第九章驱动桥.docx

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第九章驱动桥

第九章驱动桥

一、组成

主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳（万向传动装置）、轮毂。

二、功用

1．降速增矩；

2．改变动力传递方向；

3．分配转矩给各驱动轮；

4．保护、承载。

三、类型：

断开式和非断开式驱动桥

第一节主减速器

功用：

降速增矩、改变转矩旋转方向（发动机纵置时）

分类：

1．按参加减速的齿轮副数目分：

单级式和双级式主减速器。

其中双级主减速器的第二级减速器常为轮边减速器。

2．传动比档数分：

单速式和双速式；

3．齿轮副结构形式分：

圆柱齿轮式（轴线固定式、行星齿轮式）、圆锥齿轮式、准双曲面齿轮式。

一．单级主减速器

1．以东风EQ1090E单级主减速器为例，其动力传递路线

从万向传动装置连接的叉形凸缘→主动锥齿轮→从动锥齿轮（准双曲面齿轮）→差速器壳→行星齿轮十字轴→行星齿轮→半轴齿轮→半轴→驱动轮。

2．任何保证主动和从动齿轮之间正确的相对位置？

（1）主动和从动锥齿轮有足够的支承刚度，使其在运动过程中不至于发生较大的变形影响正常啮合；

（2）应有必要的啮合调整装置。

3．如何实现上述两个结构上的要求？

刚度保证

（1）主动锥齿轮与轴制成一体；

（2）主动锥齿轮前端支承在互相贴近而小端相向的两个圆锥滚子轴承，后端支承在圆柱滚子轴承上，形成跨置式支承。

（3）从动锥齿轮连接在差速器壳上，用两个小端相背的圆锥滚子轴承支承。

从动锥齿轮的背面，由支承螺栓柱以限制从动锥齿轮过度变形。

●采用相向和相背圆锥滚子轴承，主要考虑主动齿轮轴和从动齿轮的轴向移动。

啮合调整：

齿面啮合印迹和齿侧间隙的调整

（1）齿面啮合印迹的调整

通过增减主减速器壳与主动锥齿轮轴承座之间的调整垫片（垫片9）的总厚度来移动主动锥齿轮的位置获得。

调整方法：

先在主动锥齿轮轮齿上涂以红色颜料，然后用手使主动锥齿轮往复运动，从动锥齿轮轮齿的两个工作面出现红色印迹，印迹均位于齿高的中间偏小端，并占齿面宽度的60%以上，啮合正确。

（2）啮合间隙的调整

拧动调整螺母2以改变从动锥齿轮的位置。

间隙一般为0.15~0.40mm。

注意：

●主动锥齿轮圆锥滚子轴承应有一定的装配预紧度。

调整两轴承内座圈之间隔套一端的调整垫片14。

叉形凸缘的转动力矩1.0~1.5Nm为合适。

●为保证差速器圆锥滚子轴承预紧度不变，一端调整螺母拧入的圈数应等于另一端调整螺母拧出的圈数。

●两预紧度的调整须在齿轮啮合调整前进行。

4．准双曲面齿轮主减速器的优缺点

直齿圆锥齿轮→螺旋锥齿轮→准双曲面齿轮

螺旋锥齿轮不发生根切的最小齿数比直齿齿轮的最小齿数小。

结构紧凑、运转平稳噪声较小。

准双曲面齿轮比螺旋锥齿轮工作平稳性更好，轮齿的弯曲强度和接触强度更高，主动锥齿轮的轴线还可相对从动齿轮的轴线向下偏移，使车身和重心降低，有利于提高汽车的行驶稳定性。

（东风EQ1090E偏距38mm）

缺点：

齿面间有较大的相对滑动，且齿面间压力很大，齿面油膜易被破坏，须用双曲面齿轮油。

5．润滑

靠从动锥齿轮运转对各齿轮、轴和轴承飞溅润滑。

为保证主动锥齿轮轴后端的圆锥轴承的可靠润滑，在主减速器壳体铸出了进油道8和回油道16。

飞溅的润滑油经进油道8通过轴承座的孔进入两圆锥轴承的小端之间，在离心力作用下，润滑油从小端流向大端。

主减速器壳体上装有通气塞，防止壳内气压过高而使润滑油渗漏。

二．双级主减速器

为什么采用双级主减速器？

具有较大的传动比，同时保证足够的离地间隙。

结构特点：

（1）一般第一级传动比由螺旋锥齿轮副，第二级传动比采用斜齿圆柱齿轮副。

（2）主动齿轮轴多采用悬臂式支承。

原因有二。

其一是第一级传动比较小，相应从动锥齿轮直径较小，主动锥齿轮外端再加一个轴承布置困难；另外主动锥齿轮及轴颈尺寸可做得大，同时尽可能将两轴承距离加大可得到足够的支承刚度。

（3）调整：

①.主动锥齿轮轴承的预紧度，增减调整垫片8；②.中间轴圆锥滚子轴承，预紧度改变两边的调整垫片6和13；③.主动锥齿轮轴向位移，调整垫片7；④.中间轴锥齿轮轴向位移，调整垫片6和13。

注：

两组垫片的减量和增量不相等时，会破坏已调整好的预紧度。

（4）轮边减速器（行星齿轮式）：

当要获得较大的传动比和较大的离地间隙，常将双级减速器的二级减速齿轮副制成轮边减速器。

三、贯通式主减速器

定义：

前面（或后面）的两驱动桥的传动轴是串联的，传动轴从离合器较近的驱动桥穿过，通往另一驱动桥，这种驱动桥称为贯通式驱动桥，所用减速器称为贯通式减速器。

特点：

结构简化，部件通用性好，便于形成系列产品。

四、双速主减速器

特点：

由一对圆锥齿轮和一个行星齿轮机构组成。

补充：

齿轮传动基本原理：

（1）小齿轮驱动大齿轮时，输出转矩增大而转速降低；

（2）大齿轮驱动小齿轮时，输出转矩降低而转速增大；

（3）两齿轮外啮合时，其转动方向相反；

（4）两齿轮内啮合时，其转动方向相同。

行星齿轮机构由太阳轮（中心轮）、行星轮、行星架、内齿圈组成，可以提供降速档、超速档、直接档、倒档和空档。

一般采用离合器和制动器通过固定和释放行星齿轮的不同元件，来改变行驶方向和传动比。

结构：

从动锥齿轮和行星齿轮机构的内齿圈连成一体，行星架与差速器壳刚性连接（制成一体）。

动力从锥齿轮副→行星齿轮机构→差速器→半轴→驱动轮。

原理：

高速档：

接合套短齿圈变速器外壳的内齿圈B分离；接合套长齿圈同时与行星架内齿圈和行星轮啮合，行星轮机构不起减速作用。

高速档传动比

低速档动力路线：

主动锥齿轮→从动锥齿轮→从动锥齿轮内齿圈→行星轮→行星架→差速器壳→十字轴→差速器行星轮→半轴齿轮→半轴→轮毂。

此时，接合套长齿圈与行星架内齿圈分离，仅与行星轮啮合；接合套的短齿圈与变速器外壳的内齿圈B啮合，即行星机构的中心轮被固定，行星机构的传动比为

低速档传动比

第二节差速器

一、为什么要装差速器？

车轮运动的几种形式：

纯滚（左图）、

滑移（中图）、

滑转（

原地打滑）（右图）

（1）

当汽车转弯行驶时，内外两侧车轮中心在同一时间移过的曲线距离不同，外侧车轮移动的距离大于内侧车轮；

（2）汽车在不平路面上直线行驶，两侧车轮实际移过的曲线距离也不相等；

（3）由于轮胎制造尺寸误差、磨损程度、承受载荷或气压不同，各轮胎的滚动半径不相等，即使在平直路面上，在相同时间内移过的距离不相等。

若两侧车轮固定在一刚性轴上，即使两车轮以相同角速度运动，则两侧车轮必然存在一侧车轮边滚边滑移，另一侧车轮也边滚边滑移。

车轮对路面的滑移，不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，可能导致转向和制动性能的恶化。

另外，两驱动桥之间若刚性连接，也会发生各桥驱动轮的滑转现象。

因此，分别设置了轮间和轴间差速器。

二、类型：

强制锁止式齿轮差速器；

高摩擦自锁差速器（摩擦片式、滑块凸轮式）；

自由轮式差速器（牙嵌式自由轮差速器、托森差速器）

一、齿轮式差速器

1、分类

a：

圆锥齿轮式、圆柱齿轮式

b：

对称式（等转矩式），主要用于轮间差速器；

不对称式（不等转矩式），主要用于轴间差速器；

2、对称式锥齿轮差速器的结构和工作原理

结构：

（按动力路线分）

从动锥齿轮→差速器壳→十字轴→行星齿轮→半轴齿轮→半轴→驱动车轮

差速原理

（1）当行星轮无自转，只随行星十字轴架绕差速器轴线公转时，

；

（2）设行星轮自转角速度

，则对于行星轮的A点和B点（分别为行星轮与左右半轴齿轮的啮合点）有如下运动方程：

其中

（半轴齿轮转速）是绝对速度，

（差速器壳即从动锥齿轮转速）是牵连速度，

是相对速度；上述两式相加，得

讨论：

1.左右两侧半轴齿轮转速之和等于差速器转速的两倍，而与行星齿轮转速无关；

2.当其中一个

时，另一个

；

3.若

，则

。

这相当于将差速器壳锁止（中央制动器，锁住传动轴），但汽车仍然能动，所以现在逐渐取消中央制动器。

转矩分配：

主减速器传来的转矩为

，当行星齿轮没有自转时，

；

当行星齿轮有自转时，

，则由于行星轮自转，行星轮轮孔与行星齿轮轴间，及齿轮背部与差速器壳之间产生摩擦，行星齿轮所受的摩擦力矩为

，如上图所示，

，

左右轮上的转矩之差等于差速器内部摩擦力矩

；

使得转的快的半轴减速，转得慢的半轴加速，从而实现转矩的分配。

锁紧系数：

，衡量差速器内部摩擦力矩大小及转矩分配特性。

由于转矩分配特性，在通过坏路时（一边车轮在好路上，一边车轮在坏路上滑转）静止不动车轮上分配转矩与滑转车轮上的很小的转矩近似相等，总的牵引力不能克服行驶阻力，汽车不能前进。

二、强制锁止式差速器：

他是当有一侧驱动轮滑转时，将一半轴和差速器壳刚性连接，差速器不起差速作用，左右两半轴被锁成一整体一同旋转。

注意：

操纵一般要在停车时进行，过早或过迟摘下差速器锁，会出现在好路上左右轮刚性连接所产生的一系列问题。

三、高摩擦自锁式差速器：

摩擦片式自锁差速器：

在对称式锥齿轮差速器上改进，在半轴齿轮与差速器壳之间装有摩擦片、推力压盘。

直线行驶时，转矩传给半轴的路线是：

一路是经行星齿轮轴、行星齿轮→半轴齿轮→半轴（大部分转矩）；

另一路差速器壳→十字轴→半轴齿轮→推力压盘→主从动摩擦片→推力压盘轴颈→半轴

推力压盘轴向力的来源：

十字轴的端部切出凸V形斜面，在相应差速器壳体上切有凹V形斜面，两十字轴的凸V形斜面是反向安装的。

差速器壳体通过斜面对行星齿轮轴两端压紧，斜面上的轴向力迫使两行星齿轮轴分别向左右略微移动，通过行星齿轮使推力压盘压紧摩擦片。

转弯时，由于转速差和轴向力的作用，摩擦力矩使得慢转半轴传递的转矩明显增加，K可达5。

常用于轿车或轻货车上。

交通SH3281型自卸车的中后桥间采用滑块凸轮式轴间差速器。

四、牙嵌式自由轮差速器（主要中重型汽车）

主动环的孔内装有中心环，可相对主动环自由转动，无轴向移动。

中心环两侧周向分布梯形断面径向齿，分别与两从动环内侧面内圈相应梯形齿接合（采用梯形齿是防止传递扭矩过程中主从动环自动脱开，同时在结构上采用弹簧5使主从动处于接合状态）。

当左转时，左从动环转速慢于主动环，左从动环与主动环压得更紧，左从动环（左半轴）被加速驱动；而右从动环在中心环齿圈轴向力作用下右移，主从动环分离，不再传递动力。

因此不靠行星齿轮机构差速。

锁紧系数K→∞，提高通过能力，工作可靠，寿命长。

缺点：

当从动梯形环每经轴向力作用时，沿齿斜面滑动与主动环分离，又在弹簧力的作用下重新接合，因此会出现传递扭矩时断时续，引起传动装置载荷不均匀，加剧轮胎磨损。

五、托森差速器——中央轴间差速器

Audi80/Audi90全轮驱动的轴间差速器。

托森差速器主要有空心轴、前后轴蜗杆、蜗轮轴和蜗轮组成。

每一个蜗轮上固定两个圆柱直齿轮。

动力路线：

驱动力矩通过空心轴→差速器外壳→（动力分前后路线）

→前蜗轮轴→前蜗轮→前蜗杆→前差速器轴→前桥；

→后蜗轮轴→后蜗轮→后蜗杆→驱动轴凸缘法兰→后桥；

其中，三对前后蜗轮分别与前后蜗杆啮合，每个蜗轮上固定两个圆柱直齿轮。

当汽车转向时，前后驱动桥出现转速差，通过啮合的圆柱直齿轮相对转动，使一轴转速加快，另一轴转速下降，实现差速。

差速器还可使转速较低的轴（附着力大的轴）比转速较高（附着力小）的轴分配得到的驱动转矩大，差速器内速度平衡是靠圆柱直齿轮来完成的。

托森是格里森公司的注册商标，表示“转矩—灵敏差速器”。

根据蜗轮蜗杆传动基本原理，使其具有高低不同的自锁值，自锁值大小取决于蜗杆的螺旋升角及传动的摩擦条件。

螺旋升角小，自锁值大。

K约为3.5。

第三节半轴和桥壳

一、半轴

位于差速器的半轴齿轮（内端）和驱动轮毂（外端）之间的实心轴。

半轴的临界转速：

，L为轴长，D和d为轴管的外内径。

采用空心管，不仅省材料，而且可提高临界转速。

安全转速为

。

作用：

传递发动机的扭矩或承担地面反力。

支承型式（主要指轮毂与桥壳间的支承）：

全浮式半轴支承、半浮式、3/4浮式。

全浮式半轴支承：

轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子轴承支承在半轴套管上，半轴外端凸缘用螺栓与轮毂相连，内端用花键与差速器的半轴齿轮连接。

半轴只承受转矩，两端均不承受任何反力和弯矩，故称“全浮式”。

为防止轮毂在侧向力作用下轴向窜动，轮毂内的两圆锥滚子轴承有一定的预紧度，承受向内外的轴向力。

半浮式半轴支承：

半轴内端不受力及弯矩，外端承受全部弯矩。

半轴外端是锥形的，轮毂有相应的锥形孔与半轴配合。

半轴与桥壳间只有一个轴承，为使半轴免受向外侧向力拉出，该轴承应能承受向外的轴向力；行星齿轮轴中部浮套止推轴承，半轴内端正好顶着止推块，阻止朝内的侧向力的轴向窜动。

（扫描图）

二、桥壳

作用

保护作用。

主要保护主减速器、差速器和半轴；

承受路面反作用力和力矩，并经悬架传递给车架；

安装悬架和车轮，并给车轮定位。

要求

强度刚度大；

质量小；

便于拆装和调整；

便于制造和密封。

1．型式：

整体式桥壳：

整体铸造、中段铸造压入钢管、钢板冲压焊接形式

分段式桥壳。

整体式桥壳的优点：

具有较大刚度强度，便于主减速器装配、调整和维修。

整体铸造桥壳刚度大，强度高，易铸造成梁形状；主要用于中重型汽车上；

中段铸造压入钢管桥壳：

质量较轻，工艺简单，便于变形。

但刚度差，适于批量生产。

钢板冲压焊接形式桥壳具有质量小，工艺简单，材料利用率高，抗冲击性能好，成本低，适于大批量生产。

广泛用于轻货和轿车上。

分段式比整体式易于铸造，加工简单。

但维修保养不方便，少用。