载机变速箱传动简图
ZL50装载机液力机械传动简图
（2）按变速器轴数分：二轴式、平面三轴式、空间
三轴式与多轴式等.
二轴式
平面三轴式
多轴式

二轴式变速器：两轴是指车辆前进时，传递动力的 轴只有第一轴和第二轴。

三轴式变速器：三轴是指车辆前进时，传递动力的 轴有第一轴、中间轴和第二轴（除直接档外）。
n1 =n2 =n3
i=1
（直接档）
二、 行星式动力换档变速箱
ZL50型轮式装载机是双涡轮液力变矩器，动
力变速器仅用了2个行星排，具有2个前进档和1个
倒档。
图11-19 ZL50型装载机液力机械传动
1-工作油泵；2-变速油泵；3-一级 涡轮输出齿轮；4-二级涡轮输出齿 轮；5-变速油泵输入齿轮；6-导轮 座；7-二级涡轮；8-一级涡轮；9导轮；10-泵轮；11-分动齿轮； 12-变速箱输入齿轮（轴）；13-单 向离合器滚子；14-单向离合器凸 轮；15-单向离合器外环齿轮；16太阳轮；17-倒档行星轮；18-倒档 行星架；19-一档行星轮；20-倒档 齿圈；21-后桥输出轴；22-前后轴 离合套；23-变速箱输出齿轮；24前桥输出轴；25-输出齿轮；26-二 档输入轴；27-离合套；28-二档油 缸；29-“三合一”机构输入齿轮 ；30-二档活塞；31-二档摩擦片； 32-二档离合器受压盘；33-倒档、 一档连接盘；34-一档行星架； 35-一档油缸；36-一档活塞；37一档齿圈；38-一档制动器摩擦片 ；39-倒档制动器摩擦片；40-倒档 活塞
前进
一 二 三 四
B，C B，E B，D B，F
2—6—5—10—8—13 2—6—4—9—8—13 2—6—7—12—8—13 2—6—11—8—13
倒退
一 二 三 四
A，C A，E A，D A，F
1—3—4—5—10—8—13 1—3—4—9—8—13 1—3—4—7—12—8—13 1—3—4—6—11—8—13
第四节 行星式动力换档变速箱

组成： 液力变矩器、行星 变速器、换档执行机构、 换档操纵控制机构。

排档： P：停车位；R：倒档； N：空档；D：高速档； L：低速档；
一、 简单行星排
1、行星齿轮机构
n2
n3
n1
单排行星减速器的传动比
n1+αn2-(1+α)n3=0
（1）太阳轮1为主动件，行星架3为从动件，齿圈2固定
图11-12 单离合器 1-齿轮；2-外鼓；3-钢片；4-压板；5、13-卡环；6-摩擦片； 7-内鼓齿轮；8、9、11-密封圈；10-活塞；12-分离弹簧；
特点：离合器采用阶梯液压缸，压力油先通至液压缸小 腔v，然后通过圆柱配合面缝隙，流至油缸大腔V。油缸小腔 是用来消除离合器片间间隙的，油缸大腔用来压紧。由于油 从小腔进入大腔经过节流，因此大腔的油压上升比较缓慢， 离合器的压紧力是逐渐增加的，这样可实现离合器平顺结合。

二、 推土机变速箱操纵机构
1、功用：保证按需要顺利可靠的进行换档。 2、要求： （1）在振动等条件影响下，操纵机构应保证变速器不 自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有锁定 机构。 （2）为了防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏， 在操纵机构中设有互锁机构。 （3）为了防止离合器不分离时不能换档，在操纵机构 中设有联锁机构。
倒档
1档
2档
图11-20 ZL50装载机液力机械传动简图 1-一级涡轮输出轴；2-二级涡轮输出轴；3-一级涡轮输出减速齿轮副 ；4-二级涡轮输出增速齿轮副；5-变速箱输入轴；6、11-制动器；7、 8-前、后行星排；9-二档输入轴；10-二档受压盘；12-闭锁离合器； 13-二档油缸轴；14-离合套；15-前桥输出轴；16-前、后桥离合器； 17-后桥输出轴；18-一级涡轮；19-二级涡轮；20-转向泵； 21、22-单向离合器；23-轴

换档方式：用人力拨动齿轮（或啮合套、或同步 器），进行变速或换向。
三轴式五档位变速器
三轴五档位变速器结构简图
（3）按轮系型式分：定轴式、行星式
定轴式变速箱： 所有齿轮都有固定 的旋转轴线，其换 档方式有机械式换 档和动力换档。 行星式变速箱： 有些齿轮的轴线也 在旋转，即自转与 公转；输入轴与输 出轴同心；只有动 力换档一种方式。