动力换档变速箱资料
南京工业大学动力换挡变速器精讲
机械与动力工程学院
3.行星传动的效率计算 啮合功率法 ：在行星传动中动力流分为两部分：一部
分通过牵连运动传递，这一部分没有齿轮啮合摩擦功率 损失；另一部分通过相对运动传递，这一部分通过齿轮 啮合传递，有啮合功率损失。 啮合功率Nx
N x M t (nt n j ) M q (nq n j )
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2、离合器的摩擦转矩
离合器Ф接合时的工作转矩为
M m i i M i
从减小传递扭矩的要求出发，离合器应尽可能的布置 在变速箱的高速轴上。 与相对转速nфx相乘，得
( M m n ) M i ni (1
x
i i
)
如果通过改变离合器的位置降低离合器 Ф闭合时所传递 的转矩，但同时也增大了离合器Ф分离后的空转相对转速。
由此可得，对于变速机构Dmax=5.5，换向机构Dmax=3.5。
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第二节 行星式动力换档变速箱原理
特点：动力换档变速箱中有许多行星排，换档动作主要依 靠制动器制动各行星排的齿圈实现的。
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行星架
齿圈
行星齿轮
太阳轮
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盘式制动器
带式制动器
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行星传动的闭锁: 在行星传动中如果某一行星排的太阳轮、 行星架、齿圈三个元件任意两个的转速相等，第三件的转 速也必然与前两个相等。 实际设计中，常利用这个方法(闭锁离合器)实现直接档。
图 6-9 DZ161 铲运机变速箱简图
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上节课内容总结 第一节 定轴式动力换档变速箱
1、定轴式动力换挡变速箱的结构原理。 两自由度 三自由度 按自由度分为 四自由度 3、磨擦离合器的布置位置选择
第六章 动力换档变速箱 行星
j1 ), ( t 1 , , t 2 )
即：q 2
, q R , ( j 2 , q 1 , , t R ), ( j R , j1 ), ( t 1 , , t 2 )
。括弧内为一个旋转构件。
3个转速方程，n=3)
3. 挡位数分析
（旋转构件是 j , q , t ; 制动器; 闭锁离合器的总称。）
④ 最小齿数 当α小于3时，行星排中太阳轮齿数最小。 当α大于3时，行星排中行星轮齿数最小。 最小齿数应避免根切并考虑轴和轴承的布置。一般行星轮 最小齿数 不小于14～17，太阳轮考虑到轴的尺寸最小齿数应取得更多 一些。
⑤ 齿轮的变位 为了凑传动比(n值)、避免根切和提高齿轮强度，可采用变位 齿轮
挡位数 = 制动操纵件数 + 闭锁离合器数
4．（变速箱）传动比分析
挡位数 =传动比 = 制动操纵件数 + 闭锁离合器数
方法：基于（1）操纵一个操纵件就可得一个传动比，
n t n q (1 ) n j 0
（2）运动特性方程 转速分析目的是求各挡的传动比和各旋转构件在不同挡位时的转速。 求各基本元件的转速 ① 列出n个转速方程(以单行星为例)， 设变速箱有n个行星排共3n个基本元件。
Tj (1 )
（4-20）
得单行星行星排理论内转矩关系式：
Tt
（4-21）
对双行星可用类似方法求得理论内转矩关系式：
Tt Tq Tj ( 1 )
（4-22）
2。行星传动的能量损失—传动效率
注：（诸上册165-168）
行星传动中，（1）牵连运动没有齿轮啮合摩檫功率损失； （2）相对运动中通过齿轮传递，有损失。 （3）固定件无能量损失，所以分别考虑t，j，q固定 时，。。 则：构件 t， q ，j 上的扭矩低于无损失情况。
基于动力换挡变速箱换挡控制策略的研究
基于动力换挡变速箱换挡控制策略的研究摘要：动力换档变速器是机械平地机最关键的部件，它是平地机的动力和速度转换的核心，它的换档控制直接关系到平地机的乘坐舒适度和零部件的寿命。
针对机械平地机在载荷快速变化和经常换档的情况下，进行变速器的换档质量和控制策略的研究是十分必要的。
因此，对换挡控制策略的研究主要是为了改善换挡质量，降低换挡冲击，使换挡过程快速、平稳、无冲击地进行，从而改善汽车的乘坐舒适性和使用寿命。
关键词：机械式平地机；动力换挡变速箱；换挡策略；测试引言：本文介绍了机械式平地机动力换档变速器的技术状况，并对目前影响其换档质量的几种主要控制策略进行了讲解，，总结出了造成这种情况的原因，并给出了相应的处理方法。
1、动力换挡变速箱的换挡品质评价1.1换挡时间换档时间是反映换档质量的综合指标，要想提高换档质量，就必须在平顺性换档的前提下，尽可能地减少换档时间。
在实际试验中，可以通过在车辆行进方向上的加速来替代换档冲击[1]。
1.2换挡时间与换挡冲击度的关联对于重型平地机，若换档时间太长，则会导致工作车的速度骤然降低，一旦换档完毕，因车速降低，无法与现有引擎转速相适应，则会导致引擎失速，严重时会导致引擎失灵。
要消除这种情况，降低离合器的滑磨功、提高效率、提高摩擦片的使用寿命，必须尽可能地缩短换档时间，但是这样做会增加换档的冲击力（也就是在换档的时候出现撞车），从而降低驾驶舒适性。
因此，研究换档质量的关键在于考虑换档时间与换档冲击之间的矛盾，采用最佳的控制策略，既能满足汽车的行驶需求，又能满足汽车行驶的舒适度。
2、换挡控制策略电子式动力换档齿轮箱K1至K8是换档离合器，而 A至 H是与离合器的离合相对应的电磁阀。
换档变速器的换档过程，实际上就是通过电磁阀来控制相应的离合器进行接合和脱开，从而将动力通过不同的路径从输入轴传输到输出轴。
目前，我国的电子式换档变速器在我国的应用并不多，对其控制策略的研究也较少，现有的研究集中在换档时开关位置的选取和离合器油压的控制上。
2.2动力换挡变速箱构造与维修
变速、变矩油泵
工作油泵
动力输入
变 速 操 纵 阀
动力输出
任务二 动力换挡变速箱构造与维修
Connected with turbine
Connected with stator
Connected with HYD pump (PTO)
任务二 动力换挡变速箱动力传递
动力源发动机
变矩器弹性板
变矩器泵轮
工程机械底盘构造与维修
发动机 后桥
变矩器 变速箱 前轴
后驱动轴
驱动
前桥
任务二 动力换挡变速箱构造与维修
知识目标： 1、会描述动力换挡变速箱功用、类型及原理。 2、会描述动力换挡变速箱典型结构。 3、会分析动力换挡变速箱各档动力传递路线。 4、会分析动力换挡变速箱控制原理。 5、会分析动力换挡变速箱常见故障原因。
动力换挡变速箱类型特点
5、动力换档比人力换档作业周期短，只用一根变速 杆，变速时无需减速和制动，因而在其他性能参数 相同时，生产率明显提高。
缺点： 1、结构复杂，零件多，制造困难（行星架、齿圈加工 复杂）； 2、选择传来自方案时，凑速比等设计工作费事；
简单行星排原理
行星轮 行星架
轮太阳
齿圈
主动片
• L ：9 ＋ D H ：4＋ D
R1：A＋ 1 R2： A ＋5
• 动力传递 F1+L B→2 → 3 → 8 → 9 → D →10 → 11 → E
• F2+L B → 6→7→8→9 → D→10→11→E
1、 动片 2、 齿轮 3、 弹簧 4、 承压板 5、 从动片 6、 齿轮包 7、 轴 8、 活塞
换挡离合器
单离合器式（一根轴上装一个离合器） 双离合器式（一根轴上装二个离合器，常共用外鼓 可减少轴的数量和变速器的径向尺寸）
采埃孚ZF变速箱培训PPT课件
流入和流出涡轮叶片的液流速度变化，引起液流动量矩的变化。由于涡轮叶 片改变了液流的动量矩，使涡轮获得来自液流作用转矩MT。由涡轮流出的液流 进入导轮D，导轮固定不动，液流在导轮内没有液能和机械能的转换。但由于 导轮叶片的限制，流入和流出其叶片的液流的速度不同，液流的动量矩发生变 化。动量矩发生变化使液流对导轮产生一个作用转矩MD。液流从导轮流出后， 再流入泵轮从而构成液力变矩器内的封闭循环，不断实现能量的转换和传递。 根据动量矩守恒定律，可得三工作轮转矩MD+MT+MB=0。
控制电路系统原理见图13，控制接线示意见图14。 当车辆出现问题需要进行电焊维修时，必须将EST-17电脑控制器上的 电览插头拔掉（切断通向电脑控制器的电路），否则可能会因电焊的冲击 电流将电脑控制器烧毁 。第3Biblioteka 页/共78页注意： 主机电焊维
修时，拔开电 控盒插头。
图12 EST-17控制器
第35页/共78页
第16页/共78页
图第177页W/G共27080页变速箱传动原理图
2）变速控制油路系统 WG200变速箱采用电液先导控制，其液压控制原理见图7所示。油路
系统主要由吸油滤清器、变速泵、管路压力油滤清器及变速操纵阀等组 成。变矩器和变速箱用油由变速泵提供，变速泵为齿轮泵，装于变速箱 内部，经取力轴由发动机直接驱动，其流量为Q=35升/1000转/分钟。变 速泵从变速箱油底壳mm，过滤面积为500cm2），滤清器配有一个压力旁通 阀（起安全保护作用）。油液经管路滤清器出来进入变速操纵阀，由变 速操纵阀主调压阀限制其工作压力（16―18bar）后分二路，一路经减压 阀（10bar）进入电磁阀作为先导油控制换档阀；另一路通过压力控制阀 进入档位阀。
变速箱换挡控制说明
结论 双涡轮液力变矩器相当于两挡自动变速箱，可相应减少变速箱挡数，以简化变速箱结构。
4-16
4-15
高速轻载时 超越离合器分离， 2Ⅱ单独传递动力。 低速重载时 超越离合器接合， 2Ⅰ和2Ⅱ共同传递动力。
行星变速机构由两个相同的简单行星排组成。
简单行星排六种方案传动比 表4-3
2.CL7铲运机行星变速箱
图4-14 CL7铲运机变速箱传动简图
变速箱组成 a.前行星变速箱 第一行星排。 b.后行星变速箱 第二、三、四行星排。 （2）自由度和挡数分析 a.前行星变速箱 两个操纵元件，可实现两个挡。 b.后行星变速箱 ①结构分析：五个旋转构件（B、C、D、E、2）。 ②自由度分析：Y = m – p = 5 – 3 = 2（m、p分别为旋转构件数和行星排数）。 ③挡数分析：二自由度，四操纵元件，可实现四个挡。
（4）“三合一”机构
01
几个齿轮同时传递动力，可采用小模数齿轮 。
02
零件受力平衡，轴承、轴、壳体等受力较小，结构紧凑，尺寸小 。
03
结构刚度大，齿轮接触良好，使用寿命长。
04
换挡主要采用制动器、固定油缸和固定密封，避免了大量的旋转油缸和旋转密封，操纵系统可靠性提高。
05
制动布置于变速箱外周，尺寸大，工作容量大。
组成 啮合套X和齿轮E、F、G、H等。
工作原理 将啮合套X接合，则车轮带动变速箱输出轴转动，通过齿轮E、F、自由轮9传给齿轮G、H，带动转向泵8和发动机转动，从而解决了发动机熄火后不能拖起动、拖转向和拖行时制动的问题。
发动机起动后，转速很快升高，动力传到不能反向传动的自由轮9时便被切断，以防止“三合一”机构被损坏；发动机起动后同时也应即行摘开啮合套X。
动力换档变速箱资料
分析说明 发动机故障 → 检查发动机 离合器打滑 → 检查各离合器油压及活塞油封； 检查有无过载现象
3）控制压力（主压力）偏低、不稳或表跳
操纵阀的阀芯卡滞 → 清洗或更换操纵阀 油泵吸空 → 检查油位、各油道及滤网有无堵塞， 确定原因后做出相应处理方法； 油泵失效 → 更换新件； 离合器活塞油封严重漏油 → 更换油封（异形密 封环）
挡位选择器
SG系列挡位选择器是一种电子器件，电源电压的波动应 在允许范围内，过高的电压可能损坏内部元件。使用非车 辆电源对选择器进行测试时，必须是直流稳压电源。输入 /输出信号线需严格按图纸连接，不可任意更改。用户利 用选择器的输出信号时（如AS、RF），负载电流应小于 0.5A。如超出此值，应使用继电器进行转换。 制动信号BR是外部对选择器的控制信号，需单独提供一 对触点给选择器，不可与“刹车灯”之类用电器接在一起。
4）润滑油温过高
变速箱内油位过高或过低 → 按要求注油 透气帽堵塞 → 检查透气帽 离合器打滑 → 检查离合器油压 制动器抱死或拖带严重 → 检查并进行调整 轴承烧损、油路不畅 → 更换烧损零件、检查油路及油泵 离合器打滑或烧损 → 检查工作压力，更换烧损零件 长期重负荷工作 → 暂停作业，待冷却后再行工作 冷却器损坏 → 检查冷却器（正常情况下润滑油在冷却器 内的进出油口的温差在10℃左右） 车辆内其它零部件过热经热传导后导致变速器过热 → 检查其它零部件（桥、发动机等）是否正常
三大块组成
液力变矩器
泵轮+涡轮+导轮（三元件式）
•内部液流方向：泵轮—涡轮—导轮—泵轮……
变矩器主要性能参数
变矩比K K=涡轮扭矩/泵轮扭矩
效率
zf和dana变速箱原理
zf和dana变速箱原理电控机械液压ZF变速箱 WG系列的工作原理ZF系类变速箱的档位转换采用ZF公司独立设计的E模块,接受液力变矩器涡轮转速和档位信号,进而控制液力变矩器动力传动方式转换,即由液力传动转换为机械传动,使其提速和动力传动非常平稳,又能提高传动效率。
顺利实现档位转换顺畅、档位闭锁可靠、作业机械机构状态联锁项目齐全、运行速度档位联锁安全等功能,对保护发动机及确保安全生产提供了基础保障。
图为 ZF WG2101 档位功能电液控制换档机构采用电液换档控制系统,变速箱内有一套包含泵、电磁阀、液压阀、离合器控制油缸在内的液压控制系统。
每一档位都有固定的电磁阀得电,打开控制油路,高压油推动离合器控制油缸,使相应的液压离合器结合,形成符合该档位传动比的传动线路,实现齿轮与轴连接、变速和功率传递。
WG型四档机械动力换档变速箱各档位电磁阀及离合器结合情况如表1所示。
液力变矩有两种力矩工况、三种状态(液力变矩,液力偶合和机械连接),其闭锁离合器WK的锁闭是用速度传感器和电子控制程序组件自动操作的,只有涡轮转速降到1 400 r/min以下且传动比i?0?65时,方可降低档位,否则,换档选择器被锁定,目的是防止变矩器涡轮速度过高时降档造成发动机飞车,所以降速时,应先降低发动机转速并必要时施加风制动,当变矩器闭锁离合器和换档选择器的自动控制锁闭机构被释放后,才可降低档位。
档位与速度最佳匹配标准见表2。
二变速箱档位转换电气控制过程1 E模块功能的说明控制E模块有六个脚,其功能见图1 ZF控制系统。
1脚是输出挂档盒锁闭电磁铁信号,此信号由28U1内部电路产生; 2脚是接地; 3脚是由挂档盒输出一个信号到这里,此信号为一个确定目前档位的信号,由28U1内部电路控制,该信号与接到28U1第4脚的涡轮转速信号1f35进行比较,确定28U1的1脚输出为+24 V或0 V; 4脚是由1f35输入ZF所接受的涡轮转速变化信号,是一个脉冲信号; 5脚是输出G39变换离合信号,控制ZF变换离合器的动作,此脚的输出完全由28U1的4脚输入信号经28U1的内部电路识别后决定输出+24 V还是0 V; 6脚是由转档盒输出一个变换离合电源到这里。
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液力变矩器
泵轮+涡轮+导轮（三元件式）
•内部液流方向：泵轮—涡轮—导轮—泵轮……
变矩器主要性能参数
变矩比K K=涡轮扭矩/泵轮扭矩
效率
K0 变矩器传动比i为0时的K值 约为80~90%
能容Mg 指泵轮在1000r/min时所能吸收的扭矩 循环圆 循环空间的轴截面（通过旋转轴的截面）
典型工况：
油品及油温
YD13/WG系列液力变速器采用8号液力传动油（6 号油不推荐使用），或选用符合SAE15W-40标准 的传动油
液力变速器决不允许用普通的齿轮油、机油作为 传动及润滑油。不清洁及不合规定的油品将造成 变速器工作异常！
驾驶室内监控的润滑油温应为变矩器的出口油温， 其温度最大不得超过120 ℃ 。正常工作油温应在 80~100 ℃之间。
油位检查方法
1）将车辆停于平坦地方； 2）变速器换挡手柄置于空挡位置“N”； 3）变速器工作温度在正常范围之内； 4）发动机处于怠速工况，转速约为1000r/min； 5）逆时针方向旋松油标尺，取出并擦拭干净； 6）油标尺插入加油管并旋紧，到位后再拧松取出； 7）步骤5及6应至少做2次，以保证检测的准确性； 8）40 ℃时油位应在下刻度“COLD”及中间刻度之间； 9）80 ℃时油位应在上刻度“HOT”及中间刻度之间。
1）发动机正常运转但不能行驶
未挂上挡 → 检查挡位选择器电路及挡位的准确 性（电控）；检查操纵阀杆是否回位，拆检后找 出不能回位原因并排除之（机控）； 变速箱内油位过低 → 按要求补充新油 油泵损坏或渗漏造成供油不足 → 更换新件，检 查密封面及油封
2）驱动力不足
变矩器入口油压低 → 检查变速箱油位；更换或 清洗滤清器及粗滤网；检查操纵阀中的压力控制 阀及控制压力阀是否正常
1）起动工况：iTB=o时的工况 2）最高（最佳）效率工况
3）高效工作区：效率值大于给定值（通常为75%）区域
4）偶合工况：变矩系数K=1
动力换挡变速箱
动力换挡：可在不切断动力情况下进行升降挡操作 通过带有湿式摩擦片的离合器实现
动力箱主要有齿轮、离合器、轴、箱体等组成 定轴式 工作及结构特点： 1）每个挡位必须有两个离合器同时工作才能实现 2）变速箱内共由6个离合器组成（指6前3倒结构），通 过它们之间的相互组合实现不同的挡位 3）离合器：KV、KR、K4——方向离合器
基本构造、原理、维护及使用
液力变速器在常林平地机上的应用
WG系列（引进德国ZF技术）
4644 006 171 （PY190C） 4644 006 189 （PY220C-3）
YD13系列
YD13 006 002 （PY165C）
WG/YD系列液力变速器 （长轴距型）
简介：
由液力变矩器+ 动力换挡变速箱+ 电液控制系统
加油及油位检查
必须在发动机处于怠速工况、停车挂空挡及变速器处于正 常工作的热平衡温度（一般为60~80 ℃)时来检查、控制 油面高度。
检查时机液控制的换挡（向）阀杆或电液控制的选择器手 柄必须置于空挡位置。 油温在80 ℃时，油位应在油标尺的中间刻度线与上刻度 线（HOT）之间，在40 ℃时油位应降至中间刻度线与下 刻线（COLD）之间。 说明书中用油量为参考值，需考虑到冷却器、两根油管、 变矩器等的油量；油量不足有可能造成牵引无力，油位过 高则可能引起变速器温升及透气帽的冒油现象。
——减少换挡冲击，提高换挡品质 变矩器入口油压：0.8MPa，出口油压：0.25MPa 电液控制优点：操纵正确方便，安装便利 E编码：不同挡位数，四个电磁阀的相互组合方式 挡位选择器
向
升挡：降低发动机转速后进行 降挡：各挡之间需停顿更长时间
保养
100工作小时保养 300工作小时保养 1000工作小时保养 2000工作小保养
注意：变速器应由专业人员或在其指导下进行维修及拆检！
常见易耗件清单
0634 401 078 搭扣密封环（1件/台） 0750 111 231 输入骨架油封75×100 ×10（1件/台） 0750 111 116 输出骨架油封WTB90 ×120 ×13（2件/台） 0750 131 053 旋转滤油器（1件/台） 4644 306 466 密封垫* （1件/台） 4642 306 318 密封垫* （1件/台） 4642 306 320 密封垫* （1件/台） 4644 306 479 密封垫* （1件/台） 4620 306 479 纸垫* （1件/台） 平面密封厌氧胶515，螺栓紧固兼密封厌氧胶212
前进挡 KV+K1 KV+K2 KV+K3 K4+K3 倒 挡 KR+K1 KR+K2 KR+K3
电液控制系统
液压控制分类：手控（机控）液动，电控液动 液压控制系统组成： 油泵+滤清器+控制压力阀+压力控制阀+换挡阀+旁通阀等 ·控制压力阀：主压力阀 1.3~1.7MPa ·压力控制阀：调节换挡瞬间的升压特性
换油及滤清器的更换
首次换油为100工作小时后，以后每隔1000工作小时或一 年（以先到为准）换一次油。 换油时应将车辆置于平地，尽量排干变速箱内的旧油，包 括散热器及相关管路。 变速器油温在40℃时放油效果最佳。 每次换油必须同时更换滤清器！ 滤清器拧紧方法：先在密封圈上涂一层薄油，拧进至箱体 面接触时，再用手或专用夹具拧紧1/3至1/2圈。 日常工作时应注意滤清器内的旁通阀是否是开启状态。
常见故障分析及排除方法
以下介绍的是YD13/WG系列变速器的一些常 见故障（异常现象）及相应的简易排除方法。有 些故障可由用户自行排除；如变速器的故障涉及 到维修或拆检，请由专业人员或在其指导下进行。 如遇到表中未涉及或非表中所分析的故障或异常 现象，应由专业人员进行现场分析并确定相应的 解决措施。
KV、K4前进 KR倒退 K1、K2、K3——挡位离合器
YD130/WG180系列 变速器传动原理图
离合器控制的五挡和六挡变速器 1挡 2挡 3挡 4挡 5挡 6挡
前进挡 KV+K1 K4+K1 KV+K2 K4+K2 KV+K3 K4+K3 倒 挡 KR+K1 KR+K2 KR+K3
离合器控制的三挡和四挡变速器 1挡 2挡 3挡 4挡