(整理)工程机械变速箱综述

工程机械变速器综述

摘要：论述了我国工程机械用齿轮传动装置的发展状况，介绍了该行业的研究现状和研究内容，并指出了发展存在的关键科学问题，预测了我国变速箱行业的发展趋势。

关键词：工程机械，重载汽车，变数箱，齿轮箱

Key words:Construction Machinery,Heavy vehicles,Transmission,Gearbox

前言：变速器变是工程机械车的关键部件，通过变速器来改变传动比，改变发动机曲轴

的转拒，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。工程机械作业条件，作业环境十分复杂，多变，机动性强，工作过程中发动机负载变化大，机械运行速度变化频繁，为保证工程机械能够实现高效的节能作业，快速机动，需要不断调节机械的档位。在工程领域，变速箱技术的应用还待快速的发展，工程机械多数是边行边施工，且作业环境复杂多变，操作手劳动强度大，更加凸显了变速箱

的重要性。【1】目前，欧洲是变速器技术最成熟的地区之一，我国商用车的变速器主要依赖

从欧洲进口。本文作者详细阐述了国内外工程机械变速器的特点以及研究现状，探讨了变速箱存在的关键科学问题，最后对国内变速箱行业的发展趋势进行了预测。

1国内外工程机械变速箱的发展现状【1】

1.1我国重型变速器行业不断发展壮大

从1983年，我国开始引进奥地利斯太尔公司整车制造技术(含发动机、变速器、车桥)，其中配套变速器的任务交给了陕西齿轮厂(“陕西法士特传动集团有限公司”的前身)和重庆綦江齿轮厂，1984年，陕西齿轮厂与美国伊顿公司签署技术转让协议，并在西安建立新的生产基地，开始生产双中间轴变速器。1985年，重庆綦江齿轮厂引进德国采埃孚公司机械变速器系列制造技术，生产重型车变速器，为斯太尔重卡配套。1986年，大齿引进日产柴TMH402变速器制造技术，生产5、6档的产品，主要为东风卡车配套。1986年12月，哈齿正式更名为第一汽车制造厂哈尔滨汽车齿轮厂，在吸收日野变速器技术基础上开发出一系列产品，主要为一汽解放卡车配套。大齿和哈齿的变速器与陕齿和綦齿不同，其传递扭矩要小些，在800Nm左右，而陕齿和綦齿的变速器传递扭矩在1000Nm以上。

上世纪80年代中后期，法士特主要配备260马力以上产品，綦齿是260马力以下产品，哈齿和大齿则为准重卡配套，彼此间利益冲突小，市场相对平和有序。至90年代初，大齿进入客车市场并迅速发展，曾经一度占领了国内客车变速器总量的60%，后来因产能问题，大齿向卡车市场转向，但是错过2001年~2004年15吨级以上重卡市场的井喷，但法士特借机一跃成为行业领先者。綦齿虽然也错过重卡井喷，但因大齿的方向调整而夺取客车变速器行业的领先地位。进入新世纪，法士特加入湘火炬后得到充足发展，与伊顿合资后技术上也得到支持，几年资产就翻了数倍，目前，8t以上重型汽车市场占有率超过86%、15t以上超过92%、并广泛出口十多个国家和地区。大齿因产能问题得到解决，从2006年开始发力客车市场，重新成为宇通、安凯、黄海、申沃和恒通等客车厂家的配套供应商。目前，国内重型汽车变速器几乎由陕西法士特齿轮有限责任公司、綦江齿轮传动有限公司、山西大同齿轮

集团有限责任公司、一汽哈尔滨变速器厂等几大家包揽。

1.2国外变速箱行业的发展现状

1.21德国ZF9S109多档变速器结构特点

德国ZF公司生产的9S109同步器型倍档9档组合式变速器，主变速器有5个前进档，副变速器为行星齿轮系传动结构。当副变速器中的同步器接合套与固定外齿圈接合时，行星齿轮内齿圈被固定而不能转动，则副变速器挂入低档，此时将主变速器分别挂入5个不同档位可得到组合式变速器5个较大的传动比。当使接合套与副变速器高档齿圈接合时，行星齿轮轴、输出轴、行星齿轮内齿圈和副变速器输入轴齿轮固定在一起而同步旋转，则副变速器挂入高档(直接档)，主变速器的5个档位传动比即分别等于组合式变速器5个较小的传动比。由于有两个传动比数值很接近，故省掉一个传动比，组成9档变速器。变速器最大输入扭矩1250Nm，总质量310kg，与发动机直接连接或独立安装，左卧式或右卧式。变速器的操纵系统由旋转轴远距离操纵或直接操纵，双XH型换档排列，副变速器由压缩空气自动换档，爬行档和倒档用啮合套换档，其他档用同步器换档。

1.22美国伊顿公司富勒系列双副轴变速器结构特点

美国伊顿公司生产的BT-11509C双中间轴倍档9档组合式机械变速器，主副变速器皆采用双中间轴结构。主变速器有5个前进档。副变速器为2档(高档和低档)齿轮传动，由于有2个传动比很接近，故省掉一个，组成9档变速器。

双中间轴倍档组合式变速器具有如下优点：

(1)由于一轴和二轴上各档齿轮同时与两根中间轴上对应的齿轮相啮合，功率分流，从理论上讲，每对齿轮上传递的扭矩为1/2，这就使每对齿轮传递的扭矩减少50%，使变速器的中心距、齿轮模数和宽度可以减小，从而减小变速器的质量和尺寸，特别是长度尺寸。

(2)由于二轴从动齿轮在轴上处于径向浮动状态，两根中间轴的轴心线均匀分布在以二轴理论轴心为圆心、以中心距为半径的圆柱面上，所以二轴上各档齿轮及一轴齿轮在与两根中间轴上的对应齿轮相啮合产生的径向力达到平衡，即互相抵消。二轴不承受径向力，只传递扭矩，这样二轴可以设计得细一些，结构可以简单一些，其后轴承可以选择较小的规格，这也有助于减小变速器的质量和尺寸。

(3)由于二轴齿轮的径向浮动和二轴的铰接式

浮动的结果，使得齿轮在啮合时能自动抵消一部分制造和装配误差，啮合质量优于单中间轴。啮合区容易达到设计要求，实际使用情况也证实了这点。这就有利于降低啮合噪声和提高耐用度。

(4)由于双中间轴倍档组合式变速器可以明显地减小变速器的质量和轴向尺寸，利用这种优点，可提高变速器的最大传递功率和扭矩，扩大使用范围。这是短轴距大功率重型汽车和特种车辆最理想的变速器。RT-11509C型变速器最大输入扭矩1500Nm，最大输入功率265kW，总长度735mm，XXH或单H操纵，可左操纵亦可右操纵，总质量270kg。

2国内外变速箱的研究现状

变速箱是工程机械中必不可少的部件，到目前为止，国内外主要研究的是动力换挡变速箱，采用液压多片式离合器换挡，按操纵方式可分为机械操纵电控及介于两者之间的电气液控按结构型式可分为行星式和定轴式两类

行星式输入轴与输出轴同轴布置由行星齿轮排传递动力，传动齿轮为直齿齿轮，模数比定轴式小，传动效率比定轴式低。常用于推土机，装载机等，定轴式各传动轴平行布置，传