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1、 叉车变速箱是将来自发动机的动力通过机械或液力传动传递到驱动桥上，其功用是改变发动机的扭矩和转速，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作，以满足车辆在各种工况下的行驶和牵引特性要求。它的分类：按动力形式：内燃动力传动、电力传动；按发动机形式：汽油动力传动、柴油动力传动、液化气动力传动；按结构形式：机械传动、液力传动、静压传动。绪 言第1页/共48页第一章 变速箱的功用及要求 第一节 变速箱的功用 在内燃机驱动的车辆传动系统中，变速箱的功用有三点：1、改变内燃机至驱动车轮之间的传动比，从而改变车辆的驱动力和行驶速度，以适应各种行驶工况的需要；2、使车辆能后退行驶；3、可切断内燃机至驱动车轮的动
2、力传递，以便于内燃机无载起动，便于车辆短暂停歇时使内燃机不熄火而怠速运转。第2页/共48页 第二节 对变速箱的要求 1、应有适宜的档数及合理传动比，使车辆具有良好的牵引性和经济性；2、应具有合理的后退档数，对于叉车、单斗装载机来说，由于后退的机会几乎与前进相等，应具有基本相同的前进和后退档数；3、换档应轻便，无冲击，以减轻驾驶员的劳动强度，提高劳动生产率；4、传动效率高，工作可靠，噪音小，寿命长；5、结构和制造简单，质量轻，轴向尺寸小，维修方便。第3页/共48页 第二章、机械变速箱 第一节 机械变速箱组成及动力传递路线 机械变速箱主要由一根主动轴，一根输出轴，一根主轴及一根惰轮轴（倒档用）组成
3、，每根轴上都有一种或几种不同齿数的齿轮，这些齿轮通过装在主轴上的两组啮合套式的同步器，利用换档手柄来进行换档，由输出轴通过低速齿轮和差速器及半轴将发动机的动力传到驱动轮上。空档位置（中位）来自主动轴1的动力通过常啮合的输入齿轮2，双联齿轮3与4传到高速齿轮6和低速齿轮11上，但由于操纵速度和方向的换档第4页/共48页 啮合套处于空档位置上，主轴输出齿轮和输出轴就不会转动，所以动力也不能输出。换档位置当拨动变速换档杆时，拨叉带动啮合套移动，通过同步器使各档齿轮啮合。动力传递路线为：主动轴输入齿轮双联齿轮高速或低速档齿轮同步器主轴同步器倒档齿轮或前进档齿轮输出齿轮输出轴，实现动力输出。前进一档传动
4、路线：1-2-3-4-11-10-8-9-12-16-15-17-18-5-21 第5页/共48页 前进二档传动路线：1-2-3-6-7-8-9-12-16-15-17-18-5-21 后退一档传递路线：1-2-3-4-11-10-8-9-12-16-15-14-13-19-20-5-21 后退二档传递路线：1-2-3-6-7-8-9-12-16-15-14-13-19-20-5-21 第6页/共48页13t机械变速箱传动路线图第7页/共48页13t机械变速箱装配图第8页/共48页 第二节 主离合器 在以内燃机为动力且采用机械式传动系统的车辆中，位于内燃机与变速箱之间的摩擦离合器称为主离合器。
5、它是这种传动系统中的必要组成部件。一、主离合器的功用：主离合器可以使内燃机与车辆传动系统结合或者分离，接合时靠摩擦作用传递动力。1、保证内燃车辆平稳起步 由于内燃机不能有载起动，因此在车辆起步之前，先将变速箱保持在空档位置，使内燃机与驱动车轮脱离联系，也就是卸除了内燃机的载荷，然后第9页/共48页 起动内燃机，待内燃机起动了并正常怠速运转后，再在主离合器分离的条件下，将变速箱挂入一定档位（一般是头档），这就完成了车辆起步的准备工作。再逐渐接合主离合器时，就可以使车辆逐渐起步。这时，内燃机已有一定转速，而车辆及其传动系统则须从完全静止逐渐加速，由于主离合器的主动部分和从动部分之间是摩擦传动，在传
6、递转矩的同时两部分可以相对滑动，从而保证与离合器从动部分连在一起的传动系统平稳的加速，车辆平稳起步。在离合器接合过程中，摩擦面传递的转矩逐渐增加，内燃机所受到的阻力矩也逐渐增加，故应同时逐渐踩下加速踏板，第10页/共48页 加大对内燃机的燃料供应量，使内燃机的转速始终保持在最低稳定转速以上而不致熄火。如果不是采用摩擦式主离合器，而是采用其它形式的离合器，则离合器接合时，内燃机与传动系统及整个车辆突然刚性地连接在一起，由于整个车辆和传动系统的惯性很大，不仅造成很大的冲击转矩，而且使内燃机的转速急剧下降到最低稳定转速（一般为300500r/min）以下，内燃机熄火而不能工作，车辆也不可能起步。2、
7、切断动力传递，使变速箱挂档和换档工作省力，减轻换档过程中的冲击 第11页/共48页 车辆在工作过程中，变速箱需经常换用不同的档位。换档是通过拨动齿轮或接合套来实现的。换档（脱档和挂档）时，如果没有切断内燃机传来的动力，那么，原来啮合着的一对齿轮（或接合套）因载荷没有卸除，接触齿间存在着压力和摩擦力，将使这对齿轮（或接合套）很难分开；另外一对需要进入啮合的齿轮或啮合套，因两者的线速度不等，将很难进入啮合，接合时产生很大的冲击，这都造成换档困难甚至轮齿损坏。为了避免上述情况，在换档（脱档和挂档）过程中，总是先踩下主离合第12页/共48页 器踏板，使离合器分离，暂时切断动力传递，使换档工作平顺省力。
8、3、防止传动系统过载 当车辆紧急制动时或作业阻力急剧增大时，车辆的速度急剧降低，而内燃机飞轮轴上的转动惯量很大，因而将产生很大的惯性转矩，其数值可能大大超过内燃机正常工作时所发出的最大转矩而使传动系统超载。装上离合器后，虽然离合器处于接合状态，但其传递的摩擦力转矩有一定值，当负荷超过该一定值时，离合器主、从部分之间将产生相对滑动，从而保护传动系统不致因过载而损坏。第13页/共48页二、主离合器构造及工作原理主离合器构造图第14页/共48页 主离合器是经常结合的摩擦式离合器，由主动部分、从动部分、压紧装置和操纵机构四部分组成。内燃机的飞轮、与飞轮装在一起的压盘壳和压盘总成是主离合器的主动部分。主
9、离合器的从动部分是摩擦片和从动轴，从动轴通过花键和摩擦片相连，并且另一段伸入变速箱内。作为压紧装置的弹簧（一般是多个弹簧沿圆周均布或一个弹簧中央布置）安装在压盘壳和压盘之间，主动部件和从动部件之间因有压紧力和摩擦力而能够传递转矩。操纵机构（又称分离机构）包括离合器踏板、离合总泵、离合分泵、分离拨叉套筒、分离拨叉、分离轴承和分离杠杆组成。其分离过程为：驾驶员踩下离合器踏板，踏板运动传递到离合总泵，将踏板作用力变为液压力，液压力推动离合分泵的推杆，将运动传到分离拨叉，分离拨叉拨动分离套筒和分离轴承，推第15页/共48页 动分离杠杆（几个分离杠杆沿周向均布）的内端，分离杠杆绕支点转动，其外端将压盘拉
10、着离开从动片，使压盘不再压紧从动片，离合器处于分离状态而不再传递转矩。车辆正常行驶时，驾驶员对离合器不予操纵，离合器处于接合状态，即主动部分和从动部分完全压紧。这种状态下离合器能传递的摩擦力转矩必须大于内燃机的最大扭矩，使主动部分和从动部分完全像一个整体一样旋转，不发生相对滑动。当车辆需要换档时，驾驶员需迅速踩下离合器踏板，使离合器很快能分离，中断转矩传递。在离合器分离状态下，驾驶员较快地进行第16页/共48页 换档（从原有档位脱下并挂入新的档位）之后，再逐渐地放松踏板，随着踏板的放松，压盘在弹簧力的作用下逐渐压紧从动片，主、从动部件之间的压力和摩擦力逐渐加大，传递的转矩也逐渐加大，离合器再次
11、接合。在离合器接合过程中，从动元件和主动元件之间有一个从转速不等到转速相等的滑磨过程，因此也总伴有发热和摩擦片的磨损，其发热和磨损程度主要取决于滑磨过程中滑磨功的大小。第17页/共48页 第三节 同步器 在机械式传动系统中，换档（变速和换向）是通过人力先踩下离合器踏板，切断内燃机的动力，然后操纵换档手柄来改变车辆的速度和方向，档位切换以后再逐渐松开离合器踏板，使车辆正常行驶，对变速箱换档操纵机构除了要求操纵轻便外，还要求：1、未经操纵不能自动脱档或挂档；2、挂档时不能同时挂入两个档；3、挂档后工作齿轮要以吃的全部有效长度啮合。第18页/共48页 一、改变传动比（变速）的方法：1、移动齿轮换档
12、如图中a所示，变速箱的传动系统中，有几对可供选择的齿轮副，每对齿轮副的传动比不同，只可以选择其中一对参与传动。每对齿轮都有一个齿轮可以在花键轴上作轴向移动，以决定这对齿轮是否啮合。当这几对齿轮都不啮合时，传动中断，就是空档。当需要改变变速箱的传动比时，移开原来啮合的齿轮副中的一个齿轮，使之不啮合，再移动待啮合的齿轮副中的一个齿轮，使之啮合，这就是换档。第19页/共48页第20页/共48页 用这种方法变速，齿轮一般为直齿轮，这种变速箱构造简单。制造容易。然而使用直齿轮将导致换档时齿轮不可避免地受到冲击，齿顶容易损坏，寿命较短；运转中有较大噪音，与斜齿轮比较齿轮较大。为了减小变速器工作时的噪声，减
13、小尺寸，提高寿命，应采用斜齿轮，并用移动接合套的方法换档。2、移动接合套换档 各齿轮副都采用经常啮合的斜齿轮，但每对齿轮中有一个齿轮是空套在轴上的，需通过接合套才能与轴相连。接合套是一种渐开线 第21页/共48页 花键离合器，其接合毂与轴固连，接合毂外缘和齿轮的一侧有外花键，接合套上有内花键。当接合套位于中间位置时，不与齿轮接合，当接合套被拨叉拨动，其内花键同时与接合毂和某一侧齿轮的外花键接合时，该齿轮便与轴连接而参与传动。当变速箱中所有接合套皆不与齿轮接合时，所有齿轮副只是空转，不传递转矩，就是空档。移动接合套使不同的齿轮副参与传动，就得到不同的传动比。用这种方法换档可使各齿轮副皆用斜齿轮，
14、因而运转平稳，冲击和噪声小，寿命第22页/共48页 较长，径向尺寸较小，但轴向尺寸较大，且在挂档时因内外花键圆周速度不等而产生冲击，为了避免冲击，可采用同步器。二、同步器的构造：同步器是在接合套换档机构基础上发展起来的，它除了仍保持原有的接合套，接合毂和对应齿轮上的外花键以外，还增设了特殊的结构，使接合套与对应齿轮外花键的圆周速度迅速达到一致（同步），并组织二者在达到同步之前相接合，因而保证换档过程迅速而无冲击。下图是叉车上广泛采用的锁环式惯性同步器的构造:接合毂与轴固连，接合毂两侧与齿轮之间第23页/共48页 各有一个青铜制成的锁环（也称同步环），锁环上也有外花键，齿轮上外花键和锁环上外花键
15、的每个键齿，在靠近接合套的一端，两面都切有倒角（称锁止角），接合套内花键齿的两端也有相同的倒角，齿轮在外花键一侧有外锥面，锁环有内锥面，两者锥度相同，两锥面接触后将构成摩擦面，在接合毂上还开有三个均布的轴向槽，槽中分别各安装一个滑块，滑块被两个弹簧涨圈的径向力压向接合套，使滑块中部的凸起正好嵌在接合套中部的内环槽第24页/共48页 中，因而滑块可能被接合套带动作轴向移动。滑块的两端伸入锁环的三个缺口中，只有当滑块位于缺口中央时，接合套和锁环的花键齿方可能接合。第25页/共48页同步器三维模型图第26页/共48页同步器装配图第27页/共48页 第三章 液力变速箱 1、组成：变矩器、供油泵、离合器
16、、控制阀和微动阀等。2、液力传动原理：通过液体介质进行能量传递，即利用液体的动能来传递，故又称为动能传递。第28页/共48页第29页/共48页 第一节 变矩器1：变矩器的作用：a）保证车辆起步平稳；b）减少传动系统的动载荷和消除传动系的扭振 c）在车辆行驶至最低车速或突遇阻力来不及换档时，不会导致发动机熄火；d）在一定范围内和有负荷条件下无级变化转速和扭矩。第30页/共48页2：组成：泵轮、涡轮、导轮，通常称为单级三元件两相变矩器。3：名词简介：级：安装在泵轮与导轮或导轮与导轮间的涡 轮数 元件：与液体发生作用的一组叶片所形成的 工作轮 相：借助于某些机构的作用，一些元件 在一定的工况下改变作
17、用，从而改 变变矩器的工作状态。第31页/共48页 4：相关参数：a）变矩比K：涡轮转矩和泵轮转矩的比值；b）效率：涡轮输出功率和泵轮输入功率的比值；c）能容：反映变矩器泵轮吸收能量的能力。第32页/共48页 5：变矩器工作原理及单向离合器的作用：变矩器泵轮由弹性板带动，并与飞轮连接，当发动机转动的同时，泵轮也开始转动，由于离心力的作用，泵轮内的液体沿着泵轮的叶栅喷出（此时机械能转变为液体动能），并流入涡轮的叶片，将力矩传递到输出轴，液体离开涡轮的方向在导轮的作用下发生变化，使它以最佳的角度流入泵轮，同时，产生一个反作用力矩，推着涡轮使得输出力矩比输入力矩大了一个与此反作用力等值的力矩第33页
18、/共48页 当涡轮转速增加并接近输入转速时，液流的角度变化减少，输出轴上的扭矩随着减少，最后液流开始以反方向流入导轮叶栅，使上述反作用力矩反向作用，在此情况下，输出轴上的力矩小于输入轴上力矩，为了防止这种情况发生，导轮内就装配了一支单向离合器，当上述反作用力矩以反方向作用时，导轮就自由转动，在此情况下，输入力矩等于输出力矩，从而保证高效工作。第34页/共48页第35页/共48页 第二节 液力离合器 1：液力离合器的作用：a）保证车辆换档平稳，b）减少换档过程系统的动载荷，c）由于采用多片式，可以传递较大的扭矩，而外形尺寸（直径）较小，d）由于采用连续的油冷却，减少了摩擦片过热和磨损，延长了使用
19、寿命，e）可以采用远程液压操控。2：组成：摩擦片、隔片、单向阀、活塞、弹簧、离合器壳体。为了使得摩擦片内、外径的滑磨线速度相差不大，各部分温升较接近，不致因过大的热应力使得摩擦片翘曲，通常取d（）D第36页/共48页3、工作原理：多片湿式液力离合器装在变速箱的输入轴上，液压油通过控制阀分配给前进或后退档离合器，实现换档换向。箱体内所有齿轮为常啮合式。空档时，活塞不动作，隔片和摩擦片处于分离状态；换档时，油压推动活塞压紧摩擦片和隔片，通过摩擦力把来自变矩器的动力传到前进档或后退档齿轮上；活塞上设有倒空阀。第37页/共48页第38页/共48页 4:液控单向阀（倒空阀）的作用：它是由液压力和离心力自
20、动控制的单向球阀，当离合器结合时，在操纵油压和离心力的共同作用下，使球阀关闭，当离合器分离时，操纵油压卸除，在钢球离心力和离心动油压力的共同作用下，使球阀开启，油缸内油液迅速从阀孔排出，离心动油压对活塞的压力也迅速消除，活塞在分离弹簧力作用下迅速移动返回,从而减少了摩擦片的发热与磨损。第39页/共48页第40页/共48页 第三节 供油泵一：作用：利用泵轮轴带动一对内啮合齿轮的齿轮泵，液力控制变速箱换档、变矩器进油、冷却的动力源。二：组成：主动齿轮、齿圈、定子、壳体三：工作原理：当供油泵在外力作用下旋转时，齿轮啮合点（线）把供油泵内密封容积分割成两部分。轮齿脱离啮合的那一侧，密封容积由小变大，形
21、成真空度，油箱的油在大气压力下，经吸油管进入泵的吸油口，吸入的油液被齿间槽带入啮合点的压油腔。在压油腔，轮齿进入啮合，密封容积由大变小，油被挤压出去，从压油口压到系统中。供油泵没有单独的配流装置，齿轮啮合点（线）起配流作用。第41页/共48页第42页/共48页 第四节 微动阀和控制阀 1、微动阀：由于叉车在装卸作业时，需要准确地将货叉摆放在货物地下方，而且车辆不能磕碰货物，同时在将装卸地货物摆放在规定的场所时，这都需要叉车能够缓慢准确地接近货物或规定地场所，因此，当踩下微动踏板时，微动阀就将流入液力离合器的油流卸荷一部分，短时间降低了离合器的油压，使摩擦片处于半结合状态，产生打滑现象，从而叉车
22、能够缓慢地移动，以达到准确控制叉车行驶地目的。实际上，微动阀地作用与机械变速箱干式离合器地作用类似。第43页/共48页 2、控制阀：它包括操纵滑阀、定压阀、调节阀三部分。定压阀用来控制液力离合器的油压在之间，并通过它把油分送到溢流阀输给变矩器中。调节阀位于微动阀和操纵阀之间，当操纵阀全开时，此阀就工作，以减少液力离合器结合时的冲击。溢流阀与变速箱壳体连接在一起，它使变矩器油压保持在之间。第44页/共48页 第五节 变速箱油路原理第45页/共48页 当发动机启动后，供油泵工作，它经滤清器从油箱（变速箱壳底）中吸油，流经定压阀，将压力油分别供液力离合器和变矩器。通过定压阀的油流入微动阀和操纵滑阀；另一方面通过溢流阀将油供给变矩器；从变矩器出来的油经油散热器加以冷却，然后润滑液力离合器，返回油箱。空档时，从操纵滑阀到离合器的油路是封闭的，此时定压阀打开，使油全部通过溢流阀输给变矩器，当操纵滑阀位于前进档或后退档时，从滑阀到前进离合器或后退离合器的油路连通起来，使各离合器分别动作；当一个离合器作用时，另一个离合器中的隔片和摩擦片处于分离状态，由冷却油润滑将热量带走，当微动阀作用时，导入离合器的油一部分或大部分通过微动阀直接排入油箱。第46页/共48页 谢谢大家！第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页