第四節　坦克傳動系統的發展歷程與技術進步

一、發展歷程

（一）產生

坦克裝甲車輛的傳動系統，從本質上講，和履帶式拖拉機沒有區別。事實上，在履帶車輛發展之初，傳動系統都是專門為拖拉機設計的。1912年，美國出現了首批以內燃機為動力的霍爾特（Holt）履帶拖拉機。盡管它只有一個擋，轉向也要由專用的轉向輪完成，但是它徹底與以往分別使用兩臺發動機驅動兩側履帶的原始履帶車輛劃分了界限：它的兩側履帶由同一臺發動機提供動力（這樣做的好處將在后面有專門說明）。這種霍爾特拖拉機除了用于田地耕作之外，在第一次世界大戰之初，也在歐洲戰場上用于牽引火炮，表現出良好的通過性和環境適應性。它對坦克的出現起了重要的參考作用。

英國于1915年首先試制成功了世界上第一輛坦克“小游民”（Little Willie），盡管有人對它世界第一的身份表示懷疑，但是它的兄弟“大游民”（Big Willie）——英軍的MarkⅠ型坦克卻是無可爭議的第一種用于實戰的坦克。

這兩兄弟傳動系統的特點是發動機直接與差速器相連，動力經過差速器后分別流入兩側的變速箱，之后傳遞到主動輪上。“小游民”的履帶布置和以往的拖拉機很相似，而“大游民”為了提高翻越戰壕和矮墻的能力改成了過頂履帶。轉向方式和霍爾特拖拉機一樣，是通過車尾拖著的一對轉向輪來實現的。這種轉向方式是受到輪式車輛的啟發，但是用在履帶車輛上時卻效率極低：轉向半徑很大，轉向操縱力和轉向阻力更是大得讓人難以接受。據說，后來在一次戰斗中轉向輪被敵人炮火摧毀，駕駛員才被迫使用改變兩側履帶速度的方法進行轉向，發現效果居然比使用轉向輪還好。從此，坦克上不再設置轉向輪，坦克的轉向全部通過主動改變兩側履帶的速度來實現。

（二）發展

早期的履帶車輛傳動系統中的差速器和離合器與輪式車輛并沒有太大的不同，人們可以按照輪式車輛上得到的經驗來設計履帶車輛。輪式車輛可以使用差速器被動地適應轉向，使兩側車輪具有不同的速度，因為兩側的速度差是由專門的轉向系統產生的，所以輪式車輛的這種轉向形式稱為隨動轉向。而履帶車輛則不同，轉向系統需要主動地控制兩側輸出，使兩側履帶產生速度差迫使車輛完成轉向，這稱為主動轉向。早期的輕型坦克上，使用過“單差速器”，后來出現了性能較好的“雙差速器”。通過在差速器和兩側履帶之間設置制動器，在需要轉向時，對一側施加一定程度的制動甚至完全制動，即可實現轉向。

與差速器同時代的還有離合器轉向，在變速箱和兩側主動輪之間各設置一個離合器（與變速箱前的主離合器結構基本相同，稱為轉向離合器）。在需要轉向時，分離一側的離合器，同時對該側主動輪施加一定程度的制動力，就可以實現轉向。

用差速器轉向時，轉向的外側履帶將會增加一個速度值。而這個速度值隨時都與低速側由于制動產生的速度下降值相等，使坦克中心的運動速度保持不變。不論傳動系統是否使用單差速器，凡具有這種運動學特征的，都稱之為“差速式轉向”。

如果轉向時兩側的速度特征和離合器轉向一樣，外側履帶保持原來直駛速度不變，只有內側履帶速度降低，則稱為“獨立式轉向”。

后來又有人提出一種“降速式轉向”，通過專門設計的機構，使得車輛在轉向時，內外側履帶按照一定比例降速，但是外側降速較少。這種系統的特點是轉向阻力較小（因為速度慢），但是速度損失太大，不適合一線戰斗車輛，只有前蘇聯在IS-3和T-10M等重型坦克上使用過，不過其在工程車輛上倒是有很多應用。

至此，可以將坦克裝甲車輛的傳動系統按照其實現的轉向運動學特征劃分為三類：差速式、獨立式和降速式。當前所有的履帶車輛傳動都可以按照特點對號入座。可能會有人想到，既然轉向時可以讓內側履帶減速，那么將外側履帶增速也應該是可以實現轉向的，那為什么獨立式轉向只提到了減速的情況，而沒說增速的情況？同樣，為什么沒有按照比例增速實現轉向的“增速式轉向”呢？其實道理很簡單，因為在轉向時增速容易發生危險，而且轉向需要的功率也很大，所以增速式轉向只有理論可能，在實際中沒有人會這樣設計。

傳動系統傳遞的就是功率，按照功率在傳動系統中的流動形式，可以把傳動系統分為單功率流傳動和雙功率流傳動。

與一般的輪式車輛不同，履帶車輛是通過主動改變兩側履帶速度的方法實現轉向的，這個主動控制履帶速度的機構稱為轉向機構（注：它包含主動轉向與隨動轉向）。單流傳動系統的特點是轉向機構與變速機構串聯，即發動機輸出的功率是在通過變速機構之后才流入轉向機構的；而雙流傳動系統則是轉向機構與變速機構并聯，發動機輸出的功率先經過分流機構分為轉向功率流和直駛功率流，分別經過轉向機構與變速機構后通過匯流機構重新匯成一路再傳遞到主動輪上。

最初的坦克使用的就是單流傳動系統，其結構簡單、使用和維修相對容易，前面提到的差速器轉向和離合器轉向都是典型的單流傳動形式，它們的代表作分別是美國M113裝甲車和前蘇聯T-34中型坦克。在第一次世界大戰后期，英國的威爾遜發展了一種二級行星轉向機構，可以使坦克在直駛和制動轉向（指一側履帶安全制動，與一側履帶正轉一側履帶反轉的中心轉向不同）之間增加一個中間規定轉向半徑。當用這個規定轉向半徑時，內側制動用的小制動器完全不產生滑動摩擦，并且可以在低速側回收功率補充到高速側去，這使得滑摩轉向的使用頻率減小，提高機構的可靠性和功率利用的合理性。前蘇聯的T-54、T-62以及中國的59式、62式、96式等坦克都采用了這種轉向機構。

如果兩側的行星轉向機構都被操縱到中間傳動比，那不就相當于增加了直駛變速擋嗎？沒錯，59式坦克的駕駛員在遇到困難路面時，就是通過這種辦法加大坦克傳動比，以實現增大牽引力的目的，這種辦法稱為“加力行駛”。按照這個思路，繼續增加左右側中間傳動比的數目，同時取消兩側共用的變速機構，就形成了所謂的“雙側變速兼轉向傳動系統”。在直駛時，兩側變速箱擋位相同，當需要轉向時，把內側的擋位降低即可實現轉向。前蘇聯T-72、T-80、T-90使用的都是這一類轉向機構。

雙側變速兼轉向傳動的優點是體積小，功率密度大，這也是俄系坦克體積較小的一個重要原因。但是相對于它的優點，其不足之處更加明顯：它不僅難于設計，在使用中也很麻煩。首先，由于坦克對于直駛和轉向的動力要求不同，所以要設計一個同時兼顧直駛和轉向的傳動機構是很困難的，一般只能采取折中的手段，設計出來的傳動系統不是直駛擋位數目多得離譜，就是轉向半徑不合適（不是太大就是太小）。相信大家都看過俄羅斯坦克的表演，俄羅斯坦克在高速轉彎時總會出現側滑，這就是由于轉向半徑太小造成的。應該注意的是，這絕不是機動性好的表現，因為側滑是一個非受控狀態，是一種很危險的情況。不僅坦克的路徑難以預計，更嚴重的是，如果在側滑過程中遇到較大的阻力很可能會造成翻車，這在傳動系統設計的過程中應是盡量避免的。其次，該傳動形式難以在兩側同時實現液力傳動和自動換擋，對比同時代其他種類的轉動形式，技術上不占優勢；對比以往出現的傳動形式，結構又相對復雜、使用、保養困難。因此，在目前看來沒有明顯的發展前途。

前面提到過的“降速式轉向”，也是一種單流傳動，最著名的就是俄羅斯的3К轉向機構。當操縱這種轉向機構進行轉向時，轉向半徑可以適應于不同的道路阻力，穩定到一個特定值上。這種機構盡管不適合軍用，但是移植到民用低速車輛上還是很好的，特別是節省轉向功率而且機構也并不復雜。

從出現時間來看，雙功率流傳動系統的出現比單流傳動晚得多，最早的雙流傳動系統是1936年由Schneider公司研制成功的SOMUA轉向機，此時很多第二次世界大戰中的著名坦克都已經定型了。而且因為技術不成熟，應用范圍很有限。直到20世紀40年代，英國和德國才逐漸發展出了現代形式的雙功率流傳動系統。這種結構比較簡單合理，在輸入端利用定軸齒輪將功率流分為直駛和轉向兩路，兩路功率分別經過變速機構和轉向機構，之后在輸出端由匯流行星排將兩路功率匯成一路。它在用不同的擋位工作時，會產生不同的轉向效果。每一個擋位都有一個規定轉向半徑，同時低擋實現的轉向半徑小，而高擋時實現的轉向半徑大，這正好符合車輛行駛的要求。另外，如果在空擋時轉向，就會得到一側履帶向前運動，另一側履帶向后運動的中心轉向（也叫原位轉向）。如圖1-7為二級行星轉向機簡圖。圖1-8、圖1-9分別為單功率、雙功率流傳動示意圖。

按照前面的分類方法，雙流傳動可分為差速式和獨立式兩類，根據匯流行星排太陽輪在直駛時的轉速方向與匯流排齒圈轉速方向的關系，又可細分為正獨立式、零獨立式、正差速式、零差速式和負差速式共五種雙流傳動系。表1-1示出幾種傳動形式的關系。

值得注意的是，在坦克裝甲車輛傳動系統的發展過程中，雙功率流傳動正在逐漸取代單流傳動，大有一統天下之勢。而單流傳動在新研制的裝備中，只有在車速、成本都很低的車輛上，才能顯現出結構簡單的優勢。但是，這并不說明雙流傳動就是完美的，傳動技術仍然在發展之中。

無級變速一直是人們所追求的，對履帶車輛而言，轉向半徑的無級變化也是設計者、使用者所追求的。我們知道，利用機械、流體和電力都能實現無級傳動。機械無級傳動現在僅有被稱為CVT的金屬帶式摩擦無級傳動，其使用組合式鋼帶實現傳動比無級變化，但是所能傳遞的功率有限，只能用在小型汽車上。電力無級傳動的功率范圍大，也便于控制。但是由于體積和重量都很大，在內部空間很緊張的戰斗車輛上應用受到限制，只在少數型號上使用過。目前在車輛上應用較為廣泛的是流體傳動，主要元件是液力變矩器（利用液體動能傳遞功率）、液力耦合器和液力制動器以及液壓泵、液壓馬達等。通過液力變矩器，可以提高發動機的適應性系數，在一定程度上起到了無級變速以及減少擋位的作用。結合自動換擋技術，液力元件的應用使坦克裝甲車輛的動力性提高了一個臺階。

除了液力傳動，流體傳動的另一種形式——液壓傳動（利用液體靜壓能傳遞功率）也在大功率傳動領域占了一席之地。大家所熟悉的瑞典Strv103是最早應用液壓傳動系統的戰斗車輛之一。目前較為成功的例子是美國M2步兵戰車使用的HMPT-500液壓機械連續無級傳動，最大輸入功率375kW，可以實現車輛全程無級調速以及轉向半徑的無級變化。另外，電力傳動裝置由于近些年來的迅猛發展，也開始成為大家關注的熱點，其結構簡單、安靜、易于控制的特點特別適合軍用車輛使用。

（三）各國傳動技術發展概況

1.美國

美國主戰坦克非常鐘愛液力傳動，早在1946年就設計研制了CD-850液力綜合傳動，現在仍在M60和梅卡瓦上面服役。在民用和軍用的豐富實踐經驗的基礎上，美國在20世紀60年代初開始研制X系列液力傳動裝置，1962年，美國底特律阿里森公司開始了X系列液力機械傳動裝置的發展工作。第一個型號是X-700型，適用于發動機功率為800馬力（1馬力=735.499瓦）、車重為50t的裝甲車輛。

阿里森公司后來相繼研制成功了X-300、X-500和X-200型液力機械傳動裝置，其中X300-4B型傳動裝置由英國的羅爾斯·羅伊斯公司特許生產，用于英國MCV80步兵戰車。1972年，根據當時主戰坦克發動機功率普遍增大的趨勢，阿里森公司放棄了X-700型，而改為發展X-1100型。所以說，在XM-1坦克的設計被確定之前，X-1100型液力機械傳動裝置的設計工作就已經開始了。按照XM-1坦克的進度要求，以后又具體設計了X-1100-1型，X-1100-2型及X-1100-3型。仰仗著AGT-1500燃氣輪機的優良特性，X-1100僅僅設計了4個前進擋和2個倒擋就可以滿足M1到M1A2TUSK的動力需求。

在美德聯合研制MBT-70坦克時，阿里森公司負責研制了一種液壓機械連續無級傳動，稱為XHM-1500。這種類型的傳動裝置特點是可以使傳動比無級變化，具備優良的動力性，XHM-1500的轉向機構是純液壓轉向，屬于雙流綜合傳動。不幸的是，隨著MBT-70計劃的破產，XHM-1500沒有發展成真正的產品。不過，在MBT-70停止發展的第二年，美國通用電器公司（General Electric）開始了為M2步兵戰車研制傳動系統的工作，最終成果就是HMPT-500液壓機械復合傳動裝置。和XHM-1500一樣，HMPT-500也可以實現理想的無級變速，它的技術難點在于它使用的大功率的液壓元件——球塞泵和球塞馬達。每一個泵（馬達）可傳遞的最大功率為370kW，排量達到了344mL/r，轉速范圍2200～3000r/min。不要小瞧了這幾個數字，即使是現在也只有少數幾個國家能生產這種液壓元件。

作為當今世界打仗最多的國家，美國軍事技術的更新速度是最快的。美國陸軍的未來作戰系統（FCS）不僅提出了新的作戰理念和作戰樣式，同時還提出了很多新型的裝備。FCS中有人作戰系統（MCS）的通用底盤應用了混合電傳動技術，在主戰兵器上使用電傳動，FCS是第一個吃螃蟹的。盡管存在技術風險，但是收益也將是很大的：2002年10月進行的演示中，16t重的FCS-T（FCS的履帶式樣車）最大速度達到了90km/h，越野速度超過64km/h，0～48km/h的加速時間僅為7s。恒速試驗表明，和采用制式柴油機的M113A3相比，混合電傳動轉型技術平均可節油20%。

2.德國

德國坦克裝甲車輛的生產主要有兩家公司——RENK和ZF，它們都是國際著名的傳動裝置制造商。RENK公司全稱是倫克齒輪制造股份有限公司（Zahnraederfabrik Renk AG），于1873年在德國奧格斯堡成立，最初主要制造各種類型的齒輪。1923年，RENK公司成為德國MAN集團的成員。MAN集團是歐洲機械和機車主要制造商之一，年銷售額150億歐元，其中出口額占74%。目前，除了生產軍用大功率傳動裝置，RENK公司還是世界知名的高質量特殊齒輪、推進工藝和測試系統組件的制造商。RENK公司在德國共有3個制造廠，在法國和美國也有相關的子公司。

RENK公司在軍用車輛領域的主要產品是HSWL系列，包括HSWL123（美洲虎反坦克導彈發射車）、HSWL194（黃鼠狼步兵戰車）、HSWL256（美洲獅步兵戰車）、HSWL284（PZH2000自行火炮）、HSWL295（歐洲動力機組）、HSWL354（“豹”2主戰坦克）等。其中用于歐洲動力機組（EPP）的HSWL295液力機械綜合傳動裝置，配合使用的MTU883發動機功率高達1500kW，由于使用了動力傳動一體化技術，可以使“豹”2的動力傳動裝置長度減少近1m，體積比原來的安裝方式節省大約3m³。美國出口到沙特的M1A2，英國的挑戰者2E和法國的熱帶型勒克萊爾使用的都是這種歐洲動力機組。除了HSWL系列，RENK公司還生產過RK304液力機構傳動裝置，用于改進各種老式裝備，如M48、M60等。

除了傳統的傳動形式，RENK公司目前還致力于電傳動車輛及其傳動系統的研發工作。目前比較成熟的是2003年研制成功的EMT（Electro-Mechanical Transmission）傳動裝置，輸入功率已經達到了1100kW，更高水平的電傳動系統正在開發之中。當我們還在傳統領域苦苦追趕的時候，他們已經在新的領域把我們落下。有充足的理由相信，未來地面車輛將是電動車輛的天下。作為他們的中國同行，我們必須奮起直追，跨越式發展在這里絕不是空話，實現不了跨越式發展，我們將永無出頭之日。

德國另一家著名的生產商是ZF公司，它的全稱是腓德烈斯哈芬齒輪制造股份有限公司（Zahnraederfabrik Friedrchshafen AG），是當今世界上最重要的傳動系統產品專業制造廠家之一。ZF公司成立于1915年，由齊柏林伯爵創建，專門制造飛艇傳動系統。目前其主要產品除了機械式變速器、自動變速器和各式齒輪傳動箱外，還涉及各種類型的傳動系統。2005年，ZF集團額銷售達到108億歐元，擁有超過5萬的員工。

ZF公司的產品主要是輪式車輛，不過其在軍用履帶車輛的傳動裝置仍然做得有聲有色，最著名的就是LSG3000。LSG3000本來是為“豹”2研制的，在競標時敗給了RENK的HSWL354，后來主要用于韓國的K1主戰坦克。該傳動裝置轉向系統并沒有使用液壓液力元件，而是全部使用機械元件，實現了和液壓無級轉向相似的轉向性能。

3.英國

英國坦克傳動裝置的制造商主要是自動變速箱公司和大衛·布朗齒輪公司。第二次世界大戰后，自動變速箱公司發展了TN12型主戰坦克傳動裝置，該傳動裝置屬于負差速式，安裝在英國酋長坦克上。在TN12MK4傳動裝置的基礎之上，通過改進使傳動裝置傳遞的功率提高到1000馬力，該型號稱為TN12-1000。TN12-1000型傳動裝置與羅爾斯·羅伊斯公司的CV12TCA型1200馬力（降低功率使用）柴油機組成了動力傳動裝置，在英國的外貿坦克——維克斯（Vickers）上使用。

大衛·布朗齒輪公司在1970年開始研制全自動變速箱。曾用于“伊朗獅”主戰坦克，該傳動裝置的型號為TN37。在“伊朗獅”主戰坦克的訂貨合同取消之后，英國將該傳動裝置用于約旦的哈里德和后來英國的挑戰者Ⅰ上面。

英國陸軍預計，“挑戰者”坦克最終可能要求更高功率的發動機（1500馬力）。因此，大衛·布朗齒輪公司研制出了TN54型傳動裝置。TN54繼承了TN37的基本結構形式，并且很多零部件可以和TN37互換，但它具有更多的排擋，也可以傳遞更大的功率。目前，大衛·布朗齒輪公司已經被RENK吞并。

4.法國

法國也是傳統使用液力機械傳動裝置的國家，在AMX-30B2以及AMX-32上使用了由索馬·米內維亞（Soma Minervia）公司設計的ENC200型液力機械傳動裝置。ENC200型傳動裝置的研究與發展工作時間僅用了6年，原因是在ENC-200型傳動裝置的設計中利用了不少現成的部件。例如液力變矩器是采用美國鮑格·韋內（Borswarner）公司發展的成熟產品，液壓轉向裝置是由瑞士Von Roll公司發展的。這樣做，使傳動裝置的研制降低了成本，縮短了周期，減少了研制風險。

索馬·米內維亞公司還為勒克萊爾主戰坦克設計了ESM500液力機械綜合傳動。該傳動裝置可傳882～1103kW（1200～1500hp）功率，最大特點是結構緊湊、重量輕。其變速機構使用一個復式行星排和一個簡單行星排，構成了四自由度系統，優點是在常用擋位只有一個行星排工作，傳動效率較高；缺點是操縱件過多，控制不是很容易。由于勒克萊爾的出口型號選用了RENK的HSWL295（歐洲動力機組），所以索馬·米內維亞公司單獨將EMS500推向國際市場尋求合作。據說其加工工藝非常之高，國內有的專家曾有機會在某國親眼觀察ESM500的內部結構，在震驚之余說道：“這簡直就是藝術品!”

5.俄羅斯

與西方國家相比，前蘇聯并沒有專門設計和生產傳動裝置的單位，各種坦克裝甲車輛的傳動系統都是由整車設計單位研制的。盡管各個生產設計單位存在競爭關系，但是在前蘇聯高度集中的計劃體制下，某些重要部件的資源能夠實現共享，這樣可以節約人力物力，避免對資源的重復利用。

屬于戰后第一代的T-54坦克是由T-44坦克演變過來的，由亞歷山大·A·莫洛佐夫領導的KB-520坦克設計局研制。第一輛樣車于1946年制成，1947年在哈爾科夫坦克廠投產。前蘇聯、捷克斯洛伐克以及波蘭共同生產T-54/T-55坦克50000輛左右，約占全世界二次世界大戰后坦克總產量的1/3。直到1981年，前蘇聯鄂木斯克坦克廠仍在生產T-55坦克。

T-54中型坦克的生命力在于它結構簡單，易于使用和維護。作為整車的一部分，其傳動系統也是異常簡潔：兩軸式結構，同步器換擋；二級行星轉向機實現轉向。為了簡化結構，二擋使用的是限壓式同步器，而一擋和倒擋根本就沒有同步器，使用的是滑移齒套。這樣，這種傳動箱的生產和維護都極為容易，同時因為發動機的功率不大，所以也就不需要太精細的傳動箱。至于不好安裝，當時的傳動箱都有這個問題，駕駛費力，駕駛員再累也不至于不能駕駛，重要的是打起仗來并不比同時期的西方坦克差。“夠用就好”，確實，前蘇聯人這樣說的，也是這樣做的。

由于T-54的傳動系統結構合理，非常符合使用要求，所以之后的T-55和T-62坦克幾乎照搬了其傳動裝置，只不過把側傳動由一級固定軸傳動改成了二級行星傳動。

1965年，哈爾科夫坦克制造廠開始小批量生產T-64主戰坦克，這種坦克使用了一種具有7個前進擋和1個倒擋的變速箱，通過降低一側的擋位來實現轉向。后來出現的T-72使用的也是這種傳動箱。這種傳動系統單位功率大，在總體布置上很有優勢，可以縮短車體長度1m左右，由此帶來的減輕裝甲車體的好處很大，同時還縮小車體的外形減少被發現和被命中的機會。其缺點也很明顯：由于需要兼顧直駛和轉向，排擋劃分不是很合理，高擋速度范圍越來越大；轉向性能也不是很好，二三擋轉向半徑過大，而四擋以上轉向半徑又過小（容易產生側滑），六擋七擋則小得幾乎無法使用。

T-80坦克由于使用了特性較好的燃氣輪機，所以變速箱只設置了5個前進擋和1個倒擋。優缺點和T-64、T-72基本相同。如果當年的前蘇聯武裝力量還在，那么這種傳動形式到現在仍然是非常合理的，因為它和前蘇聯軍事的整體戰略相一致：武器系統不需要太長的壽命，能夠在戰時使用即可。平時的維修保養困難根本不算個問題，真打起來是不會有機會保養的，打壞了就造新的。不過，以現在的觀點來看，大規模戰爭在短時期內不會爆發。因此，就連俄羅斯軍方也開始考慮在新研制的坦克上使用液力綜合傳動。所以說，當年前蘇聯坦克的發展思路是沒有問題的，它正是嚴格遵循了前蘇聯的戰略思維。

二、坦克傳動系統的技術進步特點

現代綜合傳動裝置已經發展成為機械工業中最復雜的產品之一。目前最復雜的傳動裝置每套要花費數十萬美元。對于今后坦克傳動裝置發展的趨勢，主要有以下幾個特點。

（1）廣泛采用行星傳動。行星傳動的優點是傳動效率高，能在體積小、重量小的情況下傳遞大功率。

（2）使用液壓轉向機構。

（3）采用液力制動器以提高行車中和下長坡時的制動可靠性。

（4）完善電液操縱系統。這種操縱方式可以實現自動換擋，并減輕駕駛員的操作強度。

（5）設置高速倒擋。用于躲避敵方高效、精確武器的攻擊。

（6）發展無級或電力傳動。無級傳動可以大大簡化發動機系統結構和降低燃油消耗量；電力傳動可以取消復雜的傳動裝置。

當前，我國的坦克裝甲車輛使用的傳動裝置，既有獨立部件式，也有采用雙側變速箱式布置和定軸式雙流傳動等多種形式。

下面分別從變速、轉向、制動、操縱及總體等方面論述傳動系統發展。

1.直駛變速方面

過去坦克裝甲車輛的傳動系統都采用機械變速傳動。第二次世界大戰后期，美國在M5A1坦克上開始采用液力傳動，這種傳動方式現已被西方國家普遍采用。液力變矩器使傳動柔和、擴大自動適應性，能較充分地發揮發動機功率，但效率較低，油液發熱還需散熱器。目前常用兩個揚長避短的措施：一個是加裝閉鎖離合器，在變矩器接近偶合器工況時，離合器閉鎖，液力傳動變為機械傳動，這樣在起步、困難路面、換擋時，采用液力工況，發揮液力傳動的優點，而高速行駛時，采用機械傳動，發揮機械傳動效率高的優點；另一個是將直駛動力分為液力和機械兩路傳遞，只有部分功率有液力損失，這樣既可保持液力傳動的優點，又可保持機械傳動效率高的優點，這樣的傳動裝置稱為液力機械傳動裝置，其傳動總效率可介于機械傳動與液力傳動之間。

液壓傳動系統的效率也不太高，且不單獨使用。一般采用液壓機械傳動系統，特別是與若干級行星傳動系統相配合，構成液壓機械連續無級變速系統，可使效率接近機械傳動，并得到接近理想的大范圍雙向可控的無級變速。20世紀80年代開始，這類傳動方式已在M2步兵戰車和MLRS裝甲輸送車輛等上應用，性能較理想，并特別適用于燃氣輪機動力，但成本較高。

過去大多數變速齒輪機構采用固定軸齒輪變速。在小功率車輛中至今仍有使用的。其換擋機構從滑接齒輪開始，經過換擋齒套，發展為同步器，現代則進一步采用液壓操縱的換擋離合器。固定軸齒輪傳動是單點嚙合，在傳動功率愈來愈大時，已難于滿足需要，目前履帶車輛最大固定軸齒輪變速箱未超過600kW。現代較多采用行星齒輪變速機構，它是多點嚙合傳動，結構緊湊，理論上無徑向力。

過去以英國為主較多采用二自由度行星變速方案。第二次世界大戰后美國較多采用三自由度換聯和串聯行星變速方案。20世紀60年代后，德國偏重發展串聯正倒擋機構的三自由度方案。20世紀70～80年代日本、法國、前蘇聯等開始采用多元件復式行星變速方案。

傳動系統的發展不但與發動機的功率發展有關，現代技術也提供了提高傳動效率、提高功率利用的條件。其中，包括直駛變速的擋數明顯增加。

增加擋數縮小排擋比，主要是為使各擋在高效率和高功率利用率的最佳性能區域工作，以提高速度、增加行程、降低油耗和改善工作狀況。過去阻礙擋數發展的一個重要原因是在當時技術條件下換擋過多，會使切斷動力的次數過多、時間過長而影響有效利用功率。同時，擋數過多還會使得液壓自動變速機構過分復雜。現代電子技術的發展，已使電液自動動力換擋代替了過去的助力和液壓自動換擋，使傳動性能更趨于理想。

2.轉向方面

早期的坦克裝甲車輛曾用類似輪式車輛的差速器為轉向機，如圖1-10所示。在許多能直線行駛的地面上轉向時，會出現動力不足的現象。為避免轉向半徑過小而改進的雙差速轉向系統如圖1-11所示，一側制動時可得到較大的規定轉向半徑。

離合器轉向系統如圖1-12所示。用離合器切斷一側動力并制動該側，另一側履帶仍保持原速，這仍有制動過程中的功率損失，車輛以折線軌跡行駛，車速和轉向角速度很不平穩，并使平均行駛速度降低。這種轉向系統在近代車輛上幾乎已不再使用。

二級行星轉向機如圖1-13所示。它每側有一個帶閉鎖離合器的行星排，兩側可以配合組成三種轉向工況，近代輕型車輛仍有使用這種轉向系統的。

雙側變速兼轉向系如圖1-14所示，兩側同擋為直駛，一側降擋即可轉向，在總體布置上，這種變速箱分置兩側，占據中間的空間少，可以縮短車體長度。

以上各種系統都屬于單功率流傳動系統。功率由發動機經變速機構再分向兩側的驅動輪時，直駛與轉向性能各自單獨實現，互相不配合。另一類雙功率流傳動系在功率分向兩側之前就分為兩路傳遞。其中直駛一路使兩側速度相等，而轉向一路可以造成兩側的速度差。這個速度差的大小不隨直駛擋位而變，它與不同擋的不同直駛速度相配合之后，得到不同擋的不同轉向半徑。即越是低擋的半徑越小，而越是高擋的半徑越大，這正符合行駛的需要。

實現轉向速度差也有不同的機構。過去以機械式機構為主，每擋只能得到一個或兩個規定轉向半徑，即半徑大小是有限級數的。20世紀70年代以來發展液壓轉向、液壓液力復合轉向等雙流轉向類型，實現了半徑的無級變化，接近理想的轉向性能。液壓轉向是現代的主要轉向機構，已成為現代裝甲履帶式車輛傳動系的代表特征之一。

3.制動方面

制動是獨立于直駛和轉向之外必須保證的重要性能。傳統采用的機械式制動器有帶式、片式和盤式三種。隨著整車質量和車速不斷提高，制動器越來越難于保證長期可靠地工作，特別是高速制動和下長坡制動時，摩滑功大，對制動系統的要求就更高。目前，較好的是強制冷卻的濕式制動器，以及機械制動器和液力減速制動器聯合工作的液機聯合制動系統。

4.操縱方面

操縱裝置逐漸由機械式、液壓式發展為電液式。對傳動系統的操縱，過去都以人力經過杠桿機械來進行，有時以彈簧來助力。由于人力及操縱的行程有限，駕駛十分費力。其后發展的液壓助力操縱，減輕了勞動強度，至今應用在主離合器操縱、制動器操縱和轉向操縱等方面。在換擋操縱上，第二次世界大戰以后逐漸發展液壓自動操縱。由于其油路系統復雜，20世紀70年代后已有電液操縱系統，即以ECU為中心來自動控制液壓執行機構，這可以更精確地控制更復雜的操縱對象。同時，同一套操縱裝置可以更換不同的程序來滿足不同的傳動裝置，而不必對每種傳動型號分別專門設計生產一套操縱系統。為減小體積，傳動裝置開始設計使用集成閥實現換擋、制動、轉向、閉鎖等操縱。

5.總體性能方面

帶閉鎖離合器的液力變矩器、多自由度行星變速機構、液壓或復合無級轉向、電液自動操縱等多功能模塊集成的液力機械綜合傳動裝置，是當前軍用履帶式車輛的主要傳動形式。

（1）高功率密度。隨著功率不斷加大，整車質量、布置空間的限制，傳動裝置的功率密度要求越來越高。減小動力艙體積和質量，使生存能力和機動性得到進一步提高。傳動系統的單位功率質量2～3.5kg/kW，傳動系統的單位體積功率由400～600kW/m³發展到600～1000kW/m³水平。20世紀80年代初期，美國開始了重型戰斗車輛“先進的整體式推進系統（ALPS）”的研制，使動力艙體積現在已縮小到總體積的26%～30%，傳遞功率達到1100～1200kW。

（2）高集成度。綜合傳動形式將變速、轉向、制動及自動操縱等功能部件集成，技術密集、結構復雜。同時，動力、傳動及輔助系統的集成度也越來越高。如“歐洲動力傳動機組”應用“綜合集成”的“一體化”設計，具有優越的總體性能。具有當今世界的最高水平。

（3）高可靠性。為保證車輛在各種復雜環境條件下的作戰使用性能，坦克裝甲車輛的可靠性指標要求越來越高，傳動裝置的高可靠性成為重要指標。如美國和法國的主戰坦克耐久性指標已達到9000～10000km。俄羅斯及歐美國家可靠性指標要求的平均無故障里程（MKBF）已達到1000～1250km。

（4）系列化、模塊化、通用化。由于坦克裝甲車輛品種多、數量少、功率等級多，傳動裝置必須實現產品系列化、模塊化、通用化。如阿里遜公司由一個X系列傳動裝置覆蓋所有履帶式車輛基型底盤；載貨汽車和轎車自動變速箱有4個系列、工程機械用液力機械變速箱有6個系列。履帶式車輛用X系列中X-1100的3個型號的傳動裝置，采用模塊化設計，14個模塊中有11個模塊可以通用，通用部件模塊達到80%。

（5）電傳動是坦克裝甲車輛傳動技術又一發展方向。坦克電傳動研究的開始時間是很早的，但目前正在研究中的電傳動坦克和早期的電傳動，在技術上有很大的不同。德國磁電機公司在“黃鼠狼”履帶式步兵戰車和輪式車輛上進行了電傳動試驗。20世紀90年代初，美國M113、LVTP7裝甲輸送車及M2步兵戰車進行的電傳動試驗，采用了混合電傳動方案。德國“倫克”EMT1100機-電傳動裝置與雙差速轉向綜合傳動裝置相似，但變速機構已由一臺電動機（用于推進）所取代，轉向機構則被另一臺轉向電動機所取代。這種機-電傳動裝置很有希望用于主戰坦克。

三、液力變矩器和行星變速機構的技術進步

液力機械綜合傳動的應用是傳動技術一大進步，其特征是采用液力變矩器、行星變速機構，用換擋離合器（制動器）和電液自動操縱實現功率不中斷的動力換擋，從而提高了行駛快速性，簡化了駕駛員操作，因此在現代坦克裝甲車輛上得到廣泛應用。

（一）液力變矩器

1.結構和原始特性

液力變矩器是裝在發動機與變速器之間的傳動元件，它是通過油液動能傳遞能量，具有柔性傳動和自動適應行駛阻力變化的性能，可實現不中斷動力換擋，減小振動沖擊，突然停車時，發動機不會熄火。

坦克裝甲車輛傳動通常用三元件綜合式液力變矩器，它由泵輪、渦輪、導輪、閉鎖離合器和單向聯軸器組成，如圖1-15（a）所示。為提高效率，高擋時，泵輪、渦輪由離合器閉鎖成為機械傳動，由于導輪裝在單向聯軸器上，可以空轉，減小了攪油損失。

液力變矩器的效率η、力矩系數λ_B、變矩比K與轉速比i的關系稱原始特性，它表征幾何相似的液力變矩器性能，i=n_T/n_B，K=M_T/M_B。i、K、η關系如下：

式中　N_B、M_B、n_B——泵輪功率、轉矩、轉速；

n_T、M_T、n_T——渦輪功率、轉矩、轉速。

坦克裝甲車輛常用變矩器的原始特性如圖1-15（b）所示。

2.液力變矩器與發動機共同工作

（1）輸入特性。變矩器的泵輪力矩特性可表示為M_B=γλ_Bn²_BD⁵。當變矩器形式、直徑D、油液重度γ確定時，γ、λ_B、D為常數。在一個i下確定一個力矩系數λ_B值，所以泵輪力矩M_B=f（n²）是一組拋物線。由泵輪力矩特性可見，變矩器輸入力矩與轉速二次方成正比，與直徑五次方成正比。當發動機功率增加很多時，變矩器直徑只需增加很少，有利于坦克傳動應用。

輸入特性是指發動機外特性轉矩曲線與變矩器泵輪力矩特性的諸交點。車輛高速行駛時，發動機在最大功率工作。當外界負荷增大，i減小時，轉矩增大；達i=0時，發動機在最大轉矩工作，利用了發動機的轉矩適應性，而發動機工作點仍高于最低穩定轉速，保證了發動機不熄火。

（2）輸出特性。是指發動機與變矩器共同工作時，渦輪軸上輸出轉矩與轉速的關系。在一定i下，渦輪輸出轉矩增加為K倍（M_T=KM_B），而輸出轉速為n_T=in_B，當i由0變到1時，可得一條連續的輸出特性曲線。

3.變矩器選型與直徑確定

液力變矩器特性決定于循環圓形狀、工作輪排列次序、葉柵級數、工作輪組合的工況等。按這些條件，變矩器可以分為多種類型。早期坦克裝甲車輛傳動采用多級渦輪或雙導輪高變矩系數（K>4）的變矩器，機械擋數僅為兩擋，這種傳動效率較低。現代傳動采用三元件單級向心渦輪綜合式變矩器，具有變矩器和耦合器兩相工況，同時帶閉鎖離合器。它的K值較小，一般為2.5左右，配4個以上機械擋，正常行駛時，離合器閉鎖構成機械傳動，僅在低擋時用液力工況。

變矩器設計方法通常有兩種，一種是葉片機械設計方法，先確定直徑，根據要求的特性設計工作輪葉柵；另一種是相似設計方法，先確定形式，由基準型原始特性求得直徑，葉片出入口角不變，其他所有尺寸按幾何相似設計。確定直徑的基本原則是：變矩器最高效率點傳遞發動機最大功率，即變矩器最高效率點轉速比的輸入特性i*，通過發動機最大功率時的轉矩點（M_N，n_N），直徑D可由下式計算：

式中　λ_B*——最高效率轉速比i*下的λ值。

中國已制定了軍用車輛液力變矩器的形式和直徑尺寸系列的有關標準。

（二）行星變速機構

1.行星排和自由度

行星傳動是多齒嚙合傳動，與定軸傳動比較具有結構緊湊、重量輕的優點，適用于主戰坦克和大功率傳動裝置。行星變速機構的基本組成是行星排，它由太陽輪、行星架、齒圈三個基本構件組成，它們承受外力矩。用制動器或離合器進行換擋，稱為操縱件。連接兩個基本構件或離合器的構件稱輔助構件。復式行星排是由雙行星輪、兩個太陽輪和齒圈四個基本構件組成，雙行星輪分別與兩個太陽輪嚙合。復式行星排相當兩個行星排的作用，結構緊湊，體積重量小，在坦克傳動中應用日漸廣泛。

一個行星排可實現一個擋，將幾個行星排并聯就可得到幾個擋的變速機構，但未必能得到合適的傳動比。因此有必要設計用幾個行星排實現一個擋的傳動比，并使各排盡可能都參加工作。

坦克裝甲車輛用行星變速機構，按其運動學可分為二自由度、三自由度、四自由度。行星變速機構實現一個擋，其操縱件數為自由度數減1。二、三、四自由度變速機構的擋數、自由度數、行星排數和操縱件數見表1-2。

由表1-2可見，三自由度行星變速機構的擋數多，離合器和制動器少，因此結構較簡單，尺寸較小，坦克裝甲車輛應用較多。

2.行星變速機構方案設計

行星變速機構方案設計，主要是根據給定傳動比，決定方案簡圖和行星排參數。找出方案的通用方法是相對轉速圖解法，也稱綜合法，該方法是按構件可能的組合和排列得到全部方案，用結構和參數約束條件，尋找滿足傳動比要求和結構合理的方案。現代設計方法實現了在計算機上用專用軟件尋找方案，確定行星排數、傳動比和簡圖幾何相容性，并作轉速、轉矩分析。

二自由度行星機構中行星排數等于非直接擋數，選定幾個行星排參數就可得到幾個傳動比，滿足傳動要求。而三自由度變速機構的行星排數總比非直接擋數少1～3個，因此總有1～3個擋傳動比不獨立，不能完全滿足設計要求，只能將這幾個擋作為非常用擋。

三自由度行星機構設計常采用積木式構成法，在二自由度基礎上采用串聯、換聯的方法實現。

串聯式三自由度變速機構是用兩個二自由度行星機構串聯而成，其擋數為兩個組成行星機構擋數的乘積。

當采用兩個傳動比相同的行星機構串聯時，擋數將減少一個，因此不宜采用。通常用一個二擋行星機構作為高、低擋，而串聯二擋或三擋行星機構組成4個或6個前進擋。也有用一個二自由度機構作為正、倒擋，串聯四擋行星機構而形成4前4倒傳動，如“豹”1式坦克用的4HP-250型傳動。

換聯式三自由度行星變速機構是在一個二自由度變速機構上，增加一個離合器換聯構件實現，有外換聯和內換聯兩種。外換聯式是換聯輸入軸或輸出軸。對主要是減速擋的傳動應選用換聯輸入軸，對主要是增速擋的傳動應考慮換聯輸出軸。圖1-16為兩種外換聯式行星變速機構。圖中（a）為用L2換聯輸入軸的M1坦克X-1100傳動，圖中（b）為用L2換聯輸出軸的M26坦克傳動。外換聯式三自由度變速機構，當只增加一個離合器而不增加制動件時，其擋數為2×（擋數-1）。抉聯后各擋傳動比不一定全部滿足要求，所以通常選用其中幾個擋。因為倒擋只要1、2個，而且傳動比允許變動大，故常采用。X-1100傳動就是換聯主動件獲得2個倒擋的。

另一種是內換聯式三自由度行星變速機構，在二自由度變速機構基礎上，增加一個離合器改換行星機構的內部聯結，以形成新的二自由度機構以獲得新傳動比。如T-72雙側行星變速器，用一個離合器換聯使復合行星排整體旋轉，獲6、7兩個擋。

四自由度行星變速機構，通常是在三自由度變速機構上再串聯一個二自由度機構而成。為獲得直接擋，它有三個離合器。如英國TN-37型傳動的變速機構，它是在兩個單行星排二自由度機構后再串聯所有行星排，所有行星排k值相同，獲得4前4倒傳動。

3.換擋離合器和制動器

在綜合傳動定軸式變速機構中，用離合器實現換擋。行星變速機構中，用離合器和制動器實現換擋，其中離合器通常實現直接擋，其結構采用多片結構，具有尺寸小，工作可靠的優點。離合器由主動片、被動片、加壓油缸組成。通常摩擦副材料為鋼對銅基粉末冶金，靜摩擦系數為0.1～0.12，動摩擦系數為0.06～0.08，允許比壓為4MPa。為破壞油膜形成和冷卻摩擦表面，在粉末冶金襯面上開有小槽，離合器（制動器）的儲備系數對換擋離合器選β為1.1～1.25，對變矩器閉鎖離合器選β為1.3～1.5，摩擦表面內外徑比與結構有關，通常在0.5～0.8之間選取。在結構尺寸允許條件下，最大切線速度不超過允許值時，外徑應盡可能選大，以提高傳遞轉矩的能力。

在離合器（制動器）換擋過程中，滑摩產生的熱量由冷卻油帶走，設計中需進行滑摩功和熱負荷計算，用單位面積滑摩功、滑摩功率和摩擦片平均溫度三項指標來評價。同時通過熱平衡計算和實驗，確定冷卻油流量。為使空轉時摩擦片分離徹底，減小帶排損失，有的在摩擦片間裝有分離彈簧，有的將鋼片做成略帶碟形。為分離后消除油缸內離心油壓的作用，油缸上設有排空油液的結構。為保證換擋過程摩擦元件平穩結合，功率不中斷，在換擋油路中設有緩沖閥，控制分離、結合離合器的放、充油時刻和油壓增長規律，改善換擋品質。

四、轉向機構和制動器的技術進步

（一）轉向機構

履帶裝甲車輛的轉向機構，在發展中經歷了諸多類型、方案、結構的變革，從最早期的雙側變速器方案，經單差速器、轉向離合器、雙差速器、二級行星轉向機、多半徑雙流轉向，最后實現了液壓無級轉向，達到了長期追求的像輪式車輛轉向一樣方便的目標。

1.轉向機構分類

轉向機構按運動學分為獨立式和差速式兩類，按功率流分為單功率流和雙功率流兩類，如表1-3所示。

獨立式轉向機構，當車輛由直駛工況變為轉向工況時，只改變一側履帶速度，另一側履帶速度不變，而車輛幾何中心速度改變。

差速式轉向機構，當車輛由直駛工況變為轉向工況時，一側履帶升高的速度等于另一側履帶降低的速度，而車輛幾何中心速度不變。

單功率流轉向機構轉向時，其功率輸出與直駛功率輸出相同，只有一路，只是兩側履帶速度不同。圖1-17為兩種單功率流轉向機構的傳動簡圖。

雙功率流轉向機構轉向時，通過匯流行星排在直駛功率流上加兩個方向相反的轉向功率流，使兩側履帶產生速度差。匯流排的連接方式是變速機構功率由齒圈輸入，轉向機構功率由太陽輪輸入，匯流后由框架輸出。變速機構和轉向機構組成雙功率流傳動。

2.雙功率流轉向機構

（1）六種典型的雙流轉向機構。雙功率流傳動的獨立式和差速式轉向機構分別采用離合器和差速器實現。轉向功率由太陽輪輸入匯流排，按直駛時匯流行星排太陽輪轉速相對齒圈轉速相同、相反或為零的狀態，可分為正獨立式、負獨立式、零獨立式、正差速式、負差速式和零差速式。由于負獨立式轉向時，一側速度不變，而另一側速度增高，使轉向所需功率加大，并可能發生危險，因此履帶車輛不予采用。兩種獨立式雙流轉向傳動簡圖見圖1-18。四種差速式雙流轉向傳動簡圖見圖1-19。圖中k為匯流行星排特性參數。i_z=i_za·i_zb·i_zc·i_y為轉向功率流傳動比（機械雙流轉向傳動比i_y=1），i_Bn=i_q·i_a·i_b為變速功率流某擋傳動比。各雙流轉向機構規定轉向半徑計算式見表1-4。

（2）雙功率流機械轉向傳動。現代坦克采用各種雙功率流轉向的傳動，CD850型傳動為正差速式轉向雙功率流傳動，用于美國M46、M47、M48、M60和以色列梅卡瓦坦克。德國4HP-250型傳動為零差速式雙功率流傳動，用于“豹”1坦克。英國TN-12型傳動為負差速式雙功率流傳動，用于英國奇伏坦坦克。

機械式雙功率流傳動的轉向半徑數通常與變速機構擋數相同，轉向是有級的，空擋為零轉向半徑，低擋可獲得小轉向半徑，高擋獲得大轉向半徑。為增加轉向半徑數量，轉向機構可設多個擋，使在一個排擋下，具有多個規定轉向半徑，如4HP-250型傳動，有大、小兩個轉向半徑，LSG3000型傳動有大、中、小三個轉向半徑。

圖1-20為前蘇聯ATЛ牽引車傳動簡圖，采用正獨立式雙流轉向機構。直駛時左右轉向離合器分離，制動器制動。轉向時，分離一側制動器，結合一側轉向離合器，輸入轉向功率到一側匯流排太陽輪，使—側履帶減速，實現轉向。這種傳動每擋只有一個規定轉向半徑工況，在其余工況，離合器處在滑摩狀態下工作。

圖1-21為德國LSG3000型傳動簡圖。采用零差速式轉向機構，每擋有大、中、小三個規定轉向半徑，代表了機械轉向的最高水平。直駛時，左右轉向離合器均結合，使兩側匯流排的太陽輪閉鎖，保持直駛穩定性。當轉向時，分離一側轉向離合器，結合三半徑轉向機構的左側離合器獲小轉向半徑；制動中間制動器獲中轉向半徑；結合右側離合器獲大轉向半徑。

3.雙功率流液壓轉向機構

（1）液壓轉向原理　機械式雙功率流轉向機構規定轉向半徑是有級的，不能連續變化，當進行滑摩轉向時，產生劇烈磨損并消耗大量功率，降低了平均行駛速度。因此各國學者不斷地進行無級轉向技術研究。由于技術進步，大功率、高壓、高轉速、大流量的液壓泵-電動機傳動系統技術日趨成熟，體積重量指標能為坦克傳動接受。20世紀60年代開始，在瑞士PZ61坦克傳動上首先應用了液壓轉向技術，到80年代，西方國家主要坦克上采用了液壓無級轉向。運動學方案采用零差速式雙流傳動。用變量泵定量電動機組成無級轉向機構。

在車輛任一排擋下需轉向時，操縱變量泵變量機構向正向或負向實現左、右轉向。轉向半徑隨變量機構作無級變化，直駛時放在零位。

當變量泵的變量機構變量率ε在-1、0、+1內變化時，變量泵轉速不變，輸入轉矩從0變到正向或負向最大，流量從0變到正向最大或負向最大。而定量電動機轉速也從正向最大到負向最大，使電動機輸出轉矩在正、負方向保持不變，實現了駕駛員可控的無級轉向。

（2）雙功率流液壓轉向傳動 20世紀80年代開始裝甲車輛雙功率流液壓轉向技術得到發展和應用，90年代西方主戰坦克均采用了這種傳動。圖1-22所示為美國HS-400傳動，用于LVTP-7登陸車。特點是采用定軸變速機構，液壓離合器換擋，轉向功率在變矩器前（泵輪）分流，結構簡單，適用于輕型車輛。

圖1-23為Allison X-1100傳動，用于美國M1坦克，特點是采用三自由度行星式變速機構，大功率徑向鋼球泵和電動機的轉向機構，轉向功率在變矩器后（渦輪）分流。

英國挑戰者坦克TN-54的傳動液壓轉向機構，采用雙泵雙電動機方案，能保證液壓轉向功率，這樣可選用較小排量的泵和電動機。法國勒克萊爾坦克的ESM-500傳動，采用了雙行星排四自由度變速機構，液壓轉向機構采用大功率連體泵-電動機，兩者并聯組合成整體，作為傳動部件的一個模塊。

（3）液壓復合轉向雙功率流傳動　由于大功率液壓轉向泵、馬達制造技術精密復雜、生產困難、效率不高。因此發展了用較小功率泵、電動機作為無級調節元件，再并聯液力或機械的助力機構，以滿足轉向功率的要求。

液壓液力復合轉向機構或稱動靜液轉向機構，應用于德國RENK公司生產的HSWL型系列傳動中。圖1-24為用于“豹”2坦克上的HSWL354雙功率流傳動。其轉向機構特點是：當液壓泵、電動機提供轉向方矩不足時，兩個助力耦合器中一個充油，以幫助左轉或右轉。由于耦合器是不可控的，為保持直線行駛的穩定性，液壓泵電動機系統要能提供太陽輪液壓閉鎖力矩，由此決定了所需最小液壓功率，通常按在雪地上零半徑轉向時考慮，所需功率約為總轉向功率的30%。

液壓機械復合轉向機構，是由液壓泵、電動機與行星機構結合組成多段液壓機械雙功率流傳動，轉向功率經行星機構分流，就可采用功率小的泵和電動機。

（二）制動器

坦克裝甲車輛制動器的作用是使車輛有效減速、停車和駐車，保證行車安全，使機動性得到充分發揮。傳統采用的機械式制動器有帶式、片式和盤式三種。前蘇聯坦克采用帶式制動器，布置在二級行星轉向機外緣，重量輕，占空間小。美國綜合傳動采用濕式片式制動器，歐洲國家的傳動常采用盤式制動器，后兩種制動器在使用中不需調整。

隨著車速提高和車重增加，要求制動器消耗的能量急劇增加，主戰坦克在最大車速65km/h時制動功率達550kW。因此現代綜合傳動中增加了液力減速器，用于高速或下長坡時的制動，以減輕機械制動器負擔，延長其使用壽命。液力減速器由兩個帶葉片的工作輪組成，其中一個工作輪固定在箱體上不轉動，調節充油量，改變制動力矩大小。為提高制動效果和簡化操作，研究發展了液-機聯合制動系統。

德國LSG3000綜合傳動中，應用了液-機聯合制動系統，當正常制動時，由聯合制動系統控制，在車速v_max至0.5v_max范圍內液力減速器單獨工作，通過控制進出液力減速器油量得到制動恒轉矩。當車速降至0.5v_max以下時，盤式制動器參加工作，由制動系統控制，使液力減速器和盤式制動器聯合制動，仍保持恒制動轉矩，制動轉矩特性如圖1-25（a）所示。

當緊急制動時，由制動系統控制，在全部制動過程中，其制動轉矩為液力減速器和盤式制動器各自制動轉矩之和。如圖1-25（b）所示。

五、操縱裝置的技術進步

坦克裝甲車輛操縱裝置的功用是用以控制推進系統各部件實現行駛的各種功能。它的功能主要包括發動機操縱、主離合器操縱、變速箱換擋操縱、轉向操縱和其他輔助機構操縱等。操縱裝置應工作可靠，操縱輕便，充分發揮機動性和戰斗力。操縱裝置按結構一般分為機械式、液壓式、電液式三種。

（一）機械式操縱裝置

機械式操縱裝置有直接作用式和助力式兩種。直接作用式常用于定軸式機械變速箱換擋操縱。機械變速操縱裝置為使換擋擋位正確，設計有定位器。為保證不掛雙擋和不掉擋，設計有閉鎖器和止動機構。助力式常用于主離合器、轉向機和制動器操縱，因這些部件所需操縱力大，通常采用彈簧助力，利用彈簧變形來儲存被操縱部件工作時作出的功在駕駛員操縱時助力。

在機械式操縱裝置設計中應確定操縱裝置的傳動比，使操縱力和行程符合人機工程要求；決定機構方案、助力方式，注意減少拉桿關節摩擦，提高力效率，加大拉桿剛度，提高行程效率以減小操縱功。

機械式操縱裝置結構簡單，工作可靠，在第二次世界大戰后仍為大多數坦克所采用，如前蘇聯T-54坦克，中國59式坦克。為減小操縱力，前蘇聯T-62坦克主離合器采用了氣壓助力操縱，T-55坦克轉向機構采用了液壓助力操縱。

（二）液壓式操縱裝置

液壓式操縱裝置應用于用離合器或制動器換擋的傳動中，由油源（油箱、油濾、油泵）、操縱閥、壓力控制閥、換擋閥和散熱器等組成，除操縱功能外，兼有對傳動裝置冷卻和潤滑功能。為保證被操縱件工作特性（作用強度和速度），通常設計成隨動結構，隨操縱手柄的位移或力而變化。傳統液壓操縱裝置為純液壓的，用手操縱換擋閥，接通油路，如T-72雙側變速箱操縱。

（三）電液式操縱裝置

電液式操縱裝置采用電磁閥控制換擋，有手動和自動兩種。

圖1-26為電液換擋操縱原理圖。當手動或自動操縱電磁閥2通電時，接通主油壓p，作用在先導閥1右端，使換擋閥3左端排油卸壓，換擋閥左移，接通向離合器7（制動器）充油油路，使其結合。為使離合器結合過程平穩，在油路中設有節流型緩沖結構，它由蓄壓器5和節流孔6組成。向離合器油缸充油初時，很快將間隙消除，蓄壓器壓力增大，推動換擋閥左移節流，使油缸油壓緩慢增長，最后離合器平穩結合。緩沖過程同時還受發動機油門信號壓力4控制，油門大時緩沖作用加強。

圖1-27為LSG3000型傳動電液操縱液壓系統原理圖。其功能為供油、潤滑、冷卻。主泵向壓力油箱供油，壓力油箱油壓為0.23～0.3MPa，補償油泵向液力變矩器供油，并構成冷卻補償油路。液力減速器由壓力油箱供油，用腳踏閥控制制動。變速泵和轉向泵分別向變速和轉向控制油路供油，控制油壓為1.4～1.6MPa。

圖1-28為LSG3000型傳動的變速和轉向控制系統原理圖。

變速控制壓力油由變速泵供給。換擋信號控制電磁閥，油壓推動先導閥使換擋閥動作，接通壓力油到離合器油缸油路，實現換擋。轉向控制油壓由轉向泵提供。操縱轉向方向盤控制相應轉向閥，實現大、中、小三種規定轉向半徑。

（四）電液自動換擋裝置

為減輕駕駛員疲勞，充分發揮動力傳動裝置性能，在電液操縱基礎上增加自動換擋功能。20世紀70年代坦克裝甲車輛開始采用電液自動換擋系統，使傳動技術向自動化發展。現代坦克液力機械綜合傳動，大多采用了電液自動換擋方式。LSG3000傳動電液自動換擋系統框圖如圖1-29所示。它由車速、油門傳感器、選擋器、電子控制單元（ECU）、控制程序、電磁閥等組成。當選擋器位置放在4位置時，可在1～4擋間自動換擋，放在3位置、2位置可在1擋和3擋、1擋和2擋間自動換擋。

自動換擋控制分單參數和雙參數兩種，單參數控制是換擋點只決定于車速v，雙參數控制的換擋點不僅決定于車速v還與油門開度α有關。描述相鄰兩排擋間自動換擋點與控制參數之間的關系線圖稱為換擋規律，它是自動換擋的基本特性，如圖1-30上部所示。圖中實線為升擋規律，虛線為降擋規律，圖下部為對應的發動機轉速n與車速v的關系。由圖可見，在同一油門下，升擋和降擋的換擋時刻是不同的，降擋比升擋晚，稱換擋延遲。它對自動換擋系統是十分必要的，它的作用是保證擋位控制的穩定性，有利于減小換擋循環，使駕駛員可以干預換擋、提前升擋或強制降擋。

電液自動換擋裝置的換擋規律通常根據車輛運行需要，設計成功率型和經濟型兩種，前者考慮換擋和使用過程充分利用發動機功率，提高動力性，后者考慮降低油耗，提高經濟性。在坦克裝甲車輛傳動首要考慮的是動力性，應用功率型自動換擋規律。

自動換擋規律編入控制程序，車輛行駛時ECU根據車速、油門信號判斷，然后發出換擋指令，由電磁閥接通換擋油路進行換擋操作。首先控制閉鎖離合器解鎖，使機械傳動變為液力傳動，然后分開離合器（或制動器），再結合新擋位的離合器（或制動器），最后在規定渦輪轉速下使其閉鎖。為避免掛雙擋，使功率又不中斷和減小沖擊，控制分離和結合離合器（或制動器）的油壓十分重要。為改善換擋品質，通常采用時間控制，對解鎖、分離、結合、閉鎖的動作時間進行合理匹配，同時增加緩沖閥，使結合離合器（或制動器）油壓分階段增長，確保換擋，減小沖擊，有利于提高傳動的使用壽命。

六、發展趨勢

履帶式坦克裝甲車輛傳動裝置的發展已完成了從固定軸階梯齒輪變速向行星齒輪變速的過渡，液力或液力機械綜合傳動已為大多數坦克裝甲車輛所采用。目前，盡管液壓機械綜合傳動還應用不廣泛，但已顯示出它的優越性，是未來坦克裝甲車輛傳動裝置的發展方向。至于電力傳動，也將隨著固態功率晶體管和超導技術的發展而趨于實用化。

傳動裝置的未來發展有以下幾點。

1.變矩器可閉鎖以減少變矩器的工作時間

鑒于變矩器傳動效率低，因而需要縮短工作時間，僅讓其在換擋、起步、爬坡時工作。變矩器閉鎖后，傳動呈機械工況，可獲得較高的傳動效率。

2.增多排擋，充分利用發動機功率

排擋越多，牽引特性曲線愈接近理想狀態。然而，排擋越多，換擋次數也越多，采用人工換擋，給駕駛員帶來繁重負擔。自動換擋技術的出現，為傳動裝置增多排擋創造了有利條件。

3.自動換擋應用越來越多

增多排擋，必須實現自動換擋。現代化戰爭對駕駛員的要求不但要駕駛車輛，而且更要集中主要精力觀察戰場形勢變化，處理各種應急情況。因此，需要借助自動換擋機構解脫駕駛員的換擋操作任務。此外，現代控制技術的發展，為實現自動換擋和遙控操作奠定了基礎。

4.無級轉向極有前途

轉向時間幾乎占車輛行駛時間的一半，轉向性能優劣對車輛機動性影響甚大。

單功率流轉向機構的轉向性能差；雙功率流機械轉向機構的規定轉向半徑數目也有限，在以非規定轉向半徑轉向時仍有滑摩，消耗功率較多。

從理論上講，液壓轉向可以實現規定轉向半徑的無級變化，但實現全功率范圍無級轉向需要很大的液壓泵和馬達，這是目前液壓技術難以實現和車輛總體設計難以接受的問題。液壓機械分流轉向可以采用小型的液壓泵和馬達來實現，是極有發展前途的轉向形式。

5.液力制動器將普遍使用

機械制動器制動能力有限，長時間連續工作存在不安全因素。車輛噸位和行駛速度的不斷增長，對車輛制動性能的要求越來越高。歐洲交通法規規定，車輛必須要有5m/s²的制動減速度，單純依靠機械制動器很難滿足使用要求。液力制動器的制動能力與行車速度成正比，車速越高，制動能力越大，而且性能穩定、工作可靠，非常適合坦克裝甲車輛的要求。液力制動器與機械制動器聯合使用，將是坦克裝甲車輛制動裝置的發展方向。

6.綜合傳動裝置是推進系統的整體設計基礎

綜合傳動裝置具有傳遞功率、變速、轉向、制動和操縱5種功能，而且集所有部件為一體，為推進系統整體設計創造了有利條件。所謂推進系統整體化設計，就是在設計時將動力傳動系統的各部件及一些附件，例如發動機、傳動裝置、冷卻系統以及燃料箱等，不是作為單個獨立部件，而是作為有機整體，提出整體綜合技術指標。具有包括變速、轉向、減速、制動和切斷動力作用在內的綜合式傳動裝置，是推進系統的一個部件，是推進系統整體化和模塊化設計的基礎，其結構和性能從屬于整體要求。

采用整體化設計方法設計推進系統，一方面為了提高可靠性，另一方面是為了通過減小動力艙體積增大推進系統單位體積功率，同時可以獲得野戰條件下整體吊裝的優點。