第四节　坦克传动系统的发展历程与技术进步

一、发展历程

（一）产生

坦克装甲车辆的传动系统，从本质上讲，和履带式拖拉机没有区别。事实上，在履带车辆发展之初，传动系统都是专门为拖拉机设计的。1912年，美国出现了首批以内燃机为动力的霍尔特（Holt）履带拖拉机。尽管它只有一个挡，转向也要由专用的转向轮完成，但是它彻底与以往分别使用两台发动机驱动两侧履带的原始履带车辆划分了界限：它的两侧履带由同一台发动机提供动力（这样做的好处将在后面有专门说明）。这种霍尔特拖拉机除了用于田地耕作之外，在第一次世界大战之初，也在欧洲战场上用于牵引火炮，表现出良好的通过性和环境适应性。它对坦克的出现起了重要的参考作用。

英国于1915年首先试制成功了世界上第一辆坦克“小游民”（Little Willie），尽管有人对它世界第一的身份表示怀疑，但是它的兄弟“大游民”（Big Willie）——英军的MarkⅠ型坦克却是无可争议的第一种用于实战的坦克。

这两兄弟传动系统的特点是发动机直接与差速器相连，动力经过差速器后分别流入两侧的变速箱，之后传递到主动轮上。“小游民”的履带布置和以往的拖拉机很相似，而“大游民”为了提高翻越战壕和矮墙的能力改成了过顶履带。转向方式和霍尔特拖拉机一样，是通过车尾拖着的一对转向轮来实现的。这种转向方式是受到轮式车辆的启发，但是用在履带车辆上时却效率极低：转向半径很大，转向操纵力和转向阻力更是大得让人难以接受。据说，后来在一次战斗中转向轮被敌人炮火摧毁，驾驶员才被迫使用改变两侧履带速度的方法进行转向，发现效果居然比使用转向轮还好。从此，坦克上不再设置转向轮，坦克的转向全部通过主动改变两侧履带的速度来实现。

（二）发展

早期的履带车辆传动系统中的差速器和离合器与轮式车辆并没有太大的不同，人们可以按照轮式车辆上得到的经验来设计履带车辆。轮式车辆可以使用差速器被动地适应转向，使两侧车轮具有不同的速度，因为两侧的速度差是由专门的转向系统产生的，所以轮式车辆的这种转向形式称为随动转向。而履带车辆则不同，转向系统需要主动地控制两侧输出，使两侧履带产生速度差迫使车辆完成转向，这称为主动转向。早期的轻型坦克上，使用过“单差速器”，后来出现了性能较好的“双差速器”。通过在差速器和两侧履带之间设置制动器，在需要转向时，对一侧施加一定程度的制动甚至完全制动，即可实现转向。

与差速器同时代的还有离合器转向，在变速箱和两侧主动轮之间各设置一个离合器（与变速箱前的主离合器结构基本相同，称为转向离合器）。在需要转向时，分离一侧的离合器，同时对该侧主动轮施加一定程度的制动力，就可以实现转向。

用差速器转向时，转向的外侧履带将会增加一个速度值。而这个速度值随时都与低速侧由于制动产生的速度下降值相等，使坦克中心的运动速度保持不变。不论传动系统是否使用单差速器，凡具有这种运动学特征的，都称之为“差速式转向”。

如果转向时两侧的速度特征和离合器转向一样，外侧履带保持原来直驶速度不变，只有内侧履带速度降低，则称为“独立式转向”。

后来又有人提出一种“降速式转向”，通过专门设计的机构，使得车辆在转向时，内外侧履带按照一定比例降速，但是外侧降速较少。这种系统的特点是转向阻力较小（因为速度慢），但是速度损失太大，不适合一线战斗车辆，只有前苏联在IS-3和T-10M等重型坦克上使用过，不过其在工程车辆上倒是有很多应用。

至此，可以将坦克装甲车辆的传动系统按照其实现的转向运动学特征划分为三类：差速式、独立式和降速式。当前所有的履带车辆传动都可以按照特点对号入座。可能会有人想到，既然转向时可以让内侧履带减速，那么将外侧履带增速也应该是可以实现转向的，那为什么独立式转向只提到了减速的情况，而没说增速的情况？同样，为什么没有按照比例增速实现转向的“增速式转向”呢？其实道理很简单，因为在转向时增速容易发生危险，而且转向需要的功率也很大，所以增速式转向只有理论可能，在实际中没有人会这样设计。

传动系统传递的就是功率，按照功率在传动系统中的流动形式，可以把传动系统分为单功率流传动和双功率流传动。

与一般的轮式车辆不同，履带车辆是通过主动改变两侧履带速度的方法实现转向的，这个主动控制履带速度的机构称为转向机构（注：它包含主动转向与随动转向）。单流传动系统的特点是转向机构与变速机构串联，即发动机输出的功率是在通过变速机构之后才流入转向机构的；而双流传动系统则是转向机构与变速机构并联，发动机输出的功率先经过分流机构分为转向功率流和直驶功率流，分别经过转向机构与变速机构后通过汇流机构重新汇成一路再传递到主动轮上。

最初的坦克使用的就是单流传动系统，其结构简单、使用和维修相对容易，前面提到的差速器转向和离合器转向都是典型的单流传动形式，它们的代表作分别是美国M113装甲车和前苏联T-34中型坦克。在第一次世界大战后期，英国的威尔逊发展了一种二级行星转向机构，可以使坦克在直驶和制动转向（指一侧履带安全制动，与一侧履带正转一侧履带反转的中心转向不同）之间增加一个中间规定转向半径。当用这个规定转向半径时，内侧制动用的小制动器完全不产生滑动摩擦，并且可以在低速侧回收功率补充到高速侧去，这使得滑摩转向的使用频率减小，提高机构的可靠性和功率利用的合理性。前苏联的T-54、T-62以及中国的59式、62式、96式等坦克都采用了这种转向机构。

如果两侧的行星转向机构都被操纵到中间传动比，那不就相当于增加了直驶变速挡吗？没错，59式坦克的驾驶员在遇到困难路面时，就是通过这种办法加大坦克传动比，以实现增大牵引力的目的，这种办法称为“加力行驶”。按照这个思路，继续增加左右侧中间传动比的数目，同时取消两侧共用的变速机构，就形成了所谓的“双侧变速兼转向传动系统”。在直驶时，两侧变速箱挡位相同，当需要转向时，把内侧的挡位降低即可实现转向。前苏联T-72、T-80、T-90使用的都是这一类转向机构。

双侧变速兼转向传动的优点是体积小，功率密度大，这也是俄系坦克体积较小的一个重要原因。但是相对于它的优点，其不足之处更加明显：它不仅难于设计，在使用中也很麻烦。首先，由于坦克对于直驶和转向的动力要求不同，所以要设计一个同时兼顾直驶和转向的传动机构是很困难的，一般只能采取折中的手段，设计出来的传动系统不是直驶挡位数目多得离谱，就是转向半径不合适（不是太大就是太小）。相信大家都看过俄罗斯坦克的表演，俄罗斯坦克在高速转弯时总会出现侧滑，这就是由于转向半径太小造成的。应该注意的是，这绝不是机动性好的表现，因为侧滑是一个非受控状态，是一种很危险的情况。不仅坦克的路径难以预计，更严重的是，如果在侧滑过程中遇到较大的阻力很可能会造成翻车，这在传动系统设计的过程中应是尽量避免的。其次，该传动形式难以在两侧同时实现液力传动和自动换挡，对比同时代其他种类的转动形式，技术上不占优势；对比以往出现的传动形式，结构又相对复杂、使用、保养困难。因此，在目前看来没有明显的发展前途。

前面提到过的“降速式转向”，也是一种单流传动，最著名的就是俄罗斯的3К转向机构。当操纵这种转向机构进行转向时，转向半径可以适应于不同的道路阻力，稳定到一个特定值上。这种机构尽管不适合军用，但是移植到民用低速车辆上还是很好的，特别是节省转向功率而且机构也并不复杂。

从出现时间来看，双功率流传动系统的出现比单流传动晚得多，最早的双流传动系统是1936年由Schneider公司研制成功的SOMUA转向机，此时很多第二次世界大战中的著名坦克都已经定型了。而且因为技术不成熟，应用范围很有限。直到20世纪40年代，英国和德国才逐渐发展出了现代形式的双功率流传动系统。这种结构比较简单合理，在输入端利用定轴齿轮将功率流分为直驶和转向两路，两路功率分别经过变速机构和转向机构，之后在输出端由汇流行星排将两路功率汇成一路。它在用不同的挡位工作时，会产生不同的转向效果。每一个挡位都有一个规定转向半径，同时低挡实现的转向半径小，而高挡时实现的转向半径大，这正好符合车辆行驶的要求。另外，如果在空挡时转向，就会得到一侧履带向前运动，另一侧履带向后运动的中心转向（也叫原位转向）。如图1-7为二级行星转向机简图。图1-8、图1-9分别为单功率、双功率流传动示意图。

按照前面的分类方法，双流传动可分为差速式和独立式两类，根据汇流行星排太阳轮在直驶时的转速方向与汇流排齿圈转速方向的关系，又可细分为正独立式、零独立式、正差速式、零差速式和负差速式共五种双流传动系。表1-1示出几种传动形式的关系。

值得注意的是，在坦克装甲车辆传动系统的发展过程中，双功率流传动正在逐渐取代单流传动，大有一统天下之势。而单流传动在新研制的装备中，只有在车速、成本都很低的车辆上，才能显现出结构简单的优势。但是，这并不说明双流传动就是完美的，传动技术仍然在发展之中。

无级变速一直是人们所追求的，对履带车辆而言，转向半径的无级变化也是设计者、使用者所追求的。我们知道，利用机械、流体和电力都能实现无级传动。机械无级传动现在仅有被称为CVT的金属带式摩擦无级传动，其使用组合式钢带实现传动比无级变化，但是所能传递的功率有限，只能用在小型汽车上。电力无级传动的功率范围大，也便于控制。但是由于体积和重量都很大，在内部空间很紧张的战斗车辆上应用受到限制，只在少数型号上使用过。目前在车辆上应用较为广泛的是流体传动，主要元件是液力变矩器（利用液体动能传递功率）、液力耦合器和液力制动器以及液压泵、液压马达等。通过液力变矩器，可以提高发动机的适应性系数，在一定程度上起到了无级变速以及减少挡位的作用。结合自动换挡技术，液力元件的应用使坦克装甲车辆的动力性提高了一个台阶。

除了液力传动，流体传动的另一种形式——液压传动（利用液体静压能传递功率）也在大功率传动领域占了一席之地。大家所熟悉的瑞典Strv103是最早应用液压传动系统的战斗车辆之一。目前较为成功的例子是美国M2步兵战车使用的HMPT-500液压机械连续无级传动，最大输入功率375kW，可以实现车辆全程无级调速以及转向半径的无级变化。另外，电力传动装置由于近些年来的迅猛发展，也开始成为大家关注的热点，其结构简单、安静、易于控制的特点特别适合军用车辆使用。

（三）各国传动技术发展概况

1.美国

美国主战坦克非常钟爱液力传动，早在1946年就设计研制了CD-850液力综合传动，现在仍在M60和梅卡瓦上面服役。在民用和军用的丰富实践经验的基础上，美国在20世纪60年代初开始研制X系列液力传动装置，1962年，美国底特律阿里森公司开始了X系列液力机械传动装置的发展工作。第一个型号是X-700型，适用于发动机功率为800马力（1马力=735.499瓦）、车重为50t的装甲车辆。

阿里森公司后来相继研制成功了X-300、X-500和X-200型液力机械传动装置，其中X300-4B型传动装置由英国的罗尔斯·罗伊斯公司特许生产，用于英国MCV80步兵战车。1972年，根据当时主战坦克发动机功率普遍增大的趋势，阿里森公司放弃了X-700型，而改为发展X-1100型。所以说，在XM-1坦克的设计被确定之前，X-1100型液力机械传动装置的设计工作就已经开始了。按照XM-1坦克的进度要求，以后又具体设计了X-1100-1型，X-1100-2型及X-1100-3型。仰仗着AGT-1500燃气轮机的优良特性，X-1100仅仅设计了4个前进挡和2个倒挡就可以满足M1到M1A2TUSK的动力需求。

在美德联合研制MBT-70坦克时，阿里森公司负责研制了一种液压机械连续无级传动，称为XHM-1500。这种类型的传动装置特点是可以使传动比无级变化，具备优良的动力性，XHM-1500的转向机构是纯液压转向，属于双流综合传动。不幸的是，随着MBT-70计划的破产，XHM-1500没有发展成真正的产品。不过，在MBT-70停止发展的第二年，美国通用电器公司（General Electric）开始了为M2步兵战车研制传动系统的工作，最终成果就是HMPT-500液压机械复合传动装置。和XHM-1500一样，HMPT-500也可以实现理想的无级变速，它的技术难点在于它使用的大功率的液压元件——球塞泵和球塞马达。每一个泵（马达）可传递的最大功率为370kW，排量达到了344mL/r，转速范围2200～3000r/min。不要小瞧了这几个数字，即使是现在也只有少数几个国家能生产这种液压元件。

作为当今世界打仗最多的国家，美国军事技术的更新速度是最快的。美国陆军的未来作战系统（FCS）不仅提出了新的作战理念和作战样式，同时还提出了很多新型的装备。FCS中有人作战系统（MCS）的通用底盘应用了混合电传动技术，在主战兵器上使用电传动，FCS是第一个吃螃蟹的。尽管存在技术风险，但是收益也将是很大的：2002年10月进行的演示中，16t重的FCS-T（FCS的履带式样车）最大速度达到了90km/h，越野速度超过64km/h，0～48km/h的加速时间仅为7s。恒速试验表明，和采用制式柴油机的M113A3相比，混合电传动转型技术平均可节油20%。

2.德国

德国坦克装甲车辆的生产主要有两家公司——RENK和ZF，它们都是国际著名的传动装置制造商。RENK公司全称是伦克齿轮制造股份有限公司（Zahnraederfabrik Renk AG），于1873年在德国奥格斯堡成立，最初主要制造各种类型的齿轮。1923年，RENK公司成为德国MAN集团的成员。MAN集团是欧洲机械和机车主要制造商之一，年销售额150亿欧元，其中出口额占74%。目前，除了生产军用大功率传动装置，RENK公司还是世界知名的高质量特殊齿轮、推进工艺和测试系统组件的制造商。RENK公司在德国共有3个制造厂，在法国和美国也有相关的子公司。

RENK公司在军用车辆领域的主要产品是HSWL系列，包括HSWL123（美洲虎反坦克导弹发射车）、HSWL194（黄鼠狼步兵战车）、HSWL256（美洲狮步兵战车）、HSWL284（PZH2000自行火炮）、HSWL295（欧洲动力机组）、HSWL354（“豹”2主战坦克）等。其中用于欧洲动力机组（EPP）的HSWL295液力机械综合传动装置，配合使用的MTU883发动机功率高达1500kW，由于使用了动力传动一体化技术，可以使“豹”2的动力传动装置长度减少近1m，体积比原来的安装方式节省大约3m³。美国出口到沙特的M1A2，英国的挑战者2E和法国的热带型勒克莱尔使用的都是这种欧洲动力机组。除了HSWL系列，RENK公司还生产过RK304液力机构传动装置，用于改进各种老式装备，如M48、M60等。

除了传统的传动形式，RENK公司目前还致力于电传动车辆及其传动系统的研发工作。目前比较成熟的是2003年研制成功的EMT（Electro-Mechanical Transmission）传动装置，输入功率已经达到了1100kW，更高水平的电传动系统正在开发之中。当我们还在传统领域苦苦追赶的时候，他们已经在新的领域把我们落下。有充足的理由相信，未来地面车辆将是电动车辆的天下。作为他们的中国同行，我们必须奋起直追，跨越式发展在这里绝不是空话，实现不了跨越式发展，我们将永无出头之日。

德国另一家著名的生产商是ZF公司，它的全称是腓德烈斯哈芬齿轮制造股份有限公司（Zahnraederfabrik Friedrchshafen AG），是当今世界上最重要的传动系统产品专业制造厂家之一。ZF公司成立于1915年，由齐柏林伯爵创建，专门制造飞艇传动系统。目前其主要产品除了机械式变速器、自动变速器和各式齿轮传动箱外，还涉及各种类型的传动系统。2005年，ZF集团额销售达到108亿欧元，拥有超过5万的员工。

ZF公司的产品主要是轮式车辆，不过其在军用履带车辆的传动装置仍然做得有声有色，最著名的就是LSG3000。LSG3000本来是为“豹”2研制的，在竞标时败给了RENK的HSWL354，后来主要用于韩国的K1主战坦克。该传动装置转向系统并没有使用液压液力元件，而是全部使用机械元件，实现了和液压无级转向相似的转向性能。

3.英国

英国坦克传动装置的制造商主要是自动变速箱公司和大卫·布朗齿轮公司。第二次世界大战后，自动变速箱公司发展了TN12型主战坦克传动装置，该传动装置属于负差速式，安装在英国酋长坦克上。在TN12MK4传动装置的基础之上，通过改进使传动装置传递的功率提高到1000马力，该型号称为TN12-1000。TN12-1000型传动装置与罗尔斯·罗伊斯公司的CV12TCA型1200马力（降低功率使用）柴油机组成了动力传动装置，在英国的外贸坦克——维克斯（Vickers）上使用。

大卫·布朗齿轮公司在1970年开始研制全自动变速箱。曾用于“伊朗狮”主战坦克，该传动装置的型号为TN37。在“伊朗狮”主战坦克的订货合同取消之后，英国将该传动装置用于约旦的哈里德和后来英国的挑战者Ⅰ上面。

英国陆军预计，“挑战者”坦克最终可能要求更高功率的发动机（1500马力）。因此，大卫·布朗齿轮公司研制出了TN54型传动装置。TN54继承了TN37的基本结构形式，并且很多零部件可以和TN37互换，但它具有更多的排挡，也可以传递更大的功率。目前，大卫·布朗齿轮公司已经被RENK吞并。

4.法国

法国也是传统使用液力机械传动装置的国家，在AMX-30B2以及AMX-32上使用了由索马·米内维亚（Soma Minervia）公司设计的ENC200型液力机械传动装置。ENC200型传动装置的研究与发展工作时间仅用了6年，原因是在ENC-200型传动装置的设计中利用了不少现成的部件。例如液力变矩器是采用美国鲍格·韦内（Borswarner）公司发展的成熟产品，液压转向装置是由瑞士Von Roll公司发展的。这样做，使传动装置的研制降低了成本，缩短了周期，减少了研制风险。

索马·米内维亚公司还为勒克莱尔主战坦克设计了ESM500液力机械综合传动。该传动装置可传882～1103kW（1200～1500hp）功率，最大特点是结构紧凑、重量轻。其变速机构使用一个复式行星排和一个简单行星排，构成了四自由度系统，优点是在常用挡位只有一个行星排工作，传动效率较高；缺点是操纵件过多，控制不是很容易。由于勒克莱尔的出口型号选用了RENK的HSWL295（欧洲动力机组），所以索马·米内维亚公司单独将EMS500推向国际市场寻求合作。据说其加工工艺非常之高，国内有的专家曾有机会在某国亲眼观察ESM500的内部结构，在震惊之余说道：“这简直就是艺术品!”

5.俄罗斯

与西方国家相比，前苏联并没有专门设计和生产传动装置的单位，各种坦克装甲车辆的传动系统都是由整车设计单位研制的。尽管各个生产设计单位存在竞争关系，但是在前苏联高度集中的计划体制下，某些重要部件的资源能够实现共享，这样可以节约人力物力，避免对资源的重复利用。

属于战后第一代的T-54坦克是由T-44坦克演变过来的，由亚历山大·A·莫洛佐夫领导的KB-520坦克设计局研制。第一辆样车于1946年制成，1947年在哈尔科夫坦克厂投产。前苏联、捷克斯洛伐克以及波兰共同生产T-54/T-55坦克50000辆左右，约占全世界二次世界大战后坦克总产量的1/3。直到1981年，前苏联鄂木斯克坦克厂仍在生产T-55坦克。

T-54中型坦克的生命力在于它结构简单，易于使用和维护。作为整车的一部分，其传动系统也是异常简洁：两轴式结构，同步器换挡；二级行星转向机实现转向。为了简化结构，二挡使用的是限压式同步器，而一挡和倒挡根本就没有同步器，使用的是滑移齿套。这样，这种传动箱的生产和维护都极为容易，同时因为发动机的功率不大，所以也就不需要太精细的传动箱。至于不好安装，当时的传动箱都有这个问题，驾驶费力，驾驶员再累也不至于不能驾驶，重要的是打起仗来并不比同时期的西方坦克差。“够用就好”，确实，前苏联人这样说的，也是这样做的。

由于T-54的传动系统结构合理，非常符合使用要求，所以之后的T-55和T-62坦克几乎照搬了其传动装置，只不过把侧传动由一级固定轴传动改成了二级行星传动。

1965年，哈尔科夫坦克制造厂开始小批量生产T-64主战坦克，这种坦克使用了一种具有7个前进挡和1个倒挡的变速箱，通过降低一侧的挡位来实现转向。后来出现的T-72使用的也是这种传动箱。这种传动系统单位功率大，在总体布置上很有优势，可以缩短车体长度1m左右，由此带来的减轻装甲车体的好处很大，同时还缩小车体的外形减少被发现和被命中的机会。其缺点也很明显：由于需要兼顾直驶和转向，排挡划分不是很合理，高挡速度范围越来越大；转向性能也不是很好，二三挡转向半径过大，而四挡以上转向半径又过小（容易产生侧滑），六挡七挡则小得几乎无法使用。

T-80坦克由于使用了特性较好的燃气轮机，所以变速箱只设置了5个前进挡和1个倒挡。优缺点和T-64、T-72基本相同。如果当年的前苏联武装力量还在，那么这种传动形式到现在仍然是非常合理的，因为它和前苏联军事的整体战略相一致：武器系统不需要太长的寿命，能够在战时使用即可。平时的维修保养困难根本不算个问题，真打起来是不会有机会保养的，打坏了就造新的。不过，以现在的观点来看，大规模战争在短时期内不会爆发。因此，就连俄罗斯军方也开始考虑在新研制的坦克上使用液力综合传动。所以说，当年前苏联坦克的发展思路是没有问题的，它正是严格遵循了前苏联的战略思维。

二、坦克传动系统的技术进步特点

现代综合传动装置已经发展成为机械工业中最复杂的产品之一。目前最复杂的传动装置每套要花费数十万美元。对于今后坦克传动装置发展的趋势，主要有以下几个特点。

（1）广泛采用行星传动。行星传动的优点是传动效率高，能在体积小、重量小的情况下传递大功率。

（2）使用液压转向机构。

（3）采用液力制动器以提高行车中和下长坡时的制动可靠性。

（4）完善电液操纵系统。这种操纵方式可以实现自动换挡，并减轻驾驶员的操作强度。

（5）设置高速倒挡。用于躲避敌方高效、精确武器的攻击。

（6）发展无级或电力传动。无级传动可以大大简化发动机系统结构和降低燃油消耗量；电力传动可以取消复杂的传动装置。

当前，我国的坦克装甲车辆使用的传动装置，既有独立部件式，也有采用双侧变速箱式布置和定轴式双流传动等多种形式。

下面分别从变速、转向、制动、操纵及总体等方面论述传动系统发展。

1.直驶变速方面

过去坦克装甲车辆的传动系统都采用机械变速传动。第二次世界大战后期，美国在M5A1坦克上开始采用液力传动，这种传动方式现已被西方国家普遍采用。液力变矩器使传动柔和、扩大自动适应性，能较充分地发挥发动机功率，但效率较低，油液发热还需散热器。目前常用两个扬长避短的措施：一个是加装闭锁离合器，在变矩器接近偶合器工况时，离合器闭锁，液力传动变为机械传动，这样在起步、困难路面、换挡时，采用液力工况，发挥液力传动的优点，而高速行驶时，采用机械传动，发挥机械传动效率高的优点；另一个是将直驶动力分为液力和机械两路传递，只有部分功率有液力损失，这样既可保持液力传动的优点，又可保持机械传动效率高的优点，这样的传动装置称为液力机械传动装置，其传动总效率可介于机械传动与液力传动之间。

液压传动系统的效率也不太高，且不单独使用。一般采用液压机械传动系统，特别是与若干级行星传动系统相配合，构成液压机械连续无级变速系统，可使效率接近机械传动，并得到接近理想的大范围双向可控的无级变速。20世纪80年代开始，这类传动方式已在M2步兵战车和MLRS装甲输送车辆等上应用，性能较理想，并特别适用于燃气轮机动力，但成本较高。

过去大多数变速齿轮机构采用固定轴齿轮变速。在小功率车辆中至今仍有使用的。其换挡机构从滑接齿轮开始，经过换挡齿套，发展为同步器，现代则进一步采用液压操纵的换挡离合器。固定轴齿轮传动是单点啮合，在传动功率愈来愈大时，已难于满足需要，目前履带车辆最大固定轴齿轮变速箱未超过600kW。现代较多采用行星齿轮变速机构，它是多点啮合传动，结构紧凑，理论上无径向力。

过去以英国为主较多采用二自由度行星变速方案。第二次世界大战后美国较多采用三自由度换联和串联行星变速方案。20世纪60年代后，德国偏重发展串联正倒挡机构的三自由度方案。20世纪70～80年代日本、法国、前苏联等开始采用多元件复式行星变速方案。

传动系统的发展不但与发动机的功率发展有关，现代技术也提供了提高传动效率、提高功率利用的条件。其中，包括直驶变速的挡数明显增加。

增加挡数缩小排挡比，主要是为使各挡在高效率和高功率利用率的最佳性能区域工作，以提高速度、增加行程、降低油耗和改善工作状况。过去阻碍挡数发展的一个重要原因是在当时技术条件下换挡过多，会使切断动力的次数过多、时间过长而影响有效利用功率。同时，挡数过多还会使得液压自动变速机构过分复杂。现代电子技术的发展，已使电液自动动力换挡代替了过去的助力和液压自动换挡，使传动性能更趋于理想。

2.转向方面

早期的坦克装甲车辆曾用类似轮式车辆的差速器为转向机，如图1-10所示。在许多能直线行驶的地面上转向时，会出现动力不足的现象。为避免转向半径过小而改进的双差速转向系统如图1-11所示，一侧制动时可得到较大的规定转向半径。

离合器转向系统如图1-12所示。用离合器切断一侧动力并制动该侧，另一侧履带仍保持原速，这仍有制动过程中的功率损失，车辆以折线轨迹行驶，车速和转向角速度很不平稳，并使平均行驶速度降低。这种转向系统在近代车辆上几乎已不再使用。

二级行星转向机如图1-13所示。它每侧有一个带闭锁离合器的行星排，两侧可以配合组成三种转向工况，近代轻型车辆仍有使用这种转向系统的。

双侧变速兼转向系如图1-14所示，两侧同挡为直驶，一侧降挡即可转向，在总体布置上，这种变速箱分置两侧，占据中间的空间少，可以缩短车体长度。

以上各种系统都属于单功率流传动系统。功率由发动机经变速机构再分向两侧的驱动轮时，直驶与转向性能各自单独实现，互相不配合。另一类双功率流传动系在功率分向两侧之前就分为两路传递。其中直驶一路使两侧速度相等，而转向一路可以造成两侧的速度差。这个速度差的大小不随直驶挡位而变，它与不同挡的不同直驶速度相配合之后，得到不同挡的不同转向半径。即越是低挡的半径越小，而越是高挡的半径越大，这正符合行驶的需要。

实现转向速度差也有不同的机构。过去以机械式机构为主，每挡只能得到一个或两个规定转向半径，即半径大小是有限级数的。20世纪70年代以来发展液压转向、液压液力复合转向等双流转向类型，实现了半径的无级变化，接近理想的转向性能。液压转向是现代的主要转向机构，已成为现代装甲履带式车辆传动系的代表特征之一。

3.制动方面

制动是独立于直驶和转向之外必须保证的重要性能。传统采用的机械式制动器有带式、片式和盘式三种。随着整车质量和车速不断提高，制动器越来越难于保证长期可靠地工作，特别是高速制动和下长坡制动时，摩滑功大，对制动系统的要求就更高。目前，较好的是强制冷却的湿式制动器，以及机械制动器和液力减速制动器联合工作的液机联合制动系统。

4.操纵方面

操纵装置逐渐由机械式、液压式发展为电液式。对传动系统的操纵，过去都以人力经过杠杆机械来进行，有时以弹簧来助力。由于人力及操纵的行程有限，驾驶十分费力。其后发展的液压助力操纵，减轻了劳动强度，至今应用在主离合器操纵、制动器操纵和转向操纵等方面。在换挡操纵上，第二次世界大战以后逐渐发展液压自动操纵。由于其油路系统复杂，20世纪70年代后已有电液操纵系统，即以ECU为中心来自动控制液压执行机构，这可以更精确地控制更复杂的操纵对象。同时，同一套操纵装置可以更换不同的程序来满足不同的传动装置，而不必对每种传动型号分别专门设计生产一套操纵系统。为减小体积，传动装置开始设计使用集成阀实现换挡、制动、转向、闭锁等操纵。

5.总体性能方面

带闭锁离合器的液力变矩器、多自由度行星变速机构、液压或复合无级转向、电液自动操纵等多功能模块集成的液力机械综合传动装置，是当前军用履带式车辆的主要传动形式。

（1）高功率密度。随着功率不断加大，整车质量、布置空间的限制，传动装置的功率密度要求越来越高。减小动力舱体积和质量，使生存能力和机动性得到进一步提高。传动系统的单位功率质量2～3.5kg/kW，传动系统的单位体积功率由400～600kW/m³发展到600～1000kW/m³水平。20世纪80年代初期，美国开始了重型战斗车辆“先进的整体式推进系统（ALPS）”的研制，使动力舱体积现在已缩小到总体积的26%～30%，传递功率达到1100～1200kW。

（2）高集成度。综合传动形式将变速、转向、制动及自动操纵等功能部件集成，技术密集、结构复杂。同时，动力、传动及辅助系统的集成度也越来越高。如“欧洲动力传动机组”应用“综合集成”的“一体化”设计，具有优越的总体性能。具有当今世界的最高水平。

（3）高可靠性。为保证车辆在各种复杂环境条件下的作战使用性能，坦克装甲车辆的可靠性指标要求越来越高，传动装置的高可靠性成为重要指标。如美国和法国的主战坦克耐久性指标已达到9000～10000km。俄罗斯及欧美国家可靠性指标要求的平均无故障里程（MKBF）已达到1000～1250km。

（4）系列化、模块化、通用化。由于坦克装甲车辆品种多、数量少、功率等级多，传动装置必须实现产品系列化、模块化、通用化。如阿里逊公司由一个X系列传动装置覆盖所有履带式车辆基型底盘；载货汽车和轿车自动变速箱有4个系列、工程机械用液力机械变速箱有6个系列。履带式车辆用X系列中X-1100的3个型号的传动装置，采用模块化设计，14个模块中有11个模块可以通用，通用部件模块达到80%。

（5）电传动是坦克装甲车辆传动技术又一发展方向。坦克电传动研究的开始时间是很早的，但目前正在研究中的电传动坦克和早期的电传动，在技术上有很大的不同。德国磁电机公司在“黄鼠狼”履带式步兵战车和轮式车辆上进行了电传动试验。20世纪90年代初，美国M113、LVTP7装甲输送车及M2步兵战车进行的电传动试验，采用了混合电传动方案。德国“伦克”EMT1100机-电传动装置与双差速转向综合传动装置相似，但变速机构已由一台电动机（用于推进）所取代，转向机构则被另一台转向电动机所取代。这种机-电传动装置很有希望用于主战坦克。

三、液力变矩器和行星变速机构的技术进步

液力机械综合传动的应用是传动技术一大进步，其特征是采用液力变矩器、行星变速机构，用换挡离合器（制动器）和电液自动操纵实现功率不中断的动力换挡，从而提高了行驶快速性，简化了驾驶员操作，因此在现代坦克装甲车辆上得到广泛应用。

（一）液力变矩器

1.结构和原始特性

液力变矩器是装在发动机与变速器之间的传动元件，它是通过油液动能传递能量，具有柔性传动和自动适应行驶阻力变化的性能，可实现不中断动力换挡，减小振动冲击，突然停车时，发动机不会熄火。

坦克装甲车辆传动通常用三元件综合式液力变矩器，它由泵轮、涡轮、导轮、闭锁离合器和单向联轴器组成，如图1-15（a）所示。为提高效率，高挡时，泵轮、涡轮由离合器闭锁成为机械传动，由于导轮装在单向联轴器上，可以空转，减小了搅油损失。

液力变矩器的效率η、力矩系数λ_B、变矩比K与转速比i的关系称原始特性，它表征几何相似的液力变矩器性能，i=n_T/n_B，K=M_T/M_B。i、K、η关系如下：

式中　N_B、M_B、n_B——泵轮功率、转矩、转速；

n_T、M_T、n_T——涡轮功率、转矩、转速。

坦克装甲车辆常用变矩器的原始特性如图1-15（b）所示。

2.液力变矩器与发动机共同工作

（1）输入特性。变矩器的泵轮力矩特性可表示为M_B=γλ_Bn²_BD⁵。当变矩器形式、直径D、油液重度γ确定时，γ、λ_B、D为常数。在一个i下确定一个力矩系数λ_B值，所以泵轮力矩M_B=f（n²）是一组抛物线。由泵轮力矩特性可见，变矩器输入力矩与转速二次方成正比，与直径五次方成正比。当发动机功率增加很多时，变矩器直径只需增加很少，有利于坦克传动应用。

输入特性是指发动机外特性转矩曲线与变矩器泵轮力矩特性的诸交点。车辆高速行驶时，发动机在最大功率工作。当外界负荷增大，i减小时，转矩增大；达i=0时，发动机在最大转矩工作，利用了发动机的转矩适应性，而发动机工作点仍高于最低稳定转速，保证了发动机不熄火。

（2）输出特性。是指发动机与变矩器共同工作时，涡轮轴上输出转矩与转速的关系。在一定i下，涡轮输出转矩增加为K倍（M_T=KM_B），而输出转速为n_T=in_B，当i由0变到1时，可得一条连续的输出特性曲线。

3.变矩器选型与直径确定

液力变矩器特性决定于循环圆形状、工作轮排列次序、叶栅级数、工作轮组合的工况等。按这些条件，变矩器可以分为多种类型。早期坦克装甲车辆传动采用多级涡轮或双导轮高变矩系数（K>4）的变矩器，机械挡数仅为两挡，这种传动效率较低。现代传动采用三元件单级向心涡轮综合式变矩器，具有变矩器和耦合器两相工况，同时带闭锁离合器。它的K值较小，一般为2.5左右，配4个以上机械挡，正常行驶时，离合器闭锁构成机械传动，仅在低挡时用液力工况。

变矩器设计方法通常有两种，一种是叶片机械设计方法，先确定直径，根据要求的特性设计工作轮叶栅；另一种是相似设计方法，先确定形式，由基准型原始特性求得直径，叶片出入口角不变，其他所有尺寸按几何相似设计。确定直径的基本原则是：变矩器最高效率点传递发动机最大功率，即变矩器最高效率点转速比的输入特性i*，通过发动机最大功率时的转矩点（M_N，n_N），直径D可由下式计算：

式中　λ_B*——最高效率转速比i*下的λ值。

中国已制定了军用车辆液力变矩器的形式和直径尺寸系列的有关标准。

（二）行星变速机构

1.行星排和自由度

行星传动是多齿啮合传动，与定轴传动比较具有结构紧凑、重量轻的优点，适用于主战坦克和大功率传动装置。行星变速机构的基本组成是行星排，它由太阳轮、行星架、齿圈三个基本构件组成，它们承受外力矩。用制动器或离合器进行换挡，称为操纵件。连接两个基本构件或离合器的构件称辅助构件。复式行星排是由双行星轮、两个太阳轮和齿圈四个基本构件组成，双行星轮分别与两个太阳轮啮合。复式行星排相当两个行星排的作用，结构紧凑，体积重量小，在坦克传动中应用日渐广泛。

一个行星排可实现一个挡，将几个行星排并联就可得到几个挡的变速机构，但未必能得到合适的传动比。因此有必要设计用几个行星排实现一个挡的传动比，并使各排尽可能都参加工作。

坦克装甲车辆用行星变速机构，按其运动学可分为二自由度、三自由度、四自由度。行星变速机构实现一个挡，其操纵件数为自由度数减1。二、三、四自由度变速机构的挡数、自由度数、行星排数和操纵件数见表1-2。

由表1-2可见，三自由度行星变速机构的挡数多，离合器和制动器少，因此结构较简单，尺寸较小，坦克装甲车辆应用较多。

2.行星变速机构方案设计

行星变速机构方案设计，主要是根据给定传动比，决定方案简图和行星排参数。找出方案的通用方法是相对转速图解法，也称综合法，该方法是按构件可能的组合和排列得到全部方案，用结构和参数约束条件，寻找满足传动比要求和结构合理的方案。现代设计方法实现了在计算机上用专用软件寻找方案，确定行星排数、传动比和简图几何相容性，并作转速、转矩分析。

二自由度行星机构中行星排数等于非直接挡数，选定几个行星排参数就可得到几个传动比，满足传动要求。而三自由度变速机构的行星排数总比非直接挡数少1～3个，因此总有1～3个挡传动比不独立，不能完全满足设计要求，只能将这几个挡作为非常用挡。

三自由度行星机构设计常采用积木式构成法，在二自由度基础上采用串联、换联的方法实现。

串联式三自由度变速机构是用两个二自由度行星机构串联而成，其挡数为两个组成行星机构挡数的乘积。

当采用两个传动比相同的行星机构串联时，挡数将减少一个，因此不宜采用。通常用一个二挡行星机构作为高、低挡，而串联二挡或三挡行星机构组成4个或6个前进挡。也有用一个二自由度机构作为正、倒挡，串联四挡行星机构而形成4前4倒传动，如“豹”1式坦克用的4HP-250型传动。

换联式三自由度行星变速机构是在一个二自由度变速机构上，增加一个离合器换联构件实现，有外换联和内换联两种。外换联式是换联输入轴或输出轴。对主要是减速挡的传动应选用换联输入轴，对主要是增速挡的传动应考虑换联输出轴。图1-16为两种外换联式行星变速机构。图中（a）为用L2换联输入轴的M1坦克X-1100传动，图中（b）为用L2换联输出轴的M26坦克传动。外换联式三自由度变速机构，当只增加一个离合器而不增加制动件时，其挡数为2×（挡数-1）。抉联后各挡传动比不一定全部满足要求，所以通常选用其中几个挡。因为倒挡只要1、2个，而且传动比允许变动大，故常采用。X-1100传动就是换联主动件获得2个倒挡的。

另一种是内换联式三自由度行星变速机构，在二自由度变速机构基础上，增加一个离合器改换行星机构的内部联结，以形成新的二自由度机构以获得新传动比。如T-72双侧行星变速器，用一个离合器换联使复合行星排整体旋转，获6、7两个挡。

四自由度行星变速机构，通常是在三自由度变速机构上再串联一个二自由度机构而成。为获得直接挡，它有三个离合器。如英国TN-37型传动的变速机构，它是在两个单行星排二自由度机构后再串联所有行星排，所有行星排k值相同，获得4前4倒传动。

3.换挡离合器和制动器

在综合传动定轴式变速机构中，用离合器实现换挡。行星变速机构中，用离合器和制动器实现换挡，其中离合器通常实现直接挡，其结构采用多片结构，具有尺寸小，工作可靠的优点。离合器由主动片、被动片、加压油缸组成。通常摩擦副材料为钢对铜基粉末冶金，静摩擦系数为0.1～0.12，动摩擦系数为0.06～0.08，允许比压为4MPa。为破坏油膜形成和冷却摩擦表面，在粉末冶金衬面上开有小槽，离合器（制动器）的储备系数对换挡离合器选β为1.1～1.25，对变矩器闭锁离合器选β为1.3～1.5，摩擦表面内外径比与结构有关，通常在0.5～0.8之间选取。在结构尺寸允许条件下，最大切线速度不超过允许值时，外径应尽可能选大，以提高传递转矩的能力。

在离合器（制动器）换挡过程中，滑摩产生的热量由冷却油带走，设计中需进行滑摩功和热负荷计算，用单位面积滑摩功、滑摩功率和摩擦片平均温度三项指标来评价。同时通过热平衡计算和实验，确定冷却油流量。为使空转时摩擦片分离彻底，减小带排损失，有的在摩擦片间装有分离弹簧，有的将钢片做成略带碟形。为分离后消除油缸内离心油压的作用，油缸上设有排空油液的结构。为保证换挡过程摩擦元件平稳结合，功率不中断，在换挡油路中设有缓冲阀，控制分离、结合离合器的放、充油时刻和油压增长规律，改善换挡品质。

四、转向机构和制动器的技术进步

（一）转向机构

履带装甲车辆的转向机构，在发展中经历了诸多类型、方案、结构的变革，从最早期的双侧变速器方案，经单差速器、转向离合器、双差速器、二级行星转向机、多半径双流转向，最后实现了液压无级转向，达到了长期追求的像轮式车辆转向一样方便的目标。

1.转向机构分类

转向机构按运动学分为独立式和差速式两类，按功率流分为单功率流和双功率流两类，如表1-3所示。

独立式转向机构，当车辆由直驶工况变为转向工况时，只改变一侧履带速度，另一侧履带速度不变，而车辆几何中心速度改变。

差速式转向机构，当车辆由直驶工况变为转向工况时，一侧履带升高的速度等于另一侧履带降低的速度，而车辆几何中心速度不变。

单功率流转向机构转向时，其功率输出与直驶功率输出相同，只有一路，只是两侧履带速度不同。图1-17为两种单功率流转向机构的传动简图。

双功率流转向机构转向时，通过汇流行星排在直驶功率流上加两个方向相反的转向功率流，使两侧履带产生速度差。汇流排的连接方式是变速机构功率由齿圈输入，转向机构功率由太阳轮输入，汇流后由框架输出。变速机构和转向机构组成双功率流传动。

2.双功率流转向机构

（1）六种典型的双流转向机构。双功率流传动的独立式和差速式转向机构分别采用离合器和差速器实现。转向功率由太阳轮输入汇流排，按直驶时汇流行星排太阳轮转速相对齿圈转速相同、相反或为零的状态，可分为正独立式、负独立式、零独立式、正差速式、负差速式和零差速式。由于负独立式转向时，一侧速度不变，而另一侧速度增高，使转向所需功率加大，并可能发生危险，因此履带车辆不予采用。两种独立式双流转向传动简图见图1-18。四种差速式双流转向传动简图见图1-19。图中k为汇流行星排特性参数。i_z=i_za·i_zb·i_zc·i_y为转向功率流传动比（机械双流转向传动比i_y=1），i_Bn=i_q·i_a·i_b为变速功率流某挡传动比。各双流转向机构规定转向半径计算式见表1-4。

（2）双功率流机械转向传动。现代坦克采用各种双功率流转向的传动，CD850型传动为正差速式转向双功率流传动，用于美国M46、M47、M48、M60和以色列梅卡瓦坦克。德国4HP-250型传动为零差速式双功率流传动，用于“豹”1坦克。英国TN-12型传动为负差速式双功率流传动，用于英国奇伏坦坦克。

机械式双功率流传动的转向半径数通常与变速机构挡数相同，转向是有级的，空挡为零转向半径，低挡可获得小转向半径，高挡获得大转向半径。为增加转向半径数量，转向机构可设多个挡，使在一个排挡下，具有多个规定转向半径，如4HP-250型传动，有大、小两个转向半径，LSG3000型传动有大、中、小三个转向半径。

图1-20为前苏联ATЛ牵引车传动简图，采用正独立式双流转向机构。直驶时左右转向离合器分离，制动器制动。转向时，分离一侧制动器，结合一侧转向离合器，输入转向功率到一侧汇流排太阳轮，使—侧履带减速，实现转向。这种传动每挡只有一个规定转向半径工况，在其余工况，离合器处在滑摩状态下工作。

图1-21为德国LSG3000型传动简图。采用零差速式转向机构，每挡有大、中、小三个规定转向半径，代表了机械转向的最高水平。直驶时，左右转向离合器均结合，使两侧汇流排的太阳轮闭锁，保持直驶稳定性。当转向时，分离一侧转向离合器，结合三半径转向机构的左侧离合器获小转向半径；制动中间制动器获中转向半径；结合右侧离合器获大转向半径。

3.双功率流液压转向机构

（1）液压转向原理　机械式双功率流转向机构规定转向半径是有级的，不能连续变化，当进行滑摩转向时，产生剧烈磨损并消耗大量功率，降低了平均行驶速度。因此各国学者不断地进行无级转向技术研究。由于技术进步，大功率、高压、高转速、大流量的液压泵-电动机传动系统技术日趋成熟，体积重量指标能为坦克传动接受。20世纪60年代开始，在瑞士PZ61坦克传动上首先应用了液压转向技术，到80年代，西方国家主要坦克上采用了液压无级转向。运动学方案采用零差速式双流传动。用变量泵定量电动机组成无级转向机构。

在车辆任一排挡下需转向时，操纵变量泵变量机构向正向或负向实现左、右转向。转向半径随变量机构作无级变化，直驶时放在零位。

当变量泵的变量机构变量率ε在-1、0、+1内变化时，变量泵转速不变，输入转矩从0变到正向或负向最大，流量从0变到正向最大或负向最大。而定量电动机转速也从正向最大到负向最大，使电动机输出转矩在正、负方向保持不变，实现了驾驶员可控的无级转向。

（2）双功率流液压转向传动 20世纪80年代开始装甲车辆双功率流液压转向技术得到发展和应用，90年代西方主战坦克均采用了这种传动。图1-22所示为美国HS-400传动，用于LVTP-7登陆车。特点是采用定轴变速机构，液压离合器换挡，转向功率在变矩器前（泵轮）分流，结构简单，适用于轻型车辆。

图1-23为Allison X-1100传动，用于美国M1坦克，特点是采用三自由度行星式变速机构，大功率径向钢球泵和电动机的转向机构，转向功率在变矩器后（涡轮）分流。

英国挑战者坦克TN-54的传动液压转向机构，采用双泵双电动机方案，能保证液压转向功率，这样可选用较小排量的泵和电动机。法国勒克莱尔坦克的ESM-500传动，采用了双行星排四自由度变速机构，液压转向机构采用大功率连体泵-电动机，两者并联组合成整体，作为传动部件的一个模块。

（3）液压复合转向双功率流传动　由于大功率液压转向泵、马达制造技术精密复杂、生产困难、效率不高。因此发展了用较小功率泵、电动机作为无级调节元件，再并联液力或机械的助力机构，以满足转向功率的要求。

液压液力复合转向机构或称动静液转向机构，应用于德国RENK公司生产的HSWL型系列传动中。图1-24为用于“豹”2坦克上的HSWL354双功率流传动。其转向机构特点是：当液压泵、电动机提供转向方矩不足时，两个助力耦合器中一个充油，以帮助左转或右转。由于耦合器是不可控的，为保持直线行驶的稳定性，液压泵电动机系统要能提供太阳轮液压闭锁力矩，由此决定了所需最小液压功率，通常按在雪地上零半径转向时考虑，所需功率约为总转向功率的30%。

液压机械复合转向机构，是由液压泵、电动机与行星机构结合组成多段液压机械双功率流传动，转向功率经行星机构分流，就可采用功率小的泵和电动机。

（二）制动器

坦克装甲车辆制动器的作用是使车辆有效减速、停车和驻车，保证行车安全，使机动性得到充分发挥。传统采用的机械式制动器有带式、片式和盘式三种。前苏联坦克采用带式制动器，布置在二级行星转向机外缘，重量轻，占空间小。美国综合传动采用湿式片式制动器，欧洲国家的传动常采用盘式制动器，后两种制动器在使用中不需调整。

随着车速提高和车重增加，要求制动器消耗的能量急剧增加，主战坦克在最大车速65km/h时制动功率达550kW。因此现代综合传动中增加了液力减速器，用于高速或下长坡时的制动，以减轻机械制动器负担，延长其使用寿命。液力减速器由两个带叶片的工作轮组成，其中一个工作轮固定在箱体上不转动，调节充油量，改变制动力矩大小。为提高制动效果和简化操作，研究发展了液-机联合制动系统。

德国LSG3000综合传动中，应用了液-机联合制动系统，当正常制动时，由联合制动系统控制，在车速v_max至0.5v_max范围内液力减速器单独工作，通过控制进出液力减速器油量得到制动恒转矩。当车速降至0.5v_max以下时，盘式制动器参加工作，由制动系统控制，使液力减速器和盘式制动器联合制动，仍保持恒制动转矩，制动转矩特性如图1-25（a）所示。

当紧急制动时，由制动系统控制，在全部制动过程中，其制动转矩为液力减速器和盘式制动器各自制动转矩之和。如图1-25（b）所示。

五、操纵装置的技术进步

坦克装甲车辆操纵装置的功用是用以控制推进系统各部件实现行驶的各种功能。它的功能主要包括发动机操纵、主离合器操纵、变速箱换挡操纵、转向操纵和其他辅助机构操纵等。操纵装置应工作可靠，操纵轻便，充分发挥机动性和战斗力。操纵装置按结构一般分为机械式、液压式、电液式三种。

（一）机械式操纵装置

机械式操纵装置有直接作用式和助力式两种。直接作用式常用于定轴式机械变速箱换挡操纵。机械变速操纵装置为使换挡挡位正确，设计有定位器。为保证不挂双挡和不掉挡，设计有闭锁器和止动机构。助力式常用于主离合器、转向机和制动器操纵，因这些部件所需操纵力大，通常采用弹簧助力，利用弹簧变形来储存被操纵部件工作时作出的功在驾驶员操纵时助力。

在机械式操纵装置设计中应确定操纵装置的传动比，使操纵力和行程符合人机工程要求；决定机构方案、助力方式，注意减少拉杆关节摩擦，提高力效率，加大拉杆刚度，提高行程效率以减小操纵功。

机械式操纵装置结构简单，工作可靠，在第二次世界大战后仍为大多数坦克所采用，如前苏联T-54坦克，中国59式坦克。为减小操纵力，前苏联T-62坦克主离合器采用了气压助力操纵，T-55坦克转向机构采用了液压助力操纵。

（二）液压式操纵装置

液压式操纵装置应用于用离合器或制动器换挡的传动中，由油源（油箱、油滤、油泵）、操纵阀、压力控制阀、换挡阀和散热器等组成，除操纵功能外，兼有对传动装置冷却和润滑功能。为保证被操纵件工作特性（作用强度和速度），通常设计成随动结构，随操纵手柄的位移或力而变化。传统液压操纵装置为纯液压的，用手操纵换挡阀，接通油路，如T-72双侧变速箱操纵。

（三）电液式操纵装置

电液式操纵装置采用电磁阀控制换挡，有手动和自动两种。

图1-26为电液换挡操纵原理图。当手动或自动操纵电磁阀2通电时，接通主油压p，作用在先导阀1右端，使换挡阀3左端排油卸压，换挡阀左移，接通向离合器7（制动器）充油油路，使其结合。为使离合器结合过程平稳，在油路中设有节流型缓冲结构，它由蓄压器5和节流孔6组成。向离合器油缸充油初时，很快将间隙消除，蓄压器压力增大，推动换挡阀左移节流，使油缸油压缓慢增长，最后离合器平稳结合。缓冲过程同时还受发动机油门信号压力4控制，油门大时缓冲作用加强。

图1-27为LSG3000型传动电液操纵液压系统原理图。其功能为供油、润滑、冷却。主泵向压力油箱供油，压力油箱油压为0.23～0.3MPa，补偿油泵向液力变矩器供油，并构成冷却补偿油路。液力减速器由压力油箱供油，用脚踏阀控制制动。变速泵和转向泵分别向变速和转向控制油路供油，控制油压为1.4～1.6MPa。

图1-28为LSG3000型传动的变速和转向控制系统原理图。

变速控制压力油由变速泵供给。换挡信号控制电磁阀，油压推动先导阀使换挡阀动作，接通压力油到离合器油缸油路，实现换挡。转向控制油压由转向泵提供。操纵转向方向盘控制相应转向阀，实现大、中、小三种规定转向半径。

（四）电液自动换挡装置

为减轻驾驶员疲劳，充分发挥动力传动装置性能，在电液操纵基础上增加自动换挡功能。20世纪70年代坦克装甲车辆开始采用电液自动换挡系统，使传动技术向自动化发展。现代坦克液力机械综合传动，大多采用了电液自动换挡方式。LSG3000传动电液自动换挡系统框图如图1-29所示。它由车速、油门传感器、选挡器、电子控制单元（ECU）、控制程序、电磁阀等组成。当选挡器位置放在4位置时，可在1～4挡间自动换挡，放在3位置、2位置可在1挡和3挡、1挡和2挡间自动换挡。

自动换挡控制分单参数和双参数两种，单参数控制是换挡点只决定于车速v，双参数控制的换挡点不仅决定于车速v还与油门开度α有关。描述相邻两排挡间自动换挡点与控制参数之间的关系线图称为换挡规律，它是自动换挡的基本特性，如图1-30上部所示。图中实线为升挡规律，虚线为降挡规律，图下部为对应的发动机转速n与车速v的关系。由图可见，在同一油门下，升挡和降挡的换挡时刻是不同的，降挡比升挡晚，称换挡延迟。它对自动换挡系统是十分必要的，它的作用是保证挡位控制的稳定性，有利于减小换挡循环，使驾驶员可以干预换挡、提前升挡或强制降挡。

电液自动换挡装置的换挡规律通常根据车辆运行需要，设计成功率型和经济型两种，前者考虑换挡和使用过程充分利用发动机功率，提高动力性，后者考虑降低油耗，提高经济性。在坦克装甲车辆传动首要考虑的是动力性，应用功率型自动换挡规律。

自动换挡规律编入控制程序，车辆行驶时ECU根据车速、油门信号判断，然后发出换挡指令，由电磁阀接通换挡油路进行换挡操作。首先控制闭锁离合器解锁，使机械传动变为液力传动，然后分开离合器（或制动器），再结合新挡位的离合器（或制动器），最后在规定涡轮转速下使其闭锁。为避免挂双挡，使功率又不中断和减小冲击，控制分离和结合离合器（或制动器）的油压十分重要。为改善换挡品质，通常采用时间控制，对解锁、分离、结合、闭锁的动作时间进行合理匹配，同时增加缓冲阀，使结合离合器（或制动器）油压分阶段增长，确保换挡，减小冲击，有利于提高传动的使用寿命。

六、发展趋势

履带式坦克装甲车辆传动装置的发展已完成了从固定轴阶梯齿轮变速向行星齿轮变速的过渡，液力或液力机械综合传动已为大多数坦克装甲车辆所采用。目前，尽管液压机械综合传动还应用不广泛，但已显示出它的优越性，是未来坦克装甲车辆传动装置的发展方向。至于电力传动，也将随着固态功率晶体管和超导技术的发展而趋于实用化。

传动装置的未来发展有以下几点。

1.变矩器可闭锁以减少变矩器的工作时间

鉴于变矩器传动效率低，因而需要缩短工作时间，仅让其在换挡、起步、爬坡时工作。变矩器闭锁后，传动呈机械工况，可获得较高的传动效率。

2.增多排挡，充分利用发动机功率

排挡越多，牵引特性曲线愈接近理想状态。然而，排挡越多，换挡次数也越多，采用人工换挡，给驾驶员带来繁重负担。自动换挡技术的出现，为传动装置增多排挡创造了有利条件。

3.自动换挡应用越来越多

增多排挡，必须实现自动换挡。现代化战争对驾驶员的要求不但要驾驶车辆，而且更要集中主要精力观察战场形势变化，处理各种应急情况。因此，需要借助自动换挡机构解脱驾驶员的换挡操作任务。此外，现代控制技术的发展，为实现自动换挡和遥控操作奠定了基础。

4.无级转向极有前途

转向时间几乎占车辆行驶时间的一半，转向性能优劣对车辆机动性影响甚大。

单功率流转向机构的转向性能差；双功率流机械转向机构的规定转向半径数目也有限，在以非规定转向半径转向时仍有滑摩，消耗功率较多。

从理论上讲，液压转向可以实现规定转向半径的无级变化，但实现全功率范围无级转向需要很大的液压泵和马达，这是目前液压技术难以实现和车辆总体设计难以接受的问题。液压机械分流转向可以采用小型的液压泵和马达来实现，是极有发展前途的转向形式。

5.液力制动器将普遍使用

机械制动器制动能力有限，长时间连续工作存在不安全因素。车辆吨位和行驶速度的不断增长，对车辆制动性能的要求越来越高。欧洲交通法规规定，车辆必须要有5m/s²的制动减速度，单纯依靠机械制动器很难满足使用要求。液力制动器的制动能力与行车速度成正比，车速越高，制动能力越大，而且性能稳定、工作可靠，非常适合坦克装甲车辆的要求。液力制动器与机械制动器联合使用，将是坦克装甲车辆制动装置的发展方向。

6.综合传动装置是推进系统的整体设计基础

综合传动装置具有传递功率、变速、转向、制动和操纵5种功能，而且集所有部件为一体，为推进系统整体设计创造了有利条件。所谓推进系统整体化设计，就是在设计时将动力传动系统的各部件及一些附件，例如发动机、传动装置、冷却系统以及燃料箱等，不是作为单个独立部件，而是作为有机整体，提出整体综合技术指标。具有包括变速、转向、减速、制动和切断动力作用在内的综合式传动装置，是推进系统的一个部件，是推进系统整体化和模块化设计的基础，其结构和性能从属于整体要求。

采用整体化设计方法设计推进系统，一方面为了提高可靠性，另一方面是为了通过减小动力舱体积增大推进系统单位体积功率，同时可以获得野战条件下整体吊装的优点。