一种拖拉机及变速装置的制作方法

本发明涉及动力机械领域，具体为一种拖拉机及变速装置。

背景技术：

1、近年来，国产变速箱普遍采用齿轮换挡，虽然可以实现多个挡位速度间的有级转换，但是由于各挡速度均为固定值，从而导致在从事某项作业形式时，只能选取和该种作业要求相近的速度进行作业或依靠调节发动机的转速来进行增减速，难以发挥出最佳作业效率和发动机最佳效率。

2、同时现如今传动装置向着自动化、操作简便、无级变速的方向发展，其中无级连续变速更是未来传动装置的主要特点。对此，现有公开的传动装置主要依靠功率分流型传动装置，一种是采用同轴多排行星机构或单排行星机构通过双联行星齿轮形成多路输出，改变行星轮系不同输入构件得到不同传动比，从而安装换挡操作机构，实现调速、换段的效果。另一种是采用静液压式无级变速机构和行星传动机构，行星传动机构将发动机输出的驱动力和静液压式无级变速机构输出的驱动力输入合流，输出合流后的驱动力。前一种形式结构紧凑，但加工装配精度要求高，且传动比仍然存在跳跃式变化；后一种形式，结构简单，零件数少，但静液压式无级变速机构只能在小范围内进行无级变速，且属于被动变速，所以仍是一种有级变速装置。中国发明专利公开文本cn102691759a即公开了一种可实现无级变速的拖拉机差动行星调速机构，其可使拖拉机获得较好的工作速度并能充分利用发动机功率，但是其传动比依然不稳定。

3、锥盘式无级变速装置以摩擦方式传递动力，变速范围广，效率较高，广泛应用于多个工作领域，继而配合齿轮换挡装置使用，可实现动力机械高效作业要求。但由于锥盘式无级变速器工作特点，无法简单将连接齿轮传动装置，易造成结构不当、成本较高，或无法满足动力性要求。因此对于齿轮换挡装置的改造以配合锥盘式无级变速装置的高效运转成为亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种动力机械的变速装置。

2、具体通过如下技术方案实现：

3、一种动力机械的变速装置，包括无级变速装置、齿轮变速装置、前箱体、隔板和后箱体，所述无级变速装置安装在前箱体内，所述齿轮变速装置安装在后箱体内，所述隔板设置于前箱体与后箱体之间而将前箱体与后箱体部分间隔开来，所述无级变速装置的输出端通过直接或间接方式连接所述齿轮变速装置。

4、所述齿轮变速装置包括i轴、ii轴、第一换挡齿轮组、第二换挡齿轮组、第三换挡齿轮组和换挡机构；所述第一换挡齿轮组、第二换挡齿轮组和第三换挡齿轮组分别包含第一换挡主动齿轮、第二换挡主动齿轮、第三换挡主动齿轮和第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮、第三换挡从动齿轮；所述第一换挡主动齿轮、第二换挡主动齿轮和第三换挡主动齿轮均分别设置于i轴上；所述第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮和第三换挡从动齿轮均分别设置于ii轴上，且第一换挡主动齿轮与第一换挡从动齿轮啮合传动、第二换挡主动齿轮与第二换挡从动齿轮啮合传动、第三换挡主动齿轮与第三换挡从动齿轮啮合传动。

5、所述换挡机构分别与第一换挡主动齿轮、第二换挡主动齿轮、第三换挡主动齿轮或第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮、第三换挡从动齿轮连接配合，所述第一换挡主动齿轮的齿数为z11，第一换挡从动齿轮的齿数为z12，第二换挡主动齿轮的齿数为z21，第二换挡从动齿轮的齿数为z22，第三换挡主动齿轮的齿数为z31，第三换挡从动齿轮的齿数为z32，所述z11、z12、z21、z22、z31和z32满足：z32/z31＜z22/z21＜z12/z11的同时满足0.25z12/z11＜z22/z21＜4z32/z31。

6、作为优选，所述齿轮变速装置还包含有前齿轮传动组、后齿轮传动组和输出轴，所述前齿轮传动组包含相互啮合设置的主动前齿轮和从动前齿轮，所述后齿轮传动组包含相互啮合设置的主动后齿轮和从动后齿轮，所述主动前齿轮与无级变速装置的输出端相连接，所述从动前齿轮套接在i轴上且与i轴共同转动，所述主动后齿轮套接在ii轴上且与ii轴共同转动，所述从动后齿轮套接在输出轴上且随输出轴转动。

7、所述从动前齿轮、第一换挡主动齿轮、第二换挡主动齿轮和第三换挡主动齿轮的轮齿沿齿轮厚度方向相对于轴线倾斜设置，且倾斜方式相同，均为各齿轮沿厚度方向上的上齿面均高于或均低于下齿面，所述第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮、第三换挡从动齿轮和主动后齿轮的轮齿沿齿轮厚度方向相对于轴线倾斜设置，且倾斜方式相同，均为各齿轮沿厚度方向上的上齿面均低于或均高于下齿面，且所述从动前齿轮、第一换挡主动齿轮、第二换挡主动齿轮和第三换挡主动齿轮的轮齿沿齿轮厚度方向相对于轴线的倾斜方式与第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮、第三换挡从动齿轮和主动后齿轮的轮齿沿齿轮厚度方向相对于轴线的倾斜方式不同。

8、作为优选，所述第一换挡主动齿轮、第二换挡主动齿轮和第三换挡主动齿轮分别通过允许相互转动的方式支撑于i轴，所述第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮和第三换挡从动齿轮分别通过不允许相互转动的方式支撑于ii轴。

9、所述换挡机构为啮合套换挡机构，包括啮合齿座、啮合套、拨叉、拨叉轴、拨杆、拨杆轴、拨头和操纵箱，所述啮合齿座、啮合套、拨叉、拨杆轴和拨杆均设置有多个，每个所述啮合齿座套接在i轴上或ii轴上，且当所述啮合齿座套接在i轴上时，所述啮合齿座的侧部与第一换挡主动齿轮、第二换挡主动齿轮和第三换主动齿轮轴向相抵，当所述所述啮合齿座套接在ii轴上时，所述啮合齿座的侧部与第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮和第三换挡从动齿轮轴向相抵，所述啮合齿座的外部安装有所述啮合套，所述拨叉轴和拨杆轴分别安装在隔板和后箱体内端壁之间，每个所述啮合套的外圆周部均设置有环形凹槽或非完整环形凹槽，所述拨叉的一端套接在拨叉轴上，所述拨叉的另一端通过卡接啮合套的环形凹槽或非完整环形凹槽而与啮合套相抵且能够推动啮合套轴向移动，每个所述拨叉的套接在拨叉轴上一端的外圆部均开有凹槽，每个所述拨杆的一端均分别固定套接在拨杆轴上，每个所述拨杆的另一端通过与拨叉上的凹槽卡接而与对应的拨叉相抵且能够推动拨叉进行轴向移动，每个所述拨头上开有u形槽，相对的两个所述拨头上的u形槽开口相对且相互对称，两个拨头通过相互对称的所述u形槽形成闭合通孔，相对的两个所述拨头通过闭合通孔安装并轴向锁紧在拨杆上，所述操纵箱包含内操纵拨头、操纵传递杆、弹簧、钢球、外操纵拨头、操纵杆和操纵箱体，所述内操纵拨头置于拨头的所述u形槽内，所述内操纵拨头固定在操纵传递杆的一端，操纵传递杆的另一端固定有外操纵拨头，所述外操纵拨头具有圆孔结构，圆孔内放置有操纵杆，所述操纵传递杆上设有两个半圆形环槽，所述半圆形环槽与操纵箱体之间放置有钢球和弹簧。

10、作为优选，所述第一换挡主动齿轮、第二换挡主动齿轮和第三换挡主动齿轮以及所述第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮和第三换挡从动齿轮中与所述啮合齿座以及啮合套相配合的齿轮均设置有结合齿，所述结合齿的齿面与分度圆柱面的交线同结合齿齿形中心面之间存在夹角，所述夹角为1°～6°。

11、作为优选，所述啮合齿座采用弹性挡圈或两个半圆形挡圈进行轴向定位；所述啮合齿座的外部通过花键等方式安装有所述啮合套；每个所述拨杆的一端均分别通过圆柱销等方式固定套接在拨杆轴上；所述拨头上的u形槽相互对称安装并通过圆柱销等方式轴向锁紧在拨杆上；所述内操纵拨头通过销轴等方式固定在操纵传递杆的一端，操纵传递杆的另一端通过销轴等方式固定有外操纵拨头。

12、作为优选，所述主动前齿轮套接在无级变速装置的从动轴上并与其共同转动；所述齿轮传动装置还包含有挡圈，所述挡圈将所述第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮和第三换挡从动齿轮轴向固定于ii轴上；所述第一换挡主动齿轮、第二换挡主动齿轮和第三换挡主动齿轮分别通过允许相互转动的方式支撑于i轴，所述允许相互转动的方式为滚针等方式；所述第一换挡从动齿轮、第二换挡从动齿轮和第三换挡从动齿轮分别通过不允许相互转动的方式支撑于ii轴，所述不允许相互转动的方式为花键等方式。

13、作为优选，所述i轴上设有至少一个轴向长孔和多个径向孔，所述径向孔与轴向长孔内部连通，所述径向孔的孔径为1～6mm；每个所述拨叉的套接在拨叉轴上一端的外圆部均开有凹槽，所述凹槽为圆槽。

14、作为优选，所述变速装置中的所述无级变速装置包括主动锥盘轴系、从动锥盘轴系、加压机构、调速机构和钢制挠性传动元件，所述主动锥盘轴系包含主动轴、主动定锥盘和主动动锥盘；从动锥盘轴系包含从动轴、从动定锥盘和从动动锥盘；所述钢制挠性传动元件的一部分夹持于主动动锥盘和主动定锥盘之间，所述钢制挠性传动元件的另一部分夹持于从动动锥盘和从动定锥盘之间，所述钢制挠性传动元件在润滑油环境中工作；所述加压机构为凸轮加压机构，所述凸轮加压机构设置于主动定锥盘和/或从动定锥盘的背面，所述凸轮加压机构包括主动凸轮、从动凸轮和滚动体，所述主动凸轮和从动凸轮相对设置，且在主动凸轮和从动凸轮的相对面上均设置有滚道或加压面，所述滚动体设置于相对设置的滚道或加压面内，所述滚动体能够在滚道或加压面内滚动从而使得主动凸轮和从动凸轮相互远离或接近；所述从动凸轮的背面与主动定锥盘和/或从动定锥盘的背面相接，所述主动凸轮与主动轴和/或从动轴固定连接。

15、作为优选，所述主动轴的一端通过能够承受轴向力的轴承a转动连接于前箱体上，另一端通过能够承受轴向力的轴承b转动连接于隔板上；所述从动轴的一端通过能够承受轴向力的轴承c转动连接于前箱体上，另一端通过能够承受轴向力的轴承d转动连接于隔板上。

16、作为优选，所述轴承a与前箱体间设置有垫片，所述轴承d与隔板间安装有垫片；所述主动凸轮通过花键与主动轴和/或从动轴固定连接。

17、一种动力机械，所述动力机械使用上述的变速装置。

18、一种拖拉机，所述拖拉机作为动力机械使用上述的变速装置。

19、本发明的技术效果在于：

20、1、在无级变速装置的速比变化过程中，一方面由于从动轴转速发生变化，从而存在搅油损失传动效率会随速比变化而发生改变，存在高效工作区(如图1所示)；另一方面由于从动轴轴向力的变化，挠性传动元件与锥面间的正压力发生变化会导致关键零部件寿命的降低，存在可靠性工作区。本发明通过设置三挡减速的齿轮变速装置，使得本发明的变速装置更加适合诸如拖拉机类作业机械低档起步，中档作业，高档转场的作业特点，能够使得常用作业速度范围配置在cvt的高效率工作区和可靠性工作区，尤其是本发明通过对三挡变速的三个档位的齿数之比之间的关系进行了具体限定，从而实现了全速比范围内的无级变速，使得速比覆盖范围更广，继而使得齿轮变速装置整体的效率得到了提升，上述齿轮速比关系的详细设定会让常用的作业速度更好地与无级变速装置的高效区间进行配合，提升了拖拉机的作业效率，同时也让整体的系统寿命得到了提升。

21、2、本发明通过在齿轮变速装置中对前齿轮传动组和后齿轮传动组进行了具体限定，配合三个换挡主动齿轮和三个换挡从动齿轮的倾斜方式以及整体配合方式，使得各档位下i轴上从动前齿轮轴向力指向右，且第一或第二或第三换挡主动齿轮轴向力指向相反，使i轴轴向力相互抵消；同样的使得各档位下ii轴上主动后齿轮轴向力指向左，且第一或第二或第三换挡从动齿轮轴向力方向相反，使ii轴轴向力相互抵消，从而实现了整体寿命提升。

22、3、本发明通过对换挡机构进行具体限定，尤其是对其中啮合套、啮合齿座与具有结合齿的配合齿轮、拨杆、拨叉、拨叉轴、拨杆轴和拨头的设置方式进行合理限定，可在一个操纵箱内实现挡位切换，提升操作便捷度，通过操纵箱进行具体设置，特别是对于半圆环槽跟钢球、弹簧的设置方式，挡位运转灵活，提升换挡可靠性。

23、4、本发明通过对啮合套与与其配合使用的齿轮的齿形配合关系进行详细设定，在保证承载能力的前提下，一方面保证了既有的换挡锁止力，避免滑档，另一方面降低换挡操作力，避免换挡过程中出现顶齿、挂挡困难等现象，实现了换挡过程平稳性能的大幅提升。

24、5、由于目前投入使用的无级变速器产品中，锥盘工作面均是直母线锥面且挠性传动元件的侧边也是直线，这样做的优越性是加工方便，挠性传动元件与锥面的接触强度高。但因锥盘式无级变速器特定的变速方式，采用直母线锥盘，传动比变化时，挠性传动元件沿锥盘上下移动必然产生轴向偏斜。假定传动比为1时挠性传动元件没有偏斜，即主、从动锥盘接触面的对称线重合；若主动轴上的动锥盘向左移动s1，其接触点向外移动距离δr1，同时从动轴上的动锥盘向左移动s2，其接触点向内移动距离δr2，在直母线情况下，s1＝2δr1tanα，s2＝2δr2 tanα(α为锥盘直母线与锥盘轴线垂面的夹角)，由于挠性传动元件在小工作半径侧径向位移和轴向位移分别大于大工作半径侧径向位移和轴向位移，所以s2>s1，导致主、从动盘接触面的对称线不重合，使得挠性传动元件产生轴向偏斜，且在传动比最大和最小时轴向偏斜最大。本发明通过在无级变速装置的轴承a处以及轴承d处设置有垫片，从而使得无级变速装置中的主动轴和从动轴均设置为一端固定而另一端浮动的方式，一方面垫片端均放置在定锥盘端，可以平衡由于实际加工中存在加工误差叠加和设计余量造成的主动定锥盘与从动定锥盘间间距发生改变，并通过增减主动轴和从动轴垫片数量，进行预置偏斜，使常用工作速比下链条偏斜较小，无级变速器速比达到设计速比要求，提高链条寿命和整体功能性；另一方面，只定锥盘端放置垫片，采用一端固定另一端浮动的设置方式，防止轴系零件特别是轴承由于安装误差或受热造成的轴向变形卡死，提高了整体寿命。