中國重型汽車變速器制造研發(fā)技術的發(fā)展與展望

改革開放30年來，隨著中國重型汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，重型汽車汽車汽車服務提高，創(chuàng)造和研發(fā)技術取得了令人矚目的成就。適應中國國情，發(fā)明了一系列新產(chǎn)品，為重型汽車的現(xiàn)代化提供了基礎保障。變速器是汽車傳動系中的重要組成部分,其技術發(fā)展趨勢與整車技術的發(fā)展息息相關。20世紀80年代,國內重型汽車變速器產(chǎn)品技術主要引進于美國、德國和日本,通過對引進技術的消化、吸收,目前國內主要變速器制造企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)、制造水平、試驗能力、質量控制等方面均已走上集成創(chuàng)新和自主創(chuàng)新之路。尤其近10年來,隨著國家社會經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展,重型汽車贏得了更加廣闊的發(fā)展空間,連年保持高速增長的勢頭,年銷量已從10年前的20多萬輛增長到現(xiàn)在的90多萬輛,整個市場規(guī)模擴大四倍之多。高速發(fā)展的重型載貨汽車市場,為變速器等零部件行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展提供了良好機遇。國內配置重型汽車的機械式變速器主要有兩大類,一類是雙中間軸變速器,另一類是單中間軸變速器。目前,國內變速器企業(yè)多以單中間軸變速器為主打,法士特是其中惟一一家以雙中間軸系列變速器為主導、以單中間軸系列變速器為輔助,并實現(xiàn)全系列、多擋位汽車變速器優(yōu)勢互補發(fā)展的企業(yè)。法士特是我國最早研制生產(chǎn)雙中間軸變速器的企業(yè),20世紀80年代中期,為加快我國重型汽車工業(yè)的發(fā)展,法士特通過引進技術生產(chǎn)的雙中間軸重型變速器,迅速成為我國重型汽車工業(yè)的主流產(chǎn)品。當初法士特引進的雙中間軸變速器產(chǎn)品,只有一個系列三個品種。歷經(jīng)20多年的創(chuàng)新、發(fā)展,法士特在雙中間軸變速器的設計、制造、研發(fā)、試驗和創(chuàng)新領域積累了大量成功的經(jīng)驗,自主開發(fā)和創(chuàng)新開發(fā)的雙中間軸變速器已達到30多個系列、數(shù)百個品種,在6～16擋變速器領域實現(xiàn)了全方位覆蓋,廣泛匹配于輸入扭矩300～3000N·m、載重量2～60t之間的各種車型,并廣泛出口到美國、德國、日本、澳大利亞、白俄羅斯、南美、東南亞等十多個國家和地區(qū),實現(xiàn)了產(chǎn)品科學化、多元化、系列化、全方位發(fā)展。其中,部分自主創(chuàng)新產(chǎn)品在關鍵技術和核心技術方面具備明顯領先優(yōu)勢,不僅打破了跨國公司構筑的知識產(chǎn)權壁壘,而且形成了規(guī)模發(fā)展的競爭優(yōu)勢。近年來,隨著市場對產(chǎn)品創(chuàng)新性要求的增長和大功率變速器需求比重的持續(xù)上升,法士特雙中間軸重型變速器產(chǎn)銷量連年以倍增的速度高速增長,已連續(xù)五年穩(wěn)居世界第一,成為引領市場需求的主導。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2011年上半年,中國重型載貨汽車合計銷售58.24萬輛。而同期法士特重型變速器的銷量為49.1萬臺,同比增長108.6%,市場占有率高達80%。2011年前10個月,法士特集團各項經(jīng)營指標再創(chuàng)歷史新高,產(chǎn)銷收入雙雙突破100億元大關。預計全年產(chǎn)銷收入將達到120億元,產(chǎn)銷變速器將突破85萬臺。雙中間軸變速器和單中間軸變速器在結構性能上各有優(yōu)勢,也是國內外使用最廣泛的兩種類型變速器。但在實踐中,受路況、工況和載荷等因素影響,雙中間軸變速器更適合中國國情,深受國內用戶的青睞,法士特雙中間軸變速器在國內市場近300萬臺的保有量充分證明了這一點。在重型汽車大功率化發(fā)展的同時,為了更好地滿足與發(fā)動機的匹配以及整車的動力性能和爬坡等要求,不斷降低油耗,提高效率,重型變速器也在朝著多擋位、大速比、小級差的方向發(fā)展。目前,法士特變速器已從原來的6～9擋發(fā)展了12擋和16擋,速比范圍和級差更趨于科學化和合理化。因為擋間級差是影響變速器換擋性能及與發(fā)動機匹配效果的重要因素之一,法士特自主研發(fā)的一系列大速比、小級差變速器新產(chǎn)品,備受用戶青睞。隨著國家新排放標準的進一步實施,節(jié)能減排已經(jīng)凸現(xiàn)其重要意義。為滿足用戶對重型汽車高品質化的要求,國內各變速器廠家通過廣泛采用新材料、新技術,不斷推出結構更加緊湊的變速器總成,輕量化進程不斷加快。其中法士特變速器在通過詳細的結構分析和試驗驗證之后,率先推出了全鋁合金外殼變速器新產(chǎn)品,使單臺變速器重量減輕了100kg左右,為整車的輕量化、節(jié)能化提供了重要支持。此外,法士特雙中間軸變速器與單中間軸變速器的比較優(yōu)勢還體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)由于采用了對稱布置的雙中間軸,使中間軸上每個齒輪施加給輸入軸齒輪和主軸齒輪的徑向力大小相等而方向相反。因此,輸入軸、主箱主軸、輸出軸只承受扭矩而不承受彎矩,這樣就從結構上保證了雙中間軸變速器在設計時能夠減小中心距和各擋齒輪直徑,減窄齒輪寬度并減小各軸直徑,從而使變速器的軸向尺寸變短、重量降低。充分體現(xiàn)了中心距小、齒輪窄、承載能力大、體積小、重量輕等優(yōu)點。由于消除了主軸彎曲變形引起的齒輪嚙合區(qū)的破壞,還有效降低了變速器齒輪嚙合的噪聲,全面提高了齒輪的壽命,進一步延長了變速器使用壽命。(2)法士特雙中間軸變速器廣泛采用主、副箱雙中間軸結構設計,有全同步器和嚙合套兩種配置,輸入扭矩400～2400N·m(其中國家發(fā)明專利產(chǎn)品大力金剛變速器副變速器設計為三中間軸結構,輸入扭矩1800～2600N·m)。主、副變速器齒輪受力均為1/2(其中大力金剛副變速器受力為1/3)。主軸及齒輪浮動安裝,主軸齒輪與軸之間沒有滾針軸承,減少了變速器發(fā)熱及故障源,大大提高了工作可靠性和性價比。(3)模塊化組合,進一步擴展了零件通用性,可以根據(jù)使用工況提供不同的速比和級差。由于雙中間軸變速器比單中間軸變速器前進擋多1～2個擋位,所以各擋之間的速比級差明顯小于單中間軸變速器,這有利于提高整車的加速性,可以使發(fā)動機始終處于最佳工作狀態(tài),大大降低整車的燃油消耗和污染排放。(4)法士特自主創(chuàng)新研發(fā)的所有雙中間軸變速器新產(chǎn)品,均采用了細高齒有限元設計,齒部為非標準漸開線K形齒修形設計,主箱配有高性能的雙錐面同步器,副箱配有大容量鎖銷式慣性同步器,使產(chǎn)品的可靠性及操縱性大大提高。同時,其應用AMT技術的變速器新產(chǎn)品已在多家主機廠進入路試階段,取得了良好效果。(5)廣泛應用新材料、新工藝、新技術和新裝備,加強高端技術人才的孵化和創(chuàng)新團隊的建設,在創(chuàng)新能力、制造技術、研發(fā)水平、產(chǎn)品質量和市場配套體系等方面形成了新的突破,綜合競爭實力穩(wěn)居行業(yè)領先優(yōu)勢。法士特雙中間軸變速器在匹配上還充分體現(xiàn)了以人為本、經(jīng)濟實用的理念,可以根據(jù)用戶的使用要求選擇帶同步器或不帶同步器、安裝緩速器或不安裝緩速器;可匹配多種離合器殼體,滿足多種分離形式的使用需求。同時,法士特雙中間軸變速器的取力形式多種多樣,能夠實現(xiàn)前取力、后下取力、后上取力、底取力和側取力,最大限度地滿足了各行各業(yè)的特殊需求,廣泛匹配各種公路載重車、自卸車、牽引車、軍用重型越野車、汽車起重機、大型消防車、機場加油車、混凝土攪拌車、鐵路軌道車等專用車輛和特種車輛。從法士特雙中間軸變