本发明涉及一种具有换挡功能的齿轮传动装置，尤其涉及一种具有两速比三位的齿轮箱。
背景技术：
现有具有换挡功能的齿轮箱的换挡原理是使用直齿圆柱齿轮副其中的一个齿轮在轴向移动，与另一个齿轮接合或脱开，以实现位的切换。这样就限定了传动用的齿轮副的类型需要是圆柱直齿轮副，然而，对诸如载荷大、振动和噪音小等的场合需要使用圆柱斜齿轮副的同时还需要具有换挡功能，则现有换挡的方法就无法满足。
另外，现有的换挡机构中的换挡拨叉与换挡齿轮之间是滑动接触的，因此增大了拨叉的磨损以及产生了较多的摩擦热能。
技术实现要素：
为了克服现有技术中换挡齿轮副是圆柱直齿轮副，不能是圆柱斜齿轮副，以及换挡拨叉与与换挡齿轮之间滑动摩擦增大磨损和产生较多热量等的缺陷，本发明提出的一种具有两速比三位齿轮箱。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的一种具有两速比三位的齿轮箱，包括箱体、轴承、齿轮传动系统和换执行机构。
所述的齿轮传动系统，包括动力输入齿轴、换挡内齿轮、一级高速双联小齿轮、一级高速大齿轮、一级低速双联小齿轮、一级低速大齿轮、二级小齿轮轴、二级大齿轮和动力输出轴。
所述的换执行机构，包括滚轮轴承、拨叉、转轴、摆臂、位感应板、圆柱销、Y型接头、换动作执行器、锁定执行器、锁定杆和锁定感应板、用于感应位的接近开关和用于感应锁定的接近开关。
本发明的原理：换执行机构通过依此推动摆臂、转轴、拨叉和滚轮轴承进而驱动换挡内齿轮沿轴线移动，当所述换挡内齿轮向所述一级高速双联小齿轮侧移动并与之正确啮合时，为齿轮箱的高速；当所述换挡内齿轮向所述一级低速双联小齿轮侧移动并与之正确啮合时，为齿轮箱的低速；当所述换挡内齿轮轴向移动到与所述一级高速双联小齿轮和所述一级低速双联小齿轮均脱开不啮合时，为齿轮箱的空。由此，齿轮箱可以实现两种速比、三个位的齿轮传动功能。
进一步地，所述一级高速双联小齿轮与所述一级高速大齿轮可以是直齿或斜齿的啮合形式，所述一级低速双联小齿轮与所述一级低速大齿轮可以是直齿或斜齿的啮合形式，所述二级小齿轮轴与所述二级大齿轮可以是直齿或斜齿的啮合形式。
进一步地，所述换挡内齿轮作为直齿内花键与所述动力输入齿轴、所述一级高速双联小齿轮中的一个外齿和所述一级低速双联小齿轮中的一个外齿作为直齿外花键，能够形成正确的直齿花键副传动。
进一步地，所述换挡内齿轮、所述动力输入齿轴、所述一级高速双联小齿轮和所述一级低速双联小齿轮的轴线在同一直线上，具有同轴的特性。
进一步地，所述动力输入齿轴、所述一级高速双联小齿轮、所述一级低速双联小齿轮、所述二级小齿轮轴和所述动力输出轴通过轴承设置在所述箱体中。
进一步地，所述一级高速大齿轮通过键或过盈配合安装在所述二级小齿轮轴上，所述一级低速大齿轮通过键或过盈配合安装在所述二级小齿轮轴上，所述二级大齿轮通过键或过盈配合安装在所述动力输出轴上。
进一步地，所述换动作执行器和所述锁定执行器可以选用具有直线驱动功能的气缸、液压缸和电动缸。
进一步地，所述用于感应位的接近开关和所述用于感应锁定的接近开关的形式可以是机械式、光电式、电感式或电容式。所述用于感应位的接近开关和所述用于感应锁定的接近开关通过支架和螺钉固定到箱体上。
进一步地，所述换挡执行机构中的滚轮轴承位于所述换内齿轮的外圆凹槽内，在所述换内齿轮轴线的两侧对称各设置一个所述滚轮轴承。所述滚轮轴承上的杆部和拨叉的内孔相互配合，并通过所述滚轮轴承杆端的外螺纹用螺母将所述滚轮轴承紧固到所述拨叉上。所述转轴通过轴承放置在所述箱体内，所述摆臂和所述转轴以及所述拨叉和所述转轴通过键或过盈配合安装到一起。所述摆臂和所述Y型接头通过圆柱销连接，所述Y型接头通过螺纹与所述换动作执行器连接，所述换执行器与所述箱体通过圆柱销连接，所述锁定执行器通过螺钉固定到所述箱体上，所述锁定杆和所述锁定执行器通过螺纹连接到一起，所述锁定感应板安装在所述锁定杆上。
进一步地，当齿轮箱在高速位工作时，所述摆臂带动安装其上的所述位感应板正好到达所述用于感应位的接近开关的感应范围，接近开关感应到后产生相应的信号，上报给上位机进行识别和处理，上位机接受到信号后停止所述换动作执行器运行。当齿轮箱在低速位工作时，所述摆臂带动安装其上的所述位感应板正好到达所述用于感应位的接近开关的感应范围，接近开关感应到后产生相应的信号，上报给上位机进行识别和处理，上位机接受到信号后停止所述换动作执行器运行。
更进一步地，当所述齿轮箱处在高或低速位，并且所述用于感应位的接近开关已产生位信号的情况下，所述锁定执行器开始工作，推动所述锁定杆沿轴线运动，当所述锁定杆运动到可以卡住所述摆臂时，所述锁定杆上安装的所述锁定感应板正好到达所述用于感应锁定的接近开关的感应范围，产生相应的信号，上报给上位机进行识别和处理，上位机接受到信号后停止所述锁定动作执行器运行，此时，完成位的机械锁定。当需要解除位的机械锁定时，所述锁定执行器反向工作即可完成解除位的机械锁定。
附图说明
图1为本发明的结构示意主视图。
图2为本发明的结构示意E-E剖视图。
图3为本发明的结构示意F-F局部剖视图。
图中：1、箱体，2、二级大齿轮，3、轴承，4、动力输出轴，5、一级低速大齿轮， 6、轴承，7、二级小齿轮轴，8、轴承，9、一级低速双联小齿轮，10、轴承，11、轴承， 12、滚轮轴承，13、拨叉，14、换挡内齿轮，15、轴承，16、一级高速双联小齿轮， 17、轴承，18、轴承，19、动力输入齿轴，20、轴承，21、一级高速大齿轮，22、轴承，23、圆柱销，24、换动作执行器，25、用于感应位的接近开关，26、位感应板， 27、摆臂，28、用于感应位的接近开关，29、Y型接头，30、用于感应锁定的接近开关， 31、锁定感应板，32、锁定杆，33、锁定执行器，34、轴承，35、转轴，36、轴承。
具体实施方式
实施例1
具有两速比三位的齿轮箱结构如图1、图2和图3所示，主要包括箱体1、动力输入齿轴 19、换挡内齿轮14、一级高速双联小齿轮16、一级高速大齿轮21、一级低速双联小齿轮9、一级低速大齿轮5、二级小齿轮轴7、二级大齿轮2、动力输出轴4、用于感应位的接近开关(25、 29)、用于感应锁定的接近开关30和换挡执行机构。
换挡执行机构，包括滚轮轴承12、拨叉13、转轴35、摆臂27、位感应板26、圆柱销23、换动作执行器24、锁定执行器33、锁定杆32和锁定感应板31。滚轮轴承12安装在换挡内齿轮14的外圆凹槽内，在其轴线的两侧对称各设置一个，用于传递换推动力。换动作执行器 24和所述锁定执行器33可以是气缸、液压缸和电动缸等直线驱动的形式，本实施例中选用气缸做为执行器。
一级高速双联小齿轮16与一级高速大齿轮21啮合，一级低速双联小齿轮9与一级低速大齿轮5啮合，二级小齿轮轴7与二级大齿轮2啮合。
换挡内齿轮14与动力输入齿轴19的齿数相同，能够形成正确的直齿花键副传动。换挡内齿轮14与一级高速双联小齿轮16其中一个外齿的齿数相同，能够形成正确的直齿花键副传动。换挡内齿轮14与一级低速双联小齿轮9其中一个外齿的齿数相同，能够形成正确的直齿花键副传动。动力输入齿轴19、换挡内齿轮14、一级高速双联小齿轮16和一级低速双联小齿轮9在同一轴线上。
换执行机构推动换挡内齿轮14沿轴线移动，当向一级高速双联小齿轮16侧移动并与之正确啮合时，为齿轮箱的高速；当向一级低速双联小齿轮9侧移动并与之正确啮合时，为齿轮箱的低速；当换挡内齿轮14的轴向位置与一级高速双联小齿轮16和一级低速双联小齿轮 9均脱开不啮合时，为齿轮箱的空。由此，齿轮箱可以实现两种速比、三个位的齿轮传动功能。
当齿轮箱在高速位工作时，摆臂27带动安装其上的位感应板26正好到达用于感应位的接近开关28的感应范围，接近开关感应到后产生相应的信号，上报给上位机进行识别和处理，上位机接受到信号后停止换动作执行器24运行。当齿轮箱在低速位工作时，摆臂27带动安装其上的位感应板26正好到达用于感应位的接近开关25的感应范围，接近开关感应到后产生相应的信号，上报给上位机进行识别和处理，上位机接受到信号后停止换动作执行器24运行。
滚轮轴承12的轴颈和拨叉13的内孔相互配合，并通过滚轮轴承12端部的外螺纹和螺母将滚轮轴承12紧固到拨叉13上。转轴35通过轴承放置在箱体内，摆臂27和转轴35以及拨叉13和转轴35通过键、间隙或过盈配合安装到一起。摆臂27和Y型接头29通过圆柱销连接，Y型接头29通过螺纹与换动作执行器24连接，换执行器24通过圆柱销固定到箱体1上，锁定执行器33通过螺钉固定到箱体1上，锁定杆32和锁定执行器33通过螺纹连接到一起，锁定感应板31安装在锁定杆32上。
齿轮箱处在高或低速位，并且用于感应位的接近开关25或用于感应位的接近开关28已产生相应位信号的情况下，锁定执行器33开始工作，推动锁定杆32沿轴线运动，当锁定杆 32运动到可以卡住摆臂27时，锁定杆32上安装的锁定感应板31正好到达用于感应锁定的接近开关30的感应范围，产生相应的信号，上报给上位机进行识别和处理，上位机接受到信号后停止锁定动作执行器33运行，此时，完成位的机械锁定。当需要解除位的机械锁定时，驱动锁定执行器33反向工作即可完成解除位的机械锁定。