第二章　坦克传动系统设计基础理论

第一节　设计基础

一、传动系统设计要求

（一）车辆行驶需求

坦克装甲车辆要正常行驶，需满足两个方面的主要需求。

1.直线行驶需求

（1）最大行驶速度与最小行驶速度之比大于10。

（2）路面最大阻力与最小阻力之比大于10。

（3）能倒驶。

（4）能切断动力以启动发动机或制动车辆。

（5）能迅速消耗车辆行驶时的动能，进行减速和停车制动。

2.转向行驶需求

（1）两侧履带可输出具有不同大小和方向的速度，以满足不同弯曲道路和地形上的转向需要。

（2）单侧履带可以输出大于或等于发动机最大功率的功率。

坦克装甲车辆动力装置性能的不足主要有以下四个方面：

①转速变化范围不广，最大转速约为可用的最低转速的1.5～2.75倍。

②转矩变化范围狭窄，标定外特性转矩变化的适应性系数约为1.06～1.25。

③不能倒转。

④低速下不能输出功率，即不能带负荷启动。

动力装置的特性和车辆行驶实际需要两方面之间显然存在着较大的差距。要在车辆上以内燃机为动力，就需要设置传动系统来弥补这个差距。从这个角度来看，传动系统是用来改造或调节发动机性能来满足行驶需要的装置，显然，如果将来选用的动力装置性能改变了，传动系统也会随之而有所改变。

（二）总体设计方面的要求

（1）传动系统结构与车辆总体布置的适应性。由于转向时每侧至少要能输出全部发动机功率，不能每侧各用一台发动机。有一台共用的发动机向两侧输出，决定了传动系统的基本形式，即有一个输入轴和两个输出轴。又由于前装甲不宜开大口，即不能像汽车那样利用行驶中迎风冷却散热器，发动机不一定需要前置。履带行走系统没有载货汽车需要后轮主动以便上坡时发挥牵引力的要求。因此，形成了坦克装甲车辆不同于汽车的传动装置。无论发动机是前置还是后置、是纵置还是横置，传动装置都用输入和输出轴成“T”形的方案。在结构上，可能布置为几个部件总成的组合，也可能为一个整体的“T”形综合传动装置。

（2）高功率密度。为了避免扩大车体体积影响防护性能或全车的质量，甚至影响总体布置方案实现的可能性，传动系统的体积应该越小越好。其次也要求质量较轻。

（3）结构匹配性。由于加工的公差或车体变形，传动系统的位置有变化时，仍能够与安装或固定在车体上的发动机、侧传动等部件良好地配合传动，保证动力传动系统正常地工作。此外，与冷却风扇、散热器、风道、油箱以及装甲车体门窗等也应有良好的布置配合。

（三）性能设计要求

性能方面的要求主要有以下几点。

（1）车辆速度应能从起步到需要的最大速度之间连续变化。

（2）车辆发出的牵引力，应能在满足良好道路到履带不打滑所能攀登的最大坡道的需要之间变化。

（3）能充分利用发动机功率。就是在任意路况下，发动机都要在额定功率点附近工作，这是对牵引力和速度的配合要求，也就是说，在良好道路上要达到最大速度，在攀登最大坡道时要低速行驶。

（4）外界阻力突然过大时，应不致引起发动机熄火或零部件的超负荷损坏，即传动系应该有在超负荷下能打滑的环节，包括在车辆起步和换挡中克服过大的惯性负荷的打滑。

（5）随不同弯曲道路和地形的需要，可以作适当的稳定半径的转向，包括高速行驶中准确地微调方向、低速行驶时的小半径转向及原地中心转向。

（6）传动效率高。效率低有用功率就少，损耗的功率使系统发热量增大，从而使系统温度过高，需要较大的散热装置，而散热装置又需要消耗动力和增加质量、占据有用空间和增加成本等。

（7）要能够倒驶，包括战斗中要求的高速倒驶，如射击后转换阵地等。

（8）要能切断动力，以满足空载启动发动机和非行驶工况的发动机工作等需要。

（9）能用发动机制动及拖车启动发动机。

（四）机械设计方面的普遍要求

（1）结构简单，制造工艺性好。

（2）操纵方便，使用可靠，寿命长。

（3）修理、保养方便。

二、设计内容

根据坦克的总体性能、机动性能、使用维修性能和总体布置的要求等，基于现代设计理论、方法和手段，并考虑已有坦克传动系统的设计和制造经验，开展坦克传动系统的设计，具体包括以下几项内容。

（1）传动系统方案设计　包括布置形式确定、传动系统类型选择、主要组成部件的选择和布置框图的绘制。

（2）传动比的确定和分析　包括最低挡和最高挡传动比确定、排挡划分、牵引特性计算和总传动比分配。

（3）结构设计和强度校核　包括部件总成设计、零件设计、强度校核、寿命计算和扭振特性计算等。

三、设计步骤

设计流程如图2-1所示。

设计步骤如下所述。

（1）确定传动系统的位置及其布置形式。

（2）根据坦克装甲车辆的使用条件和总体布置要求，确定动力传动系统的布置形式，合理布置发动机、传动系统、驾驶室和操纵机构四者的位置。

（3）选定传动系统的基本类型。机械传动、液力传动、液力机械传动、液压传动、液压机械传动，单流传动或双流传动等。

（4）确定传动系统的构成。确定传动系统包括哪些传动机构，选择它们的类型，确定这些机构由哪几个部件组成，画出传动系统组合框图。

（5）确定变速机构的挡数，各挡的总传动比，转向机构参数，进行动力特性和转向特性计算。

（6）按总的传动比，合理分配各传动部件的传动比，进行配齿计算和分析，保证各传动部件性能良好，结构合理，尺寸小。确定离合器的位置。

（7）传动总图设计，离合器设计，液压系统设计，操纵装置设计。

（8）零件设计，强度校核和寿命计算。

（9）动力传动扭振特性分析。