基于傳動比計算的行星轉(zhuǎn)向器控制原理分析

李開龍， 姚金聲， 劉東亞

（中國人民解放軍裝甲兵學(xué)院，安徽蚌埠233050）

0 引言

坦克的轉(zhuǎn)向是依靠兩側(cè)履帶的速度差來實(shí)現(xiàn)的，控制兩側(cè)履帶的速度差可以通過轉(zhuǎn)向離合器、雙變速箱和行星轉(zhuǎn)向器等方法來實(shí)現(xiàn)，但目前我軍所使用的大部分坦克，如96式坦克還是通過在坦克左右兩側(cè)各安裝一個行星轉(zhuǎn)向器來控制主動輪的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制兩側(cè)履帶的速度差來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的。坦克上的行星轉(zhuǎn)向器除控制坦克轉(zhuǎn)向以外還可以使坦克制動和停車。

1 行星轉(zhuǎn)向器的工作

坦克上的行星轉(zhuǎn)向器由行星傳動器、閉鎖離合器和制動器（大小制動器）組成，具有直接傳動、減速傳動和制動3種方式，保證坦克直線行駛、轉(zhuǎn)向和停車。圖1是坦克行星轉(zhuǎn)向器的工作原理示意圖。其中周轉(zhuǎn)齒輪3是輸入構(gòu)件（齒數(shù)76），行星架H是輸出構(gòu)件，它與制動器中的大制動鼓以及閉鎖離合器中的外鼓在結(jié)構(gòu)中聯(lián)成了一體，另外太陽齒輪1（齒數(shù)32）與制動器中的小制動鼓以及閉鎖離合器中的內(nèi)鼓在結(jié)構(gòu)中聯(lián)成了一體。直接傳動、減速傳動和制動3種方式對應(yīng)坦克上操縱桿的位置分別是最前位置、第一位置和第二位置。如果坦克上兩側(cè)的操縱桿都在最前位置或第一位置時，坦克就直線行駛；如果坦克上一側(cè)的操縱桿在最前位置或第一位置時，另一側(cè)的操縱桿在第一位置或第二位置時，坦克就實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；如果坦克上兩側(cè)的操縱桿都位于第二位置時，坦克就停車。

機(jī)構(gòu)的自由度為 F=3n-2pL-ph=3×4-2×4-2=2。

因此，行星轉(zhuǎn)向器需要2個輸入構(gòu)件，其工作才是確定的，但坦克上的行星轉(zhuǎn)向器只有一個輸入構(gòu)件3，它是如何實(shí)現(xiàn)這3種傳動方式的呢？

圖1 行星轉(zhuǎn)向器工作原理示意圖

2 基于傳動比的工作狀態(tài)分析

2.1 直接傳動

直接傳動時，行星轉(zhuǎn)向器中的行星架H與太陽齒輪1聯(lián)為一體，如圖2所示。

機(jī)構(gòu)的自由度為 F=3n-2pL-ph=3×3-2×3-2=1。

圖2 直接傳動時工作原理示意圖

機(jī)構(gòu)的運(yùn)動是確定的。

行星轉(zhuǎn)向器各構(gòu)件轉(zhuǎn)速關(guān)系式為：

式（2）說明當(dāng)行星轉(zhuǎn)向器中的行星架H與太陽齒輪1聯(lián)為一體時，輸出構(gòu)件H的轉(zhuǎn)速與輸入構(gòu)件3的轉(zhuǎn)速相同，整個行星轉(zhuǎn)向器相當(dāng)于一個剛體，實(shí)現(xiàn)了直接傳動，此時，閉鎖離合器中的內(nèi)鼓與外鼓聯(lián)成了一體，因此，直接傳動時行星轉(zhuǎn)向器中的閉鎖離合器必須為閉鎖狀態(tài)。

2.2 減速傳動

行星轉(zhuǎn)向器減速傳動時，工作原理示意圖如圖3所示，太陽齒輪1固定。

圖3 減速傳動時工作原理示意圖

機(jī)構(gòu)的自由度為 F=3n-2pL-ph=3×3-2×3-2=1。

機(jī)構(gòu)的運(yùn)動是確定的。

因?yàn)?n1=0，代入式（1）得傳動比

式（3）說明當(dāng)行星轉(zhuǎn)動器中的太陽齒輪固定時，輸出構(gòu)件行星架H的轉(zhuǎn)速小于輸入構(gòu)件周轉(zhuǎn)齒輪3的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了減速傳動，此時，由于行星轉(zhuǎn)向器中的行星架H與太陽齒輪3未聯(lián)為一體，閉鎖離合器中的內(nèi)鼓與外鼓未聯(lián)成一體，但太陽齒輪固定，即小制動鼓固定，因此行星轉(zhuǎn)向器減速傳動時，閉鎖離合器為開鎖狀態(tài)，小制動器為制動狀態(tài)。

2.3 制動

行星轉(zhuǎn)向器制動工作時，工作原理示意圖如圖4所示，行星架H固定。

圖4 制動時工作原理示意圖

機(jī)構(gòu)的自由度為 F=3n-2pL-ph=3×3-2×3-2=1。

機(jī)構(gòu)的運(yùn)動是確定的。

因?yàn)?nH=0，代入式（1）得傳動比

式（4）說明當(dāng)行星轉(zhuǎn)向器中的行星架H固定，即輸出構(gòu)件H固定時，整個機(jī)構(gòu)無動力輸出，實(shí)現(xiàn)了制動，此時，由于行星轉(zhuǎn)向器中的行星架H與太陽齒輪3也未聯(lián)為一體，閉鎖離合器中的內(nèi)鼓與外鼓未聯(lián)成一體，但行星架H固定，即大制動鼓固定。因此行星轉(zhuǎn)向器制動時，閉鎖離合器為開鎖狀態(tài)，大制動器為制動狀態(tài)。

3結(jié)語

坦克上的行星轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)直接傳動，閉鎖離合器為閉鎖狀態(tài)，大小制動器均為未制動狀態(tài)；減速傳動和制動時，閉鎖離合器為開鎖狀態(tài)，只是減速傳動時，小制動器為制動狀態(tài)，大制動器為未制動狀態(tài)；制動時，小制動器為未制動狀態(tài)，大制動器為制動狀態(tài)。

［1］ 白海威.ZTZ96式坦克構(gòu)造與使用［M］.北京：解放軍出版社，1998.

［2］ 孫成立.裝甲車輛基礎(chǔ)［M］.蚌埠：裝甲兵學(xué)院，2013.

［3］ 孫桓.機(jī)械原理［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［4］ 楊可楨.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，1999.