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拖拉机动力换挡技术 莫恭武 赵海瑞 魏国俊 摘要：随着我国拖拉机工业的发展，拖拉机技术水 平的升级换代迫在眉睫。其中，动力换挡（也叫负 载换挡）技术是国内拖拉机生产企业的研发方向。 通过介绍拖拉机动力换挡变速箱的工作原理，让读 者对动力换挡技术及发展应用现状有所了解。 关键词：拖拉机；动力换挡；变速箱 优点，因此，大多数动力换挡变速箱均采用行星 齿轮传动。 2.1 行星齿轮传动动力换挡变速箱 先介绍行星齿轮的工作原理。行星齿轮机构 具有四个基本元件：太阳轮、行星轮、行星轮 架、齿圈（如图 1）。行星轮滑套在行星轮架上， 同时和太阳轮、齿圈啮合。行星齿轮机构可以在 太阳轮、行星轮架、齿圈三个基本元件之间任选 两个元件作为动力输入和输出元件，采用制动或 其他方法使另一元件固定或以给定转速旋转，这 样单组行星齿轮传动变速器就以某一传动比传递 ???力。 1 拖拉机动力换挡技术概述 动力换挡技术，就是通过湿式离合器控制变 速箱换挡，通过液压控制系统实现传动器的不间 断换挡、换向操作。动力换挡技术是相对于传统 的机械换挡而言的。动力换挡拖拉机采用电子控 制系统，实现了拖拉机不间断换挡、换向，将复 杂的操作过程简化为简单的按钮操作，驾驶员可 以在极其短暂的时间内轻松完成复杂的各种作业 过程，不仅大大降低了操作难度和劳动强度，而 且还大大地提高了作业质量，从而实现了作业效 率的提升。 动力换挡可分为部分动力换挡和全动力换 挡。部分动力换挡，即机械（人力）、动力混合 换挡，主要应用在定轴轮系（定轴齿轮传动）变 速箱上，全动力换挡多用在摩擦元件布置的周转 轮系（行星齿轮传动）变速箱上。 2 拖拉机动力换挡变速箱工作原理 拖拉机动力换挡变速箱是利用液压离合器或 制动器实现拖拉机在载荷下换挡的机构。动力换 挡变速箱分定轴齿轮传动和行星齿轮传动两种。 定轴齿轮传动变速箱具有结构简单、制造容易、 便于采用通用的换挡离合器等优点，因此在轮式 装载机上，至今仍是一种典型结构。行星齿轮传 动具有结构紧凑(齿轮、换挡离合器或制动器的摩 擦元件等尺寸均小)、传动效率高、径向力平衡等 A.太阳轮 B.齿圈 C.行星轮架 D.行星轮 E.离合器片 图 1 行星齿轮机构构成图 单组行星齿轮机构具有八种传动方案（见 图 2、表 1）。 其操作方便，可获得较高的生产率，但结构较复 杂，成本高，只在部分大功率拖拉机上采用。两 挡动力换挡用于部分动力换挡的变速箱中，可实 现高低挡间不停车换挡。当负载增大时换入低 挡，负载减小则换入高挡。这样，能使有级变速 箱增加一倍的排挡数。内啮合行星式动力换挡机 构（见图 3所示）在输入件齿圈转动和制动太阳轮 时，行星架转动，输出动力，速比大于l。放松制 动器，接合离合器，使太阳轮与行星架互锁，此 时行星机构成一体转动，速比为1。外啮合行星式 动力换挡机构见图 4所示，放松制动器，接合离合 器，使输入件太阳轮与行星架成一体转动时，速 比为1。放松离合器，制动行星架，此时行星传动 转换成定轴传动，速比大于l。 2.2 定轴式齿轮传动动力换挡变速箱 定轴式动力换挡变速箱是将变速箱的换挡齿 轮用离合器与其轴连接起来，通过换挡离合器的 分离、接合实现换挡的。其特点是传动中齿轮与 轴的位置固定。基本原理如图 5所示：它由动力 输入轴1、中间轴7、动力输出轴9、离合器3和离 合器4、齿轮2和齿轮5的轮毂固装在一起。齿轮2 和齿轮5滑套在动力输入轴1上，与输入轴各自单 独旋转。齿轮8和齿轮10固定在动力输出轴上，分 别和齿轮6、齿轮2相啮合。齿轮6滑套在中间轴上 （中间轴在此仅起支承作用），同时和齿轮5、齿 轮8相啮合。离合器3和离合器4都处于分离状态 时，动力由输入轴传递到离合器3和离合器4的主 动片后再无法传递，变速箱处于空挡位置。离合 器3结合、离合器4分离时，动力由输入轴经离合 器3、齿轮2传递到齿轮10，最后由输出轴输出。 此时，齿轮5、6、8和离合器4的从动片随输出轴 空转，主动片随输入轴旋转，互不干涉。同理， 离合器3分离、离合器4结合时，变速器又实现倒 图 2 单组行星齿轮传动示意图 表 1 单组行星齿轮传动方案 方案 主动件 被动件 固定件 传动比 性能 1(图 2中①) 2(图 2中②) 3(图 2中③) 4(图 2中④) 5(图 2中⑤) 6(图 2中⑥) 7 太阳轮 齿圈 太阳轮 行星架 行星架 齿圈 行星架 行星架 齿圈 齿圈 太阳轮 太阳轮 齿圈 太阳轮 行星架 太阳轮 齿圈 行星架 1+k （1+k）/k -k k/（1+k） 1/（1+k） -1/k 1 减速 增扭 增速 减扭 任意两个连成一体 直接挡 8 无任意元件制动又无任二元件连成一体 三元件自由转 空挡 备注：k为行星排的特性参数。 如果将多组行星齿