商用車(chē)橋技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

■陜西漢德車(chē)橋有限公司技術(shù)中心 楊培榮

商用車(chē)橋技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

■陜西漢德車(chē)橋有限公司技術(shù)中心 楊培榮

隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)氣候、環(huán)境變化的重視，對(duì)汽車(chē)廢氣排放污染物提出了更高的排放標(biāo)準(zhǔn)，其中歐美發(fā)達(dá)國(guó)家目前實(shí)行的是歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)一般每4～5年更新一次。中國(guó)2015年1月已開(kāi)始實(shí)施國(guó)IV排放標(biāo)準(zhǔn)，2017年1月實(shí)施國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)。

2015年3月25日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議審議通過(guò)的《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略規(guī)劃中，提到十大重點(diǎn)領(lǐng)域里的第六大領(lǐng)域，明確點(diǎn)明“節(jié)能和新能源汽車(chē)”，打造升級(jí)版中國(guó)汽車(chē)制造業(yè)。

未來(lái)汽車(chē)一定圍繞節(jié)能、新能源開(kāi)展相關(guān)技術(shù)進(jìn)步，商用汽車(chē)技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑主要有：燃料及動(dòng)力系統(tǒng)升級(jí)、傳動(dòng)系統(tǒng)、汽車(chē)輕量化、汽車(chē)智能化和高效率的能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。

未來(lái)商用車(chē)的發(fā)展方向決定了其零部件的發(fā)展趨勢(shì)。車(chē)橋作為商用車(chē)的關(guān)鍵重要組成，如何保證在后續(xù)緊跟整車(chē)技術(shù)前沿、更好地做好產(chǎn)品技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)是擺在我們面前的重要課題。

現(xiàn)主流車(chē)橋的結(jié)構(gòu)形式

車(chē)橋分為轉(zhuǎn)向橋和驅(qū)動(dòng)橋。汽車(chē)上的前橋一般是轉(zhuǎn)向橋，它除能承受各個(gè)方向的力和力矩外，還能使裝在車(chē)輛兩端的車(chē)輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向，保證汽車(chē)所需要的行駛方向。驅(qū)動(dòng)橋位于車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的末端，其主要功能是將變速箱傳來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩增扭，并分配給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪使汽車(chē)行駛。

目前市場(chǎng)上的重卡車(chē)橋主要有兩大形式：一種是以STR、MAN技術(shù)為代表的輪邊減速橋，一種是以一汽、二汽和美馳為代表的單級(jí)橋。單級(jí)橋由于減少了輪邊減速器，其傳動(dòng)效率比輪邊減速橋高，傳動(dòng)比較小，在公路運(yùn)輸中處于主流；而輪邊減速橋因?yàn)閹в休嗊厹p速，所以主減速器尺寸較小，使整車(chē)通過(guò)性提高，是工程車(chē)輛的首選。當(dāng)然還有斷開(kāi)式車(chē)橋、獨(dú)立懸掛橋主要用于特種車(chē)輛例如軍車(chē)等，用量較少。

未來(lái)商用車(chē)橋的技術(shù)發(fā)展方向

1. 高效、高承載、低噪聲橋齒輪技術(shù)

隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級(jí)，卡車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)大馬力、大排量的趨勢(shì)已相當(dāng)明顯。如在2015年的上海車(chē)展，跨國(guó)商用車(chē)巨頭不僅帶來(lái)了其眾多車(chē)型，也展示了其高品質(zhì)的發(fā)動(dòng)機(jī)。國(guó)內(nèi)品牌的最大排量達(dá)到13L，功率最高可達(dá)480hp歐標(biāo)馬力（1hp=745.7W）。而國(guó)際商用車(chē)企業(yè)帶來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)排量則多為15L、16L，功率則在600hp歐標(biāo)馬力左右。這些大馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)意味著大扭矩，橋作為傳遞扭矩的重要總成必須較原來(lái)的車(chē)橋承擔(dān)更大的輸出扭矩，才能滿(mǎn)足整車(chē)發(fā)展需要。

主減速器作為車(chē)橋傳遞扭矩的關(guān)鍵組件，其主減齒輪組件設(shè)計(jì)及加工技術(shù)成為關(guān)鍵。尤其是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高，主減速比向小速比發(fā)展，原先STR橋速比主要有6.72、5.73和4.8，后續(xù)最小做到4.42，MAN單級(jí)橋速比已經(jīng)可以做到3.083，甚至有更小的趨勢(shì)。但目前國(guó)內(nèi)主減齒輪的設(shè)

計(jì)、齒輪材料熱處理、加工和檢測(cè)技術(shù)都與國(guó)外有較大的差距，國(guó)內(nèi)齒輪由于材料及制造技術(shù)原因，在售后市場(chǎng)中暴露出輪齒損壞打齒、齒面膠合剝落等問(wèn)題。輪邊減速橋中輪邊減速器齒輪組件同樣面臨高承載課題，如何控制齒圈、行星輪和太陽(yáng)輪之間的嚙合精度，解決齒輪的材料及熱處理工藝，保證組件受力均衡，以減少輪齒損壞故障。

齒輪噪聲在未來(lái)車(chē)橋要求越來(lái)越高，尤其在高檔客車(chē)上，目前國(guó)內(nèi)橋齒輪噪聲一般在85～90d B左右，不能滿(mǎn)足要求。整橋制造技術(shù)應(yīng)圍繞如何提高齒輪副加工精度及相關(guān)件軸承組合配置，使整橋噪聲降低到80d B以下。

2. 雙速主減速器技術(shù)

由于中國(guó)路況較歐美復(fù)雜，尤其是西北、西南地區(qū)山區(qū)較多，經(jīng)常有爬坡路段，要用一種主減速比來(lái)滿(mǎn)足滿(mǎn)載爬坡，而在平直良好硬路面行駛較高車(chē)速和滿(mǎn)意的燃料經(jīng)濟(jì)性，是非常困難的，采用雙速主減速器技術(shù)就可根據(jù)行駛路況選擇不同的檔位滿(mǎn)足要求。目前此技術(shù)在主流車(chē)橋技術(shù)中幾乎難以看到，但這種產(chǎn)品應(yīng)該有市場(chǎng)潛力，同時(shí)由于增加了換擋模塊，對(duì)產(chǎn)品零部件可靠性提出了更高要求。

3. 車(chē)橋輕量化

汽車(chē)輕量化是節(jié)能的最好方式，實(shí)驗(yàn)證明，如果整車(chē)重量降低10%，燃油效率提高6%～8%，排放也隨之減少。如何保證車(chē)橋的承載能力又達(dá)到重量最輕，仍是未來(lái)商用車(chē)橋發(fā)展的重要課題。橋殼作為車(chē)橋重量的重要來(lái)源，其減重方向是研發(fā)采用高強(qiáng)度鋼板材料，同時(shí)考慮如何保證高強(qiáng)度下鋼板的加工焊接工藝性，當(dāng)然這樣可以使用厚度更薄的鋼板；車(chē)橋零部件分總成集成化、模塊化設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步縮小零部件空間尺寸，減少零部件數(shù)量，減輕整橋重量，提高能源利用效率。例如：輪轂帶軸承單元總成，主減軸承單元集成化，但對(duì)零部件可靠性提出更高的要求。低密度合金材料的應(yīng)用像鋁合金在主減局部結(jié)構(gòu)的使用、輕量化盤(pán)剎制動(dòng)器的應(yīng)用等。

4. 新能源車(chē)橋

既然以電代油是未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展方向，新能源車(chē)橋技術(shù)必將快速發(fā)展。

陜汽漢德車(chē)橋于2008年開(kāi)始著力于新能源車(chē)橋的研究和開(kāi)發(fā)，承擔(dān)的“新能源車(chē)橋研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”被列入國(guó)家“863計(jì)劃”，其研發(fā)的新能源客車(chē)專(zhuān)用橋，已批量應(yīng)用于城市公交車(chē)。其中，國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)比亞迪最核心的電動(dòng)橋扭矩分配技術(shù)，代表了目前電動(dòng)車(chē)橋的技術(shù)前沿，車(chē)橋未來(lái)的電氣化也在不遠(yuǎn)的將來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5. 車(chē)橋的智能化

整車(chē)的智能化也將帶動(dòng)車(chē)橋的智能發(fā)展，影響車(chē)橋齒輪使用壽命的橋包油溫控制將是未來(lái)車(chē)橋的控制重點(diǎn)，合適的油溫對(duì)車(chē)橋齒輪的磨損、噪聲以及整車(chē)節(jié)油均有很大影響，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)配備油溫傳感器、油溫冷卻器的智能組件，可以大大提高車(chē)橋的使用壽命。當(dāng)然，像制動(dòng)系統(tǒng)摩擦片磨損極限報(bào)警裝置、智能差速鎖等轎車(chē)技術(shù)，也會(huì)逐步成為商用車(chē)橋的標(biāo)配。

國(guó)內(nèi)主要商用車(chē)橋企業(yè)的技術(shù)裝備現(xiàn)狀

陜汽漢德車(chē)橋作為國(guó)內(nèi)商用車(chē)橋行業(yè)的領(lǐng)先者，近年來(lái)先后投巨資對(duì)關(guān)鍵零部件加工線(xiàn)、裝配線(xiàn)進(jìn)行柔性化改造，其關(guān)鍵零部件：主減速器殼、差速器殼及輪邊模塊等均采用數(shù)控設(shè)備、進(jìn)口加工中心來(lái)保證其加工精度（見(jiàn)圖1）；橋殼采用具有國(guó)際先進(jìn)工藝水平的電子束焊及摩擦焊保證橋殼焊接的品質(zhì)和使用可靠性；裝配過(guò)程采用自動(dòng)測(cè)量和擰緊技術(shù)，確保裝配的可靠性和穩(wěn)定性（見(jiàn)圖2）。公司建立了國(guó)家級(jí)整橋試驗(yàn)中心，購(gòu)置進(jìn)口道路模擬加載試驗(yàn)機(jī)，實(shí)現(xiàn)多方向多工況載荷譜的加載測(cè)試，為橋可靠性開(kāi)發(fā)奠定試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

未來(lái)商用車(chē)橋零部件智能制造的發(fā)展

1. 柔性化

汽車(chē)產(chǎn)品品種多樣化的趨

勢(shì)明顯，要適應(yīng)多品種、較大生產(chǎn)量的生產(chǎn)要求，柔性化已成為車(chē)橋行業(yè)制造的必然選擇。如何有效降低柔性生產(chǎn)線(xiàn)的綜合生產(chǎn)成本？將成為未來(lái)幾年各企業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向。采用高速加工中心和桁架機(jī)械手等自動(dòng)化上下料裝置，生產(chǎn)線(xiàn)一個(gè)流布局，采用柔性制造單元，且制造單元盡可能標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，實(shí)現(xiàn)多品種共線(xiàn)生產(chǎn)，應(yīng)用快換組合夾具可快速切換產(chǎn)品。

圖1　殼類(lèi)零件柔性加工生產(chǎn)線(xiàn)

圖2　國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的橋裝配線(xiàn)

典型車(chē)橋差速器殼殼體類(lèi)零件柔性加工方案：毛坯上料區(qū)有機(jī)械手抓取放入車(chē)削中心液壓三爪自定心裝置，車(chē)削中心將三爪自定心裝置連帶工件放入機(jī)床主軸，自動(dòng)執(zhí)行夾具與機(jī)床的定位夾緊，按設(shè)定程序進(jìn)行粗、精車(chē)小端外圓、內(nèi)孔及端面，車(chē)削完成后，工件連帶夾具從機(jī)床主軸脫出被機(jī)械手拉至下料區(qū)并將工件取出，直接翻轉(zhuǎn)裝入下工序夾具，車(chē)削中心完成大端內(nèi)孔球面、外圓及端面的粗、精車(chē)，完成后同樣方式轉(zhuǎn)入下道工序立式加工中心加工周圈半殼連接孔，同樣轉(zhuǎn)入最后工序精車(chē)軸頸外圓及端面，傳輸帶送至組裝區(qū)將兩半殼組裝。

2. 信息化

制造技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)趨勢(shì)是引入生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)，把工藝CAPP、ERP及PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有效管理與共享，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)可視化、數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠(chǎng)。

3. 工業(yè)4.0技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)制造智能化

目前全球正在掀起一場(chǎng)制造業(yè)變革的“大浪潮”，德國(guó)率先提出工業(yè)4.0，中國(guó)也緊跟其后。當(dāng)前，汽車(chē)制造業(yè)正在經(jīng)歷以自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化為核心的新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)。工業(yè)機(jī)器人是汽車(chē)行業(yè)實(shí)施自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)、工業(yè)4.0、智能制造車(chē)間、數(shù)字化工廠(chǎng)、智能工廠(chǎng)的重要基礎(chǔ)裝備之一。未來(lái)的車(chē)橋企業(yè)將不斷提高自動(dòng)化程度和生產(chǎn)工藝，開(kāi)展數(shù)字化智能工廠(chǎng)的研究建設(shè)，使用機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)搬運(yùn)、柔性物料傳輸、零部件自動(dòng)清洗和自動(dòng)化裝配等一系列功能。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及相關(guān)配套集成能力的不斷提高，云計(jì)算、云服務(wù)和數(shù)據(jù)通信等配套體系的建立健全，最終實(shí)現(xiàn)車(chē)橋零部件制造4.0。

收稿日期：（20150825）