工程机械变速器发展历程工程机械传动系的发展历程与主机的发展是同步的以装载机为例，其传动系皆从拖拉 机、汽车传动系演变而来20 世纪 60 年代初，装载机的特征结构形式已基本定型，其传动 系的型式格局也随之框定，小型机多采用机械式传动，中型和大型装载机采用动力换挡（液 力机械或全液压传动），超大型装载机（矿山开挖）采用电拖动及电动轮方式（如美国马拉松公 司的产品）其中，液力机械传动的发展有两种流派，一是以克拉克为代表的定轴式，产品强度高、 可靠、耐用：另〜类是以卡特彼勒为代表的行星式采埃孚是专业车桥制造商，前期也长期 生产行星式变速器，结构与卡特彼勒相似行星式变速器和定轴式变速器在工程机械上都广泛采用各有优缺点，行星式变速器的 优点是结构紧凑，尺寸小，可采用小模数齿轮和较小尺寸的轴和轴承，结构刚度大，工作寿 命长，且便于实施系列化、通用化其缺点是结构复杂、零部件多、制造成本高定轴式变 速器具有结构简单、加工及装配容易、造价低、离合器易于实现模块化设计，在同一系列中 可以通过增减离合器和改变离合器的布置，很方便地改变变速器的挡位和输出方式，但尺寸 较大，同时与之相配的变矩器采用单级、单涡轮结构，结构简单，成本低。
从结构而言，行星式优于定轴式，但定轴式变速器因在成本上的优势（据行业专家计算 同一技术水平的定轴式变速器制造成本仅为行星式变速器的65％），所以 20世纪80年代以 来，以采埃孚为首，包括卡特彼勒、小松皆由行星式转而采用定轴式（尤其在中小机型上）， 定轴式成为国际潮流发展方向装载机变速器结构形式 装载机传动系统由液力变矩器、变速器、变速器液压系统、传动轴、前后驱动桥和车轮 等组成，国产装载机主要采用以下3 种液力传动变速器双涡轮4元件变矩器+2进 1退行星式变速器该类变速器由双涡轮液力变矩器和行星式 动力换挡变速器组成，有1个前进、1个后退2个行星排，加上1个直接挡（II挡），结构简 单、挡位少，完全实现了单杆操纵变矩器有两个涡轮，一级涡轮直接传给变速器输入轴， 为各挡轻载变速状态二级涡轮通过超越离合器传给变速器输入轴，当各相应挡扭矩加大， 速度降低到超越离合器结合时，2个涡轮同时参力u-r-作，为相应挡的低速大扭矩状态，这 一切都是由超越离合器根据速度的高低自动实现的实际上该变速器有4个前进挡， 2 个后 退挡，每个挡都有一个高低速自动换挡，因此该变速器比普通多挡多杆操纵的变速器操纵性 能要好。
但它也有两个很主要的缺点：双涡轮变矩器比简单 3 元件变矩器效率低，功率损失 大：超越离合器易失效（造成变矩器不能输出重载工况）单涡轮3元件变矩器+4进 3退定轴式变速器此类变速器的特点是除输入和输出轴外， 其他中间轴都是固定不转的：变速泵采用效率较高的内啮合齿轮泵，并且安装在壳体内；材 质特殊，采用压淬等热处理新工艺，齿轮采用磨齿和齿面强化处理等换挡控制采取电子一 液压动力换挡，只需 1 根电子换挡手柄就能实现换向和换挡操作，并且在换挡手柄端设置有 能实现从Il挡到I挡的强制换挡KD键由于采用电脑控制换挡装置，因此除了实现4进3 退之外，能很容易实现6进 3退，扩展了变速器的使用范围变速操纵阀设有平稳结合阀， 使变速器的变速过程平稳、冲击小结构紧凑，对材质和热处理工艺要求高；精度要求高， 需要先进的设备和制造工艺；配件资源和维修技术要求较高，导致使用成本较高单涡轮3元件变矩器与4进 4退．4进2退或3进3退液压机械半动力换挡变速器组合 此类变速器主变速部分一般采用 3 自由度机构（液压离合器换挡），副变速则采用机械换挡机 构，每个挡位需结合2 个离合器采用机械一液压动力变速方式时，需要2 根变速操纵杆（1 根进行换向操纵， 1 根进行换挡操纵）。
为了简化结构，一般采用软轴操纵，但软轴空行程 较大，难以精确控制行程，因此操纵手柄难以用卡槽限位，使换挡操作没有空间铰接变速机 构那么清晰准确，甚至有可能造成误挂挡位当增加机械换挡副变速时，需再增1 根操纵杆， 因变速操纵杆系太多，不仅增加了空间布置的难度，也增加了操作人员操纵的难度和疲劳强 度，因此采用电子一液压变速方式是最好的选择国产装载机变速器现状 我国工程机械传动系通过“七五”时期以来的大规模技术改造及技术引进，与国外企业 合资、合作，无论是产品品种、产量、质量以及技术水平都得到了飞速发展但在设计、工 艺、质量和试验等手段上与国外先进水平相比存在差距，材料、电子控制方面也相对落后 目前国内装载机主要采用行星式变速器和液力机械半动力换挡变速器，相当于国外20 世纪 70 年代技术水平，结构陈旧，技术落后，只能够满足各类中低档主机的需要与国外先进 产品相比，国产工程机械传动件在技术性能和可靠性上，总体要相差20 年左右的水平目 前国产传动件寿命一般为进口件的1 / 3〜112,国内产品平均无故障时间约在200—300h, 国际水平则为500〜800h；国内产品大修期寿命为4000〜5000h，国际水平为10000h左右。
此外,就产品品种而言,国产传动件的品种约为国外品种的1, 5左右近几年随着我国现代化进程快速推进,带动了工程机械的高速发展,加之中国工程机械 产品在国际市场的性价比优势,主机出口快速增长但因国产传动系技术落后、可靠性差、 产品同质化严重、普通产品多、特色产品少、缺乏专有技术和自主知识产权,所以为国外传 动系产品留下了很大的发展空间,外资传动系制造企业不断加大在中国的投资国产装载机变速器研发方向 可靠性是变速器研发的首要目标,电子化变速操纵(电子一液压动力换挡和自动换挡)是 变速器发展的方向,研发符合中国国情的变速器应该关注以下几个问题1) 采用类似于单涡轮3元件变矩器+4进3退定轴式变速器的结构行星变速器中,行 星轮架悬臂支撑,内齿轮径向浮动(没有轴承定位),齿轮轮齿比较宽,倒挡行星轮架和1 挡 内齿轮轴向浮动(只靠摩擦片限位),行星轮易轴向窜动,这些结构会产生异常的轴向力使变 速器产生故障另外,由于制造方面的误差,也会使超越离合器等零部件发生故障并且各 个挡位总成都装在 1 根轴线上,其积累误差会影响到其他零部件,轴向力也会传递到其他零 部件上定轴式变速器具有结构简单、加工及装配容易、造价低、离合器易于实现模块化设计, 在同一系列中可以通过增减摩擦片和改变离合器的布置,很方便地改变变速器的挡位、输出 扭矩和方向,变速器每根轴上的零部件都能准确定位,并且误差不会累积到另一根轴上,故 障要比行星式变速器少。
从可靠性来看,定轴式变速器是比较理想的,现在国外装载机普遍 采用定轴式变速器采用多挡位定轴式变速器后,不需要采用双涡轮4元件变矩器来增加挡 位,也就不再需要超越寓合器来整合两个涡轮的动力输出,而采用结构相对简单的单涡轮3 元件变矩器2) 变速操纵杆采取电液换挡或机械1 根(2根)操纵杆为提高产品的档次,变速器采用 电子一液压动力换挡或自动换挡,可采用类似于采埃孚的电子操纵手柄实现换向和换挡操 作为降低成本,变速器采用机械一液压动力换挡时,可采用2根变速操纵杆或采用类似于 CAT966E 的操纵杆实现换向和换挡操作,但机构比较复杂,且需变速操纵阀操纵力比较小3) 发展模块化的 3 元件、单工况变矩器4) 加强齿轮 NT 技术、材料热处理技术、电控技术、质量控制技术的引进、研究、消化 和吸收工作,缩小与国外先进水平的差距5) 中高端产品采用全液压、电子及智能(自动挡)换挡功能以及自动故障检测功能等,以 满足特殊用户和出口的需求。