第五章 工程机械底盘
5.1 工程机械底盘的基本组成工程机械底盘是整机的支承,并能使整机以作业所需要的速度和牵引力沿规定方向行驶 。 一般由传动系,行走系,转向系和制动系组成 。
一,传动系传动系是动力装置和行走机构之间的动力传动和操纵,控制机构组成的系统 。 它将动力装置输出功率传给驱动轮,并改变动力装置的功率输出特性以满足工程机械作业行驶要求 。 传动系根据动力传动形式分为机械式,液力机械式,全液压式和电传动式等四种传动系统类型 。 在铲土运输机械中多数为机械式与液力机械式传动系统 。 近年来在挖掘机上采用全液压式传动系统较多 。 在大型工程机械上已出现由电动机直接装在车轮上的电动轮式传动系统,但尚未全面推广应用 。
二,行走系行走系用以支承工程机械底盘各部件并保证工程机械的行驶 。 根据行走装置的不同行走系可以分为履带式,轮胎式,轨行式和步行式四种 。 履带式由机架,履带架和四轮一带等组成 。 轮式由机架,悬架,桥壳与轮胎,轮辋等组成 。 轨行式由机架,
转向架和轮对等组成 。 步行式由机架和步行装置等组成 。
一,转向系转向系用以保证工程机械行走时改变行走方向 。 履带式工程机械由操纵传动系中转向离合器和转向制动器实现转向,或由分别操纵左右两侧履带的传动实现转向 。 轮胎式工程机械转向系由转向器,动力转向装置和转向传动系统等组成 。 轨行式工程机械由轨道引导转向 。 步行式多用于有转台回转装置的工程机械,步行装置置于转台两侧,转台相对于底架回转,就可实现步行方向的改变 。
二,制动系制动系用以保证工程机械行走时减速与停止 。 履带式工程机械由行走制动器实现制动 。
轮胎式工程机械因行走速度高,为确保安全,故设有主制动装置,停放制动装置 。
轨行式工程机械的制动装置与制动系统与机车车辆的制动装置与制动系统类似 。
5.2 传动系统功用及组成一,传动系统的功用工程机械的动力装置和驱动轮之间的传动部件总称为传动系统 。 工程机械之所以需要传动系统而不能把柴油机或汽油机与驱动轮直接相连接,是由于柴油机或汽油机的输出特性具有转矩小,转速高和转矩,转速变化范围小的特点,这与工程机械运行或作业时所需的大转矩,低速度以及转矩,速度变化范围大之间存在矛盾 。
为此,传动系统的功用就是将发动机的动力按需要适当降低转速增加转矩后传动驱动轮上,使之适应工程机械运行或作业的需要 。
此外,传动系统还具有切断动力的功能,以满足发动机不能有载起动和作业中换档时切断动力,以及实现机械前进与后退的要求 。
二、传动系统的组成
1.机械式传动系统的组成图 5.2-1所示为轮式工程机械用机械式传动系统的传动简图主传动器、差速器和半轴装在同一壳体内，形成一个整体，称为驱动桥,转向？
图 5.2-1 轮式工程机械传动系统简图
1-离合器； 2-变速器； 3-万向节； 4-驱动桥； 5-差速器； 6-半轴； 7-主传动器； 8-传动轴图 5.2-2所示为履带式工程机械传动系统简图 转向？
图 5.2-2 履带式工程机械传动系统简图
1-内燃机； 2-齿轮箱； 3-主离合器； 4-变速器； 5-主传动齿轮； 6-转向离合器； 7-终传动装置；
8-驱动链轮； A-工作装置液压油泵； B-离合器液压油泵； C-转向离合器液压油泵机械传动系统中,履带式与轮式的不同点转向方式 不同,即履带式工程机械在驱动桥内设置了 转向离合器 。 另外,在动力传至驱动链轮之前,为进一步减速增矩,增设了 终传动 装置,以满足履带式机械较大牵引力的需求 。
2.液力机械式传动系统的组成液力机械式传动系统愈来愈广泛地用在工程机械上。目前，国产 ZL系列装载机全部采用液力机械式传动系统。图 5.2-3所示为 ZL50型装载机传动系统简图。
图 5.2-3 ZL50装载机传动系统简图
1-液力变矩器； 2-单向离合器； 3-行星变速器； 4-换档离合器； 5-脱桥机构 ； 6-传动轴这种液力机械式传动系统与机械式传动系统相比,主要有以下几个优点：
（ 1） 能自动适应外阻力的变化,使机械能在一定范围内无级地变更其输出轴转矩与转速,当阻力增加时,则自动降低转速,增加转矩,从而提高机械的平均速度与生产率；
（ 2） 因液力传动的工作介质是液体,所以能吸收并消除来自内燃机及外部的冲击和振动,从而提高了机械的寿命；
（ 3）因液力装置自身具有无级调速的特点，故变速器的档位数可以减少，并且因采用动力换档变速器，减小了驾驶员的劳动强度，简化了机械的操纵。
3.全液压式传动系统的组成由于全液压传动具有 结构简单、布置方便、操纵轻便、工作效率高、容易改型换代 等优点，近年来，在公路工程机械上应用广泛。例如，具有全液压式传动系统的挖掘机，目前已基本取代了机械式传动系统的挖掘机。图 5.2-4所示为挖掘机的全液压式传动系统简图。
图 5.2-4 全液压式传动系示意图
1-辅助齿轮泵； 2-柱塞泵； 3-齿轮箱； 4-行走轮； 5-减速器； 6-柱塞式液压马达； 7-液压泵； 8-分动箱； 9-柴油机
5.3 主离合器与机械变速器一,主离合器离合器的作用是按工作需要随时将两轴连接或分开 。 按其安装位置的不同,可分为主离合器和分离合器两种 。 主离合器安装在发动机和变速器之间的飞轮壳内,它是传动系力流的枢纽,其主要用途是临时切断动力,使变速器能顺利挂档和换档 。
离合器按主,从动元件接合情况的不同,可分为凸爪式,齿轮式,摩擦式和液力式四种 。 下面分别简介 。
1,凸爪离合器凸爪离合器（图 5.3-1）又称牙嵌式离合器,当离合器啮合时，连接两轴而传递动力；
而当离合器分离时，分开两轴而切断动力。 这种离合器大多用于转速不高且不经常进行离合动作之处，它常用于分离合器
2,齿轮式离合器图 5.3-2为齿轮式离合器 。 带内齿的齿轮 2空套在轴 3上,带外齿的齿轮 1通过导向平键或花键安装轴 3上,当右移齿轮 1时,则 1,2两齿轮的内外齿正好啮合,动力从轴 4
经齿轮 5和 2传给齿轮 1,使轴 3旋转；当左移齿轮 1时,则 1,2两齿轮的内外齿便分开,动力被切断,轴 3停止转动 。
这种离合器通常用于变速器的换档齿轮上,一般称为啮合套或同步器 。 汽车变速箱,
换档采用这种同步器 。
上述两种离合器的缺点,
接合动作应在两轴同时不回转或两轴的转速差很小时才能进行,并在接合时会产生冲击 。
3,摩擦式离合器摩擦式离合器是通过传动件的摩擦力来连接两轴的，接合动作平稳，同时可以在两轴不停转和不减速的情况下进行接合或分离动作。因此，在传动中使用较广泛。在施工机械上使用较普遍的摩擦离合器有单片式和多片式两种。
1）单片式摩擦离合器单片式摩擦离合器多用作主离合器
，它是连接于发动机的第一道传动装置图 5.3-3 单片式摩擦离合器工作原理
1-飞轮； 2-曲轴； 3-从动盘； 4-摩擦衬片；
5-压盘； 6-螺钉； 7-离合器盖； 8-压紧弹簧；
9-踏板； 10-滑动套； 11-从动轴
2） 多片式摩擦离合器多片式摩擦离合器由数量较多的摩擦盘组成,由于摩擦面较多,故传递的扭矩较大 。
履带式拖拉机上所使用的转向离合器就是属于这种类型的离合器 。
多片式摩擦离合器原理与单片式摩擦离合器相同,
图 5.3-4 多片式摩擦离合器
1-主动盘； 2-压紧弹簧； 3-弹簧座； 4-锁片； 5-弹簧杆； 6-螺帽； 7-主动鼓； 8-从动鼓； 9-从动盘； 10-松放圈； 11-接盘； 12-短半轴； 13-分离轴承； 14-轴承座；
15-销子； 16-压盘二,机械变速器
1,变速器的作用及工作原理变速器的主要作用是改变机械的牵引力和行驶速度,以适应其外界负荷变化的要求；
在发动机旋转方向不变的情况下,使机械前进或后退行驶；在发动机不熄火时,
使发动机和传动系保持分离 。
机械变速器是利用齿轮传动进行工作的 。 在齿轮传动中,互相啮合的两个齿轮的转速与它们的齿数成反比,因此,齿轮传动的传动比为：
式中,n1,n2—— 主,从动齿轮的转速；
z1,z2—— 主,从动齿轮的齿数 。
为了增加齿轮传动的传动化,通常采用多级齿轮传动 。 在多级齿轮传动中,其总传动比等于各从动齿轮齿数的连乘积和各主动齿轮齿数的连乘积之比 。 这是多级齿轮传动中的一个基本概念,它适用于任何级的齿轮传动 。
1
2
2
1
z
z
n
ni
如图 5.3-7所示的两级齿轮传动中,其总传动比 i为：
在齿轮传动中,所传递的扭矩是随着传动比的加大而提高,而转速则是随着传动比的加大而降低 。 变速器工作时,利用齿数不同的齿轮啮合传动,来改变其传动比,从而达到变速和变矩的目的,这就是变速器工作的基本原理 。 右下图为变速和变矩的实现方法
31
42
zz
zzi?
1(z 1 )
4(z 4 )
2(z 2 )
3(z 3 )
n 2 ＝ n 3
n 1
n 4
5.4 液力机械变速系统比较下列两种传动系统下图中用液力变矩器代替上图的主离合器,
有何优点呢?
1.变矩器输出转速和扭矩范围广,操作简单 ;
2.发动机不易熄火 ;
3.变速器结构简化 ;
4.吸收和减少振动及冲击，故起停平稳，
工作舒适 ;
5.随着外界负荷的变化
，可以自动调节其扭矩,
目前使用较多的液力传动元件有 液力偶合器 和液力变矩器 两种。
一 液力偶合器液力偶合器 （ 图 5.3-5） 是由固定在主动轴上的泵轮 3（ 主动轮 ） 和固定在从动轴上的涡轮 2（ 从动轮 ） 两大部分组成 。 两轮成碗状,其径向排列有许多叶片 （ 图 5.3-5a）,两轮面对面地连接安装,并有 3～ 4mm的间隙 。 液力偶合器的基本工作原理如下：
图 5.3-5 液力偶合器及其装配图
(a)外貌图 (b)原理图
1-主动轴； 2-涡轮； 3-泵轮；
4-从动轴； 5-接盘当主动轴 1带着泵轮 3旋转时,充满在泵轮内的工作液体随泵轮一起旋转,并在离心力的作用下,
沿叶片之间的通道流向外缘,再由外缘流入涡轮 2中,冲击涡轮的叶片使涡轮带动从动轴 4一起旋转 。
液力偶合器只能用来传递扭矩,不能改变扭矩的大小,故目前施工机械的传动系中应用很少 。
二 液力变矩器液力变矩器 （ 图 5.3-6） 就是在液力偶合器的泵轮 1与涡轮 2之间另外增加一个固定不动的导向轮 3,由三个轮的内腔共同构成一个液体循环路线 。
液力变矩器工作时,工作液在三个轮内作环形运动 。 在环形运动中,由于导向轮 3的影响,使涡轮输出的扭矩大于泵轮输入的扭矩,以实现变矩作用 。 涡轮的总扭矩等于泵轮扭矩和导轮反作用扭矩之和 。 液力变矩器输出的扭矩与输入的扭矩之比称为变矩系数,通常用,K”来表示 。
式中,K —— 液力变矩器变矩系数；
MW—— 涡轮的扭矩；
Mb—— 泵轮的扭矩 。
目前使用的液力变矩器的变矩系数通常为 3。 变矩器 图 5.3-6 液力变矩器简图适用于转速低而扭矩大的施工机械的传动系中 1-泵轮； 2-涡轮； 3-导向轮
b
W
M
MK?
5,5 驱动桥一 万向传动装置
1,万向传动装置的作用及组成变速器都被固定在车架上。主传动器的后桥是通过钢板弹簧与车架连接的（图 5.5-1）。变速器的第二轴 1与主传动器主动轴 2不在同一轴线上，而有一定的交角，由于钢板弹簧的弹性变形
，这个交角及变速器与主传动器之间的距离还要经常变化。如果变速器与主传动器之间用一根整体轴刚性的连接，
显然是不行的。因此，必须采用万向传动装置。
图 5.5-1 万向节传动装置的作用
1-变速器； 2-万向传动装置；
3-驱动桥； 4-后悬架； 5-车架
2,万向传动装置构造及工作原理万向传动装置是由万向节和可伸缩的传动轴组成。前者解决角变化的问题；后者解决轴距变化的问题。
1）万向节图 5.5-2 万向节示意图 图 5.5-3 万向节结构图
1-主动轴； 2,4-万向节叉；
3-十字轴； 5-从动轴万向节 特点,一个万向节传动中，当主动叉等速度旋转时，从动叉是不等速的。
为了达到等速传动的目的，可采用两个万向节串联安装（图 5.5-5）的方法，在两个万向节 2和 3之间用传动轴将其连接。理论和实距证明：只要传动轴两端的万向节叉位于同一个平面，并且主动轴和从动轴与传动轴的夹角，那么经过两个万向节传动就可以使从动轴和主动轴的角速度相等。
图 5.5-5 双向万向节等速传动布置图
1,3-主动叉； 2,4-从动叉
2）传动轴传动轴是一根转速相当高的长轴。为了减轻其重量，传动轴一般制成空心的。最简单的传动轴总成是由一根可伸缩的传动轴和两个万向节组成。
图 5.5-6 解放 CA141型汽车的传动轴总成
1-凸缘叉； 2-十字轴； 3-中间轴； 4-平衡片； 5-中间轴承油封； 6-中间轴承前盖；
7-橡胶垫环； 8-中间轴承； 9-中间轴承后盖； 10-中间轴承支架； 11-万向节滑动叉 ； 12-油封； 13-主传动轴； 14-锁片； 15-万向节滚针轴承油封； 16-万向节滚针轴承； 17-滚针轴承支承片； 18-堵盖二 主传动器主传动器的作用是降低转速、增大扭矩（即传动比）及改变旋转轴线的方向。
由万向传动装置输入驱动桥（图 5.5-7）的动力，首先传给主传动器 2，然后经差速器 3
分配给左、右两根半轴 4，最终传至轮毂 5，使安装在轮毂上的驱动轮行驶。
返回差速器图 5.5-7 驱动桥示意图
1-驱动桥壳； 2-主减速器； 3-差速器； 4-半轴； 5-轮毂主传动的形式图 5.5-8 主传动器型式
1-主动锥齿轮（与传动轴相连）； 2-从动锥齿轮；
3-主动圆柱齿轮； 4-从动圆柱齿轮； 5-半轴三 差速器
1、差速器的作用及工作原理轮式机械在行驶过程中，经常需要使左、右两侧驱动轮以不同的速度旋转。
例如在转弯时，同一时间内，外侧车轮所滚动的距离要比内侧车轮大。
若两侧的驱动轮固定在一根轴上，则由于两轮的旋转速度相同，行驶的距离必然相等，这就不可避免地要引起车轮在路面上的滑动。这样就会使轮胎的磨损加剧，转向困难，燃料消耗增加。
另外，当轮式机械在不平的道路上行驶，或左、右驱动轮因气压不等、磨损程度不同以及负荷不等时，也会发生类似的车轮滑移现象。
为了消除滑移现象，必须要在轮式机械左、右驱动轮两根半轴之间安装差速器 。
差速器的作用是向两半轴传递相同的扭矩，并允许两半轴以不同的转速旋转。
2、差速器的构造及原理目前应用最多的差速器是锥形行星齿轮式差速器（图 5.5-12），差速器壳 2用螺栓与主传动器从动锥形齿轮 3连接成一体，差速器壳内装有行星齿轮 5（两个或四个）、
行星齿轮轴 4、半轴齿轮 7和 8，它们可以随差速器壳一起旋转。行星齿轮 5与左右两个半轴齿轮 7和 8啮合，而半轴齿轮则分别安装在左右半轴 1和 6的花键部位上。
图 5.5-12 锥形行星齿轮式差速器
1-左半轴； 2-差速器壳； 3-主传动器从动锥形齿轮； 4-行星齿轮轴； 5-行星齿轮； 6-
右半轴； 7-右半轴齿轮； 8-左半轴齿轮工作原理分析
1 当轮式机械沿平路直线行驶时，两驱动轮在同一时间内驶过相同的路程。这时，差速器壳 2与两个半轴齿轮 7和 8以及两驱动车轮同速旋转。
2 当机械转弯时，内侧的驱动车轮阻力较大，因而与其相连的半轴齿轮就旋转得比差速器壳慢。这时行星齿轮不但随差速器壳作圆周运动（公转），而且还绕其自身的轴 4转动（自转），于是就加速了另一个半轴齿轮的转速，从而使两侧的驱动轮转速不等（外侧大于内侧），保证了机械的顺利转弯。
3 当一侧的驱动轮由于附着力不足而打滑时，它就飞快空转，另一侧的驱动轮就停转，
这时机械便停驶。打滑一侧的半轴齿轮其转速为差速器壳转速的两倍,
5.1 工程机械底盘的基本组成工程机械底盘是整机的支承,并能使整机以作业所需要的速度和牵引力沿规定方向行驶 。 一般由传动系,行走系,转向系和制动系组成 。
一,传动系传动系是动力装置和行走机构之间的动力传动和操纵,控制机构组成的系统 。 它将动力装置输出功率传给驱动轮,并改变动力装置的功率输出特性以满足工程机械作业行驶要求 。 传动系根据动力传动形式分为机械式,液力机械式,全液压式和电传动式等四种传动系统类型 。 在铲土运输机械中多数为机械式与液力机械式传动系统 。 近年来在挖掘机上采用全液压式传动系统较多 。 在大型工程机械上已出现由电动机直接装在车轮上的电动轮式传动系统,但尚未全面推广应用 。
二,行走系行走系用以支承工程机械底盘各部件并保证工程机械的行驶 。 根据行走装置的不同行走系可以分为履带式,轮胎式,轨行式和步行式四种 。 履带式由机架,履带架和四轮一带等组成 。 轮式由机架,悬架,桥壳与轮胎,轮辋等组成 。 轨行式由机架,
转向架和轮对等组成 。 步行式由机架和步行装置等组成 。
一,转向系转向系用以保证工程机械行走时改变行走方向 。 履带式工程机械由操纵传动系中转向离合器和转向制动器实现转向,或由分别操纵左右两侧履带的传动实现转向 。 轮胎式工程机械转向系由转向器,动力转向装置和转向传动系统等组成 。 轨行式工程机械由轨道引导转向 。 步行式多用于有转台回转装置的工程机械,步行装置置于转台两侧,转台相对于底架回转,就可实现步行方向的改变 。
二,制动系制动系用以保证工程机械行走时减速与停止 。 履带式工程机械由行走制动器实现制动 。
轮胎式工程机械因行走速度高,为确保安全,故设有主制动装置,停放制动装置 。
轨行式工程机械的制动装置与制动系统与机车车辆的制动装置与制动系统类似 。
5.2 传动系统功用及组成一,传动系统的功用工程机械的动力装置和驱动轮之间的传动部件总称为传动系统 。 工程机械之所以需要传动系统而不能把柴油机或汽油机与驱动轮直接相连接,是由于柴油机或汽油机的输出特性具有转矩小,转速高和转矩,转速变化范围小的特点,这与工程机械运行或作业时所需的大转矩,低速度以及转矩,速度变化范围大之间存在矛盾 。
为此,传动系统的功用就是将发动机的动力按需要适当降低转速增加转矩后传动驱动轮上,使之适应工程机械运行或作业的需要 。
此外,传动系统还具有切断动力的功能,以满足发动机不能有载起动和作业中换档时切断动力,以及实现机械前进与后退的要求 。
二、传动系统的组成
1.机械式传动系统的组成图 5.2-1所示为轮式工程机械用机械式传动系统的传动简图主传动器、差速器和半轴装在同一壳体内，形成一个整体，称为驱动桥,转向？
图 5.2-1 轮式工程机械传动系统简图
1-离合器； 2-变速器； 3-万向节； 4-驱动桥； 5-差速器； 6-半轴； 7-主传动器； 8-传动轴图 5.2-2所示为履带式工程机械传动系统简图 转向？
图 5.2-2 履带式工程机械传动系统简图
1-内燃机； 2-齿轮箱； 3-主离合器； 4-变速器； 5-主传动齿轮； 6-转向离合器； 7-终传动装置；
8-驱动链轮； A-工作装置液压油泵； B-离合器液压油泵； C-转向离合器液压油泵机械传动系统中,履带式与轮式的不同点转向方式 不同,即履带式工程机械在驱动桥内设置了 转向离合器 。 另外,在动力传至驱动链轮之前,为进一步减速增矩,增设了 终传动 装置,以满足履带式机械较大牵引力的需求 。
2.液力机械式传动系统的组成液力机械式传动系统愈来愈广泛地用在工程机械上。目前，国产 ZL系列装载机全部采用液力机械式传动系统。图 5.2-3所示为 ZL50型装载机传动系统简图。
图 5.2-3 ZL50装载机传动系统简图
1-液力变矩器； 2-单向离合器； 3-行星变速器； 4-换档离合器； 5-脱桥机构 ； 6-传动轴这种液力机械式传动系统与机械式传动系统相比,主要有以下几个优点：
（ 1） 能自动适应外阻力的变化,使机械能在一定范围内无级地变更其输出轴转矩与转速,当阻力增加时,则自动降低转速,增加转矩,从而提高机械的平均速度与生产率；
（ 2） 因液力传动的工作介质是液体,所以能吸收并消除来自内燃机及外部的冲击和振动,从而提高了机械的寿命；
（ 3）因液力装置自身具有无级调速的特点，故变速器的档位数可以减少，并且因采用动力换档变速器，减小了驾驶员的劳动强度，简化了机械的操纵。
3.全液压式传动系统的组成由于全液压传动具有 结构简单、布置方便、操纵轻便、工作效率高、容易改型换代 等优点，近年来，在公路工程机械上应用广泛。例如，具有全液压式传动系统的挖掘机，目前已基本取代了机械式传动系统的挖掘机。图 5.2-4所示为挖掘机的全液压式传动系统简图。
图 5.2-4 全液压式传动系示意图
1-辅助齿轮泵； 2-柱塞泵； 3-齿轮箱； 4-行走轮； 5-减速器； 6-柱塞式液压马达； 7-液压泵； 8-分动箱； 9-柴油机
5.3 主离合器与机械变速器一,主离合器离合器的作用是按工作需要随时将两轴连接或分开 。 按其安装位置的不同,可分为主离合器和分离合器两种 。 主离合器安装在发动机和变速器之间的飞轮壳内,它是传动系力流的枢纽,其主要用途是临时切断动力,使变速器能顺利挂档和换档 。
离合器按主,从动元件接合情况的不同,可分为凸爪式,齿轮式,摩擦式和液力式四种 。 下面分别简介 。
1,凸爪离合器凸爪离合器（图 5.3-1）又称牙嵌式离合器,当离合器啮合时，连接两轴而传递动力；
而当离合器分离时，分开两轴而切断动力。 这种离合器大多用于转速不高且不经常进行离合动作之处，它常用于分离合器
2,齿轮式离合器图 5.3-2为齿轮式离合器 。 带内齿的齿轮 2空套在轴 3上,带外齿的齿轮 1通过导向平键或花键安装轴 3上,当右移齿轮 1时,则 1,2两齿轮的内外齿正好啮合,动力从轴 4
经齿轮 5和 2传给齿轮 1,使轴 3旋转；当左移齿轮 1时,则 1,2两齿轮的内外齿便分开,动力被切断,轴 3停止转动 。
这种离合器通常用于变速器的换档齿轮上,一般称为啮合套或同步器 。 汽车变速箱,
换档采用这种同步器 。
上述两种离合器的缺点,
接合动作应在两轴同时不回转或两轴的转速差很小时才能进行,并在接合时会产生冲击 。
3,摩擦式离合器摩擦式离合器是通过传动件的摩擦力来连接两轴的，接合动作平稳，同时可以在两轴不停转和不减速的情况下进行接合或分离动作。因此，在传动中使用较广泛。在施工机械上使用较普遍的摩擦离合器有单片式和多片式两种。
1）单片式摩擦离合器单片式摩擦离合器多用作主离合器
，它是连接于发动机的第一道传动装置图 5.3-3 单片式摩擦离合器工作原理
1-飞轮； 2-曲轴； 3-从动盘； 4-摩擦衬片；
5-压盘； 6-螺钉； 7-离合器盖； 8-压紧弹簧；
9-踏板； 10-滑动套； 11-从动轴
2） 多片式摩擦离合器多片式摩擦离合器由数量较多的摩擦盘组成,由于摩擦面较多,故传递的扭矩较大 。
履带式拖拉机上所使用的转向离合器就是属于这种类型的离合器 。
多片式摩擦离合器原理与单片式摩擦离合器相同,
图 5.3-4 多片式摩擦离合器
1-主动盘； 2-压紧弹簧； 3-弹簧座； 4-锁片； 5-弹簧杆； 6-螺帽； 7-主动鼓； 8-从动鼓； 9-从动盘； 10-松放圈； 11-接盘； 12-短半轴； 13-分离轴承； 14-轴承座；
15-销子； 16-压盘二,机械变速器
1,变速器的作用及工作原理变速器的主要作用是改变机械的牵引力和行驶速度,以适应其外界负荷变化的要求；
在发动机旋转方向不变的情况下,使机械前进或后退行驶；在发动机不熄火时,
使发动机和传动系保持分离 。
机械变速器是利用齿轮传动进行工作的 。 在齿轮传动中,互相啮合的两个齿轮的转速与它们的齿数成反比,因此,齿轮传动的传动比为：
式中,n1,n2—— 主,从动齿轮的转速；
z1,z2—— 主,从动齿轮的齿数 。
为了增加齿轮传动的传动化,通常采用多级齿轮传动 。 在多级齿轮传动中,其总传动比等于各从动齿轮齿数的连乘积和各主动齿轮齿数的连乘积之比 。 这是多级齿轮传动中的一个基本概念,它适用于任何级的齿轮传动 。
1
2
2
1
z
z
n
ni
如图 5.3-7所示的两级齿轮传动中,其总传动比 i为：
在齿轮传动中,所传递的扭矩是随着传动比的加大而提高,而转速则是随着传动比的加大而降低 。 变速器工作时,利用齿数不同的齿轮啮合传动,来改变其传动比,从而达到变速和变矩的目的,这就是变速器工作的基本原理 。 右下图为变速和变矩的实现方法
31
42
zz
zzi?
1(z 1 )
4(z 4 )
2(z 2 )
3(z 3 )
n 2 ＝ n 3
n 1
n 4
5.4 液力机械变速系统比较下列两种传动系统下图中用液力变矩器代替上图的主离合器,
有何优点呢?
1.变矩器输出转速和扭矩范围广,操作简单 ;
2.发动机不易熄火 ;
3.变速器结构简化 ;
4.吸收和减少振动及冲击，故起停平稳，
工作舒适 ;
5.随着外界负荷的变化
，可以自动调节其扭矩,
目前使用较多的液力传动元件有 液力偶合器 和液力变矩器 两种。
一 液力偶合器液力偶合器 （ 图 5.3-5） 是由固定在主动轴上的泵轮 3（ 主动轮 ） 和固定在从动轴上的涡轮 2（ 从动轮 ） 两大部分组成 。 两轮成碗状,其径向排列有许多叶片 （ 图 5.3-5a）,两轮面对面地连接安装,并有 3～ 4mm的间隙 。 液力偶合器的基本工作原理如下：
图 5.3-5 液力偶合器及其装配图
(a)外貌图 (b)原理图
1-主动轴； 2-涡轮； 3-泵轮；
4-从动轴； 5-接盘当主动轴 1带着泵轮 3旋转时,充满在泵轮内的工作液体随泵轮一起旋转,并在离心力的作用下,
沿叶片之间的通道流向外缘,再由外缘流入涡轮 2中,冲击涡轮的叶片使涡轮带动从动轴 4一起旋转 。
液力偶合器只能用来传递扭矩,不能改变扭矩的大小,故目前施工机械的传动系中应用很少 。
二 液力变矩器液力变矩器 （ 图 5.3-6） 就是在液力偶合器的泵轮 1与涡轮 2之间另外增加一个固定不动的导向轮 3,由三个轮的内腔共同构成一个液体循环路线 。
液力变矩器工作时,工作液在三个轮内作环形运动 。 在环形运动中,由于导向轮 3的影响,使涡轮输出的扭矩大于泵轮输入的扭矩,以实现变矩作用 。 涡轮的总扭矩等于泵轮扭矩和导轮反作用扭矩之和 。 液力变矩器输出的扭矩与输入的扭矩之比称为变矩系数,通常用,K”来表示 。
式中,K —— 液力变矩器变矩系数；
MW—— 涡轮的扭矩；
Mb—— 泵轮的扭矩 。
目前使用的液力变矩器的变矩系数通常为 3。 变矩器 图 5.3-6 液力变矩器简图适用于转速低而扭矩大的施工机械的传动系中 1-泵轮； 2-涡轮； 3-导向轮
b
W
M
MK?
5,5 驱动桥一 万向传动装置
1,万向传动装置的作用及组成变速器都被固定在车架上。主传动器的后桥是通过钢板弹簧与车架连接的（图 5.5-1）。变速器的第二轴 1与主传动器主动轴 2不在同一轴线上，而有一定的交角，由于钢板弹簧的弹性变形
，这个交角及变速器与主传动器之间的距离还要经常变化。如果变速器与主传动器之间用一根整体轴刚性的连接，
显然是不行的。因此，必须采用万向传动装置。
图 5.5-1 万向节传动装置的作用
1-变速器； 2-万向传动装置；
3-驱动桥； 4-后悬架； 5-车架
2,万向传动装置构造及工作原理万向传动装置是由万向节和可伸缩的传动轴组成。前者解决角变化的问题；后者解决轴距变化的问题。
1）万向节图 5.5-2 万向节示意图 图 5.5-3 万向节结构图
1-主动轴； 2,4-万向节叉；
3-十字轴； 5-从动轴万向节 特点,一个万向节传动中，当主动叉等速度旋转时，从动叉是不等速的。
为了达到等速传动的目的，可采用两个万向节串联安装（图 5.5-5）的方法，在两个万向节 2和 3之间用传动轴将其连接。理论和实距证明：只要传动轴两端的万向节叉位于同一个平面，并且主动轴和从动轴与传动轴的夹角，那么经过两个万向节传动就可以使从动轴和主动轴的角速度相等。
图 5.5-5 双向万向节等速传动布置图
1,3-主动叉； 2,4-从动叉
2）传动轴传动轴是一根转速相当高的长轴。为了减轻其重量，传动轴一般制成空心的。最简单的传动轴总成是由一根可伸缩的传动轴和两个万向节组成。
图 5.5-6 解放 CA141型汽车的传动轴总成
1-凸缘叉； 2-十字轴； 3-中间轴； 4-平衡片； 5-中间轴承油封； 6-中间轴承前盖；
7-橡胶垫环； 8-中间轴承； 9-中间轴承后盖； 10-中间轴承支架； 11-万向节滑动叉 ； 12-油封； 13-主传动轴； 14-锁片； 15-万向节滚针轴承油封； 16-万向节滚针轴承； 17-滚针轴承支承片； 18-堵盖二 主传动器主传动器的作用是降低转速、增大扭矩（即传动比）及改变旋转轴线的方向。
由万向传动装置输入驱动桥（图 5.5-7）的动力，首先传给主传动器 2，然后经差速器 3
分配给左、右两根半轴 4，最终传至轮毂 5，使安装在轮毂上的驱动轮行驶。
返回差速器图 5.5-7 驱动桥示意图
1-驱动桥壳； 2-主减速器； 3-差速器； 4-半轴； 5-轮毂主传动的形式图 5.5-8 主传动器型式
1-主动锥齿轮（与传动轴相连）； 2-从动锥齿轮；
3-主动圆柱齿轮； 4-从动圆柱齿轮； 5-半轴三 差速器
1、差速器的作用及工作原理轮式机械在行驶过程中，经常需要使左、右两侧驱动轮以不同的速度旋转。
例如在转弯时，同一时间内，外侧车轮所滚动的距离要比内侧车轮大。
若两侧的驱动轮固定在一根轴上，则由于两轮的旋转速度相同，行驶的距离必然相等，这就不可避免地要引起车轮在路面上的滑动。这样就会使轮胎的磨损加剧，转向困难，燃料消耗增加。
另外，当轮式机械在不平的道路上行驶，或左、右驱动轮因气压不等、磨损程度不同以及负荷不等时，也会发生类似的车轮滑移现象。
为了消除滑移现象，必须要在轮式机械左、右驱动轮两根半轴之间安装差速器 。
差速器的作用是向两半轴传递相同的扭矩，并允许两半轴以不同的转速旋转。
2、差速器的构造及原理目前应用最多的差速器是锥形行星齿轮式差速器（图 5.5-12），差速器壳 2用螺栓与主传动器从动锥形齿轮 3连接成一体，差速器壳内装有行星齿轮 5（两个或四个）、
行星齿轮轴 4、半轴齿轮 7和 8，它们可以随差速器壳一起旋转。行星齿轮 5与左右两个半轴齿轮 7和 8啮合，而半轴齿轮则分别安装在左右半轴 1和 6的花键部位上。
图 5.5-12 锥形行星齿轮式差速器
1-左半轴； 2-差速器壳； 3-主传动器从动锥形齿轮； 4-行星齿轮轴； 5-行星齿轮； 6-
右半轴； 7-右半轴齿轮； 8-左半轴齿轮工作原理分析
1 当轮式机械沿平路直线行驶时，两驱动轮在同一时间内驶过相同的路程。这时，差速器壳 2与两个半轴齿轮 7和 8以及两驱动车轮同速旋转。
2 当机械转弯时，内侧的驱动车轮阻力较大，因而与其相连的半轴齿轮就旋转得比差速器壳慢。这时行星齿轮不但随差速器壳作圆周运动（公转），而且还绕其自身的轴 4转动（自转），于是就加速了另一个半轴齿轮的转速，从而使两侧的驱动轮转速不等（外侧大于内侧），保证了机械的顺利转弯。
3 当一侧的驱动轮由于附着力不足而打滑时，它就飞快空转，另一侧的驱动轮就停转，
这时机械便停驶。打滑一侧的半轴齿轮其转速为差速器壳转速的两倍,
