某军用越野汽车传动系统设计

李丽军，魏金琳，许永霞

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

1 概述

汽车传动系是位于汽车发动机与驱动车轮之间的传递装置。其功用为保证汽车在各种行驶条件下所必须的牵引力与车速，使它们之间能协调变化并有足够的变化范围，保证汽车能倒车及左右驱动车轮能适应差速要求，使动力传递能根据需要顺利结合与分离。

2 设计要求

表1 整车参数

根据研制方案报告，整车技术参数见表1，发动机参数见表2。

表2 发动机主要参数

3 总成选型

3.1 变速器选型

3.1.1 变速器型式选择

表3 变速器技术参数

根据军用越野汽车的实践使用情况，以及本车发动机的扭矩及功率参数，由于发动机最大扭矩为2500N·m，在传动系统的设计过程中，需有效降低传动系统的动载核。根据国内传动系统成熟资源，在动力传动系统部件选型过程中，变速器首先液力机械自动变速器，参数见表3。

3.2 传动系速比的确定

由整车最高车速及最低稳定车速等受传动比影响的主要作战使用性能指标，传动系速比限定条件为：

由于变速器总成条件限制，速比已确定，因此设计时以传动系速比范围为边界条件，以分动器速比和驱动桥速比为设计变量，以分动器高挡时整车最大爬坡度、分动器低挡时最高车速为约束条件，以0～60km/h加速时间及多工况燃油消耗为目标，分析不同分动器和桥速比对目标参数的影响，确定分动器高档与桥速比乘积为6.0。

3.2.1 驱动桥参数的确定

根据速比对加速时间和燃油消耗的分析结果，考虑到现有产品系列化、通用化，确定驱动桥速比为6.733。

3.2.2 分动器速比的确定

根据战术技术指标要求，分动器选用全时驱动分动器。根据《车辆传动系统分析》推荐，克服最大坡道的速度，应保证在变矩器效率＞0.75工况进行。根据已知参数，分动器高挡及桥速比以加速时间以及百公里油耗为优化目标，分动器低挡及桥速比以动力性为目标，以最高车速、最大爬坡度为优化条件，得出分动器参数。优选后，满足该指标参数的分动器参数见表4。

表4 分动器技术参数

4 传动系强度校核

4.1 变速器

发动机最大输出扭矩为2500N·m，小于变速器的最大允许输入扭矩；变速器的额定输入转速也大于发动机的最高转速。因此变速器选择合理，结构强度能够满足使用要求。

4.2 分动器

根据对变速器各挡位输出扭矩计算及各挡位使用时间的统计，按照变速器输出扭矩12500N·m计算传动系疲劳寿命，按照变速器输出扭矩17500N·m校核传动系静强度。

分动器的最大允许为25000N·m，大于变速器最大输出扭矩，静强度满足要求；分动器疲劳寿命计算中，齿轮齿根弯曲强度和齿面接触强度均能够满足使用要求。

4.3 驱动桥

驱动桥中段速比1.706，轮边部分速比3.947。

前桥Ⅰ额定输入扭矩：12400 N·m

前桥Ⅱ额定输入扭矩：24800 N·m

后桥Ⅰ额定输入扭矩：24800 N·m

后桥Ⅱ额定输入扭矩：12400 N·m

非贯通桥允许最大输入扭矩，贯通桥允许最大输入扭矩，能够满足使用要求。

4.4 传动轴

该车包括分动器到前桥Ⅱ传动轴、前桥Ⅱ到前桥Ⅰ传动轴、分动器到后桥Ⅰ传动轴、后桥Ⅰ到后桥Ⅱ传动轴、变速器到分动器传动轴，共采用了2种规格的传动轴，轴管规格分别为：电焊钢管φ120×6mm和电焊钢管φ92×6.5mm。传动系传动轴各万向节传动夹角见表6。

进行校核时，在2种规格中各选取一根工况最恶劣的进行校核。根据整车方案，φ120×6mm规格最恶劣工况出现在分动器与后桥Ⅰ的联接；φ92×6.5规格仅应用于前桥Ⅰ和前桥Ⅱ的联接。

a）最大扭矩计算

根据传动轴传递扭矩情况及整车布置需要，前桥Ⅱ-前桥Ⅰ传动轴轴管规格为φ92×6.5mm，其余传动轴轴管规格为φ 120×6mm。

按表6所示，φ120×6mm传动轴传递扭矩最大为变速器与分动器最大扭矩

T变分max=18720N·m，φ92×6.5mm 传动轴传递扭矩最大为前桥Ⅱ与前桥Ⅰ间的最大扭矩T前分max=4473N·m。b）传动轴允许最大扭矩计算轴管的扭转应力τ

式中：

Tj—传动轴轴管最大允许扭矩；

D、d—轴管外、内径。

规格为φ120×6mm的轴管的最大允许扭矩T1为：

带入参数T1=34987N.m

规格为φ92×6.5mm的轴管的最大扭矩T2为：

带入参数T2=20919Nm

经计算，T变分max＜T1，T前分max＜T2

由以上计算可知，该军车各总成间的最大扭矩均小于传动轴管的额定最大扭矩，故传动轴管完全符合设计要求。

c）传动轴临界转速nc

式中：

K—安全系数，应大于1.2；

L—传动轴长，取两万向节之中心距mm；

前桥Ⅰ到前桥Ⅱ传动轴A长度L=1244mm，最高转速nA=3868r/min；

变速器到分动器的传动轴B长度L=1241mm，最高转速nB=3443r/min；

传动轴A临界转速：

带入参数ncA=7924r/min，KA=2.0

传动轴B临界转速：

带入参数ncB=10483r/min，KB=3.0

每根传动轴的转速留有足够的安全余量，因此传动轴满足要求。

d）十字轴万向节及花键校核

设计选用的十字轴万向节及花键与斯太尔车通用，技术成熟可靠，完全能满足使用要求，并已在二代军车及民车市场得到验证，故在此不再校核。

5 结论

变速器经过台架试验20000小时无故障，台架试验寿命大于100万公里，收集定远试验场典型路谱作为台架试验的输入，确保台架试验的可信性，且该变速器经过了15万台，5年时间民品应用的检验，其系列型号经过了军车12000公里考验0故障运行。

同样分动器、桥经过台架静扭、疲劳寿命试验，并且通过30000公里可靠性试验，验证该该车传动系统设计完全满足使用要求。