S9《车辆与行走机械的静液压驱动》| 四种传动技术优缺点归纳(1)

从纯机械传动到液力传动，到电力传动，再到静液压驱动，通过前面四篇连载，已经熟悉了这四种当前应用的传动技术。

本期我们一起继续王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书第二章最后一部分的研读：四种传动技术优缺点的综合归纳（1）：纯机械传动、液力传动、电力传动的优缺点

优点

（1）结构较简单、成熟，功能直观明了；

（2）在四种传动装置均为整体形态时，纯机械传动的功率密度最高；

（3）在四种传动装置中稳态传动效率最高，一般自身无须特设冷却装置；

（4）手动换挡变速箱价格低廉。但机械式无级变速箱、负荷换挡式和双离合器式变速箱的价格则与液力自动变速箱相当甚至更高；

（5）当传动系统匹配良好时，在发动机正常转速范围内，传动系统的输出转速随负荷变化不大，车辆的牵引特性较“硬”；

（6）对使用环境条件要求不严格；检修、保养的技术要求相对较低；

（7） 在一定速度范围内可利用发动机进行动力制动；应急时可用“拖发动”方式启动发动机，必要时也可用迅速结合离合器的方法获得较大的起步牵引力。

（1）手动换挡的齿轮变速箱换挡时操作繁琐，要求较高的操纵技巧和经验，劳动强度高，舒适性差；

（2）输入、输出轴及相关各传动部件间的相互位置关系较严格，变速单元一般仅能以整体形态的结构实现，致使整机总体布局方式受到较多限制；

（3）需要用复杂的差速和差速锁系统来满足多轮驱动车辆的运转要求；

（4）实现遥控和自动控制比较困难；

（5）由于换挡过程必然伴随着功率流的中断，产生较多无效运行时间，对于变速和换向频繁的机械的生产率和能耗有不利影响；

（6）发动机工况随负荷变化明显，在负荷变化剧烈的使用场合无法经常在负荷率及比油耗有利的工况下运行，整个动力传动系统的综合效率难以提高；

（7）不能有效阻尼和吸收冲击载荷；负荷变化引起的转矩脉动和冲击几乎都直接传到发动机上，致使发动机磨损加快；负荷突增时发动机容易堵转熄火。

优点

（1）在一定范围内可维持接近于恒功率的输出转速和转矩变化特性，负荷升高时可自动增大输出转矩，具有较“软”的输出特性，因之能使车辆起步柔和，换挡时没有明显的顿挫和冲击；

（2）功率密度较高；

（3）比较便于构成能够根据速度需要和负荷状况自动判断换挡时机并执行换挡过程的自动变速箱，驾驶员的操作条件，特别是舒适性显著优于纯机械传动人工换挡的方式，甚至可适应肢残人士的驾驶；

（4）液力自动变速箱的换挡次数和换挡过程中动力中断的无效时间都显著少于纯机械手动变速箱，更适应工况变化频繁的使用场合；

（5）变矩器可以吸收冲击负荷，避免发动机过载，对延长发动机寿命有利。

（1）匹配通用性较差。不仅不同牵引特性的机械需要选配不同型式的变矩器，而且变矩器与特性不同的发动机之间的匹配条件也比较苛刻，往往需要专机专配，不很适合用于小批量制造的整机；

（2）稳态效率较低，常需要设置单独的冷却系统；

（3）必须同时配置机械变速箱和倒挡机构，整套传动系统的输入、输出轴及相关各传动部件间的相互位置关系较严格，与纯机械传动一样使总体布局方式受到较多限制，并同样需要用复杂的差速和差速锁系统来满足多轮驱动车辆的要求；

（4）变矩器的输出特性与输入转速密切相关，在最高输入转速时才能得到最大的输出转矩，因此在低输出转速时为获得大输出转矩也不得不增加输入转速，此种工况下的传动效率很低，不仅使得同时需要以足够的功率驱动其他工作部件的工况匹配困难，而且对节约能耗，减少排污和降低噪声均不利；

（5） 变矩器的逆向工作能力不强，不能有效地利用发动机进行动力制动，更没有蓄能的功能；虽然变矩器本身基本没有磨损，但车辆的行车制动器却使用频繁，磨损较快；

（6） 装用普通变矩器的液力传动装置的输出转速及相关的车辆行驶速度随负荷的变化波动较大，不适合用在农业拖拉机等在犁耕作业时要求传动系统输出特性较“硬”、行驶速度较稳定的车辆和机械上。

优点

（1）布局比较灵活，电动机和发电机之间可以用柔性电缆连接，敷设电缆比液压管道更为方便，适应在较远距离和较复杂的形态下传输动力的要求；

（2）调节性能好，与微电子技术相配合能得到多种根据整机作业要求优化的输出特性，能使发动机经常在有利工况下稳定运行，降低油耗和排放污染，延长动力设备的寿命，并因之能在多变工况下获得较高的整机的作业生产率；

（3）对于多动力系统和多用户系统适应性好，系统中各单元之间既可独立调节也可联动综合调节

（4）与电子控制设备之间的接口界面友好，易于实现自动控制及遥控；

（5）动力制动性能较好，可实现再生储能制动；

（6）便于实现内燃机—蓄电池混合动力或双动力模式驱动，以蓄电池和内燃机为能源的电动车辆的技术之间有很多共性，有利于元件、系统和控制技术的互相移植和兼容；

（7）运转噪声较小。

（1）受到磁性材料最大能积与许用最高工作温度的限制，目前发电机、电动机和需要通过全部电流的调节器的结构尺寸与质量均比较大，功率密度比纯机械、液力传动和静液压驱动都低，制约轻量化的因素较多；

（2）处理电机等功率传输元件的冷却问题较为困难，为此往往需要设置专门的冷却系统和耗费附加的功率；

（3）电机、电缆和调节装置耗用高性能磁性材料、稀土材料、有色金属和其它特殊材料较多，材料成本较高；

（4） 解决强电传输和控制系统对环境的辐射干扰和被干扰等电磁兼容问题比较困难。

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