装载机用变速器作为工程机械核心技术,一直是制约国内装载机技术发展的一个重要因素。作为跳出行业同质化竞争的有力支点,想在装载机核心技术上有所提升,尤其在变速器上获得较大的突破,一直是广大工程传动技术人员的研究方向。本文是以工厂中实际问题为导向,以满足ZL30装载机要求情况下,研究出一种电液或液力换挡动力换档定轴式变速器,直接替换传统变速器,既适宜整机更新换代又能够满足老产品用户的配件要求。该变速器通过多项试验结果表明已达到ZL30装载机的整机要求,具体研究工作如下:(1)对ZL30装载机变速器的参数和结构研究和开发。以ZL30装载机变速器设计原则为基础,在充分考虑装配、维修及保养的基础上,确定了变速器在系统中的安装形式,通过对变速器的挡位数、速比阶的分析,在充分分析国外在工程机械上具有代表性的几种定轴式变速器结构的情况下,根据ZL30装载机整机的性能要求,对变速器的挡位,速比,及选定具有三自由度的前三后三的定轴式动力换挡的总体传动方案。(2)变速器在ZL30装载机整机中进行性能匹配及对动力换挡变速器的载荷谱与离合器的设计研究。根据传动系统的牵引性能分析,运用匹配软件对ZL30装载机变速器在传动系统中进行匹配,经过调整变矩器的偏置距达到适合ZL30装载机的性能要求。更好地分析计算变速器的零部件和变速器的性能和寿命,将传动系统作为一个整体进行参数化建模和分析,以载荷谱形式进行加载,从而找出变速器的薄弱环节,并进行设计优化。根据装载机的工况确定了ZL30装载机变速器计算用载荷谱。并对变速器内的动力换挡离合器的主要特性,设计基本要求进行分析,以及摩擦材料对离合器的性能影响,及温度、散热条件、油槽等对摩擦材料的性能影响因素,选定了复合型油槽的纸基摩擦片。然后根据离合器的承载能力,计算出变速器内5个离合器的扭矩容量及储备系数,面压值及离合器的主从动片间的相对转速设计。(3)对变速器总成进行润滑分析、仿真、试验,得出变速器内各旋转件的冷却油量。本文先对分别对变速器总成中的旋转件在恶劣状态下的工况下进行理论特性分析,得出各旋转件所需最少冷却流量值,防止轴承、离合器摩擦片在运转的过程中由于润滑油液不足导致轴承烧坏以及摩擦片过度受热产生的翘曲变形,从而影响变速器的正常工作。通过AMESim软件建立变速器总成的模型的动态仿真模型,根据总冷却油量及各转动件的最少流量值设定模型的参数,对各旋转件油量进行优化得出各节油孔直径及油量值,然后采用变速器的润滑系统搭建试验台进行静态试验来校核仿真结果,通过实验实际采集数据对离合器摩擦片、轴承润滑油液进行合理分配,通过4种方案不断修正确定最终方案,调整润滑油孔的大小,确定了轴承和摩擦片的润滑油量,得出相对合适的数据,并对结果进行总结分析误差来源,确保了变速器总成的冷却和润滑。(4)变速器的台架性能及加速耐久性1000小时疲劳试验试验是采用Labview平台的变速试验系统来实现的,对变速器可进行空载功率损失、换挡过程、工作油压、温升特性、传动效率等性能试验和总成加速耐久性疲劳试验,根据台架试验数据检查主要技术性能参数,可靠性和综合性能指标,将试验结果与理论计算及分析进行对比论证,得出了传动系匹配合理、理论计算正确、设计的动力换挡变速器总成和驱动桥的匹配能够满足ZL30装载机牵引性能和车速要求的结论,提高了整车承载能力。(5) ZL30装载机变速器经试验台及装机考核后,各项性能达到了设计要求,承载功率为92kW,更适于重载工况的要求,用户能得到更大的使用价值。设计的ZL30装载机变速器具有一定的经济和社会价值。开发的研究ZL30装载机用变速器更适用于ZL30装载机的传动系,对提高ZL30装载机的牵引动力性能和行驶性能具有十分重要的现实意义。