第1章第6节.doc

第六节 驱动桥一、驱动桥的功用、组成、类型1、功用：减速增矩；改变扭矩传递方向；实现差速传动；承受、传递各种力和力矩。2、组成：主减速器、差速器、半轴、桥壳3、类型：非断开式：车桥是整体的，或用螺栓固定成刚性结构。车轮不能独立摆动，与非独立悬架配用（CA1091）P129P131断开式：车桥中间断开铰接，两侧车轮可独立跳动，与独立悬架配用（T-815，桑塔纳）二、主减速器功用：减速增扭，改变扭矩方向。类型：按结构分：单级、双级主减速器。 按传动比分：单速、双速主减速器。 按齿轮分：圆柱齿轮式、圆锥齿轮式、双曲面齿轮式圆柱齿轮式 用于发动机横置前驱动桥车：如捷达、本田圆锥齿轮式 常用螺旋齿型，传动平稳，噪声小，结构紧凑。双曲面齿轮式 齿轮锥面为回转双曲面，主、从动轴线不相交，偏移一定距离3040mm，可使汽车重心降低，提高行驶稳定性，并且结构更紧凑、传动更平稳，噪声小。但是需特殊润滑（因齿面接触压力大，滑称速度大）。（EQ1090，BJ2020，奥迪100，切诺基）。1、单级主减速器（EQ1090）用于轿车、轻、中型货车，结构简单，体积小，重量轻，传动效率高。1）组成：一对准双曲面，壳体、轴承等。为保证主减速器工作平稳、噪声小、齿轮磨损均匀，主、从动齿轮必须有正确相对位置。并要求在结构上齿轮有足够的支承刚度，以避免传动中因零件变形较大而影响正常啮合；还应有必要的啮合调整装置。为保证支承刚度：主动齿轮与轴制为一体，前端用两个圆锥磙子轴承，后端用一个圆柱磙子轴承支承。这种支承型式称为跨置式支承。从动齿轮用螺栓固定在差速器壳体上，差速器壳用两个圆锥磙子轴承支承在主减速器壳体的座孔中，为防止从动齿轮在传动中变形过大，在啮合点背面装有止推螺栓，装配时，二者间的间隙为0.30.5mm。2）主减速器的检调轴承预紧度的检调装配时，圆锥滚子轴承应有一定预紧度，以减小在承受轴向力时产生的轴向位移，提高支承刚度，保证正常啮合，但不能过紧，过紧传动效率下降，磨损快，寿命低。预紧度检查：可用弹簧称，扭力表测定预紧度调整：齿侧间隙的检调检查：用铅丝，百分表调整：轴向移动齿轮，用调整垫片或调整螺母。啮合印迹的检调 齿轮啮合是否正常可通过检查啮合印迹判断。检查方法：在主动锥齿轮上（或在从动锥齿轮上）涂上红色颜料（红丹粉十机油），安装好后，转动主动齿轮，从动齿轮齿面上会粘上红色印迹。如果印迹在正反两工作面上均位于齿中间，接近齿长方向小端，并占齿长的60以上为正常印迹（标准印迹）P1134图1810。否则应调整。 调整方法：轴向移动齿轮，改变安装距，用垫片或螺母。主减速器调整顺序：轴承紧度、啮合间隙（侧隙）、印迹 主减速器的润滑方式，飞润滑，壳内贮有润滑油，为保证主动齿轮轴承润滑，壳体内铸有油道，壳体上有通气螺塞，使内腔通大气，壳体上还有加、放油螺塞。2、双级主减速器（CA1091）用在单级主减速器不能满足工作要求的情况下。双级主减速器组成：有两级传动副，第一级圆锥螺旋齿轮，第二级圆柱斜齿轮。（）双级主减速器第一级主动锥齿轮轴的支承常为悬臂支承，两个滚锥轴承在齿轮的前端，这种支承结构简单，但支承刚度差。多用在空间布置困难，传力较小的情况下。为增大支承刚度，轴颈尽量加粗，两轴承间距离较大（比悬臂长度大两倍以上）。调整：轴承预紧度，用垫片或螺母啮合间隙 移动齿轮，用垫片或螺母啮合印迹 3、轮边减速器用于重型货车，大型客车，越野汽车实际上是将双级主减速器的第二级齿轮机构移到驱动轮附近。优点：主减速比减小，主减速器、差速器，半轴尺寸减小，提高离地间隙，改善通过性。可获得较大的驱动桥总传动比和驱动轮力矩。缺点：需两套，结构复杂 成本高。类型：行星车轮式在；应用广泛，如斯太尔重型汽车 外啮合圆柱车轮式：用于大客车，可降低地板高度（小齿轮在下部）；用于越野汽车，提高离地间隙（小齿轮在上部）。4、双速主减速器具有两种传动比，扩大了传动系变速范围，有圆柱齿轮式和行星齿轮式两种。行星齿轮式双速主减速器（布切奇）由一对圆锥齿轮和一个行星齿轮机构组成双级、双速传动系统。其中行星轮系的齿圈与主减速器从动锥齿轮相连，行星架与差速器壳体相连。动力由锥齿轮经过行星轮机构传至差速器，再由半轴传至驱动轮。在左半轴上滑套着一个接合套，接合套上有短齿圈和长齿圈（太阳轮）。高速档（一般情况下），接合套保持在左方位置，接合套短齿圈与主减速器壳上固定齿圈分离，而长齿圈与行星齿轮和行星架同时合。行星轮系锁死，不起减速作用。低速档：（需较大驱动力），接合套右移到短齿圈与壳体齿圈接合，长齿圈与行星架分离，仅与行星轮接合。于是太阳轮被固定，这时齿圈主动、行星架从动、行星机构起减速作用。 5、贯穿式主减速器用于多桥驱动的汽车，其结构简单，部位通用性好。（自学）三、差速器（一）差速器功用及类型1、功用：在两侧驱动轮或两驱动桥间实现差速传动。在汽车转弯时，两侧驱动轮走过距离不同，若用同一刚性轴传动，必然会出现边滚边滑现象。同样汽车在不平路面上直线行驶，两侧车轮走过距离也不相等，也会出现边滚边滑。即使路面平直，但由于轮胎制造尺寸误差，磨损程度不同，载荷不同。轮胎气压不同，会使各轮胎的滚动半径不相等，若车轮角速度相等，也会出现边滚边滑问题。边滚边滑：导致轮胎磨损，增加动力消耗，还使转向困难，制动性能变坏。差速器能使两侧驱动轮以不同转速驱动，可避免上述问题。2、类型：按安装位置不同按性能不同（二）齿轮式差速器按输出转矩是否相等可分为：1、对称式锥齿轮差速器应用非常广泛1）组成：主动件差速器壳 与主减速器从动齿轮相连 从动件两半轴齿轮 与两侧驱动轮相连 行星齿轮装在行星轮轴上，分别与两半轴齿轮啮，行星轮轴固定在差速器壳上，共同组成行星架。行星齿轮通常有两个、或四个。行星轮背面常为球面，以便于对正中心，与半轴齿轮相互啮合。由于锥齿轮在传动中，行星齿轮、半轴齿轮受很大轴向力，而齿轮与差速器壳间又有相对运动，为减磨，在半轴齿轮与壳间，行星轮与壳间均装软钢垫片（通常用铜或聚甲醛塑料制成）。在汽车行驶一定里程，垫片磨损后可更换新垫片。2）差速原理运动学特性设输入角速度（壳）为w0，输出角速度（两半轴齿轮）为w1，w2。A、B两点分别为行星齿轮与两半轴齿轮的啮合点，C点为行星轮中心点。A、B、C到差速器旋转轴线的距离为r。直线行驶，行星轮只有公转。这时，A、B、C三点圆周速度相等，均为，差速器不起差速作用。转弯行驶，行星轮不但公转，还有自转，这时：A点圆周速度B点圆周速度即：该式称为对称式锥齿轮差速器的运动特性方程式。它表明左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的2倍，与行星轮转速无关。因此，汽车转弯，或各种行驶情况下，可借行星轮自转使两侧驱动轮以不同转速在地面上滚动而无滑动。特殊运动状态：任一侧半轴齿轮转速为零，另一半轴齿轮转速为差速器壳转速2倍。差速器壳转速为零，若一侧半轴齿轮受外来力矩转动，另一侧半轴齿轮以相同速度反转。3）转矩分配动力学特性直线行驶，行星轮无自转，则行星轮为等臂杠杆，则两侧半轴齿轮获得转矩相等，且：转弯行驶，行星轮有自转，设左半轴转速n1大于右半轴转速n2，行星轮按实线箭头方向自转。此时，行星轮孔与轴颈间，齿轮背部与壳体间均产生摩擦。行星轮所受的摩擦力矩方向与其转速n4方向相反，如虚线箭头所示。此时摩擦力矩使行星轮分别对左右半轴齿轮附加作用了大小相等、方向相反的两个圆周力F1和F2，F1使快速侧半轴转矩减小， F2使慢速侧半轴转矩增大。同时，两半轴齿轮与壳间也会产生摩擦力矩使减小，使增大，因此，在行星轮有自转时：。为衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩分配特性：常用K和转矩比S来表征。锁紧系数： 转矩比：式中：等效内摩擦力矩 2慢速侧半轴转矩 1快速侧半轴转矩对称式锥齿轮差速器内摩擦力矩很小，锁紧系数K0.050.15， S=1.11.4。实际上可以认为无论左右轮转速是否相等，而转矩总是平均分配的。这样的分配比例对汽车在好路面上直驶或转弯，都是满意的。但在坏路面上行驶时，严重影响汽车通过性，当汽车一侧驱动轮接触泥泞或冰雪路面时，即使另一侧驱动轮在好路面上，会因泥泞路面上的车轮原地滑转，而不能前进。原因是泥泞路面上的车轮与路面的附着力很小。路面只能对半轴作用很小的反作用转矩，虽然另一车轮与路面附着力很大，但因差速器转矩分配的特性，使该车轮分配到的转矩只能与传到滑转车轮上的很小的转矩相等。使总驱动力不足以克服行驶阻力，汽车不能前进。轿车和微型、轻型货车锁紧系数K=0.30.5；大型货车和越野车K=0.40.6。轿车和微型、轻型货车转矩比S=1.832、对称式圆柱齿轮差速器T-815差速器：主动件差速器壳体，上装差速锁接合套从动件两个太阳轮，分别通过两副主减速传动齿轮驱动两半轴行星齿轮三对圆柱齿轮，相互啮合，又分别与两太阳轮相啮合。行星齿轮轴固定在差速器壳上，与壳一起组成行星架。直线行驶：行星轮只公转，无自转，不起差速作用。转弯行驶：行星轮有公转，又有自转，这时每对行星齿轮的转动方向相反，使两太阳轮相对壳体向相反方向转动，实现差速。这种差速器运动学特性，动力学特性与对称式圆锥齿轮式相同。而且其锁紧系数K更小。该差速器差速锁接合套内齿圈可套在前侧太阳轮前端的短齿上，使差速器失去差速作用，可提高坏路上的通过能力。斯康尼亚LT-110轴间差速器（双行星轮机构）主动件：齿圈（48齿）从动件：行星架（上装三组行星轮）与中桥主减速器连接 太阳轮与后桥主减速器连接。太阳轮24齿不起差速作用时，行星轮无自转，行星架，太阳轮与齿圈转速相等。起差速作用时，行星轮有自转，为分析方便，假设行星架不转，这时，行星轮只起惰轮作用：其速比为，即齿圈转一周，太阳轮转两周。可以证明该差速器：，其K也很小，也属于对称式差速器。(三)限滑差速器为提高汽车在坏路上的通过能力，对常在坏路上行驶的汽车常装用各种防滑差速器，防滑差速器可在一个驱动轮滑转时，将大部分甚至全部转矩都传递给不滑转的驱动轮，以充分发挥该驱动轮的附着力而产生足够的驱动力使汽车继续行驶。限滑差速器分类：强制锁止式、转矩敏感式、转速敏感式、主动控制式1、强制锁止式差速器在对称式差速器上设置差速锁。当一侧驱动轮滑转时，利用差速锁锁死差速器，使其不起差速作用。常见差速锁的接合套装在一侧半轴上，与半轴花键连接，在半轴上可轴向移动。接合套带端齿，可同差速器壳体上的相应端齿接合或分离。接合时差速器被锁死，不起差速作用。接合套的移动可用拨叉拨动，或采用气动装置驱动。如LT110（P150图18-33）（电控气动）强制锁止式差速器结构简单，易于制造，但操纵不便，一般需停车操纵，且过早接上或过晚摘下差速锁，在好路段均不利。一般用于重型车辆。2、转矩敏感式限滑差速器转矩敏感式限滑差速器简称转矩式限滑差速器，指差速器的限滑转矩主要与差速器壳体输入转矩密切相关的限滑差速器。此类差速器的限滑转矩与差速器壳体输入转矩成递增函数关系。转矩敏感式限滑差速器包括：锥盘式、轮齿式、摩擦式三种。（P153P155）3、转速敏感式限滑差速器转速敏感式限滑差速器简称转速式限滑差速器，指差速器的限滑转矩主要与差速器左、右半轴的转速差密切相关的限滑差速器。此类差速器的限滑转矩与差速器左、右半轴的转速差成递增函数关系。这种差速器往往是利用液体的粘性摩擦特性，实现限滑作用的。（P156P158）4、主动控制式限滑差速器这种差速器一般是通过电子装置或电液控制装置来实现限滑的限滑差速器，能使两侧驱动轮实时获得更好的驱动附着效果。（P158P159）。5、其他常用的限滑差速器其他常用的限滑差速器包括：托森差速器、滑块凸轮式差速器、牙嵌式自由轮差速器等。（P159P165）四、变速驱动桥（自学）五、驱动车轮的传动装置（半轴）与桥壳（一）半轴及支承型式半轴是差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴，其内端与差速器半轴齿轮连接，外端与驱动轮轮毂相连。半轴与驱动轮轮毂在桥壳上的支承型式，决定了半轴状况。半轴支承型式分为：全浮式，半浮式，浮式。1、全浮式半轴支承：广泛用于各型货车、客车特点：半轴外端直接与轮毂相连，轮毂通过两个相距较远的轴承支承在半轴套管上，半轴套管固定在桥壳上。这种支承半轴与桥壳无直接联系。半轴内端用花键与半轴半轮连接。半轮齿轮轴颈支承在差速器壳孔内，差速器壳直接支承在桥壳上。受力：路面对车轮的反力：垂直反力Z、切向反力X、侧向反力Y。Z、Y造成力图使驱动桥在横向平面内的弯矩。X一方面造成力图使驱动桥在水平面仙的弯矩；另一方面造成对半轴的反转矩。反转矩直接由半轴承受。X、Y、Z三个反力及由他们形成的弯矩，由轮毂通过两个轴承传给桥壳。作用在主减速器从动齿轮上的力及弯矩全部由差速器壳承受，也与半轴无关。半轴也只受转矩。因此，这种支承型式，半轴只受扭（只承受转矩），不承受其它任何反力和弯矩。故称全浮式。浮指卸除了半轴弯矩而言。优点：半轴易于拆装，只需拧下半轴凸缘上螺钉，就可拆出半轴，而车轮与桥壳照样支持住汽车。2、半浮式半轴支承广泛用于轿车、轻型汽车特点：半轴内端与全浮相同，外端是锥形的，最外端有螺纹，轮毂有相应锥孔与半轴配合，用键连接，并用螺母固定。半轴用轴承直接支承在桥壳凸缘上。受力：内端只承受转矩，不受其它反力和弯矩。外端，作用于车轮上的各向反力和弯矩必须经过半轴才能传给驱动桥壳。这种支承型式，内端只受扭，外端却受全部反力和弯矩，故称半浮式。半轴本身结构除上述两种最常见型式外，受驱动桥结构型式影响，在转向驱动桥中，半轴应断开，并用等速万向节连接。在断开式驱动桥中，半轴也分断、并用万向节和滑动花键或伸缩型等速万向节连接。（二）桥壳1、功用：支承保护主减速器、差速器、半轴，固定驱动轮轴向位置；与从动桥一起支承车架及以上各种的重量；行驶时，承受车轮传来的路面反力、力矩，并传给车架。2、类型：整体式：中部为环形空心梁，可铸造或焊接面成。分段式：一般分两段，由螺栓连成一体。分段式比整体式易于制造，加工简便，但维修保养不便。拆检主减速器、差速器时，必须把整个驱动桥从汽车上拆下来，目前应用很少。 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