CN112664623A - 一种拖拉机动力换挡及动力换向传动装置 - Google Patents

Abstract

一种拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，包括动力换挡模块和动力换向模块，动力换挡模块包括输入轴和输出轴，根据挡位数量在输入轴和输出轴上安装多个离合器，在输入轴和输出轴上还设有多个啮合的齿轮，输入轴的前端和发动机传动连接，后端和拖拉机PTO装置相连；动力换向模块包括换向轴和惰轮轴，换向轴设有前进离合器和倒退离合器以及分别与前进离合器和倒退离合器连接的齿轮，换向轴后端和变速箱后箱的副变速主动轴连接，惰轮轴上固定设有两个齿轮，形成两级传动，动力换挡模块和动力换向模块通过齿轮啮合传动；输入轴、输出轴、换向轴和惰轮轴采用平行空间布置。本装置具有换挡时间短，构造紧凑，挡位多以及便于修理和维护等优点。

Description

一种拖拉机动力换挡及动力换向传动装置

技术领域

本发明属于拖拉机领域，涉及一种拖拉机动力换挡及动力换向传动装置。

背景技术

目前国产大功率轮式拖拉机变速箱多采用啮合套、同步器等机械换挡方式，拖拉机换挡时需先分离干式主离合器，切断发动机动力，然后再换到需要的挡位，换挡较慢，影响作业效率，同时啮合套及同步器换挡全部采用换挡杆操纵，操纵力大，驾驶员劳动强度大，换挡工作效率低，随着国内动力换挡拖拉机技术的发展，为提高作业效率及提高驾乘员的舒适性，使得拖拉机采用动力换挡及动力换向变速装置成为可能。

当前拖拉机动力换挡技术主要针对的是全动力换挡结构，该结构对加工精度要求高，制造难度较大，现阶段很难满足国内制造企业需求，因此有必要开发一种适应中国市场，且结构相对简单，可靠耐用的大马力动力换挡拖拉机传动装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、使用可靠、结构紧凑的拖拉机拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，该装置可实现电控换挡、换向功能，具有换挡时间短，构造紧凑，挡位多，以及便于修理和维护等优点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，包括动力换挡模块和动力换向模块，所述动力换挡模块包括输入轴和输出轴，根据挡位数量在输入轴和输出轴上安装多个离合器，在输入轴和输出轴上还设有多个齿轮，齿轮的数量为离合器数量的两倍，输入轴上的齿轮和输出轴上的齿轮两两啮合，所述输入轴的前端和发动机传动连接，后端和拖拉机PTO装置相连；所述动力换向模块包括换向轴和惰轮轴，换向轴上安装有前进离合器和倒退离合器以及分别与前进离合器和倒退离合器连接的齿轮，换向轴上与前进离合器连接的齿轮和输出轴上的一个固接齿轮啮合，所述换向轴后端和变速箱后箱的副变速主动轴连接，所述惰轮轴上固定设有两个齿轮，其中一个齿轮和输出轴上另一固接齿轮啮合，惰轮轴上的另一齿轮和与倒退离合器连接的齿轮啮合；所述输入轴、输出轴、换向轴和惰轮轴采用平行空间布置，输入轴布置在拖拉机纵向中心平面上，输出轴和换向轴分别布置在拖拉机纵向中心平面的两侧，输出轴、换向轴和输入轴三者的轴线成三角形布置，惰轮轴根据输出轴和换向轴的位置进行布置，惰轮轴、输出轴和换向轴三者的轴线成三角形布置。

在动力换挡模块中，当挡位数量是偶数时，与挡位数量相同的多个离合器在输入轴和输出轴上平均分配、位置对应布置；当挡位数量是奇数时，在输入轴上的离合器比输出轴上的离合器数量少一个，输入轴和输出轴上的其余离合器对应布置。

所述输入轴和输出轴上相对应的两个离合器以及与这两个离合器配合的齿轮形成一个两挡换挡单元，多个两挡换挡单元以串连方式连接在输入轴和输出轴上形成不同挡位数量的偶数挡动力换挡传动装置。

在动力换挡模块中，所述离合器毂固接在输入轴或输出轴上，所述花键毂可转动的套接在输入轴或输出轴上；位于离合器毂一侧的齿轮固接在输入轴或输出轴上，位于花键毂一侧的齿轮可转动的套接在输入轴或输出轴上；在输入轴和输出轴上相啮合的两个齿轮中，一个齿轮为固接方式安装，另一齿轮为可转动的套接方式安装。

在动力换挡模块中，所述离合器毂和相邻的齿轮设置为一体结构，所述花键毂和相邻的齿轮设置成一体结构。

所述输出轴上与换向轴上连接前进离合器的齿轮以及惰轮轴上的齿轮分别啮合的两个固定齿轮以相邻的方式设置在两个离合器之间，或者两个固定齿轮分别设置在同一个离合器的两侧。

所述输入轴或输出轴上相邻的两个以固接方式安装的齿轮设置为双联齿轮。

所述离合器为湿式离合器。

当挡位数量为六个时，所述输入轴上的离合器按从前往后的顺序依次是第二离合器、第一离合器和第六离合器，所述第二离合器、第一离合器和第六离合器中的离合器毂固接在输入轴上、花键毂通过滚针轴承套接在输入轴上，第二离合器的两侧分别设置第一齿轮和第三齿轮，第一离合器的两侧分别设置第五齿轮和第七齿轮，第六离合器的两侧分别设置第九齿轮和第十一齿轮，其中第一齿轮、第七齿轮和第九齿轮均固接在输入轴上，第三齿轮、第五齿轮和第十一齿轮均通过滚针轴承套接在输入轴上；所述输出轴上的离合器按从前往后的顺序依次是第五离合器、第四离合器和第三离合器，第五离合器、第四离合器和第三离合器中的离合器毂固接在输出轴上、花键毂通过滚针轴承套接在输出轴上，第五离合器的两侧分别设置第二齿轮和第四齿轮，第四离合器的两侧分别设置第六齿轮和第八齿轮，第三离合器的两侧分别设置第十齿轮和第十二齿轮，其中第二齿轮、第八齿轮、第十齿轮均通过滚针轴承套接在输出轴上，第四齿轮、第六齿轮、第十二齿轮均固接在输出轴上；所述第一齿轮和第二齿轮啮合，第三齿轮和第四齿轮啮合，第五齿轮和第六齿轮啮合，第七齿轮和第八齿轮啮合，第九齿轮和第十齿轮啮合，第十一齿轮和第十二齿轮啮合；所述换向轴上的前进离合器和倒退离合器前后布置，第十三齿轮和第十四齿轮通过滚针轴承套接在换向轴上，第十三齿轮和前进离合器的壳体焊接，第十四齿轮和倒退离合器的壳体焊接；所述惰轮轴上固接第十五齿轮和第十六齿轮，所述第十三齿轮和所述第六齿轮啮合，所述第十五齿轮所述第四齿轮啮合，所述第十六齿轮和所述第十四齿轮啮合。

当挡位数量为五个时，所述输入轴上的离合器按从前往后的顺序依次是第二离合器和第一离合器，所述第二离合器和第一离合器的离合器毂固接在输入轴上、花键毂通过滚针轴承套接在输入轴上，第二离合器的两侧分别设置第一齿轮和第三齿轮，第一离合器的两侧分别设置第五齿轮和第七齿轮，输入轴上还设有第九齿轮，其中第一齿轮、第七齿轮和第九齿轮均固接在输入轴上，第三齿轮和第五齿轮均通过滚针轴承套接在输入轴上；所述输出轴上的离合器按从前往后的顺序依次是第五离合器、第四离合器和第三离合器，第五离合器、第四离合器和第三离合器中的离合器毂固接在输出轴上、花键毂通过滚针轴承套接在输出轴上，第五离合器的两侧分别设置第二齿轮和第四齿轮，第四离合器的两侧分别设置第六齿轮和第八齿轮，第三离合器的花键毂一侧设置第十齿轮，其中第二齿轮、第八齿轮、第十齿轮均通过滚针轴承套接在输出轴上，第四齿轮和第六齿轮固接在输出轴上；所述第二离合器和第五离合器上下对应设置，第一离合器和第四离合器上下对应设置；所述第一齿轮和第二齿轮啮合，第三齿轮和第四齿轮啮合，第五齿轮和第六齿轮啮合，第七齿轮和第八齿轮啮合，第九齿轮和第十齿轮啮合；所述换向轴上的前进离合器和倒退离合器前后布置，第十三齿轮和第十四齿轮通过滚针轴承套接在换向轴上，第十三齿轮和前进离合器的壳体焊接，第十四齿轮和倒退离合器的壳体焊接；所述惰轮轴上固接第十五齿轮和第十六齿轮，所述第十三齿轮和所述第六齿轮啮合，所述第十五齿轮所述第四齿轮啮合，所述第十六齿轮和所述第十四齿轮啮合。

本发明的有益效果是：本发明通过离合器的排列和组合，可实现四挡或五挡或六挡动力换挡及动力换向功能，每个动力挡位仅有一对齿轮副参与工作，传动效率高，逻辑控制简单，该装置具有换挡时间短，构造紧凑，挡位多，以及便于修理和维护等优点。

本发明配备有动力换挡、动力换向装置，通过动力换挡和动力换向的合理组合和匹配，可形成多种拖拉机用动力换挡及动力换向传动装置，结构简单，布置紧凑，便于加工及批量生产；可以通过按钮或其他简易方式操作，实现动力换挡、动力换向功能，操纵简单方便，舒适性好。

本发明每个离合器控制一个挡位，结构简单，方便控制；动力换挡模块和动力换向模块采用空间结构布置，可以缩小变速箱体积，提高传动效率。

本发明动力换向模块设置在动力换挡模块之后可以避免换向前后惯量相差过大，并有利于缩短换向时间，更有利于实现动力换向，提高换向的平顺性。

附图说明

图1为6挡动力换挡及动力换向传动装置的第一种布置方式；

图2为6挡动力换挡及动力换向传动装置的第二种布置方式；

图3为6挡动力换挡及动力换向传动装置的第三种布置方式；

图4为6挡动力换挡及动力换向传动装置的第四种布置方式；

图5为5挡动力换挡及动力换向传动装置的第一种布置方式；

图6为5挡动力换挡及动力换向传动装置的第二种布置方式；

图7为4挡动力换挡及动力换向传动装置的第一种布置方式；

图8为4挡动力换挡及动力换向传动装置的第二种布置方式；

图9为输入轴、输出轴、换向轴和惰轮轴四个轴线布置的第一种空间位置示意图；

图10为输入轴、输出轴、换向轴和惰轮轴四个轴线布置的第二种空间位置示意图；

图11为输入轴、输出轴、换向轴和惰轮轴四个轴线布置的第三种空间位置示意图；

图12为输入轴、输出轴、换向轴和惰轮轴四个轴线布置的第四种空间位置示意图；

图中标记：1、第一齿轮，2、第二齿轮，3、第三齿轮，4、第四齿轮，5、第五齿轮，6、第六齿轮，7、第七齿轮，8、第八齿轮，9、第九齿轮，10、第十齿轮，11、第十一齿轮，12、第十二齿轮，13、第十三齿轮，14、第十四齿轮，15、第十五齿轮，16、第十六齿轮；20、发动机，30、变速箱后箱。

A、动力换挡模块，B、动力换向模块；F、前进离合器，R、倒退离合器；a、离合器毂，b、花键毂；S1、输入轴，S2、输出轴，S3、换向轴，S4、惰轮轴；Ⅰ、第一离合器，Ⅱ、第二离合器，Ⅲ、第三离合器，Ⅳ、第四离合器，Ⅴ、第五离合器，Ⅵ、第六离合器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

一种拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，该装置主要包括动力换挡模块和动力换向模块。

动力换挡模块A主要由输入轴S1、输出轴S2、根据挡位数量设置在输入轴S1和输出轴S2的多个离合器以及多个齿轮，齿轮的数量为离合器数量的两倍，输入轴S1上的齿轮和输出轴S2上的齿轮两两啮合，所述输入轴S1的前端和发动机20传动连接，后端和拖拉机PTO装置相连。离合器的数量和布置方式和挡位数量有关，离合器的设置总数和挡位数量保持一致，当挡位数量为偶数时，多个离合器在输入轴S1和输出轴S2上平均分配、位置对应布置；当挡位数量是奇数时，在输入轴S1上的离合器比输出轴S2上的离合器数量少一个，输入轴S1和输出轴S2上的其余离合器对应布置。

所述输入轴S1和输出轴S2上相对应的两个离合器以及与这两个离合器配合的齿轮形成一个两挡换挡单元，多个两挡换挡单元以串连方式连接在输入轴S1和输出轴S2上形成不同挡位数量的偶数挡动力换挡传动装置。

所述离合器为湿式离合器，包括离合器毂a、花键毂b、摩擦片、钢片等常规零件，由于是常规零件，因此本发明给出的附图中仅显示离合器毂a和花键毂b。所述离合器毂a固接在输入轴S1或输出轴S2上，所述花键毂b可转动的套接在输入轴S1或输出轴S2上；位于离合器毂a一侧的齿轮固接在输入轴S1或输出轴S2上，位于花键毂b一侧的齿轮可转动的套接在输入轴S1或输出轴S2上；在输入轴S1和输出轴S2上相啮合的两个齿轮中，一个齿轮为固接方式安装，另一齿轮为可转动的套接方式安装。

离合器毂a一侧的齿轮还可以与离合器毂a设置成一体结构后固接在输入轴S1或输出轴S2上，花键毂b一侧的齿轮还可以与花键毂b设置成一体结构后可转动的套接在输入轴S1或输出轴S2上。

动力换向模块B包括换向轴S3和惰轮轴S4，换向轴S3上安装有前进离合器F和倒退离合器R以及分别与前进离合器F和倒退离合器R连接的齿轮，换向轴S3上与前进离合器F连接的齿轮和输出轴S2上的一个固接齿轮啮合，所述换向轴S3后端和变速箱后箱30的副变速主动轴连接，所述惰轮轴S4上固定设有两个齿轮，其中一个齿轮和输出轴S2上另一固接齿轮啮合，惰轮轴S4上的另一齿轮和与倒退离合器R连接的齿轮啮合。

前进离合器F和倒退离合器R也采用湿式离合器。

附图9~12给出了从拖拉机后部向前看时，输入轴S1、输出轴S2、换向轴S3和惰轮轴S4的空间布置示意图，图中相垂直的两条直线中，水平线代表水平面，竖直线表示拖拉机纵向中心平面。从图9~12可以看出，所述输入轴S1、输出轴S2、换向轴S3和惰轮轴S4采用平行空间布置，输入轴S1布置在拖拉机纵向中心平面上，输出轴S2和换向轴S3分别布置在拖拉机纵向中心平面的两侧，输出轴S2、换向轴S3和输入轴S1三者的轴线成三角形布置，惰轮轴S4根据输出轴S2和换向轴S3的左右相对位置进行布置，惰轮轴S4、输出轴S2和换向轴S3三者的轴线成三角形布置。这样输入轴S1、输出轴S2、换向轴S3、惰轮轴S4等四条轴线成空间四边形布置，可有效缩小变速箱箱体体积，结构布置紧凑。

下面对挡位数量是四五六时，本发明离合器和相关齿轮的设置方式加以说明。

对于具有六个挡位的6挡动力换挡及动力换向传动装置，其结构可以有以下四种布置方式，如图1~4所示。

（1）6挡动力换挡及动力换向传动装置的第一种布置方式如图1所示：在动力换挡模块A中，所述离合器包括第一离合器Ⅰ、第二离合器Ⅱ、第三离合器Ⅲ、第四离合器Ⅳ、第五离合器Ⅴ、第六离合器Ⅵ，所述齿轮包括第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4、第五齿轮5、第六齿轮6、第七齿轮7、第八齿轮8、第九齿轮9、第十齿轮10、第十一齿轮11和第十二齿轮12。在输入轴S1上从前端到后端，依次设置第二离合器Ⅱ、第一离合器Ⅰ和第六离合器Ⅵ，在输出轴S2上从前端到后端，依次设置第五离合器Ⅴ、第四离合器Ⅳ和第三离合器Ⅲ；第二离合器Ⅱ和第五离合器Ⅴ、第一离合器Ⅰ和第四离合器Ⅳ、第六离合器Ⅵ和第三离合器Ⅲ分别上下两两对应设置。第二离合器Ⅱ的两侧分别设置第一齿轮1和第三齿轮3，第一离合器Ⅰ的两侧分别设置第五齿轮5和第七齿轮7，第六离合器Ⅵ的两侧分别设置第九齿轮9和第十一齿轮11，第五离合器Ⅴ的两侧分别设置第二齿轮2和第四齿轮4，第四离合器Ⅳ的两侧分别设置第六齿轮6和第八齿轮8，第三离合器Ⅲ的两侧分别设置第十齿轮10和第十二齿轮12。所述第一齿轮1、第七齿轮7、第九齿轮9固接在输入轴S1上；第三齿轮3、第五齿轮5、第十一齿轮11通过滚针轴承套接在输入轴S1上。第四齿轮4、第六齿轮6、第十二齿轮12固接在输出轴S2上；第二齿轮2、第八齿轮8、第十齿轮10通过滚针轴承套接在输出轴S2上。其中相邻的两个固接齿轮还可以做成双联齿轮，如第七齿轮7和第九齿轮9，第四齿轮4和第六齿轮6。第一齿轮1和第二齿轮2啮合，第三齿轮3和第四齿轮4啮合，第五齿轮5和第六齿轮6啮合，第七齿轮7和第八齿轮8啮合，第九齿轮9和第十齿轮10啮合，第十一齿轮11和第十二齿轮12啮合。

在动力换向模块B中，换向轴S3从前向后依次安装第十三齿轮13、前进离合器F、倒退离合器R和第十四齿轮14，第十三齿轮13和第十四齿轮14通过滚针轴承套接在换向轴S3上，前进离合器F的壳体焊接在第十三齿轮13上，倒退离合器R的壳体焊接在第十四齿轮14上。惰轮轴S4上从前向后固接第十五齿轮15和第十六齿轮16，惰轮轴S4、第十五齿轮15和第十六齿轮16三者还可以做成一体结构，形成齿轮轴，也可以做成分体式结构，形成刚性连接。第十三齿轮13和输出轴S2上固接的第六齿轮6啮合，形成前进挡常啮合齿轮副，第十五齿轮15和输出轴S2上另一固接的第四齿轮4啮合，形成倒挡常啮合齿轮副，在本实施例中，所述第四齿轮4和第六齿轮6相邻设置，第十六齿轮16和第十四齿轮14啮合。

（2）6挡动力换挡及动力换向传动装置的第二种布置方式如图2所示：第二种布置方式的动力换挡模块A结构和上述第一种布置方式大致相同，主要区别是相较于第一种布置方式，交换了输入轴S1上的第五齿轮5和第七齿轮7的位置以及输出轴S2上第六齿轮6和第八齿轮8的位置，相应的对第一离合器Ⅰ和第四离合器Ⅳ各自的安装方向也进行交换，以保持固接的齿轮能够位于固接的离合器毂a一侧。在动力换向模块B中，齿轮和离合器的设置方式不变。这样，在第二种布置方式中，输出轴S2上与动力换向模块B中齿轮相啮合的两个固接齿轮为相间设置，即第四齿轮4和第六齿轮6分别位于第四离合器Ⅳ的两侧。

（3）6挡动力换挡及动力换向传动装置的第三种布置方式如图3所示：第三种布置方式中动力换挡模块A和上述第二种布置模式中的动力换挡模块A相同，在动力换向模块B中，离合器和齿轮的设置顺序不变，保持第十六齿轮16和第十四齿轮14的啮合，但是第十三齿轮13和输出轴S2上的第十二齿轮12啮合，形成前进挡常啮合齿轮副，第十五齿轮15和输出轴S2上的第六齿轮6啮合，形成倒挡常啮合齿轮副。

（4）6挡动力换挡及动力换向传动装置的第四种布置方式如图4所示：第四种布置方式是在第一种布置方式的基础上，保持动力换挡模块A的结构不变，在动力换向模块B中，换向轴S3上从前至后依次设置第十四齿轮14、倒退离合器R、前进离合器F和第十三齿轮13，惰轮轴S4上从前至后依次设置第十五齿轮15和第十六齿轮16，其他设置不变；第十三齿轮13和输出轴S2的第十二齿轮12啮合，形成前进挡常啮合齿轮副，第十五齿轮15和输出轴S2的第四齿轮4啮合，形成倒挡常啮合齿轮副，第十六齿轮16和第十四齿轮14啮合。

对于具有五个挡位的5挡动力换挡及动力换向传动装置，其结构可以有以下两种布置方式，如图5、6所示。

（1）5挡动力换挡及动力换向传动装置的第一种布置方式如图5所示：在动力换挡模块A中，所述离合器包括第一离合器Ⅰ、第二离合器Ⅱ、第三离合器Ⅲ、第四离合器Ⅳ和第五离合器Ⅴ，所述齿轮包括第一齿轮1，第二齿轮2，第三齿轮3，第四齿轮4，第五齿轮5，第六齿轮6，第七齿轮7、第八齿轮8、第九齿轮9、第十齿轮10；在输入轴S1上从前端到后端，依次设置第二离合器Ⅱ和第一离合器Ⅰ，在输出轴S2上从前端到后端，依次设置第五离合器Ⅴ、第四离合器Ⅳ和第三离合器Ⅲ；第二离合器Ⅱ和第五离合器Ⅴ、第一离合器Ⅰ和第四离合器Ⅳ分别上下两两对应设置。第二离合器Ⅱ的两侧分别设置第一齿轮1和第三齿轮3，第一离合器Ⅰ的两侧分别设置第五齿轮5和第七齿轮7，第五离合器Ⅴ的两侧分别设置第二齿轮2和第四齿轮4，第四离合器Ⅳ的两侧分别设置第六齿轮6和第八齿轮8，第三离合器Ⅲ的花键毂b一侧设置第十齿轮10。所述第一齿轮1、第七齿轮7、第九齿轮9固接在输入轴S1上；第三齿轮3、第五齿轮5通过滚针轴承套接在输入轴S1上。第四齿轮4、第六齿轮6固接在输出轴S2上；第二齿轮2、第八齿轮8、第十齿轮10通过滚针轴承套接在输出轴S2上。其中相邻的两个固接齿轮还可以做成双联齿轮，如第七齿轮7和第九齿轮9，第四齿轮4和第六齿轮6。第一齿轮1和第二齿轮2啮合，第三齿轮3和第四齿轮4啮合，第五齿轮5和第六齿轮6啮合，第七齿轮7和第八齿轮8啮合，第九齿轮9和第十齿轮10啮合。

在动力换向模块B中，换向轴S3从前向后依次安装第十三齿轮13、前进离合器F、倒退离合器R和第十四齿轮14，第十三齿轮13和第十四齿轮14通过滚针轴承套接在换向轴S3上，前进离合器F的壳体焊接在第十三齿轮13上，倒退离合器R的壳体焊接在第十四齿轮14上。惰轮轴S4上从前向后固接第十五齿轮15和第十六齿轮16，惰轮轴S4、第十五齿轮15和第十六齿轮16三者还可以做成一体结构，形成齿轮轴，也可以做成分体式结构，形成刚性连接。第十三齿轮13和输出轴S2上固接的第六齿轮6啮合，形成前进挡常啮合齿轮副，第十五齿轮15和输出轴S2上另一固接的第四齿轮4啮合，形成倒挡常啮合齿轮副，第十六齿轮16和第十四齿轮14啮合。本例中，第四齿轮4和第六齿轮6为相邻设置。

（2）5挡动力换挡及动力换向传动装置的第二种布置方式如图6所示：第二种布置方式的动力换挡模块A结构和第一种布置方式大致相同，主要区别是相较于第一种布置方式，交换了输入轴S1上的第五齿轮5和第七齿轮7的位置以及输出轴S2上第六齿轮6和第八齿轮8的位置，相应的对第一离合器Ⅰ和第四离合器Ⅳ各自的安装方向也进行交换，以保持固接的齿轮能够位于固接的离合器毂a一侧。在动力换向模块B中，齿轮和离合器的设置方式不变，齿轮和输出轴S2上固接齿轮的啮合关系不变。本例中，第四齿轮4和第六齿轮6为相间设置。

对于具有四个挡位的4挡动力换挡及动力换向传动装置，其结构可以有以下两种布置方式，如图7、8所示。

（1）4挡动力换挡及动力换向传动装置的第二种布置方式如图7所示：在动力换挡模块A中，所述离合器包括第一离合器Ⅰ和第二离合器Ⅱ、第四离合器Ⅳ和第五离合器Ⅴ，所述齿轮包括第一齿轮1，第二齿轮2，第三齿轮3，第四齿轮4，第五齿轮5，第六齿轮6，第七齿轮7、第八齿轮8；在输入轴S1上从前端到后端，依次设置第二离合器Ⅱ和第一离合器Ⅰ，在输出轴S2上从前端到后端，依次设置第五离合器Ⅴ和第四离合器Ⅳ；第二离合器Ⅱ和第五离合器Ⅴ、第一离合器Ⅰ和第四离合器Ⅳ分别上下两两对应设置。第二离合器Ⅱ的两侧分别设置第一齿轮1和第三齿轮3，第一离合器Ⅰ的两侧分别设置第五齿轮5和第七齿轮7，第五离合器Ⅴ的两侧分别设置第二齿轮2和第四齿轮4，第四离合器Ⅳ的两侧分别设置第六齿轮6和第八齿轮8。所述第一齿轮1、第七齿轮7固接在输入轴S1上；第三齿轮3、第五齿轮5通过滚针轴承套接在输入轴S1上。第四齿轮4、第六齿轮6固接在输出轴S2上；第二齿轮2、第八齿轮8通过滚针轴承套接在输出轴S2上。其中相邻的两个固接齿轮还可以做成双联齿轮，如第四齿轮4和第六齿轮6。第一齿轮1和第二齿轮2啮合，第三齿轮3和第四齿轮4啮合，第五齿轮5和第六齿轮6啮合，第七齿轮7和第八齿轮8啮合。

在动力换向模块B中，换向轴S3从前向后依次安装第十三齿轮13、前进离合器F、倒退离合器R和第十四齿轮14，第十三齿轮13和第十四齿轮14通过滚针轴承套接在换向轴S3上，前进离合器F的壳体焊接在第十三齿轮13上，倒退离合器R的壳体焊接在第十四齿轮14上。惰轮轴S4上从前向后固接第十五齿轮15和第十六齿轮16，惰轮轴S4、第十五齿轮15和第十六齿轮16三者还可以做成一体结构，形成齿轮轴，也可以做成分体式结构，形成刚性连接。第十三齿轮13和输出轴S2上固接的第六齿轮6啮合，形成前进挡常啮合齿轮副，第十五齿轮15和输出轴S2上另一固接的第四齿轮4啮合，形成倒挡常啮合齿轮副，第十六齿轮16和第十四齿轮14啮合。本例中，第四齿轮4和第六齿轮6为相邻设置。

（2）4挡动力换挡及动力换向传动装置的第二种布置方式如图8所示：第二种布置方式的动力换挡模块A结构和第一种布置方式大致相同，主要区别是相较于第一种布置方式，交换了输入轴S1上的第五齿轮5和第七齿轮7的位置以及输出轴S2上第六齿轮6和第八齿轮8的位置，相应的对第一离合器Ⅰ和第四离合器Ⅳ各自的安装方向也进行交换，以保持固接的齿轮能够位于固接的离合器毂a一侧。在动力换向模块B中，齿轮和离合器的设置方式不变，齿轮和输出轴S2上固接齿轮的啮合关系不变。本例中，第四齿轮4和第六齿轮6为相间设置。

下面以6挡动力换挡及动力换向传动装置为例，对其不同挡位下动力传递路线进行说明。

前进Ⅰ挡：结合第一离合器Ⅰ、前进离合器F，其中第五齿轮5、第七齿轮7、第一离合器Ⅰ、输入轴S1形成刚性连接，发动机其中一路动力的传递路线为：输入轴S1→第七齿轮7→第一离合器Ⅰ→第五齿轮5→第六齿轮6(输出轴S2)→第十三齿轮13→前进离合器F→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

前进Ⅱ挡：结合第二离合器Ⅱ、前进离合器F，其中第一齿轮1、第三齿轮3、第二离合器Ⅱ、输入轴S1形成刚性连接，发动机的一路动力的传递路线为：输入轴S1→第一齿轮1→第二离合器Ⅱ→第三齿轮3→第四齿轮4→输出轴S2→第六齿轮6→第十三齿轮13→前进离合器F→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力的传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

前进Ⅲ挡：结合第三离合器Ⅲ、前进离合器F，其中第十齿轮10、第十二齿轮12、第三离合器Ⅲ、输出轴S2形成刚性连接，发动机的一路动力的传递路线为：输入轴S1→第九齿轮9→第十齿轮10→第三离合器Ⅲ→输出轴S2→第六齿轮6→第十三齿轮13→前进离合器F→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力的传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

前进Ⅳ挡：结合第四离合器Ⅳ、前进离合器F，其中第六齿轮6、第八齿轮8、第四离合器Ⅳ、输出轴S2形成刚性连接，发动机的一路动力传递路线为：输入轴S1→第七齿轮7→第八齿轮8→第四离合器Ⅳ→输出轴S2→第六齿轮6→第十三齿轮13→前进离合器F→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力的传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

前进Ⅴ挡：结合第五离合器Ⅴ、前进离合器F，其中第二齿轮2、第四齿轮4、第五离合器Ⅴ、输出轴S2形成刚性连接，发动机的一路动力的传递路线为：输入轴S1→第一齿轮1→第二齿轮2→第五离合器Ⅴ→输出轴S2→第六齿轮6→第十三齿轮13→前进离合器F→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力的传递路线是：输入轴S1→PTO总成。

前进Ⅵ挡：结合第六离合器Ⅵ、前进离合器F，其中第九齿轮9、第十一齿轮11、第六离合器Ⅵ、输入轴S1形成刚性连接，发动机的一路动力的传递路线为：输入轴S1→第九齿轮9→第六离合器Ⅵ→第十一齿轮11→第十二齿轮12→输出轴S2→第六齿轮6→第十三齿轮13→前进离合器F→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力的传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

倒退Ⅰ挡：结合第一离合器Ⅰ、倒退离合器R，其中第五齿轮5、第七齿轮7、第一离合器Ⅰ、输入轴S1形成刚性连接，发动机的一路动力的传递路线为：输入轴S1→第七齿轮7→第一离合器Ⅰ→第五齿轮5→第六齿轮6→输出轴S2→第四齿轮4→第十五齿轮15→惰轮轴S4→第十六齿轮16→第十四齿轮14→倒退离合器R→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力的传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

倒退Ⅱ挡：结合第二离合器Ⅱ、倒退离合器R，其中第一齿轮1、第三齿轮3、第二离合器Ⅱ、输入轴S1形成刚性连接，发动机的一路动力的传递路线为：输入轴S1→第一齿轮1→第二离合器Ⅱ→第三齿轮3→第四齿轮4（输出轴S2）→第十五齿轮15→惰轮轴S4→第十六齿轮16→第十四齿轮14→倒退离合器R→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机的另一路动力传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

倒退Ⅲ挡：结合第三离合器Ⅲ、倒退离合器R，其中第十齿轮10、第十二齿轮12、第三离合器Ⅲ、输出轴S2形成刚性连接，发动机的一路动力的传递路线为：输入轴S1→第九齿轮9→第十齿轮10→第三离合器Ⅲ→输出轴S2→第四齿轮4→第十五齿轮15→惰轮轴S4→第十六齿轮16→第十四齿轮14→倒退离合器R→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力的传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

倒退Ⅳ挡，结合第四离合器Ⅳ、倒退离合器R，其中第六齿轮6、第八齿轮8、第四离合器Ⅳ、输出轴S2形成刚性连接，发动机的一路动力传递路线为：输入轴S1→第七齿轮7→第八齿轮8→第四离合器Ⅳ→输出轴S2→第四齿轮4→第十五齿轮15→惰轮轴S4→第十六齿轮16→第十四齿轮14→倒退离合器R→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力的传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

倒退Ⅴ挡：结合第五离合器Ⅴ、倒退离合器R，其中第二齿轮2、第四齿轮4、第五离合器Ⅴ、输出轴S2形成刚性连接，发动机的一路动力传递路线为：输入轴S1→第一齿轮1→第二齿轮2→第Ⅴ离合器Ⅴ→输出轴S2→第四齿轮4→第十五齿轮15→惰轮轴S4→第十六齿轮16→第十四齿轮14→倒退离合器R→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机另一路动力的传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

倒退Ⅵ挡，结合第六离合器Ⅵ、倒退离合器R，其中第九齿轮9、第十一齿轮11、第六离合器Ⅵ、输入轴S1形成刚性连接，发动机的一路动力传递路线为：输入轴S1→第Ⅵ离合器Ⅵ→第十一齿轮11→第十二齿轮12→输出轴S2→第四齿轮4→第十五齿轮15→惰轮轴S4→第十六齿轮16→第十四齿轮14→倒退离合器R→换向轴S3→变速箱后箱的副变速主动轴；发动机的另一路动力传递路线为：输入轴S1→PTO总成。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：包括动力换挡模块和动力换向模块，所述动力换挡模块包括输入轴和输出轴，根据挡位数量在输入轴和输出轴上安装多个离合器，在输入轴和输出轴上还设有多个齿轮，齿轮的数量为离合器数量的两倍，输入轴上的齿轮和输出轴上的齿轮两两啮合，所述输入轴的前端和发动机传动连接，后端和拖拉机PTO装置相连；所述动力换向模块包括换向轴和惰轮轴，换向轴上安装有前进离合器和倒退离合器以及分别与前进离合器和倒退离合器连接的齿轮，换向轴上与前进离合器连接的齿轮和输出轴上的一个固接齿轮啮合，所述换向轴后端和变速箱后箱的副变速主动轴连接，所述惰轮轴上固定设有两个齿轮，其中一个齿轮和输出轴上另一固接齿轮啮合，惰轮轴上的另一齿轮和与倒退离合器连接的齿轮啮合；所述输入轴、输出轴、换向轴和惰轮轴采用平行空间布置，输入轴布置在拖拉机纵向中心平面上，输出轴和换向轴分别布置在拖拉机纵向中心平面的两侧，输出轴、换向轴和输入轴三者的轴线成三角形布置，惰轮轴根据输出轴和换向轴的位置进行布置，惰轮轴、输出轴和换向轴三者的轴线成三角形布置。

2.根据权利要求1所述的拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：在动力换挡模块中，当挡位数量是偶数时，与挡位数量相同的多个离合器在输入轴和输出轴上平均分配、位置对应布置；当挡位数量是奇数时，在输入轴上的离合器比输出轴上的离合器数量少一个，输入轴和输出轴上的其余离合器对应布置。

3.根据权利要求2所述的拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：所述输入轴和输出轴上相对应的两个离合器以及与这两个离合器配合的齿轮形成一个两挡换挡单元，多个两挡换挡单元以串连方式连接在输入轴和输出轴上形成不同挡位数量的偶数挡动力换挡传动装置。

4.根据权利要求2所述的拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：在动力换挡模块中，所述离合器毂固接在输入轴或输出轴上，所述花键毂可转动的套接在输入轴或输出轴上；位于离合器毂一侧的齿轮固接在输入轴或输出轴上，位于花键毂一侧的齿轮可转动的套接在输入轴或输出轴上；在输入轴和输出轴上相啮合的两个齿轮中，一个齿轮为固接方式安装，另一齿轮为可转动的套接方式安装。

5.根据权利要求4所述的拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：在动力换挡模块中，所述离合器毂和相邻的齿轮设置为一体结构，所述花键毂和相邻的齿轮设置成一体结构。

6.根据权利要求2所述的拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：所述输出轴上与换向轴上连接前进离合器的齿轮和惰轮轴上的齿轮分别啮合的两个固定齿轮以相邻的方式设置在两个离合器之间，或者两个固定齿轮分别设置在同一个离合器的两侧。

7.根据权利要求1所述的拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：所述输入轴或输出轴上相邻的两个以固接方式安装的齿轮设置为双联齿轮。

8.根据权利要求1~7任一项所述的拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：所述离合器为湿式离合器。

9.根据权利要求8所述的拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：当挡位数量为六个时，所述输入轴上的离合器按从前往后的顺序依次是第二离合器、第一离合器和第六离合器，所述第二离合器、第一离合器和第六离合器中的离合器毂固接在输入轴上、花键毂通过滚针轴承套接在输入轴上，第二离合器的两侧分别设置第一齿轮和第三齿轮，第一离合器的两侧分别设置第五齿轮和第七齿轮，第六离合器的两侧分别设置第九齿轮和第十一齿轮，其中第一齿轮、第七齿轮和第九齿轮均固接在输入轴上，第三齿轮、第五齿轮和第十一齿轮均通过滚针轴承套接在输入轴上；所述输出轴上的离合器按从前往后的顺序依次是第五离合器、第四离合器和第三离合器，第五离合器、第四离合器和第三离合器中的离合器毂固接在输出轴上、花键毂通过滚针轴承套接在输出轴上，第五离合器的两侧分别设置第二齿轮和第四齿轮，第四离合器的两侧分别设置第六齿轮和第八齿轮，第三离合器的两侧分别设置第十齿轮和第十二齿轮，其中第二齿轮、第八齿轮、第十齿轮均通过滚针轴承套接在输出轴上，第四齿轮、第六齿轮、第十二齿轮均固接在输出轴上；所述第一齿轮和第二齿轮啮合，第三齿轮和第四齿轮啮合，第五齿轮和第六齿轮啮合，第七齿轮和第八齿轮啮合，第九齿轮和第十齿轮啮合，第十一齿轮和第十二齿轮啮合；所述换向轴上的前进离合器和倒退离合器前后布置，第十三齿轮和第十四齿轮通过滚针轴承套接在换向轴上，第十三齿轮和前进离合器的壳体焊接，第十四齿轮和倒退离合器的壳体焊接；所述惰轮轴上固接第十五齿轮和第十六齿轮，所述第十三齿轮和所述第六齿轮啮合，所述第十五齿轮所述第四齿轮啮合，所述第十六齿轮和所述第十四齿轮啮合。

10.根据权利要求8所述的拖拉机动力换挡及动力换向传动装置，其特征在于：当挡位数量为五个时，所述输入轴上的离合器按从前往后的顺序依次是第二离合器和第一离合器，所述第二离合器和第一离合器的离合器毂固接在输入轴上、花键毂通过滚针轴承套接在输入轴上，第二离合器的两侧分别设置第一齿轮和第三齿轮，第一离合器的两侧分别设置第五齿轮和第七齿轮，输入轴上还设有第九齿轮，其中第一齿轮、第七齿轮和第九齿轮均固接在输入轴上，第三齿轮和第五齿轮均通过滚针轴承套接在输入轴上；所述输出轴上的离合器按从前往后的顺序依次是第五离合器、第四离合器和第三离合器，第五离合器、第四离合器和第三离合器中的离合器毂固接在输出轴上、花键毂通过滚针轴承套接在输出轴上，第五离合器的两侧分别设置第二齿轮和第四齿轮，第四离合器的两侧分别设置第六齿轮和第八齿轮，第三离合器的花键毂一侧设置第十齿轮，其中第二齿轮、第八齿轮、第十齿轮均通过滚针轴承套接在输出轴上，第四齿轮和第六齿轮固接在输出轴上；所述第二离合器和第五离合器上下对应设置，第一离合器和第四离合器上下对应设置；所述第一齿轮和第二齿轮啮合，第三齿轮和第四齿轮啮合，第五齿轮和第六齿轮啮合，第七齿轮和第八齿轮啮合，第九齿轮和第十齿轮啮合；所述换向轴上的前进离合器和倒退离合器前后布置，第十三齿轮和第十四齿轮通过滚针轴承套接在换向轴上，第十三齿轮和前进离合器的壳体焊接，第十四齿轮和倒退离合器的壳体焊接；所述惰轮轴上固接第十五齿轮和第十六齿轮，所述第十三齿轮和所述第六齿轮啮合，所述第十五齿轮所述第四齿轮啮合，所述第十六齿轮和所述第十四齿轮啮合。

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