重型汽車(chē)變速器的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢

重型汽車(chē)變速器是指與重型商用車(chē)和大型客車(chē)匹配的變速器，盡管在行業(yè)中對變速器的容量劃分沒(méi)有明確的界限，但我們通常將標定輸入扭矩在900Nm以上的汽車(chē)變速器稱(chēng)為重型汽車(chē)變速器。

1 國外重型汽車(chē)變速器的結構特點(diǎn)

在國外，變速器專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)廠(chǎng)家很注重產(chǎn)品系列化，為主機廠(chǎng)選擇最滿(mǎn)意的變速器提供了極大的方便和靈活性。例如德國ZF(采埃孚)公司有中心距8.0、95、 105、115、120、143、154mm7種基型變速器，適應輸入扭矩為130—1900Nm，檔位數從3—17個(gè)，有各種操縱方式的變速器適應不同匹配要求的車(chē)輛。日本豐田汽車(chē)公司愛(ài)信精機公司備有中心距72、78、88、98、135mm5種基型組合，286種變速器供用戶(hù)選擇。而我國眾多的汽車(chē)變速器生產(chǎn)企業(yè)，尚沒(méi)有形成本企業(yè)的變速器系列化產(chǎn)品。

德國ZF公司生產(chǎn)的9S109同步器型倍檔9檔組合式變速器，主變速器有5個(gè)前進(jìn)檔，副變速器為行星齒輪系傳動(dòng)結構。當副變速器中的同步器接合套與固定外齒圈接合時(shí)，行星齒輪內齒圈被固定而不能轉動(dòng)，則副變速器掛入低檔，此時(shí)將主變速器分別掛入5個(gè)不同檔位可得到組合式變速器5個(gè)較大的傳動(dòng)比。當使接合套與副變速器高檔齒圈接合時(shí)，行星齒輪軸、輸出軸、行星齒輪內齒圈和副變速器輸入軸齒輪固定在一起而同步旋轉，則副變速器掛入高檔(直接檔)，主變速器的5個(gè)檔位傳動(dòng)比即分別等于組合式變速器。

個(gè)較小的傳動(dòng)比。由于有兩個(gè)傳動(dòng)比數值很接近，故省掉一個(gè)傳動(dòng)比，組成9檔變速器。變速器最大輸入扭矩1250Nm，總質(zhì)量310kg，與發(fā)動(dòng)機直接連接或獨立安裝，左臥式或右臥式。變速器的操縱系統由旋轉軸遠距離操縱或直接操縱，雙XH型換檔排列，副變速器由壓縮空氣自動(dòng)換檔，爬行檔和倒檔用嚙合套換檔，其他檔用同步器換檔。

美國伊頓公司富勒系列雙副軸變速器結構特點(diǎn)

美國伊頓公司生產(chǎn)的BT-11509C雙中間軸倍檔9檔組合式機械變速器，主副變速器皆采用雙中間軸結構。主變速器有5個(gè)前進(jìn)檔。副變速器為2檔(高檔和低檔)齒輪傳動(dòng)，由于有2個(gè)傳動(dòng)比很接近，故省掉一個(gè)，組成9檔變速器。

雙中間軸倍檔組合式變速器具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)由于一軸和二軸上各檔齒輪同時(shí)與兩根中間軸上對應的齒輪相嚙合，功率分流，從理論上講，每對齒輪上傳遞的扭矩為1/2，這就使每對齒輪傳遞的扭矩減少50%，使變速器的中心距、齒輪模數和寬度可以減小，從而減小變速器的質(zhì)量和尺寸，特別是長(cháng)度尺寸。

(2)由于二軸從動(dòng)齒輪在軸上處于徑向浮動(dòng)狀態(tài)，兩根中間軸的軸心線(xiàn)均勻分布在以二軸理論軸心為圓心、以中心距為半徑的圓柱面上，所以二軸上各檔齒輪及一軸齒輪在與兩根中間軸上的對應齒輪相嚙合產(chǎn)生的徑向力達到平衡，即互相抵消。二軸不承受徑向力，只傳遞扭矩，這樣二軸可以設計得細一些，結構可以簡(jiǎn)單一些，其后軸承可以選擇較小的規格，這也有助于減小變速器的質(zhì)量和尺寸。

(3)由于二軸齒輪的徑向浮動(dòng)和二軸的鉸接式

浮動(dòng)的結果，使得齒輪在嚙合時(shí)能自動(dòng)抵消一部分制造和裝配誤差，嚙合質(zhì)量?jì)?yōu)于單中間軸。嚙合區容易達到設計要求，實(shí)際使用情況也證實(shí)了這點(diǎn)。這就有利于降低嚙合噪聲和提高耐用度。

(4)由于雙中間軸倍檔組合式變速器可以明顯地減小變速器的質(zhì)量和軸向尺寸，利用這種優(yōu)點(diǎn)，可提高變速器的最大傳遞功率和扭矩，擴大使用范圍。

這是短軸距大功率重型汽車(chē)和特種車(chē)輛最理想的變速器。RT-11509C型變速器最大輸入扭矩1500Nm，最大輸入功率265kW，總長(cháng)度735mm，XXH或單H操縱，可左操縱亦可右操縱，總質(zhì)量270kg。

2 國內機械式重型汽車(chē)變速器的結構特點(diǎn)

國內重型車(chē)變速器產(chǎn)品的技術(shù)多源于美國、德國、日本幾個(gè)國家，引進(jìn)技術(shù)多為國外上世紀80—90年代的產(chǎn)品。作為汽車(chē)高級技術(shù)領(lǐng)域的重型汽車(chē)變速器在國內漫長(cháng)的引進(jìn)消化過(guò)程中，如今已有長(cháng)足的進(jìn)步，能夠在原有技術(shù)引進(jìn)的基礎上，通過(guò)改型自行開(kāi)發(fā)出符合配套要求的新產(chǎn)品，每年重型車(chē)變速器行業(yè)都能有十幾個(gè)新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。但從當今重型車(chē)變速器的發(fā)展情況來(lái)看，在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上國內重型車(chē)變速器仍然走的是一般性的開(kāi)發(fā)過(guò)程，沒(méi)有真正的核心技術(shù)產(chǎn)品;從國內重型汽車(chē)變速器市場(chǎng)容量來(lái)看，有三分之一的產(chǎn)品來(lái)自進(jìn)口，而另外三分之二的產(chǎn)品中有80%以上源自國外技術(shù)，國內自主開(kāi)發(fā)的重型汽車(chē)變速器產(chǎn)品銷(xiāo)量很小，從而說(shuō)明國內重型汽車(chē)變速器廠(chǎng)家的自主開(kāi)發(fā)能力仍然很薄弱，應對整車(chē)新車(chē)型配套產(chǎn)品的能力遠遠不夠。我國城市車(chē)輛將重點(diǎn)發(fā)展的13.8m客車(chē)上使用的變速器，目前只有ZF一家能向國內企業(yè)供應，就足以說(shuō)明國內的重型車(chē)變速器企業(yè)仍然很渺小，在技術(shù)方面仍然有很長(cháng)的路要走。

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國內重型汽車(chē)變速器幾乎由陜西法士特齒輪有限責任公司、綦江齒輪傳動(dòng)有限公司、山西大同齒輪集團有限責任公司、一汽哈爾濱變速器廠(chǎng)等幾大家包攬。這些企業(yè)生產(chǎn)的變速器產(chǎn)品針對的市場(chǎng)各有側重，像陜西法士特在8t以上重型車(chē)市場(chǎng)占有率達到40%以上，并且在15t以上重型車(chē)市場(chǎng)占有絕對的優(yōu)勢，擁有85%以上的市場(chǎng)份額;綦江齒輪傳動(dòng)有限公司主要為安凱、西沃、亞星奔馳、桂林大宇及廈門(mén)金龍等企業(yè)的7～12m高檔大、中型客車(chē)以及總質(zhì)量在14～50t重型載貨車(chē)、鞍式牽引車(chē)、自卸車(chē)及各種專(zhuān)用車(chē)、特種車(chē)配套;山西大同齒輪集團配套市場(chǎng)主要在8～10t級的低噸位重型載貨車(chē)。

3　機械式重型汽車(chē)變速器的技術(shù)特點(diǎn)

重型汽車(chē)的裝載質(zhì)量大，使用條件復雜。欲保證重型汽車(chē)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟性和加速性，必須擴大變速器傳動(dòng)比的范圍并增加檔位數。為避免變速器的結構過(guò)于復雜和便于系列化生產(chǎn)，多采用組合式機械變速器。即以一二種4～6檔變速器為主體，通過(guò)更換系列齒輪副和配置不同的副變速器，得到一組不同檔位數、不同傳動(dòng)比范圍的變速器系列。目前，組合式機械變速器已成為重型汽車(chē)采用的主要型式。組合式機械變速器一般分為倍檔(分段式配檔)組合式機械變速器和半檔 (插入式配檔)組合式機械變速器。

3.1　倍檔組合式機械變速器

倍檔組合式機械變速器是在主變速器后部串聯(lián)安裝一個(gè)2檔 (高檔和低檔)副變速器，將主變速器的檔位數增加1倍，所增加的檔位傳動(dòng)比數值等于主變速器傳動(dòng)比和副變速器傳動(dòng)比的乘積，而且齒輪對數少于檔位數，因此箱體尺寸縮短，軸的長(cháng)度減短，剛度增大，所以增大了變速器的容量。例如在一個(gè)5檔主變速器后端，串聯(lián)安裝一個(gè)具有高、低2檔的副變速器，即可組成10檔 (或9檔)倍檔組合式機械變速器。增加倍檔組合式變速器最大輸入扭矩和最低檔傳動(dòng)比的技術(shù)難點(diǎn)是副變速器低檔齒輪的強度容量不足，超出齒輪輪齒的承載能力。解決的辦法是將由一個(gè)輪齒承受的載荷分流給幾個(gè)輪齒來(lái)承擔。這樣一來(lái)，輸入齒輪扭矩不變，每個(gè)輪齒的負荷將等于同時(shí)接觸齒數的平均數值。