现代工程机械底盘传动系统的功用和类型

    工程机械的动力装置和驱动轮之间的传动部件总称为传动系统。

    传动系统的功用是将动力装置的动力按需要传给驱动轮和其他操纵机构。

    目前工程机械的动力装置大多数采用柴油机，也有汽油机、电动机、燃气轮机作为动力装置的。

    传动系统的类型有：机械式、液力机械式、全液压式和电动轮式等4种。在铲土运输机械中多数为机械式与液力机械式传动系统。近年来在挖掘机上采用全液压式传动系统较多。在大型工程机械上已出现由电动机直接装在车轮上的电动轮式传动系统，但尚未全面推广应用。

    工程机械之所以需要传动系统而不能把柴油机与驱动轮直接相连接，是由于柴油机或汽油机的输出特性具有转矩小、转速高和转矩、转速变化范围小的特点，这与工程机械运动或作业时所需的大转矩、低速度以及转矩、速度变化范围大之间存在矛盾。为此，传动系统的功用就是将发动机的动力按需要适当降低转速增加转矩后传到驱动轮上，使之适应工程机械运行或作业的需要。

    此外，传动系统还应有按需要切断动力的功能，以满足发动机不能有载起动和作业中换挡中切断动力，以及实现机械前进与倒退的要求。

    机械式、液力机械式传动系统一般包括：离合器、液力变矩器（机械式传动系统中没有）、变速箱、分动箱、万向传动装置、驱动桥、最终传动等部分，但并非所有传动系统都包括这些部分。从分析不同机械的传动系统可知，传动系统的组成和布置型式取决于工程机械的总体构造型式及传动系统本身的构造型式等许多因素。

    图9-1所示为PY160自行式平地机液力机械式传动系统图。柴油机1发出的动力经过液力变矩器2、离合器3、万向传动装置4、变速箱5、分动箱（与变速箱连在一起）、万向传动装置7与9，前后驱动桥8和11后，传给前后驱动轮。

    机械式或液力机械式传动系统中各部分的功用可分述如下：

    变矩器：

    通过液体传递柴油机的动力，并具有随工程机械作业工况的变化而自动改变转速和转矩，使之适合不同工况的需要，实现一定范围内的无级变速功能，使机械起步，运行更平稳；操作更简便，从而提高了工作效率。

    离合器：

    实现二程机械在各种工况下切断柴油机与传动系统之间的动力连接，起动动力接合与分离的功能，以满足机械起步、换挡与发动机不熄火停车等需要。

    变速箱：

    通过变换排挡，改变发动机和驱动轮间的传动比，使机械的牵引力和行驶速度适应各种工况的需要；变速箱中还设有倒档和空档，以实现倒车的需要及切断传动系统的动力，实现在发动机运转情况下，机械能较长时间停止，满足发动机起动和动力输出的需要。

    分动箱：

    分动箱的功用是将动力分配给前、后驱动桥。多数分动箱具有两个档位，以便增加档数和加大传动比，使之兼起变速箱的功能。

    万向传动装置：

    由于离合器（液力变矩器）、变速箱和前、后驱动桥各部件的输入与输出轴都不在同一平面内，而且有些轴的相对位置也非固定不变，所以需要能改变方位的万向节来连接，而不能用一般的联轴节来连接。因此，万向传动装置的功用主要是用于两不同心轴或有一定夹角的轴间，以及工作中相对位置不断变化的两轴间的传递动力。

    主传动器：

    主传动器通过一对锥齿轮把发动机的动力旋转方向转过90°C角，变为驱动轮的旋转方向同时降低转速，增加转矩，以满足机械运行或作业的需要。

    差速器：

    由于机械转弯，或道路不平或左右轮胎气压不同等原因，将导致左右车轮在相同时间内所滚过的路程不相等。因此，需要左右驱动轮能根据不同情况，各以不同的转速旋转，实现只滚不滑的纯滚动状态，以避免轮胎被强制滑磨而降低寿命和效率。所以左右驱动轮不能装在同一根轴上，直接由主传动器来驱动，而应将轴分为左右两端（称半轴），并由一个能起差速作用的装置（称差速器），将两根半轴连接起来，再由主传动器来驱动。主传动器、差速器和半轴装在一个共同的壳体中成为一个整体，称为驱动桥。

    下面进一步具体分析，在各种工况下如何通过传动系统的变速装置来使发动机的动力满足工程机械各种工况的需要。

    例如PY160自行式平地机在良好路面上行驶时，它所需要的牵引力约为3000N。而柴油机的最大转矩为620N.m（对应转速为130~1400r/min）。如果用柴油机直接驱动车轮，若车轮半径取0.66m，则驱动车轮上所能产生的牵引力为940N，这远不能满足平路行驶的需要，更不用说进行各种作业了。

    其次，从行驶速度看，如果按柴油机最大转矩时的转速1400r/min计算，则行驶速度将达348km/h；如按柴油机最高转速计算，则行驶速度还要高得多。这样高的速度就是对小客车也是过高的，何况是工程机械。因此，这样高的速度是不符合实际需要的。

    为此，必须在柴油机动力送到驱动轮之前，降低转速，同时提高转矩。传动系中的变速箱和主传动器正是为了解决这一问题。PY160平地机的主传动比为7.32，通过主传动之后，驱动轮上的牵引力将提高为6870N，而速度则降到47.5km/h，这就比较符合行驶的要求。

    由于工程机械还有起步、加速、爬坡和各种作业等工况，在这些工况下将需要更大的牵引力。所以，在传动系中设有变速箱和变矩器。通过变速箱的不同档位传动比继续改变柴油机的转速和转矩，以满足不同工况下工程机械对速度和牵引力的要求。

    PY160平地机的变速箱就有6各前进挡，传动比分别为14.97、9.12、6.29、4.36、2.65、1.83和两个倒档传动比分别为14.67、4.27.传动比小的叫高档，传动比大的叫低档；高档时牵引力小，速度高，适合行驶需要；低档时牵引力大，速度低，适合作业等工况的需要。柴油机的转矩和转速经过这样改变之后，就适合工程机械的各种需要了。

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