全輪驅動重型商用車動力傳動系布置分析

蔣治軍

摘 要：文章通過某全輪驅動重型商用車動力傳動系統的布置、計算和校核，說明該類車型的布置設計和優化。提供了該類車型動力傳動系開發的思路和方法，以及設計流程和關鍵因數，以期提高所開發車型的設計質量，縮短研發周期和降低研發成本。

關鍵詞：全輪驅動；動力傳動；布置；優化

前言

隨著我國經濟快速發展，重型商用車作為一種生產工具也在快速發展和廣泛應用，特別是適應野外作業、惡劣復雜路況的全輪驅動車型，因其較高的越野性能和承載能力，在民用領域也得到廣泛的使用。相對普通的后輪驅動車型，因全輪驅動車型增加了分動器，同時前橋具有驅動功能，以及傳動軸的增加，對于該類車型動力傳動系的布置，顯得極為重要和相對復雜，滿足傳動軸當量夾角也較為困難。

文章通過某全輪驅動車型動力傳動系的布置和優化分析，提供了該類車型設計開發的思路和方法，以提高所開發車型的可靠性和設計質量。

1 動力傳動初步布置

1.1 前橋、中橋及后橋布置

由整車布置硬點及各項參數（軸距、離地高度、前懸、后懸等）、前后懸架高度初步確定出前橋及中后橋的位置，待發動機及分動器位置確定后，傳動軸夾角、長度校核時做調整和優化。前橋及中后橋初步位置亦可在發動機位置確定后再做布置。

1.2 發動機、離合器及變速器布置

1.2.1 發動機布置

根據整車總布置中確定的駕駛室、發動機、前軸的相互位置關系及駕駛室、發動機、散熱器總成的外形圖，考慮如下幾點，確定出發動機的布置位置：

（1）低發動機罩駕駛室地板在極限位置（駕駛室向下運動約40mm，根據駕駛室懸置不同而確定）與發動機的距離，需滿足？垠25mm；（2）前軸上跳至上極限位置時，發動機油底殼與前軸距離；（3）油底殼與轉向橫拉桿的間隙：除前軸垂直跳動量外，需考慮前簧變形而造成的前軸轉角（約3°～4°）所要求的額外間隙；（4）散熱器與風扇需留40mm以上間隙，同時風扇中心與散熱器芯部中心需對齊；（5）曲軸中心線與車架上表面有一前高后低的夾角（約3°）。

綜合上述要求，即可初步確定出發動機的布置位置。通過如下三個參數進行表達：飛輪殼后端面至前軸中心距離、曲軸中心與前軸中心交點至車架下翼面距離、發動機后傾角度。

1.2.2 變速器及離合器布置

對于重型商用車，離合器及變速器與發動機剛性連接為一整體，在發動機布置位置確定后即確定出其位置。

1.3 分動器布置

在發動機、離合器、變速器、前軸、中后橋位置初步確定后，考慮整車離地間隙（分動器最低點應位于最小離地間隙之上）及與車架上平面關系（分動器做高點應位于車架上平面之下），及傳動軸長度、夾角要求，結合傳動軸的布置一起進行確定。

2 傳動軸布置

2.1 傳動軸長度布置

若軸距較長，傳動系由幾個分段傳動軸組成，除變速器至分動器段傳動軸外，各傳動軸的長度需基本一致，且最短傳動軸長度需滿足工藝制造及強度要求的最短長度。中間傳動軸和伸縮傳動軸之前的長度差不得超過600mm，且各個傳動軸之間的長度差亦不能超過400mm。對于伸縮傳動軸，需保留足夠的伸縮余量，以使傳動軸在最短工作狀態時至少30mm的壓縮余量。同時，傳動軸在最長工作狀態時傳動軸滑動軸套應覆蓋花鍵軸端一定的長度，其長度應為花鍵軸端自身直徑的2倍左右。

2.2 傳動軸角度布置

中間傳動軸與中后驅動橋輸入中心線的傾角相同，相對于發動機-離合器-變速器的傾角差不能超過1°。當車輛滿載時，中后驅動橋輸入法蘭凸緣的高度低于變速器輸出凸緣的高度時，必須保證差速器殼體和從動軸的傾角大于發動機-離合器-變速器軸線的傾角。另一方面，如果車輛滿載時中后驅動橋輸入法蘭凸緣的高度高于變速箱輸出法蘭凸緣的高度，差速器殼體和從動軸的傾角必須小于發動機-離合器-變速器軸線的傾角。

3 傳動軸計算校核

傳動軸計算示意圖：

完成動力傳動布置后，需參考上圖進行傳動軸長度和夾角的計算校核。根據各總成的外形尺寸及整體布置位置，通過簡單地在excel中編輯公式計算即可快速得出。需滿足的要求為：傳動軸當量夾角需小于3°，最后換算出來的傳動軸許用轉速需小于設計允許最大轉速。

4 布置調整

根據上述傳動軸計算結果可以看出，動力傳動的布置滿足要求。但在實際車型的開發中，并不能一次性完成，需進行反復的調整和優化。特別是在發動機、離合器、變速器及前橋、中后驅動橋位置已確定的情況下，主要調整分動器的布置位置，直至傳動的布置、夾角、當量夾角及轉動慣量滿足要求。同時，動力傳動的布置還需進行法規限制校核和其它間隙校核，如傳動軸與排氣管的距離、傳動軸與車架的間隙等。在不滿足要求的情況下需進行布置調整。通常該過程需反復進行，形成動力傳動布置的流程：布置輸入（動力總成數模、整車參數要求等），之后進行動力總成布置，完成傳動軸校核、法規限制校核和其它間隙校核，進行布置調整后形成布置報告。

5 結束語

通過某全輪驅動卡車的動力傳動系統布置、分析以及傳動軸的計算和校核，比較詳細地介紹了該類車型的動力傳動系統布置和校核，及如何系統地進行傳動軸的計算和校核。用來指導全輪驅動車型動力傳動系統的布置優化設計，有益于提高設計效率和質量，縮短開發時間，降低開發成本。也對我們更好的開發和布置、設計全輪驅動車型具有良好的借鑒意義。

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