东方红LF80-90拖拉机防脱挡设计

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1前言

东方红LF80-90四轮驱动拖拉机是中国一拖集团有限公司引进意大利菲亚特公司技术，经消化吸收后生产的具有国际80年代技术水平的拖拉机产品，结构先进，功能完善。传动系经过10余年来不断消化和吸收，其部件已全部国产化。随着我国对大功率轮式拖拉机需求量的增长，该机型也越来越受到用户青睐，市场前景十分看好。但在传动方面，由于受加工工艺等因素制约，某些零件加工精度难以保证，出现了一些质量问题，尤其是变速箱中挡脱挡问题相当严重。由于中挡是主要工作挡，用户反映较为强烈。为此我们对中挡脱挡问题作了较为深入的研究，以寻求彻底的解决办法。

2改进前结构

东方红LF80-90四轮驱动拖拉机中挡挂挡形式为滑动啮合套挂挡，结构见图1。图示位置为空挡位置。挂挡时，通过移动中倒挡滑动齿轮2，使内、外花键接合，达到传递动力的作用。


图1东方红LF80-90四轮驱动拖拉机中挡结构图
1.齿座 2.中倒挡滑动齿轮 3.中挡主动齿轮 4.滚针轴承

原中挡防止脱挡的措施是在齿座上加工出阶梯齿。齿体剖面图见图2。即在齿座1的外花键齿侧面加工出宽3.5 mm,齿厚差0.1～0.2 mm的台阶（见图2a）。当挂挡工作时，中倒挡滑动齿轮2的内花键的两部分齿体卡住阶梯齿，从而起到防止花键自动退回的作用（见图2b）。

图2花键齿分度圆处剖面图
1.齿座 2.中倒挡滑动齿轮 3.中挡主动齿轮

需要设计一种工艺易行，性能可靠的防脱挡措施。

在实际拆车检查中发现，齿座1上的阶梯齿达不到0.1～0.2 mm的设计要求，仅有0.03～0.08 mm。整机经过300多h的使用后，开始发生中挡脱挡现象，该结构便失去了防脱挡作用。零件不合格的主要原因是：加工阶梯齿采用冷挤压加工，目前国内冷挤机的冷挤轮强度不足，致使阶梯齿高度达不到设计要求。因此，为了解决中挡脱挡，

3 改进设计

经过查阅资料，我们设计了新的结构，将接合花键的内、外花键齿侧面设计成倒锥形。齿体剖面图见图3。花键的齿侧不是普通的直齿，而是向齿体倾斜α角。当挂挡工作时，花键齿侧产生F×tgα的轴向分力（F为工作时花键齿上产生的圆周力，见图3b），使花键有进一步接合的趋势，从而起到防止自动脱挡的作用。通过优化设计α角，可以使花键接合时既能可靠地防止自动脱挡，又不致产生过大的附加轴向力，使花键相对滑动。新的设计仅改动中倒挡滑动齿轮2和中挡主动齿轮3两个零件，零件变动数量少。加工倒锥齿花键时，仍采用加工原直齿花键的刀具，仅在插花键齿时将刀具进给方向与齿坯旋转方向调整一角度，加工工艺难度大大降低。


图3花键齿分度圆处剖面图
1.齿座2.中倒挡滑动齿轮3.中挡主动齿轮

4 结论

新改进设计在满足现有工艺水平的基础上，零件变动量少，与原结构互换性好，对故障车维修方便，仅需换上新结构的中倒挡滑动齿轮和中挡主动齿轮，即可解决故障车中挡脱挡问题，防止脱挡性能可靠。该结构于1998年完成试制和装车试验。1998年9月起用于批量装车，现已装200多台。经实际使用检验，已彻底解决了中挡脱挡问题。

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针对东方红LF80-90拖拉机的防脱挡设计，我们采用了多项专业技术措施。首先，优化了变速器的传动系统，增强了传动部件的耐磨性和可靠性，确保在复杂作业环境下能够稳定工作。其次，采用先进的电子控制系统，实时监测拖拉机的工作状态，自动调节变速器的工作参数，避免因为过载等原因导致的脱挡问题。同时，我们还对操作机构进行了优化，使得驾驶员操作更加便捷、准确。总之，我们的设计旨在提高拖拉机的性能和可靠性，确保作业的高效与安全。