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1、 液力传动装置 动力换档定轴变速器设计变速器应满足以下要求：（1）保证牵引计算所确定的排档数目与各档的传动比；（2）能实现带负载换档，以提高运行的平均车速；（3）传动效率高；（4）使用可靠，有足够的使用寿命；（5）结构紧凑、操纵轻便、制造与维修方便；（6）换档平稳，噪声小。当定轴变速器的型式与方案确定后，具体的设计、计算包括：确定 离合器的位置；配齿计算；进行轴、齿轮、轴承等零件的强度、刚度、 寿命计算以及结构设计，最后绘制总图。确定离合器的布置位置换档离合器布置时，可以放在传动简图的不同位置上，而与传动比 无关。但它影响到变速器的结构和尺寸、离合器参数及换档性能。在确定离合器的位置时，应注意
2、限制离合器片的最大相对转速，为 此将离合器布置在中间轴或输出轴上，这往往造成离合器传递转矩的增 大，使离合器尺寸加大。将离合器布置在低速轴上，可使被动部分惯量 减小，因此换档冲击的动载荷减小。在设计中，为减小离合器、变速器的尺寸，在允许的摩擦片最大相 对转速下，应尽可能将离合器布置在高速轴上，这有可能使离合器尺寸 统一，便于生产规格化。选择离合器在轴上的轴向位置时，要从支承条件和使用性能来综合 考虑。离合器布置在轴的中间，结构紧凑、轴的受力情况好，但维修不 方便。离合器放在轴端，拆装维修方便，但往往造成悬臂结构，轴的受 力条件变坏，对离合器工作不利。选配齿轮配齿的目的是确定变速器各档齿轮的齿数
3、。一般是在已知变速器各 档的传动比和选定了轴中心距以及齿轮模数等条件下进行配齿的，它与 变速器的结构型式密切相关。工程机械上要求换档离合器主、被动片间相对转速许用值 按下式 计算式中 被动片平均半径，m； 相对转速许用值， rmin。 (1)（1）计算齿轮模数用类比法，可选一个基型变速器，其结构和使用条件与所设计的相 似，估算齿轮模数， 即 式中 、 分别为设计与基型变速器的齿轮模数；、 分别为设计与基型变速器传递的转矩。（2）估算齿数和 一般变速器轴中心距是由离合器尺寸确定的。两根轴间主、被动齿 轮的齿数和 与中心距A的关系为= （2）齿数和只能是整数，又因齿轮对的模数相同，故各档齿数和也相
4、同， 当用角度变位时，可少一个齿。（3）确定齿数主、被动齿轮的齿数 与 一定满足下式（3）式中 各档传动比。由于齿数和有个变动范围，故可选配出多种方案。（4）确定配齿方案根据传动比和相邻速比的变化率来确定选择的各配齿方案。按要求 的变速器传动比 进行配齿时，由于齿数必须圆整为整数，故实际所得 的传动比 与要求的可能有差别，通 常变化率 不要超过2，即（4）由于传动比有改变，使相邻速比 也有变化，如一、二档相邻速比 （5）其变化率 为= ，且 = （6）大型轮式装载机要求变速器传动比为0.55、1、1.82、3.30，前进和 倒退速比相同。 给定模数 7，由离合器尺寸决定轴中心距A=255265
5、，的变化 率各档允许2， 、 的变化率允许15， 的变化率允许为3 ，进行配齿。 图1 定轴变速器传动简图 1输入轴 2高低档轴 3变速档轴 4输出轴 z齿轮前前进档离合器 倒倒退档离合器 （2，4）2、4档离合器 (1,3)1、3档离合器（1）决定两轴间的齿数和为使尺寸紧凑，先以最小齿数和配齿，也可同时按几个齿数和配齿 。从获得的几组方案中选变化率最小的。（2）分配各级传动比 为使离合器尺寸不致过大，摩擦片转速较低，取 1、2轴前进档定传动比 。按 配齿，得 ，当倒档中间小齿轮 时，则 ，配齿得1、2轴传动比 。按已确定的前进档传动比=1.20，求得传动比应为：0.454、0.826、1.5
6、、2.73。（3）求各挡传动比并配齿 3、4轴排档齿轮速比，取2、4档时为0.65，配齿得 ，则1、3档配齿应为 。2、3轴上高低档齿轮速比：高档应为 ，配齿得 。低档应为 ，配齿得 。配齿后各档传动比为：0.55、0.99、1.81、3.28（4）验算各档 值和相邻速比变化率= =结构设计中对离合器摩擦片以及难以实行飞溅润滑的齿轮和轴承， 均需采用压力润滑。这也是动力换档定轴变速器结构上要加以解决的问 题。结构实例图2 ZL435装载机变速器结构图1底壳 2、7、14、32垫片 3、5、43卡环 4后桥驱动套 6、13、26、39、40轴承 8、15、20、35、42侧盖 9、27、31、3
7、4、44轴 10连接壳 11、16、17、19、24、29、 36、38、45齿轮 12啮合套 18中间隔盘 21油封盖 22油封 23、41凸缘 25、30离合器 28变速器壳 32锁止垫片 33离合器鼓动力换档行星变速器的设计行星变速器的特点与结构与定轴变速器相比，动力换档行星变速器具有下述优点：（1）结构紧凑，可以较小齿轮模数传递较大转矩；（2）实现动力换档较方便，因不受径向力作用，其工作和换档较 平稳；（3）结构刚度好、传动效率高；（4）便于功率的分流与汇流。（5）便于实现变速器的系列化。如三档变速器串连一个二档变速 器就成为六档变速器。 动力换档行星变速器的缺点是：结构复杂，加工与装
8、配精度高，零件 间连接复杂，造价高。设计动力换档行星变速器，一般要经历如下程序：（1）根据所确定的变速器档数与各档的传动比，草拟变速器的传 动方案；（2）根据行星排参数，确定各行星排的最小齿轮的齿数，并按 同心条相邻条件进行配齿，以确定各行星排齿轮的参数；（3）运用传动比与传动效率公式，精确算出各行星排的参数、 各档传动比及传动效率；（4）运用行星传动运动学分析方法，计算在各档工作时，行星 排各构件的转速，换档制动器与离合器摩擦片的相对转速，计算结 果列成表格，以供选轴承、确定换档制动器与离合器尺寸时参考；（5）运用行星传动动力学分析方法，检查各档传动中有无循环 功率，计算各行星排构件的转矩与
9、圆周力及换档制动器和离合器的 摩擦转矩，将结果列成表格，以便进行零件强度计算；（6）根据换档制动器、离合器所传递的转矩和相对转速来确定 其几何尺寸、所需摩擦片数及油缸尺寸；（7）进行结构设计，绘制装配图与零件图。在变速器的设计中应充分考虑各种机型间实现系列化、通用化和 标准化。三自由度机构实现一个档要同时操纵两个操纵件，因此换档系统 复杂些。但由于公用其行星排和操纵件，在档数较多时就有优越性了 。四自由度机构实现一个档要同时操纵三个操纵件，用于超过810 个档的传动。目前履带和轮式工程机械中多采用二自由度具有内外啮合的齿圈 式行星机构。行星变速器还可按有无正、倒档换向机构，按其在车辆 上的布置
10、型式，按降速档、直接档、超速档等等分类。行星变速器一般由三部分组成：（1）由单个或多个行星排组成的齿轮传动装置；（2）以摩擦离合器或制动器构成的操纵件；（3）变速器动力或自动换档的液压控制系统。图3 DZ161自行式铲运机变速器传动简图表1 DZ161自行式铲运机变速器传动特性图4 DZ161自行式铲运机液力传动装置结构图1油泵 2前行星排 3离合器2 4第一行星排 5制动器2 6第二行星排 7制动器3 8制动器4 9第三行星排 10换档操纵阀 11制动器1 12离合器1 13变矩器 14闭锁离合器行星变速器设计行星变速器方案设计 的目的是根据给定的各档传动 比，决定 结构性能、制造工艺最佳的
11、变速器方案简图 和各行星排参数。最简单的方法是把几个单行星排机构并联起来，实现几个档 传动方案。但因为单排行星传动所实现的传动比是有限的，有可能 由于传动比不合适而找不到方案，或在结构上布置困难。所以在实践中必须研究几个行星排来实现一个档，并尽可能 使每一排在实现各传动比时都参加工作。根据给定各档的传动比， 利用传动转速关系式，对行星排的各种组合进行综合分析，找出全 部可能实现方案，再从中挑选最佳的方案。已知TY320履带推土机变速器需实现三个前进档和三个倒退档，各 排行星传动的传动比为。变速器输出端的一级减速机构传动 比 =0.828。如输入转速与转矩分别为 、 ，试拟定变速器传动简图 。
12、（1）行星变速器传动方案的简图设计考虑到下述几点：确定传动方案 目前履带推土机多采用三自由度行星变速器，这可 由前后两个二自由度行星传动机构串联组成。为实现三个前进档和三个 倒档的要求，一般采用前行星机构控制传动中的旋转方向，而由后行星 机构实现换档；简化结构 在后行星机构的三个档位的变换中，用两个行星排实现 两个档的传动。另外，借助于换档离合器闭锁行星机构，以获得直接档 ； 改善性能 为尽量降低换档离合器的相对转速和提高变速器工作档 的传动效率，后行星机构中直接传动当作低档。便于拆装 变速器传动简图的设计步骤为： 设前行星机构的传动比是 与 ，后行星机构的传动比为 、 、 ， 则行星变速器各
13、档的传动比为令后行星机构I档为直接传动，则 ，由此得 根据计算的各传动比 、 、 、 、 ，查阅 有关单排、双排 行星传动 各种方案及传动 比的计算和效率值的图表，从中挑选出适 合上述传动 比的方案，再将其合理组合，即可得出变速器的传动 方案 简图 。图5 TY320履带推土机行星变速器传动简图多片式摩擦制动器 多片式摩擦离合器 分别为第1、2、3、4行星排参数 减速机构传动比 1泵轮 2涡轮 3导轮从传动方案导出变速器各档的传动比公式，分析传动效率与有关 的循环功率，评价传动方案的优缺点。（2）行星排参数的确定从已确定的变速器传动方案中，知其各档传动比为解联立方程组，得各行星排参数设计参考值
14、：根据以上求得的值， 应用配齿条件，并从零件通用性等工艺条件 考虑后（如可取各齿圈齿数相同），即可确定变速器各行星排的齿轮齿 数和实际的的值。 如将行星排实际参数 值代回传动比计算 公式，可确定变速器各档的实际传动比。 表2 TY320推土机行星变速器的传动特性据此，可进行进一步的运动学和动力学分析。操纵系统与自动换档按换档操纵方式可分为两大类，即手动换档和自动换档。手动操纵有液压和电液压两种。前者由驾驶员用手动选档阀直接操 纵换档，后者用电钮或其它形式开关来控制电磁阀实现液压换档。自动换档有液压和电液压两种。前者将车速、节气门开度或发动机 进气歧管内的真空度等参数转换为油压信号，通过油压控制
15、进行自动换 档，后者是将车速、节气门开度等参数转换为电信号，由电子换档控制 器控制进行换档。工程机械由于是中、低速负荷作业，一般采用手动操纵换档；但在 大功率、多档传动的工程机械上多采用自动换档或部分自动换档。在轿 车、公共汽车、重型载重汽车等车辆上更多地采用自动换档。 对自动换档系统的要求： a. 自动换档系统应能最有效地利用发动机的功率，以便获得最佳动力性 和燃料经济性； b. 换档系统能按比例地将换档参数转换成液压或电信号，以保证换档的 要求，进行准确和及时地换档； c. 换档接合过程应平缓、无冲击和振动，避免动力中断，以保证行驶舒 适和安全；d. 换档动作准确，以免同时挂上两个档，不得在空档以外的档位启 动发动机等； e. 驾驶员可以干预自动换档，如提前换入高档或强制换入低档，以 便及时改善车辆性能
