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文獻(xiàn)綜述
摘要 隨著我國汽車工業(yè)的高速發(fā)展，作為汽車主要零部件之一的車橋系統(tǒng)也得到相應(yīng)的發(fā)展。各車橋生產(chǎn)廠家為了能在激烈的車橋產(chǎn)品市場中占有一定的份額，紛紛推出承載能力強(qiáng)、技術(shù)含量高、質(zhì)量好的車橋總成[1]。本文從眾多的車橋生產(chǎn)廠生產(chǎn)的產(chǎn)品中總結(jié)、歸納，分析了今后商用車車橋的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：商用車 車橋 法規(guī) 發(fā)展 車橋現(xiàn)狀
引言
近十幾年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，特別是在我國加入世貿(mào)后的這兩三年時間里，商用車的發(fā)展和乘用車一樣的快速。從2000年到2003年，全國商用車年銷售量由774901輛增加到了1211411輛，總增長率高達(dá)56.3%[2]。汽車工業(yè)的發(fā)展帶動了零部件及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為汽車關(guān)鍵零部件之一的車橋系統(tǒng)也得到相應(yīng)的發(fā)展，各生產(chǎn)廠家基本上形成了專業(yè)化、系列化、批量化生產(chǎn)的局面。
一、驅(qū)動橋的組成
驅(qū)動橋主要由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成。
1、主減速器：主減速器一般用來改變傳動方向，降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩，保證汽車有足夠的驅(qū)動力和適當(dāng)?shù)乃倨?。主減速器類型較多，有單級、雙級、雙速、輪邊減速器等。
由一對減速齒輪實(shí)現(xiàn)減速的裝置，稱為單級減速器。其結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，東風(fēng)BQl090型等輕、中型載重汽車上應(yīng)用廣泛。但是對一些載重較大的載重汽車，要求較大的減速比，用單級主減速器傳動，則從動齒輪的直徑就必須增大，會影響驅(qū)動橋的離地間隙，所以采用兩次減速。通常稱為雙級減速器。雙級減速器有兩組減速齒輪，實(shí)現(xiàn)兩次減速增扭[3]。
2、差速器：差速器用以連接左右半軸，可使兩側(cè)車輪以不同角速度旋轉(zhuǎn)同時傳遞扭矩。保證車輪的正常滾動。有的多橋驅(qū)動的汽車，在分動器內(nèi)或在貫通式傳動的軸間也裝有差速器，稱為橋間差速器。其作用是在汽車轉(zhuǎn)彎或在不平坦的路面上行駛時，使前后驅(qū)動車輪之間產(chǎn)生差速作用。
目前國產(chǎn)轎車及其它類汽車基本都采用了對稱式錐齒輪普通差速器。對稱式錐齒輪差速器由行星齒輪、半軸齒輪、行星齒輪軸（十字軸或一根直銷軸）和差速器殼等組成。
3、半軸：它是將差速器傳來的扭矩再傳給車輪，驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)，推動汽車行駛的實(shí)心軸。由于輪轂的安裝結(jié)構(gòu)不同，而半軸的受力情況也不同。所以，半軸分為全浮式、半浮式、3／4浮式三種型式。一般大、中型汽車均采用全浮式結(jié)構(gòu)。而半浮式半軸這種結(jié)構(gòu)型式主要用于小客車。3／4浮式半軸是受彎短的程度介于半浮式和全浮式之間[4]。此式半軸目前應(yīng)用不多，只在個別小臥車上應(yīng)用，如華沙M20型汽車。
4、橋殼：整體式橋殼因強(qiáng)度和剛度性能好，便于主減速器的安裝、調(diào)整和維修，而得到廣泛應(yīng)用。整體式橋殼因制造方法不同，可分為整體鑄造式、中段鑄造壓入鋼管式和鋼板沖壓焊接式等。分段式橋殼一般分為兩段，由螺栓1將兩段連成一體。分段式橋殼比較易于鑄造和加工。目前應(yīng)用整體式較多。
二?、汽車驅(qū)動橋現(xiàn)狀
現(xiàn)在，世界上貨車普遍采用兩種驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)：單級減速雙曲線螺旋錐齒輪副；帶輪邊減速(行星齒輪傳動)的雙級主減速器。后者更適宜于最大程度地滿足用戶不同需要。
在西歐，帶輪邊減速的雙級主減速器后驅(qū)動橋只占整個產(chǎn)品的40%，且有呈下降趨勢，在美國只占10%。其原因是這些地區(qū)的道路較好，采用單級減速雙曲線螺旋錐齒輪副成本較低，故大部分均采用這種結(jié)構(gòu)[5]。而亞洲、非洲和南美國家則采用帶輪邊減速的雙級主減速器的驅(qū)動橋，用于非道路和惡劣道路使用的車輛(工程自卸車、運(yùn)水車等)。因此可以得出結(jié)論：一個國家的道路愈差，則采用帶輪邊減速雙級主減速器驅(qū)動橋愈多，反之，則愈少。
國外汽車驅(qū)動橋已普遍采用限滑差速器（N-Pin牙嵌式或多片摩擦盤式）、濕式行車制動器等先進(jìn)技術(shù)。限滑差速器大大減少了輪胎的磨損，而濕式行車制動器則提高了主機(jī)的安全性能，簡化了維修工作。國內(nèi)僅一部分車使用N-Pin牙嵌式差速器。限滑差速器成本較高，因而在多數(shù)國產(chǎn)驅(qū)動橋上一直沒有得到應(yīng)用。目前向國內(nèi)提供限滑差速器的制造商主要是美國TraCtech公司和德國采埃孚公司。美國Tractech公司在蘇州的工廠即將建成投產(chǎn)，主要生產(chǎn)N-Pin牙嵌式、多片摩擦盤式和戶下O比例扭矩(三周節(jié))差速器(鎖緊系數(shù)3.5)。國內(nèi)如徐工、鼎盛天工等主機(jī)制造商等原來自制一部分N-Pin牙嵌式差速器，后因質(zhì)量不過關(guān)而放棄。國內(nèi)有幾個制造商生產(chǎn)比例扭矩差速器，但均為單周節(jié)，鎖緊系數(shù)138，較三周節(jié)要小得多。徐州良羽傳動機(jī)械有限公司在停車制動器(液壓)上也做了一些工作，主要用于重型卡車產(chǎn)品，但國產(chǎn)此類產(chǎn)品的可靠性還有待提高[6]。
美國戴納(Dana)公司斯皮賽爾重型車橋和制動器部最近研制成新一代貨車用中型和重型科爾德(Gold)系列車橋，其中一種重型單級減速驅(qū)動橋和兩種中型單級減速驅(qū)動橋已投人生產(chǎn)。除供應(yīng)納維斯塔(Navi-star)國際公司和麥克貨車公司用外，并將積極開拓世界市場。新型科爾德重型523-S單級橋標(biāo)定載荷10440kg，采用新設(shè)計(jì)的恒齒高準(zhǔn)雙曲面齒輪，直徑470mm。該齒輪采用專利工藝加工，齒根全圓弧倒角，比傳統(tǒng)的準(zhǔn)雙曲面齒輪更堅(jiān)固。該齒輪具有表面塑性變形小，產(chǎn)生的熱量少，使用壽命長，效率高等優(yōu)點(diǎn)，據(jù)試驗(yàn)表明，新的523-S車橋比先前10440kg車橋的使用壽命提高2倍，如在523-S車轎上加裝控制式差速鎖(5230-SL型)還能大大提高在惡劣環(huán)境下的牽引力。來用整體式球墨鑄鐵外殼制成的5135-和5150-S兩種型號的中型橋，額定載荷分別為6129kg和6810kg，傳動比值范圍3.07、4.78[7]。這兩種車橋是為低斷面輪胎，較高速度車輛而設(shè)計(jì)的。其為快速和長途運(yùn)輸需求而安裝錐形滾柱軸承具有較高承載能力;其高頻淬火的車橋軸使用壽命長，適用多種潤滑劑的三唇橡膠油封密封性能好。
三、驅(qū)動橋的發(fā)展方向
3.1? 驅(qū)動橋向重載方向發(fā)展
? ? 隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資的不斷加大以及水電、礦業(yè)、油田、公路、城市交通運(yùn)輸和環(huán)保工程建設(shè)等項(xiàng)目的增加，加大了重型車的需要，為重型車的發(fā)展創(chuàng)造了廣闊的市場空間。重型汽車近年來生產(chǎn)總量直線上升，2001年全國重型汽車比上年同期增長91.67%，2002年為60.97%，2003年為3.22%，重型汽車的用車環(huán)境及其它各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)生了很多的變化，標(biāo)載噸位不斷向大的方向發(fā)展，多軸車上升明顯[8]。我國《汽車工業(yè)“十五”規(guī)劃》指出，載貨車要重點(diǎn)發(fā)展適應(yīng)高速公路需要的(排量9L以上，輸出功率220kW以上)重型車，主要為大功率牽引車及其它大型化、長途化、高速化、專用化等重型專用車。各汽車生產(chǎn)廠家為了實(shí)現(xiàn)汽車的高噸位，對車輛的行駛系進(jìn)行了加強(qiáng)，通過采用多軸行駛系或空氣懸架結(jié)構(gòu)，滿足車輛的軸荷限值和提高行駛平順性。針對重型車的發(fā)展，為了不斷滿足重型車的需要，車橋也必須向著重載、高速的方向發(fā)展。許多車橋?qū)I(yè)生產(chǎn)廠也針對重型車發(fā)展的趨勢，通過加強(qiáng)橋殼、強(qiáng)化傳動齒輪等方式，紛紛推出重噸位的前/后橋總成，最大載重量達(dá)26噸[9]。
3.2? 驅(qū)動橋向多聯(lián)驅(qū)動橋發(fā)展
? ? 為了規(guī)范道路車輛的制造，為治理超限超載提供技術(shù)上的準(zhǔn)則，由國家發(fā)改委、交通部、公安部共同提出的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB1589-2004《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》于2004年4月28日發(fā)布，該標(biāo)準(zhǔn)對汽車車橋的載荷進(jìn)行了明確規(guī)定：單軸掛車軸荷的最大限值每側(cè)單胎為6000kg，每側(cè)雙胎為10000kg，并裝雙軸掛車軸荷的最大限值為20000kg，并裝三軸掛車軸荷的最大限值為24000kg。這樣，為了實(shí)現(xiàn)車輛多拉快跑又不違反國家法規(guī)，各汽車生產(chǎn)廠家在6X4、8X4等多軸車的基礎(chǔ)上推出了10X6以上的多軸重型車。但這些多軸車都是在雙聯(lián)驅(qū)動橋的基礎(chǔ)上增加浮動橋而成，雖然其稱10X6，但實(shí)際起驅(qū)動作用的只有兩個驅(qū)動橋，這樣，由于驅(qū)動橋不能對車輪進(jìn)行合理的扭矩分配，使得增加浮動橋后的整車行駛系沒有很好地發(fā)揮車橋驅(qū)動的作用。為了能合理地分配扭矩，以滿足某些獨(dú)立懸掛多軸驅(qū)動車型的使用，一些車橋生產(chǎn)廠家自主研發(fā)了三聯(lián)驅(qū)動橋，三聯(lián)驅(qū)動橋的扭矩分配原理是：每一個驅(qū)動橋都可以得到從發(fā)動機(jī)傳出的扭矩的1/3。這樣就可以在很大限度上滿足多軸車的需要，合理分配從發(fā)動機(jī)傳到車輪上的扭矩，提高這類車型的可靠性和安全性，并為以后的四聯(lián)、五聯(lián)驅(qū)動橋打下科學(xué)基礎(chǔ)[10]。
3.3? 增加驅(qū)動橋附件的技術(shù)含量
? ? 據(jù)分析，不管重型車的技術(shù)含量提升得多快，在未來10~15年內(nèi)大多數(shù)重型車的車橋和懸架結(jié)構(gòu)不會有明顯的改變，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和型式仍處于主導(dǎo)地位。那怎樣在相同結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上推出各自車橋的亮點(diǎn)呢？這是每一個專業(yè)廠必須不斷研究的問題。以前，各廠家主要是在載重噸位上進(jìn)行競爭，但在國家法規(guī)的限定下，車橋的載重能力不可能有太多的增加，現(xiàn)在各專業(yè)廠采用最多的方法是：不斷增加車橋及其附件的技術(shù)含量，從橋殼的制造工藝、車橋的減速形式、車輪的制動方式等方面入手，通過吸收國外一些先進(jìn)的技術(shù)，推出具有本企業(yè)特色、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、承載能力強(qiáng)的車橋，不斷提升產(chǎn)品的制造質(zhì)量及服務(wù)質(zhì)量[11]。
3.3.1? 從橋殼的制造技術(shù)上
? ? 尋求制造工藝先進(jìn)、制造效率高、成本低的方法，使橋殼在原有的基礎(chǔ)上具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、簡單、強(qiáng)度高的特點(diǎn)。目前，橋殼的制造方法主要有：
? ? (1)沖焊橋殼：沖焊橋殼工藝是經(jīng)過氣割下料后，中頻加熱沖壓成型后兩半對焊。這是一種傳統(tǒng)的橋殼加工形式，具有工藝簡單、材料利用率高、質(zhì)量小、韌性高、彈性好、成本低的優(yōu)點(diǎn)。但由于沖焊過程中，材料受熱，使得材料分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，失去了原有的狀態(tài)致使強(qiáng)度降低。同時，由于在焊接過程中，不可避免地出現(xiàn)焊接缺陷，而焊接缺陷是影響整體強(qiáng)度的主要原因之一。
? ? (2)鑄造橋殼：具有剛性好、強(qiáng)度高、塑性變形小、易鑄成等強(qiáng)度梁等優(yōu)點(diǎn)，但韌性及彈性沒有沖焊橋殼好[12]。為了達(dá)到更大的承載能力，往往以加大截面、增加安裝尺寸的方式進(jìn)行局部加強(qiáng)，這就使得整體質(zhì)量大、鑄造質(zhì)量不易保證、成本較高，不適合整車進(jìn)行輕量化及降成本設(shè)計(jì)。
? ? (3)整體冷成型無焊縫橋殼：這是一種新型的橋殼成型方式，其特點(diǎn)是采用國際最先進(jìn)的低合金無縫鋼管整體冷成形，無縱向焊縫，消除了由于材料受熱而使晶格發(fā)生變化后強(qiáng)度下降的影響。在冷成形的過程中，反而使強(qiáng)度大幅度提高，據(jù)實(shí)驗(yàn)，冷成形橋殼的抗彎和疲勞強(qiáng)度比熱成型兩半殼焊接橋殼可提高近一倍。
3.3.2? 從齒輪減速形式上
? ? 從傳統(tǒng)的中央單級減速發(fā)展到了現(xiàn)在的中央及輪邊雙級減速或雙級主減速器結(jié)構(gòu)，不但擴(kuò)寬了車橋轉(zhuǎn)速比的范圍，有利于輸出轉(zhuǎn)速及輸出扭矩的調(diào)整。還由于把減速機(jī)構(gòu)放到輪邊后，使得車橋中央的第一級減速比做得比較小，因此橋殼中部離地間距較大，能很好地滿足汽車通過性的要求。
3.3.3? 從齒輪加工形式上
? ? 由于汽車高速行駛要求及法規(guī)對于噪音的控制要求，為了降低齒輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的磨損，增加車橋的使用壽命，降低維修費(fèi)用，車橋內(nèi)部的主、從動齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用精磨加。但由于精磨加工成本較高，因此在貨車車橋上的應(yīng)用還不是很多，但這也是以后高速車橋發(fā)展的需要[13]。
3.3.4? 從車橋所帶的附件上
? ? 為了在市場競爭中凸出本企業(yè)車橋的亮點(diǎn)，現(xiàn)在各車橋廠做得最多的事情就是在傳統(tǒng)車橋的基礎(chǔ)上不斷增加具有競爭優(yōu)勢的先進(jìn)附件：比如為了增加汽車行駛安全性，增加ABS防抱死系統(tǒng)、驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)(ASR)、制動間隙調(diào)整臂、無石棉制動摩擦片等裝置，是今后車橋發(fā)展必不可少的項(xiàng)目;為了提高車輛行駛的平順性，很好地保護(hù)車輛運(yùn)載貨物，選裝空氣懸架或橡膠懸掛是有效途徑。根據(jù)資料表明，隨著相關(guān)法律法規(guī)的不斷完善，空氣懸架市場將進(jìn)入增長期;為了有效地保護(hù)車輪制動鼓，減少由于制動鼓發(fā)熱而造成龜裂和抱死的現(xiàn)象，現(xiàn)在有的廠家主要從制動鼓散熱形式去研究制動鼓結(jié)構(gòu)，讓制動鼓不僅要有好的散熱，還要有有效的導(dǎo)熱，形成風(fēng)冷降溫，消除了傳統(tǒng)的強(qiáng)制水冷降溫的做法，從而提高車橋輪鼓的制動性能和使用壽命[14]。
3.3.5? 從油封質(zhì)量上
? ? 要求密封性好，使用壽命長，讓車橋在高速、高溫、長時間動轉(zhuǎn)狀態(tài)下不漏油，保證車橋的良好潤滑，減少維修維護(hù)所需的費(fèi)用。
四、結(jié)束語
? ? 綜合分析，雖然汽車科技發(fā)展迅速，但在目前的狀態(tài)下車橋的結(jié)構(gòu)并沒有多大的變化，為了適應(yīng)市場的需要，適應(yīng)國家法律、法規(guī)的需要，車橋技術(shù)的進(jìn)展主要是：改變橋殼的制造工藝以提高制造的效率、增加車橋附件的技術(shù)含量以提高車輛行駛安全性、提高車橋的自潤滑能力以提高車橋的使用壽命、增加電子技術(shù)在車橋的上應(yīng)用以減少人工操縱的疲勞、減少維修費(fèi)用、提高服務(wù)質(zhì)量、降低車橋成本以提高車橋的競爭力等方面開發(fā)車橋，從最大限度上滿足車橋高速、重載、智能發(fā)展的需要，以生產(chǎn)出具有本企業(yè)特色、適合市場需要的車橋。
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