某軍用越野汽車傳動系統設計

李麗軍，魏金琳，許永霞

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

1 概述

汽車傳動系是位于汽車發動機與驅動車輪之間的傳遞裝置。其功用為保證汽車在各種行駛條件下所必須的牽引力與車速，使它們之間能協調變化并有足夠的變化范圍，保證汽車能倒車及左右驅動車輪能適應差速要求，使動力傳遞能根據需要順利結合與分離。

2 設計要求

表1 整車參數

根據研制方案報告，整車技術參數見表1，發動機參數見表2。

表2 發動機主要參數

3 總成選型

3.1 變速器選型

3.1.1 變速器型式選擇

表3 變速器技術參數

根據軍用越野汽車的實踐使用情況，以及本車發動機的扭矩及功率參數，由于發動機最大扭矩為2500N·m，在傳動系統的設計過程中，需有效降低傳動系統的動載核。根據國內傳動系統成熟資源，在動力傳動系統部件選型過程中，變速器首先液力機械自動變速器，參數見表3。

3.2 傳動系速比的確定

由整車最高車速及最低穩定車速等受傳動比影響的主要作戰使用性能指標，傳動系速比限定條件為：

由于變速器總成條件限制，速比已確定，因此設計時以傳動系速比范圍為邊界條件，以分動器速比和驅動橋速比為設計變量，以分動器高擋時整車最大爬坡度、分動器低擋時最高車速為約束條件，以0～60km/h加速時間及多工況燃油消耗為目標，分析不同分動器和橋速比對目標參數的影響，確定分動器高檔與橋速比乘積為6.0。

3.2.1 驅動橋參數的確定

根據速比對加速時間和燃油消耗的分析結果，考慮到現有產品系列化、通用化，確定驅動橋速比為6.733。

3.2.2 分動器速比的確定

根據戰術技術指標要求，分動器選用全時驅動分動器。根據《車輛傳動系統分析》推薦，克服最大坡道的速度，應保證在變矩器效率＞0.75工況進行。根據已知參數，分動器高擋及橋速比以加速時間以及百公里油耗為優化目標，分動器低擋及橋速比以動力性為目標，以最高車速、最大爬坡度為優化條件，得出分動器參數。優選后，滿足該指標參數的分動器參數見表4。

表4 分動器技術參數

4 傳動系強度校核

4.1 變速器

發動機最大輸出扭矩為2500N·m，小于變速器的最大允許輸入扭矩；變速器的額定輸入轉速也大于發動機的最高轉速。因此變速器選擇合理，結構強度能夠滿足使用要求。

4.2 分動器

根據對變速器各擋位輸出扭矩計算及各擋位使用時間的統計，按照變速器輸出扭矩12500N·m計算傳動系疲勞壽命，按照變速器輸出扭矩17500N·m校核傳動系靜強度。

分動器的最大允許為25000N·m，大于變速器最大輸出扭矩，靜強度滿足要求；分動器疲勞壽命計算中，齒輪齒根彎曲強度和齒面接觸強度均能夠滿足使用要求。

4.3 驅動橋

驅動橋中段速比1.706，輪邊部分速比3.947。

前橋Ⅰ額定輸入扭矩：12400 N·m

前橋Ⅱ額定輸入扭矩：24800 N·m

后橋Ⅰ額定輸入扭矩：24800 N·m

后橋Ⅱ額定輸入扭矩：12400 N·m

非貫通橋允許最大輸入扭矩，貫通橋允許最大輸入扭矩，能夠滿足使用要求。

4.4 傳動軸

該車包括分動器到前橋Ⅱ傳動軸、前橋Ⅱ到前橋Ⅰ傳動軸、分動器到后橋Ⅰ傳動軸、后橋Ⅰ到后橋Ⅱ傳動軸、變速器到分動器傳動軸，共采用了2種規格的傳動軸，軸管規格分別為：電焊鋼管φ120×6mm和電焊鋼管φ92×6.5mm。傳動系傳動軸各萬向節傳動夾角見表6。

進行校核時，在2種規格中各選取一根工況最惡劣的進行校核。根據整車方案，φ120×6mm規格最惡劣工況出現在分動器與后橋Ⅰ的聯接；φ92×6.5規格僅應用于前橋Ⅰ和前橋Ⅱ的聯接。

a）最大扭矩計算

根據傳動軸傳遞扭矩情況及整車布置需要，前橋Ⅱ-前橋Ⅰ傳動軸軸管規格為φ92×6.5mm，其余傳動軸軸管規格為φ 120×6mm。

按表6所示，φ120×6mm傳動軸傳遞扭矩最大為變速器與分動器最大扭矩

T變分max=18720N·m，φ92×6.5mm 傳動軸傳遞扭矩最大為前橋Ⅱ與前橋Ⅰ間的最大扭矩T前分max=4473N·m。b）傳動軸允許最大扭矩計算軸管的扭轉應力τ

式中：

Tj—傳動軸軸管最大允許扭矩；

D、d—軸管外、內徑。

規格為φ120×6mm的軸管的最大允許扭矩T1為：

帶入參數T1=34987N.m

規格為φ92×6.5mm的軸管的最大扭矩T2為：

帶入參數T2=20919Nm

經計算，T變分max＜T1，T前分max＜T2

由以上計算可知，該軍車各總成間的最大扭矩均小于傳動軸管的額定最大扭矩，故傳動軸管完全符合設計要求。

c）傳動軸臨界轉速nc

式中：

K—安全系數，應大于1.2；

L—傳動軸長，取兩萬向節之中心距mm；

前橋Ⅰ到前橋Ⅱ傳動軸A長度L=1244mm，最高轉速nA=3868r/min；

變速器到分動器的傳動軸B長度L=1241mm，最高轉速nB=3443r/min；

傳動軸A臨界轉速：

帶入參數ncA=7924r/min，KA=2.0

傳動軸B臨界轉速：

帶入參數ncB=10483r/min，KB=3.0

每根傳動軸的轉速留有足夠的安全余量，因此傳動軸滿足要求。

d）十字軸萬向節及花鍵校核

設計選用的十字軸萬向節及花鍵與斯太爾車通用，技術成熟可靠，完全能滿足使用要求，并已在二代軍車及民車市場得到驗證，故在此不再校核。

5 結論

變速器經過臺架試驗20000小時無故障，臺架試驗壽命大于100萬公里，收集定遠試驗場典型路譜作為臺架試驗的輸入，確保臺架試驗的可信性，且該變速器經過了15萬臺，5年時間民品應用的檢驗，其系列型號經過了軍車12000公里考驗0故障運行。

同樣分動器、橋經過臺架靜扭、疲勞壽命試驗，并且通過30000公里可靠性試驗，驗證該該車傳動系統設計完全滿足使用要求。