CN102239757A - 大马力农机装备无极变速传动箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大马力农机装备无极变速传动箱,包括外壳体、由液压无极变速HST驱动的输入轴及安装在输入轴上的主动齿轮、从动齿轮、变速档位齿轮传动机构、转向离合制动机构以及左转弯传动大齿轮和右转弯传动大齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合，左转弯传动大齿轮和右转弯传动大齿轮均与转向离合制动机构通过齿轮啮合传动连接，变速档位齿轮传动机构与转向离合制动机构之间通过齿轮啮合传动连接，左转弯传动大齿轮和右转弯传动大齿轮分别与对应一侧的行走机构的传动轴相轴接，采用本发明可有效提高传动性能，实现各档转速控制及可同时进行离合制动，且承受大功率输出，可以经受负荷高低变化的频率防止传动箱产生爆裂。

Description

大马力农机装备无极变速传动箱

  

技术领域

本发明涉及农机装备技术领域，具体来说是一种大马力农机装备无极变速传动箱的技术。 

  

背景技术

针对我国南方水田粘度较大的特点，原有小马力柴油机在实际的农田耕作过程中，发现传动箱的齿轮磨损过快，影响农田作业精度，因此这种工作环境需要大马力机械驱动装置，然而现有的大马力机械驱动装置的传动箱在承受高低频繁变化载荷时容易出现爆缸的现象。 

  

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效提高传动性能，实现各档转速控制及可同时进行离合制动，且承受大功率输出，可以经受负荷高低变化的频率防止传动箱产生爆裂的大马力农机装备无极变速传动箱。 

本发明通过下述技术方案来实现： 

一种大马力农机装备无极变速传动箱,包括外壳体，其特征在于: 所述大马力农机装备无极变速传动箱还包括由液压无极变速HST驱动的输入轴及安装在输入轴上的主动齿轮、从动齿轮、变速档位齿轮传动机构、转向离合制动机构以及左转弯传动大齿轮和右转弯传动大齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合，左转弯传动大齿轮和右转弯传动大齿轮均与转向离合制动机构通过齿轮啮合传动连接，变速档位齿轮传动机构与转向离合制动机构之间通过齿轮啮合传动连接，左转弯传动大齿轮和右转弯传动大齿轮分别与对应一侧的行走机构的传动轴相轴接，变速档位齿轮传动机构包括双联齿轮、空套齿轮、变速杆叉、第一齿轮轴和第二齿轮轴，第一齿轮轴的一端轴接有所述从动齿轮，空套齿轮空套在靠近从动齿轮的端部，双联齿轮与第一齿轮轴花键连接，第二齿轮轴通过金属键依次安装有空档位齿轮、快档位齿轮和慢档位齿轮，其中双联齿轮由一级齿轮和二级齿轮同轴连接而成，一级齿轮和二级齿轮之间设有环形槽，二级齿轮的端部设有一同轴的圆柱腔，在圆柱腔壁上设有一圈齿牙且可以与空套齿轮相啮合，变速杆叉与双联齿轮的环形槽连接，第一齿轮轴和第二齿轮轴的两端均安装有轴承，第一齿轮轴上的空套齿轮、双联齿轮的二级齿轮和一级齿轮在变速杆叉的控制下可对应的与第二齿轮轴上安装的空档位齿轮、快档位齿轮和慢档位齿轮相啮合，第一齿轮轴上的空套齿轮、双联齿轮由二级齿轮和一级齿轮分别驱动第二齿轮轴上安装的空档位齿轮、快档位齿轮和慢档位齿轮转动，转向离合制动机构包括第三齿轮轴、动力齿轮，动力齿轮固定在第三齿轮轴的中央，动力齿轮的左右两侧分别设有左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮，在左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮上均设有拨叉安装槽，左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮分别与动力齿轮之间设有爪形离合装置，在左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮的外侧第三齿轮轴的两端分别设有摩擦片离合装置，摩擦片离合装置包括层叠的摩擦片和弹簧组件，层叠的摩擦片安装在外壳体上，第三齿轮轴的轴端穿过弹簧组件与重叠的摩擦片通过轴承固定在外壳体上，左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮分别与动力齿轮之间的爪形离合装置包括动力齿轮两侧设置在齿轮辊上的凸起和设置在左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮上的凸起，左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮上的凸起分别与动力齿轮两侧齿轮辊上的凸起配合连接，在拨叉安装槽内均连接有一拨叉，其中动力齿轮与第二齿轮轴上的快档位齿轮相啮合。

所述第一齿轮轴的一端设有从动齿轮轴接段，在靠近从动齿轮的轴接段设有空套齿轮空套段，在第一齿轮轴的轴圆柱面上还设有轴向均匀分布有键槽的键槽段。  

所述变速杆叉包括变速叉、变速叉轴和变速杆焊合，变速叉由两个相对的叉爪和轴套构成，两个相对的叉爪设置在轴套的一端，在轴套的另一端设有滑槽，在变速叉轴上设有变速档位缺口，变速杆焊合由条形金属板、拨叉杆、动力输入杆构成，拨叉杆焊接在条形金属板的一端，动力输入杆固定在条形金属板的另一端，动力输入杆安装在传动箱的外壳上且伸出外壳，变速叉的轴套安装在变速叉轴上，变速叉轴的两端安装在传动箱的外壳上，变速杆焊合的拨叉杆安装在变速叉轴套的滑槽内。

所述转向离合制动机构还包括中间齿轮传动组件，中间齿轮传动组件包括中间齿轮轴，在中间齿轮轴上安装有左转弯中间齿轮和右转弯中间齿轮，左转弯中间齿轮和右转弯中间齿轮之间安装有隔离轴套，中间齿轮轴的两端安装有轴承，其中左转弯中间齿轮与第三齿轮轴上的左拨叉驱动齿轮相啮合，在左转弯中间齿轮还设有一圈轮齿与左转弯传动大齿轮相啮合，右转弯中间齿轮与第三齿轮轴上的右拨叉驱动齿轮相啮合，在右转弯中间齿轮还设有一圈轮齿与左转弯传动大齿轮相啮合。 

所述输入轴上的主动齿轮还与割台输出轴上的一动力齿轮相啮合。 

本发明具有以下优点： 

本发明由于变速档位齿轮传动机构采用了双联齿轮和空套齿轮组合来实现档位变速，其中从动齿轮与第一齿轮轴是用花键连接的，所以又通过第一齿轮轴将该转速传递给双联齿轮，而空套齿轮与第一齿轮轴是动配合连接，不能传递扭矩，但空套齿轮右面的嵌牙式离合器只要与双联齿轮左面的嵌牙式离合器连接就可以得到其传递来的转速与扭矩，并向下再传递。由此可见，本发明避免了现有技术中每变档一次采用一个齿轮的方案带来的缺陷，如体积大，负荷高低变化的频率大时传动性能降低，难以承受大功率输出的要求。本发明中转向离合制动机构的设置，通过拨叉的偏转使左或右拨叉驱动齿轮脱离动力，刹车离合器使左或右履带停止前进，进而实现相应方向的转弯。在传动过程中还采用了摩擦片离合装置和爪形离合装置，加上嵌牙式离合器结构，在一个齿轮箱中同时采用了三种不同的离合器结构，通过本发明所述的技术方案，解决了大马力高性能无极变速器驱动装置中无极变速传动箱的变速档及转向问题，而且无极变速传动箱的体积可以做得很小，大大降低了成本和节省了个零部件的分布空间，使得其指标完全可以解决大型农用机械在南方水稻田的实操中出现传动箱内的零件经受不了负荷高低变化的频率而产生的爆裂问题。

  

附图说明

图1是本发明大马力农机装备无极变速传动箱结构图； 

图2是本发明大马力农机装备无极变速传动箱之双联齿轮剖切结构图；

图3是本发明大马力农机装备无极变速传动箱之双联齿轮侧视图（一）；

图4是本发明大马力农机装备无极变速传动箱之双联齿轮侧视图（二）；

图5是本发明大马力农机装备无极变速传动箱第一齿轮轴结构图；

图6是图5之B-B处剖切放大示意图；

图7是本发明大马力农机装备无极变速传动箱变速叉结构图；

图8是图7之A-A处剖切示意图；

图9是本发明大马力农机装备无极变速传动箱变速杆焊合结构图；

图10是本发明大马力农机装备无极变速传动箱变速杆焊合侧视图；

图11是本发明大马力农机装备无极变速传动箱变速叉轴结构图。

  

具体实施方式

下面结合附图对本发明大马力农机装备无极变速传动箱置作进一步描述: 

如图1所示, 本发明大马力农机装备无极变速传动箱, 包括外壳体、由液压无极变速HST驱动的输入轴1及安装在输入轴上的主动齿轮12、从动齿轮2、变速档位齿轮传动机构、转向离合制动机构以及左转弯传动大齿轮25和右转弯传动大齿轮26，主动齿轮12与从动齿轮2相啮合，左转弯传动大齿轮25和右转弯传动大齿轮26均与转向离合制动机构通过齿轮啮合传动连接，变速档位齿轮传动机构与转向离合制动机构之间通过齿轮啮合传动连接，左转弯传动大齿轮25和右转弯传动大齿轮26分别与对应一侧的行走机构28的传动轴27、行走机构30的传动轴29相轴接。

变速档位齿轮传动机构包括双联齿轮5、空套齿轮10、变速杆叉13、第一齿轮轴4和第二齿轮轴9，第一齿轮轴4的一端通过花键轴接从动齿轮2，空套齿轮10空套在靠近从动齿轮2的端部，双联齿轮5与第一齿轮轴4花键连接且双联齿轮5可沿第一齿轮轴4轴向滑动，第二齿轮轴9通过金属键依次安装有空档位齿轮8、快档位齿轮7和慢档位齿轮6，其中双联齿轮5由一级齿轮51和二级齿轮52同轴连接而成，如图2-4，一级齿轮51和二级齿轮52之间设有环形槽53（也称为双联齿轮的中间滑槽），二级齿轮52的端部设有一同轴的圆柱腔54，在圆柱腔壁上设有一圈齿牙55且可以与空套齿轮10相啮合，变速杆叉13与双联齿轮的环形槽53连接，在双联齿轮5的轴套孔56的壁上设有花键槽57。第一齿轮轴4的两端安装有轴承3，第二齿轮轴9的两端安装有轴承11，第一齿轮轴4上的空套齿轮10、双联齿轮5的二级齿轮52和一级齿轮51在变速杆叉13的控制下可对应的与第二齿轮轴9上安装的空档位齿轮8、快档位齿轮7和慢档位齿轮6相啮合（具体啮合也可以根据情况进行设置），第一齿轮轴4上的空套齿轮8、双联齿轮上的二级齿轮52和一级齿轮51分别驱动第二齿轮轴9上安装的空档位齿轮8、快档位齿轮7和慢档位齿轮6转动，双联齿轮5根据需要可以设置多级的齿轮。 

转向离合制动机构包括第三齿轮轴16、动力齿轮20，动力齿轮20固定在第三齿轮轴16的中央，动力齿轮20的左右两侧分别设有左拨叉驱动齿轮21和右拨叉驱动齿轮19，在左拨叉驱动齿轮21和右拨叉驱动齿轮19上均设有拨叉安装槽210，在左拨叉驱动齿轮21和右拨叉驱动齿轮19的外侧分别设有摩擦片离合装置，摩擦片离合装置包括层叠的设有中心孔的摩擦片17和弹簧组件18，层叠的摩擦片17安装在外壳体15上，第三齿轮轴16的轴端穿过弹簧组件18与重叠的摩擦片17通过轴承161固定在外壳体15上，在拨叉安装槽210内均连接有一拨叉，其中动力齿轮20与第二齿轮轴9上的快档位齿轮7相啮合。输入轴1上的主动齿轮12还与割台输出轴14上的一动力齿轮13相啮合。左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮分别与动力齿轮之间设有爪形离合装置，包括动力齿轮两侧设置在齿轮辊上的凸起和设置在左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮上的凸起，左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮上的凸起分别与动力齿轮两侧齿轮辊上的凸起配合连接。 

其中转向离合制动机构还包括中间齿轮传动组件，中间齿轮传动组件包括中间齿轮轴24，在中间齿轮轴24上安装有左转弯中间齿轮23和右转弯中间齿轮22，左转弯中间齿轮23和右转弯中间齿轮24之间安装有隔离轴套241，中间齿轮轴24的两端安装有轴承242，其中左转弯中间齿轮23与第三齿轮轴上的左拨叉驱动齿轮21相啮合，在左转弯中间齿轮23还设有一圈轮齿与左转弯传动大齿轮25相啮合，右转弯中间齿轮22与第三齿轮轴上的右拨叉驱动齿轮19相啮合，在右转弯中间齿轮22还设有一圈轮齿与左转弯传动大齿轮26相啮合。 

如图5-6，第一齿轮轴4的一端部设有从动齿轮轴接段41，在靠近从动齿轮的轴接段设有空套齿轮空套段42，在第一齿轮轴的轴圆柱面上还设有轴向均匀分布有键槽44的键槽段43，第一齿轮轴4的两端均设有安装轴承的安装位45。变速杆叉13包括变速叉31、变速叉轴33和变速杆焊合32。如图7-8，变速叉31由两个相对的叉爪311和轴套312构成，两个相对的叉爪311设置在轴套312的一端，在轴套312的另一端设有滑槽313。如图11，在变速叉轴33上设有变速档位缺口331。如图9-10，变速杆焊合32由条形金属板321、拨叉杆322、动力输入杆323构成，拨叉杆322焊接在条形金属板321的一端，动力输入杆323固定在条形金属板321的另一端，动力输入杆323安装在传动箱的外壳上且伸出外壳，变速叉的轴套312安装在变速叉轴33上，变速叉轴33的两端安装在传动箱的外壳上，变速杆焊合32的拨叉杆322安装在变速叉轴套的滑槽313内。变速叉31的作用是它的两个叉爪311插入双联齿轮5中间的环形槽53中，在向左或右移动时带动双联齿轮5移动至适当位置，与不同的齿轮啮合，起到变速的作用。变速叉轴33的作用是变速叉31安装在变速叉轴33上，变速叉轴33的两端安装在传动箱体（传动箱体分为左右两个）上，其作用是支撑变速叉31能正常工作，另外变速叉轴33上的四个缺口331起确定变速档位置的作用。 

变速杆焊合32的作用：变速杆焊合32安装在传动箱体上，其上部的拨叉杆322安装在变速叉的滑槽313内，目的是将变速杆焊合的摆动转换成变速叉的移动，另外轴伸出传动箱体外的部分与位于传动箱外的变速杆焊合安装在一起 主要是要将外面的变速要求传递到箱体内以实现变速的目的。第一齿轮轴4的作用有两个：1.支撑双联齿轮5、空套齿轮10和从动齿轮2，三个齿轮能安装在轴上并能使支撑双联齿轮5正常移动；2.传递工作扭矩。双联齿轮5是一个双联齿轮加上起联轴器作用的内齿，在变速杆叉13的正确定位及其它齿轮的配合下，能起到三个位置三挡变速的功能。 

从动齿轮2由液压无极变速HST通过输入轴11及主动齿轮12驱动，其中HST来源于“Hydro Static Transmission（静液压无级变速器）”的英文单词头文字缩写，是液压泵与马达一体的无级变速装置。 

下面简述工作原理： 

    一）变速系统工作过程：

    因液压无级变速器HST安装在传动箱的外壳体上，其驱动的输入轴上的主动齿轮直接从动齿轮啮合，当HST从柴油机得到动力后，其驱动的输入轴上的主动齿轮就可以通过HST的调速手柄调节输出从0～2600r/nim的无级变速，故从动齿轮就能得到从0～1300r/nim的转速，并且扭矩也增大了（如一倍），由于从动齿轮与第一齿轮轴是用花键连接的，所以又通过第一齿轮轴将该转速传递给双联齿轮，而空套齿轮与第一齿轮轴是动配合连接，不能传递扭矩，但空套齿轮右面的嵌牙式离合器只要与双联齿轮左面的嵌牙式离合器连接就可以得到其传递来的转速与扭矩，并向下再传递。

    因直接用液压无级变速器HST驱动履带是带不动的，主要是速度太快，扭矩不够，所以必须用传动箱来降低转速，增大扭矩。当需要变速时，驾驶员须将驾驶台上的副变速手柄扳到设定的档位上，这时上端与之相连的连杆，下端亦与变速杆焊合（外）相连，并将它旋转到了一个设计好的角度，因变速杆焊合（外）与变速杆焊合（内）是固定连接的，所以变速杆焊合（内）在传动箱内也同时旋转了这个角度，它在旋转的的同时因它的拨杆嵌入变速叉的长槽内，拨杆的旋转运动通过长槽变成了变速叉的直线移动，又因变速叉的两个卡爪安装在双联齿轮的中间滑槽内，只要变速叉移动双联齿轮就跟着移动，最终双联齿轮就被它们的连锁运动定位在一个确定的档位上。 

二）转向，刹车系统工作过程： 

    1、左右转弯：因两个转向液压油缸安装在传动箱上，其位置正对准操向离合器杆外左焊合与操向离合器杆外右焊合，如果收割机需要向左转，只要驾驶员向左扳动转向操纵杆，这时转向操纵杆下部就会压下左转行程开关，该开关接通电磁液压阀的线圈使左转油路通畅，左转油缸动作后压下操向离合器杆外左焊合，使其带动拨叉偏转，而拨叉偏转时又因其两个卡爪安装在左拨叉驱动齿轮中部的拨叉安装槽内，故又带动该齿轮向左移动，移动后该齿轮脱离了动力，又压下了刹车离合器使左履带停止前进，但右边的履带仍然前进，这样收割机就以左履带为圆心向左快速转弯。右转弯与左转弯一样原理。

    2、刹车：当收割机需要刹车时，只要踩下刹车踏板，踏板拉动一根刹车拉线，该拉线的套管与钢丝绳分别接在操向离合器杆外左焊合与操向离合器杆外右焊合上，只拉线一拉，左右两边的操向离合器杆同时动作，原来单边动作造成一边刹车，现在两边动作就是两边刹车，故收割机就停止在原地了。 

Claims (5)

1. 一种大马力农机装备无极变速传动箱,包括外壳体，其特征在于: 所述大马力农机装备无极变速传动箱还包括由液压无极变速HST驱动的输入轴及安装在输入轴上的主动齿轮、从动齿轮、变速档位齿轮传动机构、转向离合制动机构以及左转弯传动大齿轮和右转弯传动大齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合，左转弯传动大齿轮和右转弯传动大齿轮均与转向离合制动机构通过齿轮啮合传动连接，变速档位齿轮传动机构与转向离合制动机构之间通过齿轮啮合传动连接，左转弯传动大齿轮和右转弯传动大齿轮分别与对应一侧的行走机构的传动轴相轴接，

变速档位齿轮传动机构包括双联齿轮、空套齿轮、变速杆叉、第一齿轮轴和第二齿轮轴，第一齿轮轴的一端轴接有所述从动齿轮，空套齿轮空套在靠近从动齿轮的端部，双联齿轮与第一齿轮轴花键连接，第二齿轮轴通过金属键依次安装有空档位齿轮、快档位齿轮和慢档位齿轮，其中双联齿轮由一级齿轮和二级齿轮同轴连接而成，一级齿轮和二级齿轮之间设有环形槽，二级齿轮的端部设有一同轴的圆柱腔，在圆柱腔壁上设有一圈齿牙且可以与空套齿轮相啮合，变速杆叉与双联齿轮的环形槽连接，第一齿轮轴和第二齿轮轴的两端均安装有轴承，第一齿轮轴上的空套齿轮、双联齿轮的二级齿轮和一级齿轮在变速杆叉的控制下可对应的与第二齿轮轴上安装的空档位齿轮、快档位齿轮和慢档位齿轮相啮合，第一齿轮轴上的空套齿轮、双联齿轮由二级齿轮和一级齿轮分别驱动第二齿轮轴上安装的空档位齿轮、快档位齿轮和慢档位齿轮转动，

转向离合制动机构包括第三齿轮轴、动力齿轮，动力齿轮固定在第三齿轮轴的中央，动力齿轮的左右两侧分别设有左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮，在左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮上均设有拨叉安装槽，左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮分别与动力齿轮之间设有爪形离合装置，在左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮的外侧第三齿轮轴的两端分别设有摩擦片离合装置，摩擦片离合装置包括层叠的摩擦片和弹簧组件，层叠的摩擦片安装在外壳体上，第三齿轮轴的轴端穿过弹簧组件与重叠的摩擦片通过轴承固定在外壳体上，左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮分别与动力齿轮之间的爪形离合装置包括动力齿轮两侧设置在齿轮辊上的凸起和设置在左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮上的凸起，左拨叉驱动齿轮和右拨叉驱动齿轮上的凸起分别与动力齿轮两侧齿轮辊上的凸起配合连接，在拨叉安装槽内均连接有一拨叉，其中动力齿轮与第二齿轮轴上的快档位齿轮相啮合。

2.根据权利要求1所述的大马力农机装备无极变速传动箱，其特征在于:所述第一齿轮轴的一端设有从动齿轮轴接段，在靠近从动齿轮的轴接段设有空套齿轮空套段，在第一齿轮轴的轴圆柱面上还设有轴向均匀分布有键槽的键槽段。

3.根据权利要求1所述的大马力农机装备无极变速传动箱，其特征在于:所述变速杆叉包括变速叉、变速叉轴和变速杆焊合，变速叉由两个相对的叉爪和轴套构成，两个相对的叉爪设置在轴套的一端，在轴套的另一端设有滑槽，在变速叉轴上设有变速档位缺口，变速杆焊合由条形金属板、拨叉杆、动力输入杆构成，拨叉杆焊接在条形金属板的一端，动力输入杆固定在条形金属板的另一端，动力输入杆安装在传动箱的外壳上且伸出外壳，变速叉的轴套安装在变速叉轴上，变速叉轴的两端安装在传动箱的外壳上，变速杆焊合的拨叉杆安装在变速叉轴套的滑槽内。

4.根据权利要求1所述的大马力农机装备无极变速传动箱，其特征在于:所述转向离合制动机构还包括中间齿轮传动组件，中间齿轮传动组件包括中间齿轮轴，在中间齿轮轴上安装有左转弯中间齿轮和右转弯中间齿轮，左转弯中间齿轮和右转弯中间齿轮之间安装有隔离轴套，中间齿轮轴的两端安装有轴承，其中左转弯中间齿轮与第三齿轮轴上的左拨叉驱动齿轮相啮合，在左转弯中间齿轮还设有一圈轮齿与左转弯传动大齿轮相啮合，右转弯中间齿轮与第三齿轮轴上的右拨叉驱动齿轮相啮合，在右转弯中间齿轮还设有一圈轮齿与左转弯传动大齿轮相啮合。

5.根据权利要求1所述的大马力农机装备无极变速传动箱，其特征在于:所述输入轴上的主动齿轮还与割台输出轴上的一动力齿轮相啮合。

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