S62《车辆与行走机械的静液压驱动》| 静液压驱动装置的成品后置减速器、变速箱和分动箱

【第六章】

静液压驱动装置

输出端的延伸部件

了解延伸部件的

主要组合型式和特征

在应用静液压驱动的车辆与行走机械中，除了安装在轮辋内直接驱动车轮，并承受车轮上各个方向上的外部载荷的低速大转矩车轮液压马达以外

从静液压驱动装置的输出端的液压马达到车轮和履带等行走装置之间都还需要设置一些传动部件和承载构件。

即使是车轮马达在作为转向轮的驱动元件使用时，也有一个如何构成可操纵偏转角度的转向节等问题。

这些装置可以视为静液压驱动装置输出端的延伸，其中包含了机械传动、安装梁架、必要的控制用液压缸以及液压管道和控制电缆接口等部件。

静液压驱动装置输出端的延伸部件的主要用途是：

1. 在动力传动装置和行走装置之间建立关联耦合；

2. 匹配液压马达与驱动轮之间的转矩和转速；

3. 承受地面对于驱动轮的各向反力；

4. 为安装液压马达和必要的制动、离合元件提供支座和载体。

由于整个车辆与行走机械产业已十分发达，液压马达的参数匹配和安装方式又比较灵活，所以市场上有许多传统车辆与行走机械用现成的通用传动部件都可以直接或略加改装后借用于这些用途。

然而随着静液压驱动技术的发展和推广，为其配套专门制造的变速箱、减速器和驱动桥等机械传动部件仍然是优化产品整体结构和满足个性化形态和性能需求的必要手段。

而静液压驱动车辆与行走机械生产和使用规模的增长，也使对于这些专用配套部件采用更为经济的批量制造方式成为可能。

由此，现在已逐渐形成一个与液压元件厂商联系密切的延伸部件专业化产业，相关的产品也日趋通用化和模块化。

让我们继续研读王意教授《车辆与行走机械的静液压驱动》一书的第六章：静液压驱动装置输出端的延伸部件，了解延伸部件的主要组合型式和特征。

今天我们转载本章第一节：静液压驱动装置的成品后置减速器、变速箱和分动箱。

后置减速器、变速箱和分动箱设置在静液压驱动装置输出端的液压马达与车辆的驱动桥输入端之间。它们具有以下功能。

后置减速器、变速箱和分动箱设置在静液压驱动装置输出端的液压马达与车辆的驱动桥输入端之间。它们具有以下功能。

1. 匹配传动装置的总传动比，并通过机械换挡方式扩大总变矩比和变速比。主要在以下两种情况下使用。

（1）需要兼顾低速下大推进力和较高的空驶或运输速度的车辆与行走机械，例如拖拉机、牵引车和越野车等。它们的最大动力因数一般都达到甚至超过了可能行驶的地面的最大附着系数0.8-1.0，而在按此输出转矩要求配置的静液压驱动装置的过程中，当难以选到所能够输出的最高转速和最大转矩足以兼顾车辆的最高行驶速度和最大推进力的液压马达时，设置后置变速箱是常用的解决方案之一。

（2）虽然行驶动力因数不高，但希望使用体积较小、价格较低的静液压驱动装置满足作业状态下具有无级变速要求的车辆和机械。典型的例子是各种收获机械和路面铺装机械。它们的行走装置需要的功率只占整机动力装置功率的一小部分，没有严酷的上坡和牵引其他负荷的要求，而机体内的空间又主要被与工艺流程有关的部件总成所占据。设置后置变速箱使得仅需配置较小排量的变量液压泵和定量液压马达即可满足行走推进的性能要求，而总成本则可有所降低。

2. 用机械方式向多个驱动轮、驱动桥或转向驱动桥分配动力。在这样的兼有分动箱功能的后置变速箱内，除了变速齿轮副外，常常还集成了轮间差速器或轴间（桥间）差速器，后者适用于四轮驱动和多轮驱动的车辆与行走机械；

3. 汇集并切换几个液压马达或机械传动装置的功率流。这种多马达汇流变速箱更多地应用于高动力因数的大中功率装载机、推土机和越野叉车，尤其是在包含有零排量液压马达的传动系统中。

4. 满足静液压驱动装置与行走装置中的离合、制动、差速和差速锁等附加功能的要求。

5. 起到承受外部作用于行走装置的部分或全部负荷的梁架或支座的作用。

广义地说，上述的各项中也包含了静液压机械功率分流驱动装置中的行星齿轮汇流排等差速部件的功能；而狭义地说，后置变速箱只是利用固定轴线或行星排齿轮副，对于单个或多个液压马达以及不同传动比的若干个机械挡之间的切换，来有级地改变和扩大变矩比的一些部件。

由于广义概念的前者中的机械传动环节与液压元件的输入、输出轴之间存在着更复杂的关系，所以此处主要指能够以独立的成品形态存在的狭义概念的后者。

其中也有很多供静液压驱动装置配套的成品后置变速箱，是和传统的机械式驱动桥或转向驱动桥组装在一起的，成为后置机械传动装置诸多可能的安装方式中的几种选项。

静液压驱动装置用后置变速箱和分动箱的基本结构与常用的机械变速箱、分动箱相似，两者之间主要的区别在于以下几点。

1. 静液压驱动装置后置变速箱大多供静液压驱动的车辆与行走机械在作业速度和空驶速度之间作仅有两个传动比的高低挡切换，装用变量马达时，这两挡之间的传动比相差可达2-4倍或更多。只有某些装用定量马达的联合收割机为尽量减小液压驱动元件的规格才采用3-4挡的后置变速箱（图6-1）。而传统车用机械式有级变速箱都设有4个以上的挡位，相邻两挡之间的传动比变化系数（变速公比）仅为1.2-1.4。

图6-1 一种联合收割机用的驱动桥总成（Claas）

图示驱动桥的中部安装了由一个由壳体右上方的定量液压马达驱动的4挡变速箱，变速箱内集成了驱动轮之间的差速器，外侧设有驻车制动器。连接变速箱与左右轮边行星齿轮减速器的半轴端还设有钳盘式的行车制动器。

连接和支承它们的矩形管梁架采用焊接结构，梁架的尺寸可根据不同机型驱动轮的轮距灵活确定，变速箱的位置也可以按机身布局的要求左右调整，所需要改变的仅是外露的一对半轴的长度。

总成部件厂供应的是分散安装的变速箱、侧减速器和半轴，整机厂自行设计和制造梁架并将它们组装成驱动桥。这是现代联合收割机有别于其他车辆与行走机械的驱动桥的典型结构。

2. 由于静液压驱动装置本身能改变输出轴的转向，其后置变速箱内无需设置倒档。

3. 静液压驱动装置较多地采用了后置变速箱-驱动桥一体化的配置。很多单端输出的后置变速箱直接附装在驱动桥或转向驱动桥上（图6-2），输出轴与驱动桥上主减速器小齿轮轴同轴连接，输入端则制成可与液压马达的轴伸和安装法兰直接配合的带子口的安装面。

图6-2 中部附装有变量液压马达和后置减速器的一体化驱动桥（a）

此类驱动桥输入端常带有一个可根据不同品牌规格液压马达的安装尺寸选装的过渡段壳体（b，ZF）

在油液混合动力汽车的后桥上集成安装了3个液压马达、传动箱和制动器制动器（c, Parker）

而传统机械变速箱则大都与离合器一起，与发动机的飞轮壳构成一个整体，输出端用万向节传动轴与驱动桥相连接。

一些供四轮静液压驱动车辆用的兼有分动箱功能的后置变速箱，除采用独立安装于前后桥中间的车架上用两根传动轴分别驱动前后车桥的通行布置方式以外，也常采用附装在一根驱动桥上，再用一根传动轴与另一根驱动桥的输入轴连接的结构。

这种桥箱一体化的方式有助于简化结构和减小尺寸，但用于带弹性悬架的车辆时会增加簧下质量，所以更适合于低速车辆与行走机械使用。

图6-3中所示为中国农机院液压所为我国第一型军用飞机牵引车研制的双速分动箱，它的输入端直接安装变量液压马达

图6-3 国产轻型军用飞机牵引车静液压驱动装置的双速分动箱，带有轴间差速器和差速锁。

在牵引车架上该分动箱被独立安装于前后驱动桥之间的支座上

分动箱中带有差速锁的轴间差速器由两根输出半轴分置于箱体的前后端，各经万向节传动轴分别与常时四轮驱动行走机构的前后驱动桥相连接并传输动力。

图6-4示出的由中国农机院液压所设计，上海拖拉机底盘厂制造的变速箱用于该所设计的QFY160型飞机牵引车。

图6-4 安装在国产中型飞机牵引车前后驱动桥上的静液压驱动后置变速箱的实物及其结构。该变速箱用气缸操纵行星齿轮排换挡，高低挡间变速比为1:4

1-液控驻车制动器 2-行星齿轮变速级 3-换挡机构 4-二级减速小圆柱齿轮 5-变量液压马达 6-联轴器 7-二级减速大圆柱齿轮 8-测速装置 9-应急液压泵（后泵）

该牵引车在前后桥上各安装了一套由此变速箱与斜轴型变量液压马达构成的驱动单元模块，并由一个双联变量液压泵的两个泵分别向前后驱动桥上的液压马达供能。

从原则上说，后置变速箱也可以连同液压马达一起横置于驱动桥上，此时可以用制造难度较低的圆柱齿轮副取代一般驱动桥中的螺旋锥齿轮副，在整机上占用的桥间轴向尺寸较小（参见图2-13），但这种使用输入轴与差速器半轴平行布置的圆柱齿轮的主减速器的方式只适用于以一个液压马达驱动一根桥的情况，而且使驱动桥的结构失去了与机械或液力传动时的兼容性，实际应用的并不多。

除了后置变速箱以外，也常用传动比固定的后置减速器来对静液压驱动装置的输出转速和转矩进行匹配，这种减速器也可以帮助斜轴型液压马达构成通轴式的驱动单元体，供四轮驱动的车辆和机械使用。在图6-5所示此类总成部件中，由于采用了高效区很宽的最大倾角达45°的斜轴型变量液压马达，所以受到装载机、伸缩臂式叉车和一些山地拖拉机等制造厂商的欢迎。