【检修知识】重型汽车变速器的技巧特色与开展趋向

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重型汽车变速器是指与重型商用车和大型客车相匹配的变速器。虽然业内对变速器的容量划分没有明确的界限，但我们通常将额定输入扭矩在900nm以上的汽车变速器称为重型汽车变速器。
1国外重型汽车变速器的结构特点
在国外，专门的变速器生产厂家非常注重产品的系列化，为主机厂选择最满意的变速器提供了极大的方便和灵活性。如德国zf (ZF)公司有7个基础变速器，中心距分别为8.0、95、105、115、120、143、154mm7，适用于130-1900 nm的输入扭矩和3-17档的档位。具有多种工作模式的变速器适用于具有不同匹配要求的车辆。日本丰田汽车公司爱信精机公司有72、78、88、98、135mm5五种中心距基本组合，286种变速器供用户选择。但是国内很多汽车变速器生产厂家还没有形成自己的系列变速器产品。
德国zf公司生产的9s109同步器式双档9档组合变速器，主变速器有五个前进档，副变速器为行星轮系传动结构。当副变速器中的同步器套与固定的外齿圈啮合时，行星齿轮的内齿圈是固定的，不能转动，因此副变速器被置于低速档，此时主变速器被置于五个不同的档位，以获得组合变速器的五个较大的传动比。当联接套与副变速器的高齿圈啮合时，副变速器的行星齿轮轴、输出轴、行星齿轮的内齿圈和输入轴齿轮固定在一起同步转动，使副变速器挂入高挡(直接档)，主变速器的五个档位的传动比分别等于组合变速器。
较小的传动比。因为有两个相互接近的传动比，所以省略一个传动比，形成9速变速器。变速器最大输入扭矩1250nm，总质量310kg。与with/きだよよよよよよよよよよよよよよ
12直接相连，变速器控制系统由转轴遥控或直接操纵，双xh换档布置，副变速器由压缩空气自动换档，爬行档和倒档由啮合套换档，其它档位由同步器换档。
1.2美国伊顿公司Fuller系列双中间轴变速器的结构特点
美国伊顿公司生产的bt-11509c双中间轴齿轮9组合式机械变速器，主副变速器均采用双中间轴结构。主变速箱有五个前进档。辅助变速器由2档(高速档和低速档)驱动。因为两个传动比非常接近，所以省略一个传动，形成9档传动。
双中间轴多档组合变速器具有以下优点:
(1)由于一轴和两轴上的齿轮同时与两个中间轴上的相应齿轮啮合，实现了动力的分流，理论上讲每对齿轮传递的扭矩为1/2，减少了每对齿轮传递的扭矩50%，减小了变速器的中心距、齿轮模数和宽度。
(2)由于第二轴的从动齿轮在轴上是径向浮动的，两个中间轴的轴线以第二轴的理论轴线为中心，以中心距为半径均匀分布在圆柱面上，所以第二轴的齿轮和第一轴的齿轮在与两个中间轴的相应齿轮啮合时产生的径向力是平衡的，即相互抵消。第二轴不承受径向力，只传递扭矩，这样第二轴可以设计得更薄，结构更简单，然后轴承可以选择更小的规格，这也有助于降低传动的质量和尺寸。
(3)由于两轴齿轮的径向浮动和两轴的铰接浮动
，齿轮在啮合时可以自动抵消一些制造和装配误差，啮合质量优于单个中间轴。啮合面积容易达到设计要求，实际使用也证实了这一点。这有利于降低啮合噪声，提高耐用性。
(4)由于双中间轴多档组合变速器可以明显减小变速器的质量和轴向尺寸，利用这一优势可以提高变速器的最大传动功率和扭矩，扩大应用范围。
这是短轴距大功率重型车辆和特种车辆的理想变速器。Rt-11509c变速器最大输入扭矩1500nm，最大输入功率265kw，总长735mm，xxh或单h运行，左或右运行，总质量270kg。
2国内机械式重型汽车变速器的结构特点
国内重型汽车变速器产品的技术多来自美国、德国和日本，引进的技术多为国外80-90年代的产品。重型汽车变速器作为先进汽车技术的一个领域，在我国漫长的引进消化过程中取得了长足的进步。在引进原有技术的基础上，通过改造可以自行开发出符合配套要求的新产品。重型汽车变速器行业每年都能有十几款新产品推向市场。但是，从当今重型汽车变速器的发展来看，国内重型汽车变速器在新产品开发上还处于一般的开发过程，没有真正的核心技术产品。从国内重型汽车变速器的市场容量来看，三分之一的产品来自进口，而另外三分之二的产品80%以上来自国外技术。国内自主研发的重型汽车变速器产品销量很少，说明国内重型汽车变速器厂家的自主开发能力还很薄弱，应对新车型的能力还远远不够。目前只有采埃孚能向国内企业供应13.8m客车上使用的、将专注于中国城市车辆发展的变速器，这足以说明国内重型车变速器企业还很小，在技术上还有很长的路要走。
国内重型汽车变速器几乎被陕西法斯特齿轮有限公司、綦江齿轮传动有限公司、山西大同齿轮集团有限公司、一汽哈尔滨变速器厂等包揽。这些企业生产的变速器产品针对不同的市场。如陕西法士特在8t以上重型车市场占有率超过40%，在15t以上重型车市场占有绝对优势，市场占有率超过85%。綦江齿轮传动有限公司主要配套总质量14 ~ 50t的7 ~ 12m高等级大中型客车和重型卡车，鞍式牵引车，自卸车，各种专用车和安凯、西沃、亚星奔驰、桂林大宇、厦门金龙的专用车。山西大同齿轮集团的配套市场主要是8 ~ 10t低吨位重卡。
3机械式重型汽车变速器的技术特点
重型汽车装载质量大，使用条件复杂。为了保证重型汽车良好的动力性、经济性和加速性，需要扩大传动比范围，增加挡位数量。为了避免变速器结构复杂，便于批量生产，通常采用组合式机械变速器。即以一种或两种4 ~ 6速变速器为主体，通过更换串联齿轮副，配置不同的辅助变速器，可以得到一组不同齿数、不同传动比范围的变速器系列。目前，组合式机械变速器已成为重型车辆使用的主要类型。组合机械传动一般分为双齿轮(分段齿轮)组合机械传动和半齿轮(插入式齿轮)组合机械传动。
3.1档组合式机械变速器
主变速器后部串联安装了一个2档(高档和低档)的副变速器，使主变速器的齿数增加了一倍，增加的传动比等于主传动比和副传动比的乘积，齿轮副小于齿数，因此箱体尺寸变小，轴的长度变短，刚度增加，从而增加了变速器。例如，在5速主变速器的后端，串联安装一个具有高、低档位的辅助变速器，这样就可以形成10速(或9速)组合式机械变速器。提高双档组合变速器最大输入扭矩和最低传动比的技术难点是辅助变速器低档的强度能力不足，超过了轮齿的承载能力。解决的办法是把一个齿承受的载荷分摊到几个齿上。这样，输入齿轮扭矩是恒定的，每个齿轮齿的载荷将等于同时接触的平均齿数。【/br/】双挡组合变速器辅助传动的动力分配有两种方式:一种是行星轮系的传动方式，这种方式结构非常紧凑，体积小，扭矩能力大，直到现在还在广泛使用；另一种功率分流的方法是采用双中间轴传动结构。双轴传动最大的技术难点是保证主传动齿轮能同时接触啮合的双轴齿轮的齿。解决方法是采用浮动主传动齿轮的方法，消除齿轮轴对中的制造误差，保证轮齿同时接触，达到功率分流的目的。与之相适应的换挡同步器也有一定的浮动量。
3.2半齿轮组合式机械变速器
将副变速器的传动比均匀地插入传动比区间较大的主变速器的传动比之间，从而使变速器的齿数增加一倍。半齿轮副变速器串联在主变速器之前。它只有一对齿轮副和换档同步器。早期的半齿轮辅助变速器由一个单独的箱体组成。近年来发展到将半齿轮副直接放入主传动中，不仅缩短了传动长度，而且简化了半齿轮结构。半齿轮副变速器由一对齿轮副组成，齿轮副与一根轴具有类似的恒定啮合。齿圈在动力输入轴上自由旋转。当动力输入轴上的齿圈与主变速器第一轴结合时，各齿轮的传动比由主变速器第一轴齿轮副组成。当齿圈与动力输入轴上的啮合齿连接时，常啮合齿轮与主变速器上的中间轴连接，从而主变速器的中间轴也旋转，由此形成的传动比均匀地插入主变速器的传动比之间。ZFAK/6-80 10 gv80半齿轮组合式机械变速器是由六档as6-80主变速器与半齿轮副变速器串联而成。最大输入扭矩750nm，传动比范围0.83-9.0，倒档传动比7.05/8.46。这种变速器在欧洲已经广泛使用，如曼恩、依维柯、斯太尔、沃尔沃等。zf公司开发的ecosplit-16s型16速组合机械变速器，在4速主变速器前端安装一对半齿轮副等机构，然后在后端串联一个行星齿轮传动副变速器。主传动的第二轴始终伸入半齿轮副的动力输入轴孔内，主传动的第一轴在中间轴上自由转动。变速器最大输入扭矩为1600nm，传动比范围为1.00-13.63或0.85-11.46，倒档传动比为9.41/11.06或8.64/10.15，长度约为950mm，总质量约为300kg。
半速组合变速器在国外应用广泛，尤其是欧洲的中重型车辆，其中长途客车(包括客车)应用更为广泛。automobile/きだよよよよよよよよよよよよよよよよよ
1国外中重型vehicles/きだよよよ0/功率200kwl以下)l基本采用半挡组合变速器，and/きだよよよよよよよよ
0/功率以上
4自动变速器的应用及发展趋势
自动变速器能够满足车辆频繁启动和频繁加速的要求，并能持续加速到最高速度，从而提高车辆的启动加速性能，从而提高整车尤其是城市公交车的整体运行速度。同时，由于采用了液力变矩器，自动变速器可以增加车辆起步阶段的扭矩，有利于发动机动力的充分利用。
自动变速器在国外城市公交车上已经广泛安装。它在美国的渗透率基本是100%，西欧是95%。然而，中国只有深圳和上海等少数城市在使用它。zf、voith、allison3三种自动变速器代表了国际先进技术水平。借鉴国外变速器发展的经验和先进技术，可以事半功倍。介绍以下两种变速器的结构原理和技术特点。
4.1液力自动变速器(简称AT)
与手动变速器相比，液力自动变速器在结构和使用上与手动变速器有很大的不同。手动变速器主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生可变的转速和扭矩。At由液力变矩器、行星齿轮和液压控制系统组成，通过液力传动和齿轮组合实现变速变矩。其中液力变矩器是at最具特色的部件。液力变矩器的泵轮和涡轮就像两个相对的风扇。一个风扇的风会带动另一个风扇的叶片转动，风就成了动能传递的媒介。用液体代替空气作为能量传递的介质，泵轮会通过液体带动涡轮转动，然后在泵轮和涡轮之间加一个导向轮，这样就可以通过反作用力实现泵轮和涡轮的速度差，实现变速和变矩。由于液力变矩器的自动变速变矩范围不够大，为了提高效率，在涡轮后面串联了几排行星齿轮，液压控制系统会自动操纵行星齿轮进行变速of/きだよよよよよよよよよ
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福伊特自动变速器是一种专门用于城市公交车的全自动液力机械变速器，其液力变矩器用于加速和减速，由于输入动力由一个差速齿轮装置一分为二，其效率高于普通液压传动。
液力自动变速器的主要优点有:
(1)行星传动机构与普通齿轮传动相比，具有结构紧凑、质量小、体积小、传动比大、效率高等优点。
(2)at不需要离合器换挡，换挡次数少，连接平稳，操作简单，给驾驶者带来便利，给乘客带来舒适。缺点是机构复杂，制造和维修困难。目前用在汽车上，前景越来越不乐观。
4.2电控机械式自动变速器(简称AMT)
电控机械式自动变速器是在传统的固定轴变速器和干式离合器的基础上，应用电子技术、模糊控制理论和变速理论，以电子控制单元ecu为核心，通过液压控制系统控制离合器的分离和组合、选挡和换挡操作，控制选挡和换挡的操作。
AMT控制的基本原理:根据驾驶员的意图(油门踏板、刹车踏板等。)和车辆的状态(/きだよよよ0/速度、输出轴速度、车速、档位等。)，按照一定的规律(换挡规律，离合器接合规律等)。)，借助相应的执行器(供油执行器、供油执行器等)。)
电子机械式自动变速器的主要特点有:
(1)方便灵活，可以减轻驾驶员的劳动强度，提高驾驶安全性。这是手动挡换成自动挡后最重要的特点之一。
(2)经济省油，延长车辆使用寿命。与at相比，amt的效率几乎与机械变速器相当，比目前汽车上使用的其他自动变速器更节能，并改善了环境污染程度。
(3)结构简单，安装容易，维修方便。它的主要缺点有两点。第一，汽车不是无级变速，是有级的，换挡时有动力中断。第二，加载调试的时候要有专业的调试器。
4.3中国自动变速器发展趋势
自动变速器主要有液力自动变速器(at)、电子机械式自动变速器(amt)和无级自动变速器(cvt)。关键技术是电子技术、电液控制和传感技术。目前中国的基础产业很难达到At的高技术、高投入的要求。此外，与这些产品匹配的between/きだよよよ0/排放有很大差异，这使得很难在系列中生产。对于cvt来说，需要开发其关键部件——液力变矩器，液力变矩器性能优良，可以与amt组合形成新型的液力机械变速器，是自动变速器的“灵魂”。目前中国国情应该以amt为主，性价比高，价格是At的1/4 ~ 1/3，全球之后还是会有竞争力的。传承好，改造投入少；柔性批量生产，小批量，小效益，大批量，大效益；与各种类型的车辆相比，其硬件开发和软件开发在结构和理论上是相似的，其成果可以推广到各种类型的车辆。
5结论
随着国内汽车市场的发展壮大，变速器产品的类型谱逐渐细化，产品的针对性越来越强。因此，在保证现有变速器生产和改进的同时，要充分认识到入世后良好的合作发展机遇，取长补短，同时也要认识到来自供应商、采购商、替代品和产品竞争对手的巨大压力。要紧跟重型商用车行业向高档化、高科技、智能化发展的趋势，以及低地板客车、绿色环保、大型城市公共交通的发展方向，研发生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型车辆用变速器。