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文獻(xiàn)綜述
摘要 隨著我國(guó)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(chǎng)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(lái)，我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，特別是在我國(guó)加入世貿(mào)后的這兩三年時(shí)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(guó)商用車年銷售量由774901輛增加到了1211411輛，總增長(zhǎng)率高達(dá)56.3%[2]。汽車工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)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(dòng)橋的組成
驅(qū)動(dòng)橋主要由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。
1、主減速器：主減速器一般用來(lái)改變傳動(dòng)方向，降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩，保證汽車有足夠的驅(qū)動(dòng)力和適當(dāng)?shù)乃倨ぁＶ鳒p速器類型較多，有單級(jí)、雙級(jí)、雙速、輪邊減速器等。
由一對(duì)減速齒輪實(shí)現(xiàn)減速的裝置，稱為單級(jí)減速器。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)一些載重較大的載重汽車，要求較大的減速比，用單級(jí)主減速器傳動(dòng)，則從動(dòng)齒輪的直徑就必須增大，會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙，所以采用兩次減速。通常稱為雙級(jí)減速器。雙級(jí)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(shí)傳遞扭矩。保證車輪的正常滾動(dòng)。有的多橋驅(qū)動(dòng)的汽車，在分動(dòng)器內(nèi)或在貫通式傳動(dòng)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(shí)，使前后驅(qū)動(dòng)車輪之間產(chǎn)生差速作用。
目前國(guó)產(chǎn)轎車及其它類汽車基本都采用了對(duì)稱式錐齒輪普通差速器。對(duì)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(lái)的扭矩再傳給車輪，驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)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(gè)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(dòng)橋現(xiàn)狀
現(xiàn)在，世界上貨車普遍采用兩種驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)：?jiǎn)渭?jí)減速雙曲線螺旋錐齒輪副；帶輪邊減速(行星齒輪傳動(dòng))的雙級(jí)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(jí)主減速器后驅(qū)動(dòng)橋只占整個(gè)產(chǎn)品的40%，且有呈下降趨勢(shì)，在美國(guó)只占10%。其原因是這些地區(qū)的道路較好，采用單級(jí)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(guó)家則采用帶輪邊減速的雙級(jí)主減速器的驅(qū)動(dòng)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(gè)國(guó)家的道路愈差，則采用帶輪邊減速雙級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋愈多，反之，則愈少。
國(guó)外汽車驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)器則提高了主機(jī)的安全性能，簡(jiǎn)化了維修工作。國(guó)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(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)橋上一直沒(méi)有得到應(yīng)用。目前向國(guó)內(nèi)提供限滑差速器的制造商主要是美國(guó)TraCtech公司和德國(guó)采埃孚公司。美國(guó)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(guó)內(nèi)如徐工、鼎盛天工等主機(jī)制造商等原來(lái)自制一部分N-Pin牙嵌式差速器，后因質(zhì)量不過(guò)關(guān)而放棄。國(guó)內(nèi)有幾個(gè)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(dòng)機(jī)械有限公司在停車制動(dòng)器(液壓)上也做了一些工作，主要用于重型卡車產(chǎn)品，但國(guó)產(chǎn)此類產(chǎn)品的可靠性還有待提高[6]。
美國(guó)戴納(Dana)公司斯皮賽爾重型車橋和制動(dòng)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(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋和兩種中型單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋已投人生產(chǎn)。除供應(yīng)納維斯塔(Navi-star)國(guó)際公司和麥克貨車公司用外，并將積極開(kāi)拓世界市場(chǎng)。新型科爾德重型523-S單級(jí)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(zhǎng)，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(lái)用整體式球墨鑄鐵外殼制成的5135-和5150-S兩種型號(hào)的中型橋，額定載荷分別為6129kg和6810kg，傳動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)，適用多種潤(rùn)滑劑的三唇橡膠油封密封性能好。
三、驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展方向
3.1? 驅(qū)動(dòng)橋向重載方向發(fā)展
? ? 隨著我國(guó)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(chǎng)空間。重型汽車近年來(lái)生產(chǎn)總量直線上升，2001年全國(guó)重型汽車比上年同期增長(zhǎng)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(guó)《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(zhǎng)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(duì)車輛的行駛系進(jìn)行了加強(qiáng)，通過(guò)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(duì)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(duì)重型車發(fā)展的趨勢(shì)，通過(guò)加強(qiáng)橋殼、強(qiáng)化傳動(dòng)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(dòng)橋向多聯(lián)驅(qū)動(dòng)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(guó)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(duì)汽車車橋的載荷進(jìn)行了明確規(guī)定：?jiǎn)屋S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(guó)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(dòng)橋的基礎(chǔ)上增加浮動(dòng)橋而成，雖然其稱10X6，但實(shí)際起驅(qū)動(dòng)作用的只有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)橋，這樣，由于驅(qū)動(dòng)橋不能對(duì)車輪進(jìn)行合理的扭矩分配，使得增加浮動(dòng)橋后的整車行駛系沒(méi)有很好地發(fā)揮車橋驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)橋，三聯(lián)驅(qū)動(dòng)橋的扭矩分配原理是：每一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋都可以得到從發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)橋打下科學(xué)基礎(chǔ)[10]。
3.3? 增加驅(qū)動(dòng)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(lái)10~15年內(nèi)大多數(shù)重型車的車橋和懸架結(jié)構(gòu)不會(huì)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(gè)專業(yè)廠必須不斷研究的問(wèn)題。以前，各廠家主要是在載重噸位上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，但在國(guó)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(dòng)方式等方面入手，通過(guò)吸收國(guó)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(jiǎn)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(guò)氣割下料后，中頻加熱沖壓成型后兩半對(duì)焊。這是一種傳統(tǒng)的橋殼加工形式，具有工藝簡(jiǎn)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(guò)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(shí)，由于在焊接過(guò)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(méi)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(wú)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(guó)際最先進(jìn)的低合金無(wú)縫鋼管整體冷成形，無(wú)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(guò)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(jí)減速發(fā)展到了現(xiàn)在的中央及輪邊雙級(jí)減速或雙級(jí)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(jí)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(guò)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(duì)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(dòng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)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(dòng)防滑控制系統(tǒng)(ASR)、制動(dòng)間隙調(diào)整臂、無(wú)石棉制動(dòng)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(chǎng)將進(jìn)入增長(zhǎng)期;為了有效地保護(hù)車輪制動(dòng)鼓，減少由于制動(dòng)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(dòng)鼓散熱形式去研究制動(dòng)鼓結(jié)構(gòu)，讓制動(dòng)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(dòng)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(zhǎng)，讓車橋在高速、高溫、長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)轉(zhuǎn)狀態(tài)下不漏油，保證車橋的良好潤(rùn)滑，減少維修維護(hù)所需的費(fèi)用。
四、結(jié)束語(yǔ)
? ? 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(méi)有多大的變化，為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要，適應(yīng)國(guó)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(rùn)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(jìng)爭(zhēng)力等方面開(kāi)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(chǎng)需要的車橋。
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