商用汽车驱动桥传动扭矩探讨分析

王晓磊，王敏，刘喜生，刘杏莉

商用汽车驱动桥传动扭矩探讨分析

王晓磊1，王敏2，刘喜生2，刘杏莉3

（1.陕西汉德车桥有限公司产品开发部，陕西 西安 710200；2.陕西汉德车桥有限公司研究所，陕西 西安 710200；3.陕西汉德车桥质量部，陕西 西安 710200）

驱动桥作为整车传动系的三大总成之一，起着减速增扭及差速作用。合理的传动系统动力匹配对车桥传动系统的可靠性有重大影响，文章主要探讨传统驱动桥输出扭矩的不同校核方法、并提出与整车匹配建议。

驱动桥；输出扭矩；匹配

1 前言

驱动桥位于传动系的末端，其基本作用是增大传动轴或直接由变速器传来的扭矩，将转矩分配给左右驱动车轮，驱动整车前进；同时其起着改变传动方向和差速作用；随着商用车匹配大马力发动机的趋势，其功率及扭矩不断增大，按照从发动机最大输出扭矩、变速箱一档速比核算的整桥输入扭矩，远大于整桥设定的额定扭矩；目前传统的按照发动机端核算动力系扭矩无法满足车桥额定输出扭矩要求，基于此问题，本文探讨车桥不同输出扭矩与整车的合理匹配方法。

2 商用车驱动桥输出扭矩分类

目前驱动桥输出扭矩一般分为额定输出扭矩和最大输出扭矩。

额定输出扭矩一般为车桥厂家整桥设计扭矩值，并按照汽车行业标准QC/T 533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》进行齿轮疲劳台架试验，达到QC/T 534-1999《汽车驱动桥台架试验评价指标》齿轮疲劳寿命评价指标，中值寿命不低于50万次，最低寿命不低于30万次要求；QC/T533-1999和QC/T 534-1999适用于载货量8t以下（不包括8t）的载货汽车及相应的越野车和大客车驱动桥；由于目前国内商用车车桥涉及范围远大于此标准范围要求，同时行业暂无其余相关标准，实际各车桥企业和主机厂均按照此两标准要求进行台架验证和评价。

最大输出扭矩为在汽车猛接离合器起步时和紧急制动时产生到驱动桥产生的最大动载荷；根据实验情况来看，在坏路上利用司机踩下离合器踏板及油门踏板后突然结合猛接离合器起步的做法会使变速箱的一轴扭打大大超过发动机的最大转矩3-3.5倍，超过离合器的静摩擦力矩1.5-2倍；而在驱动桥上产生的力矩，由于传动系的弹性和损失等因素的影响，其动载荷相对发动机最大转矩所对应的转矩倍数要小些，但远大于整桥的额定输出扭矩值；汽车行业标准QC/T533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》中对驱动桥总成静扭台架试验和驱动桥总成齿轮疲劳试验均按照发动机最大扭矩核算和最大附着力中的最小值进行台架试验；德国约森•赖姆佩尔编著的《悬架元件及底盘力学》在校核轿车传动轴和驱动桥半轴扭矩时，按照发动机最大扭矩，应用变速箱1档速比校核其最大扭矩，应用3档速比（备注：变速箱为4档手动变速箱）校核其疲劳寿命；QC/T533试验标准将驱动桥静扭力矩值和齿轮疲劳试验扭矩均按照同一扭矩试验，显然与实际应用差异很大；对国外某著名品牌的驱动桥最大输出扭矩进行研究，其按照地面附着力进行核算，同时进行主减扭转冲击试验，从而确定整桥最大输出扭矩值；因此，合理的界定驱动桥最大输出扭矩对指导驱动桥的整车匹配有很重大意义。

3 车桥传动扭矩实例分析

3.1 车型基本信息

以某一成熟4×2载货车为例，进行匹配分析，整车匹配应用计算输入信息如下：

表1

3.2 按照发动机校核整桥输出扭矩

取发动机最大扭矩及变速箱一档速比校核：

3.3 按照地面附着力校核整桥输出扭矩

3.4 按照最大爬坡度校核整桥输出扭矩

由于在整车爬最大坡度时，其速度较小，基本匀速行驶，所以不考虑空气阻力和加速阻力进行校核，如下：

考虑到最大坡度时安全系数1.15，按此校核在最大坡度下的输出扭矩值为20970×1.15=24115Nm，基本满足整桥额定扭矩值24000Nm要求。

从上述3种计算方法分析来看，按照发动机最大输出扭矩值和地面附着系数校核均远超整桥的额定扭矩值；而按照整车最大爬坡度校核整桥输出扭矩值，基本满足整桥额定扭矩值要求；同时由于整车在实际使用过程中，变速箱1档使用时间占比很低（见表2），若整桥额定扭矩按照发动机及变速箱1档速比校核，后桥传动系统就会设计过于富裕，造成整车重量加重，车辆经济性变差。

表2 载货汽车变速箱不同档位使用占比

4 结论

通过上文的分析，按照QC/T 533-1999计算的驱动桥输出扭矩可作为整桥的最大输出扭矩，而不能作为齿轮疲劳台架试验的扭矩；对现有载货汽车传动系进行校核分析，按照地面附着和发动机核算车桥输出扭矩，其均大于目前进行台架疲劳试验的额定扭矩值，其最大输出扭矩值约为额定扭矩值1.5~1.6倍；同时，由于所分析载货车型在市场批量销售，未出现过齿轮打齿故障；因此，针对载货车，驱动桥的最大输出扭矩可取额定扭矩的1.6倍；载货车在传动系车桥匹配时，可按照发动机最大扭矩、变速箱一档速比值和驱动桥速比核算的输出扭矩值小于驱动桥此最大输出扭矩进行校核。

同时，建议针对车桥能够产生的最大输出扭矩值，进行扭转冲击试验和进行道路扭矩采集，以验证车桥实际能够承受最大扭矩的次数和实际运行里程，提高车桥匹配的可靠性。

[1] 《汽车工程手册基础篇》机械设计手册编委会编著 3版.北京机械工业出版社,2004.8.

[2] 刘唯信.汽车设计.[M]清华大学出版社.第1版.

[3] 德国约森•赖姆佩尔.王瑄译.悬架元件及底盘力学.[M]吉林科学技术出版社.1992年6月第1版.

[4] QC/T533-1999汽车驱动桥.台架试验方法.

[5] QC/T534-1999汽车驱动桥.台架试验评价指标.

The Analysis On The Driving Axle Output Torque Of Commercial Vehicle

Wang Xiaolei1, Wang Min2, Liu Xisheng2, Liu Qingli3

（1.Shaanxi Handeaxle Co. Ltd The Product Development Department, Shaanxi Xi'an 710200;2.Shaanxi Handeaxle Co. Ltd The Design Department, Shaanxi Xi'an 710200;3.Shaanxi Handeaxle co. ltd. Quality Management Deparment, Shaanxi Xi'an 710200）

As one of the three assemblies in the vehicle driveline,the driving axle’s main functions is to deduce speed and make the left and right wheel speeds different.The rational driveline power matching has vital influence for the vehicle reliability.This article is to analysis different matching methods of driving axle with the engine and trasmisson.

Driving Axle; Output Torque; Commercial Vehicle

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1671-7988(2019)21-68-02

U467

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1671-7988(2019)21-68-02

王晓磊（2008-），男，项目经理/工程师，就职于陕西汉德车桥有限公司产品开发部，从事车桥研究开发工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.023

CLC NO.:U467