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技术Technique设计制造
拖拉机的无级变速传动箱

陈永毅
（中国农业机械化科学研究院）

拖拉机在田间工作时（如犁地或深松），经常会发生大利亚销售，其配套农具如马铃薯和甜菜收获机都要使
变速箱用高挡工作发动机功率不足，而降一个挡负荷又用动力输出轴作动力，要求转速恒定，而行走速度能随
太轻。现代拖拉机为了充分利用发动机功率，将田间工作物的成熟程度和疏密情况随时变化，以保证高生产率
作的变速箱挡位数增加很多，挡位之间的传动比也比较且不堵塞，同时收获质量高。芬特拖拉机完全能满足这
接近，但相邻挡位的速度差仍在1km/h左右，动力换挡一要求，所以虽然价格比较高，但用户仍逐年增加。
时的冲击感觉明显，因而无级变速传动一直为人们追无级变速传动（有的称为“CVT传动”，英文Contin-
求。uouslyVariableTransmission的缩写）是利用行星齿轮机
构和液压马达之间的配合来实现的。各个公司的传动箱
结构大不相同，但原理都一样，笔者在这里介绍的是芬
特900系列拖拉机的传动箱结构见图1，无级变速的传
动示意图见图2。

拖拉机无级变速可直接采用液压泵和液压马达的
形式，但静液压传动效率低和噪声大；机械的无级变速
大多采用V带和胶带轮直径变化的传动形式。胶带用
橡胶或金属制造，但传动比变化范围小。2005年黑龙江
农垦系统引进了AGCO集团的德国芬特（Fendt）926型
无级变速拖拉机（发动机功率199kW/270hp，额定转速
2250r/min），并在绥滨农场由农垦农机鉴定站进行性能
和地区适应性试验。试验时牵引Case公司530B型联合
整地机，深松30cm，牵引阻力约49kN左右。当拖拉机芬特900系列拖拉机的传动路线见图3。这种无级
通过试验地的一小段坡地时，阻力增大很多，芬特拖拉变速传动具有以下特点。
机平稳自动降速很快通过；而同样功率的有自动动力换（1）发动机曲轴通过抗扭振片（无离合器片）直接驱
挡的拖拉机需要频繁换挡，速度变化大，生产率降低；这动行星齿轮机构的保持架。行星机构包括太阳轮、保持
时无级变速的优越性非常突出。这台拖拉机现已使用4架和内齿轮外圈3个基本构件（参见图2），其传动公式
年，基本无故障，工作可靠。芬特拖拉机主要在欧洲和澳为：

126·2010.1责任编辑：王庭茂
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液压泵的摆角和液压马达的摆角是对应变化的
n4·z4+n3·z3=n5（z4+z3）（4），
这就可以无级改变集合轴和保持架的传动比。当液压泵
摆角0°时，液压马达的摆角为45°，这时液压部分不传递
功率，只消耗功率，拖拉机静止不动；当液压泵摆角45°
（拖拉机前进），液压马达的摆角为0°，这时液压部分也
不传递功率，机械部分传递功率；机械传动（通过太阳轮
传递）和静液压传动（通过内齿轮外圈传递）在拖拉机不
同速度的功率传递比例见图5和图6。

上式中和为太阳轮的转速和齿数和为
n4z4；n3z3
内齿轮的转速和齿数为保持架的转速即发动机的转
；n5
数当发动机的转速即保持架转速确定后太阳轮
。（n5），
和内齿轮的转速是可以独自变化的这就形成
（n4）（n3），
了功率分流。发动机动力一部分由太阳轮通过变速齿轮
传给集合轴，再通过区段换挡齿轮传给中央传动小锥形
齿轮轴；而发动机动力的另一部分由内齿轮外圈通过变
速齿轮驱动液压泵旋转发动机转速虽然确定太阳
。n5，
轮的转速会因为液压泵转速的不同而有所改变而且
n4，
这种转速的改变是无级的，这就可以实现行星齿轮机构
的无级变速。
（2）液压泵产生的液压流通过输油管道传递给液压区段换挡Ⅰ挡和Ⅱ挡的拖拉机速度变化范围见表1。
表区段换挡Ⅰ挡和Ⅱ挡的拖拉机速度变化范围
马达，液压马达驱动集合轴旋转；另一方面，太阳轮也驱1
动集合轴旋转；发动机的动力在集合轴又统一起来向区前进方向（km/h）后退方向（km/h）
段换挡齿轮传递，集合轴的转速取决于液压泵向液压马区段换挡Ⅰ挡0.02~280.02~16
区段换挡Ⅱ挡
达输送的油量、方向和压力。0.02~500.02~37
（3）一般静液压传动部件（轴向柱塞变量泵和马达）静液压传动时，液压马达的加速度是可调的，即拖
的摆动角度为30°，而芬特公司的专利是摆动角度可达拉机的加速度可分成4个等级。当发动机在额定转速工
45°，压力可达（500+20）×105Pa，故静液压传动的效率比作时，拖拉机速度由0～50km/h的加速时间见表2。
其他无级变速传动箱要高，图4为芬特拖拉机不同速度表2拖拉机速度由0～50km/h的加速时间
的效率与其他公司的比较曲线。另外，传动箱的一体化每个独特脉冲的变化由0~50km/h加速
设计、柔性支承、输出管在壳体内部、有单独的油温冷速率（km/h）所需时间（s）