拖拉机传动系统transmission system of tractor

将发动机的转速、扭矩经变换与控制，传给拖拉机驱动轮及动力输出轴的一系列装置。包括离合器、变速箱、后桥及动力输出轴传动。在四轮驱动拖拉机上增设分动箱、传动轴及前驱动桥。图1为轮式拖拉机传动系统简图。
后轮驱动拖拉机的动力传递路线是：发动机的动力一方面通过主离合器、变速箱及后桥(中央传动→差速器→最终传动)传给左、右驱动轮；另一方面通过动力输出轴离合器及动力输出轴减速装置传给动力输出轴。手扶拖拉机的传动系统与后轮驱动拖拉机传动系统基本相同，但一般手扶拖拉机没有差速器及动力输出轴离合器，在中央传动与最终传动间设牙嵌离合器。四轮驱动拖拉机是在后轮驱动拖拉机基础上，在变速箱后增设分动箱，把动力分别传给前后驱动桥。履带拖拉机的传动系统与后轮驱动拖拉机传动系统基本相同，不同处在于履带拖拉机的后桥由履带转向机构取代差速器（见履带拖拉机转向制动系统）。

图1 轮式拖拉机传动系统

1.发动机；2.主离合器；3.动力换档快/慢；4.主变速；5.最终传动；6.中央传动与差速器；7.动力输出轴；8.差速锁；9.行车制动器；10.停车制动器；11.组成式变速箱； 12.分动箱；13.前桥驱动离合器；14.动力输出轴离合器；15.动力输出轴制动器

离合器 用于传递和切断发动机传给主传动系统及动力输出轴的动力，以便于换档、平顺起步、停车及操纵农机具的驱动，同时防止传动系统过载。拖拉机普遍采用摩擦式离合器(图2)。
摩擦式离合器作用原理如下：当压紧力（一般是弹簧力）通过压盘把从动盘与飞轮压紧时，发动机动力则通过飞轮、压盘与从动盘间的摩擦力传递给变速箱输入轴[图2(a)]。当离合器分离机构把压盘的压紧力撤去时，离合器则分离，发动机传递给变速箱的动力被切断[图2(b)]。在离合器接合过程中，控制压盘的压紧力，使其缓慢增加，摩擦力也缓慢增加，离合器从动盘相对于飞轮滑磨，变速箱输入轴转速缓慢上升，达到平顺起步的要求。
离合器在接合过程中由于滑磨产生大量的热，使摩擦衬面温度升高，因而对摩擦片不但要求有较高的摩擦系数，还要有足够的耐热性能与抗磨性能。干式离合器摩擦衬面常用胶压石棉或金属陶瓷摩擦材料，一般用弹簧压紧。湿式离合器用粉末冶金或纸质摩擦材料，一般用液压压紧。

图2 摩擦式离合器

1.自由行程； 2.变速箱输入轴； 3、10.离合器分离机构； 4.压盘； 5.从动盘； 6.动力从发动机输入； 7.动力传递； 8.飞轮； 9、12. 离合器分离杠杆； 11.间隙

变速箱 为适应各种作业中不同的速度与工作负荷的需要，在传动系统中设置变速箱，提供多种速比（档次），便于使用中选择。拖拉机变速箱分有级和无级两类：
有级变速箱 一般利用齿轮在花键轴上滑动，使齿轮啮合或脱开以进行换档。这种变速箱结构简单，成本低，但换档不够轻便，由于换档时进入啮合的齿轮其圆周速度不同，会发生换档冲击，齿端部易磨损。为此可采用：❶啮合套换档。不同档位常啮合齿轮利用啮合套使齿轮与花键轴接合或脱开以进行换档，啮合套换档较轻便，但仍有换档冲击。
❷同步器换档。不同档位的常啮合齿轮用同步器代替简单啮合套换档(图3)，换档时，同步器同步元件(内、外锥)间产生的摩擦力矩使啮合套与将接合的齿轮转速相等，最后啮合套与接合齿接合，实现无冲击换档。
❸动力换档。不同档位的常啮合齿轮利用液压控制的离合器或制动器换档，可实现负载下换档（见拖拉机动力换档）。

图3 同步器换档

1、10.齿轮； 2、18.外锥； 3.外锥与内锥接触； 4、13.拨叉； 5、17.啮合套； 6、14.内锥； 7、16.齿座； 8、15.输入轴； 9.弹簧压紧钢球在啮合套槽中； 11.啮合套与接合齿接触； 12.弹簧压紧钢球从啮合套槽中滑出

为了简化结构，变速箱普遍采用组成式结构。如图1中的组成式变速箱具有8个前进档、4个倒档。主变速具有4个档，副变速包括高、低档及倒档。主、副变速均用啮合套换档，某些变速箱的主变速采用同步器，以方便换档。
无级变速箱 应用动液力传动与静液压传动实现无级变速，在理论上可使发动机的功率得到最充分利用，但动液力传动效率较低，输出转速不稳定。农业拖拉机工作载荷相对比较稳定，很少采用动液力传动。工业拖拉机由于载荷变化较大，能充分利用动液力传动自动变速的优点，使用比较广泛。静液压传动具有布置方便，变速范围宽等优点，但传动效率也较低，仅在传递功率不大，功率损失不是重要考虑因素，速度控制要求精确而又需变速方便的情况下采用。

图4 液力变矩器

动液力传动 其核心部件是液力变矩器(图4)。在闭合的循环通道内布置泵轮、涡轮及反应轮，发动机驱动泵轮，泵轮叶片使油液高速转动，发动机的机械能转换成液体的动能，高速转动的油液冲入涡轮，使涡轮转动，液体动能转换成机械能，涡轮与变速箱输入轴联接，输出扭矩。从涡轮出来的油液经反应轮流回到泵轮，反应轮固定不转动，它承受反作用扭矩，使涡轮的扭矩大于泵轮的扭矩。
动液力传动具有自动变速作用，随外界负载增大，涡轮转速降低而扭矩增大。但液力变矩器最大变矩比一般不超过5，另外其高效区(效率大于80%)比较窄，通常液力变矩器与有级变速箱组成液力机械传动。
静液压传动 发动机驱动液压泵，液压泵把发动机机械能转换成液体的压力能，压力能驱动液压马达，使液压能转换成机械能，液压马达通过减速齿轮或直接和驱动轮相连，通过改变斜盘的倾斜度改变泵与马达的排量比，进行无级变速(图5)。
差速器 轮式拖拉机的后桥中设置有差速器。在拖拉机转向时，行星轮绕行星轮轴转动，使外侧驱动轮的转速大于内侧驱动轮的转速以适应两者转弯半径不同。
普通差速器的内摩擦力矩较小，左、右半轴齿轮驱动扭矩差值不大，当一侧驱动轮附着力减小而打滑时，拖拉机牵引能力迅速降低，为克服此缺点，通常采用差速锁或防滑差速器。差速锁是用人工操作的啮合套、牙嵌离合器或差速锁离合器。它或使左、右半轴齿轮联锁，或使半轴齿轮与差速器壳体联锁。这样左、右半轴齿轮与差速器壳体以同一转速转动。转弯时，差速锁必须松开。用于前驱动桥的防滑差速器(图6)，在工作中锥齿轮的轴向力使摩擦片压紧，提高差速器的内摩擦扭矩，这样左右半轴齿轮扭矩差值增大。

图5 静液压传动

图6 前驱动桥

中央传动与最终传动 拖拉机发动机转速和拖拉机驱动轮转速相差很大。除变速箱减速外，尚需大减速比的中央传动与最终传动。中央传动一般是一对大减速比的螺旋锥齿轮。最终传动是一对大减速比的圆柱齿轮或行星减速机构。
动力输出轴的驱动 不同型式的动力输出轴（见拖拉机动力输出轴），有不同的驱动方式：❶独立式动力输出轴由发动机经动力输出轴离合器及齿轮减速机构驱动。独立式动力输出轴离合器可以与主离合器安装在一起，也可以分开，各有独立的操纵机构。
❷半独立式动力输出轴由发动机通过双作用离合器及齿轮减速机构驱动。双作用离合器由主离合器及动力输出轴离合器组成。两离合器由一个踏板操纵，踏板行程分二级：第一级控制主离合器的分离与接合；第二级控制动力输出轴离合器的分离与接合。
❸非独立式动力输出轴由发动机经主离合器及齿轮减速机构驱动，另设脱开机构将动力输出轴在不工作时脱开。
❹同步式动力输出轴由变速箱输出轴通过齿轮驱动，其转速与拖拉机行驶速度保持一定比例。
前驱动桥 常用于两轮驱动的变型四轮驱动拖拉机(图6)，动力由分动箱经传动轴、中央传动、前桥防滑差速器、等速万向节、前桥最终传动传给前驱动轮。由于前驱动轮要相对前桥壳体偏转以进行转向，故前桥差速器与最终传动间设置等速万向节。折腰式四轮驱动拖拉机由铰接架前后部相对偏转进行转向，在铰接处设有等速万向节，其驱动轮相对桥壳体不需偏转，故其前驱动桥结构与后桥基本相同。