第17章驱动桥

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1、桥壳 realaxlehousing 是主减速器 差速器等装置的安装基础 主减速器 Maingearbox 降低转速 增加扭矩 改变扭矩的传递方向 差速器 differential 使两侧车轮不等速旋转 以适应不同路面 半轴 Rearaxle 将扭矩从差速器传给车轮 一 驱动桥 driveaxle 功用 将万向传动装置输入的动力经减速增扭后 改变传动方向 然后分配给左右驱动轮 且允许左右驱动轮以不同转速旋转 二 组成 第17章驱动桥 三 结构类型 2 断开式驱动桥 1 非断开 整体 式驱动桥 deadaxle liveaxle 1 主减速器 1 功用 将输入的转矩增大并相应减速增扭 当发动机纵

2、置时还具有改变转矩旋转方向的作用 2 分类 按传动齿轮副的数目分 单级主减速器 双级主减速器 轮边减速器 按主减速器档位数目分 单速式 固定的传动比 双速式 有两个档位 按齿轮副结构形式分 圆柱齿轮式 圆锥齿轮式 3 主减速器基本结构与工作原理 单级主减速器 只有一对锥齿轮副传动 零件少 结构紧凑 重量轻 传动效率高 支承螺柱作用是对从动锥齿轮定位 在大负荷时 抵靠从动锥齿轮背面 保证从动齿轮的刚度限制其过度变形 支承螺柱与从动锥齿轮背面间隙为0 3 0 5mm 超过此值应调整 方法是调螺柱顶住从动锥齿轮背面 然后退1 4圈 锥齿轮的齿形 分类 螺旋锥齿轮 等高齿锥齿轮 双曲面锥齿轮 双曲面齿

3、轮特点 主从动锥齿轮轴线不相交 主动锥齿轮轴线低于或高于从动锥齿轮 优点 同时啮合齿数多 传动平稳 强度大 缺点 啮合齿面的相对滑动速度大 齿面压力大 齿面油膜易被破坏 应采用专用含防刮伤添加剂的双曲面齿轮油 齿轮的支承目的 增加支承刚度 便于拆卸 调整 主动齿轮 drivegear 的支承 跨置式 本机型 悬臂式 有的机型 从动齿轮 ringgear 的支承 跨置式 单级主减速器结构特点 轴承的预紧目的 减小锥齿轮传动过程中的轴向力引起的轴向位移 保证齿轮副的正常啮合 调整办法 调整垫片 波形套 主动锥齿轮 调整螺母 调整垫片 从动锥齿轮 齿轮啮合印迹的调整 目的 通过调整使啮合齿处于正确的

4、啮合位置 调整办法 通过调整垫片9 如上图 调整主动齿轮的位置 从动锥齿轮的正确啮合区 C 圆锥齿轮正确啮合 啮合印迹位于齿高的中间靠近小齿端 并超过齿宽的60 齿轮啮合间隙的调整 目的 使啮合齿轮副之间有合适的间隙 以消除热变形 过大的间隙将产生冲击噪音 调整办法 通过调整点片9 调整主动齿轮的位置 d 主减速器的润滑 主减速器采用飞溅润滑的方式 从动齿轮将润滑油甩到主减速器需要润滑的部位 主减速器上设有通气孔 加油孔和放油孔 润滑油 一般采用含防刮伤添加剂的齿轮油 e 主减速器对离地间隙和地板高度的影响 最小离地间隙h 汽车最低点到地面的距离 为了避免汽车的离地间隙太小和地板高度太高 应尽

5、量减小驱动桥的高度 即尽量减小从动齿轮的齿数 双级主减速器 传动方式 第一级 锥齿轮传动第二级 圆柱斜齿轮传动 特点 由两级齿轮传动 在实现较大传动比的前提下 提高离地间隙 可以通过更换不同的齿轮副实现不同的传动比 提高零部件的通用性 轮边减速器 应用 重型货车 越野车 大型客车 特点 为获得较大的传动比和离地间隙时 将双级主减速器的第二级放在驱动车轮侧 称之为轮边减速器 一般采用行星齿轮变速器 双速主减速器 特点 为了提高汽车的动力性和经济性 有些重型车辆或越野车辆采用具有两个传动比的主减速器 在好路面 用小传动比的档位行驶 提高经济性 该档位常接合 在坏路面或大载荷时 用大传动比档位 提高

6、车辆的经济性 该档位需要时接合 2 差速器 differential 1 功用 使左右车轮可以不同的车速进行纯滚动或直线行驶 将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴 使两侧的车轮驱动力相等 2 分类 按安装位置不同分 轮间差速器 轴间差速器按工作特性不同分 普通差速器 防滑差速器 1 普通齿轮差速器 I 差速器结构 II 工作情况 行星齿轮运动 公转自转 III 差速器工作原理 A点为左半轴锥齿轮与行星齿轮的啮合点 B点为右半轴锥齿轮与行星齿轮的啮合点 C点为行星齿轮的回转中心 C点的速度永远与行星齿轮轴速度相同 主动件 从动齿轮 差速器壳 行星齿轮轴从动件 半轴齿轮 设 行星齿轮轴的速度为 0A

7、 B C三点到差速器旋转中心的距离相等 均为 r当左右车轮速度相等时 行星齿轮不自转 A B C线速度相同 则有 1 2 0当左右车轮速度不相等时 假设左车轮速度较大 则行星齿轮自转 设其自转速度为 3 则 A点的线速度为 1 r 0 r 3 r B点的线速度为 2 r 0 r 3 r 1 r 2 r 2 0 r 1 2 2 0 即 对 1 2 2 0 分析 当任意一侧车轮转速为零时 另一侧车轮转速为差速器壳 行星齿轮轴 转速的2倍 当差速器壳的速度为零时 若一则半轴受其他外力矩转动 另一侧半轴齿轮则以相同转速反向转动 结论 左右两侧半轴的速度之和等于差速器壳速度的2倍 与行星齿轮的速度无关

8、IV 差速器的转矩分配 设主减速器传来的扭矩为 M0左右半轴的转矩分别为 M1 M2 当左右半轴转速不相等时 行星齿轮因为自转而产生力矩Mr M1 1 2 M0 Mr M2 1 2 M0 Mr 因对称式行星齿轮差速器的Mr很小 可近似认为 M1 M2 M0 2 当左右半轴转速相等时 M1 M2 1 2M0 因此 普通差速器具有差速不差力的特性 利于在好路面行驶 但在差的路面时 通过能力受到严重影响 n1 n2 nk 直线行驶时 路面对两侧车轮的附加力 P相等 行星齿轮受力平衡 随两半轴齿轮公转 两侧车轮转速相同 速度特性 转弯时 由于行星齿轮的公转与自转同时发生 转弯时外轮快转 内轮慢转 两轮

9、产生差速 差速器直线行驶时工作演示 差速器转弯行驶时工作演示 2 防滑差速器 作用 为提高汽车在不良路面的通过能力 当汽车一侧驱动轮发生滑转时 利用锁止装置将差速器锁止 从而将大部分或全部转矩分配给未滑转的驱动轮 充分利用未滑转车轮与地面的附着力 产生牵引力驱动汽车行驶 类型 汽车上常用的有强制锁住式差速器和自锁式差速器两类 在路况不好时 通过使用差速锁 使两根半轴连成一体 防止一侧车轮打滑使另一侧车轮不能驱动 I 强制锁住式差速器 由牙嵌式接合器及操纵机构构成差速锁 牙嵌式接合器的固定接合套用花键与差速器壳左端联接 其滑动接合套用花键与半轴联接 当需锁止时 驾驶员操纵使活塞右移 拨动滑动接合

10、套右移与固定接合套嵌合 使左半轴与差速器壳连成一体 则左右半轴锁止 直线行驶时 转矩平均分配 转矩经两路传给半轴 一路经行星齿轮 半轴齿轮 另一路由差速器壳 主从动摩擦片 推力盘 转弯时 行星齿轮自转使两半轴转速不等 由于转速差和轴向力作用 使主从动片间产生摩擦力矩 且经从动片及推力盘传给两半轴的摩擦力矩方向相反 与快转半轴旋向相反 与慢转半轴旋向相同 故能够自动地向慢转一方多分配一些转矩 II 自锁式差速器 2 主 从动摩擦片3 推力压盘 在两半轴齿轮背面与差速器壳间装一套摩擦式离合器 其推力盘以内花键与半轴联接 外花键与从动片内花键联接 主动片的外花键与差速器壳的内花键联接 十字轴与半轴端

11、部加工成凸或凹V形斜面 托森差速器是一种新型的中央轴间差速器 在四轮驱动的轿车上应用日益广泛 3 托森差速器 发动机输出的转矩经输入轴1输入变速器 经变速后由空心轴6输出到托森差速器3的外壳 经差速作用 一部分转矩通过齿轮8传至前桥 另一部分转矩经凸缘4传至后桥 实现前 后桥同时驱动和前 后轴转矩自动调节 托森差速器结构 空心轴与差速器壳通过花键连接 蜗轮轴上 中部装蜗轮 两侧各装一直齿圆柱齿轮 蜗轮分别与前 后轴蜗杆啮合 实现前 后动力输出 将普通差速器的齿轮由齿轮改成涡轮蜗杆 而安装位置和形式并不变 借由蜗轮蜗杆传动的自锁功能 蜗杆可以向蜗轮传递扭矩 而蜗轮向涡杆施以扭矩时齿间摩擦力大于所

12、传递的扭矩 而无法旋转 来实现防滑功能 托森差速器工作原理 当车辆直线行驶的时候 左右侧车轮没有转速差 差速器壳转动 带动两个蜗杆转动 此时两个蜗杆不自转 之间也没有相对转动 于是两侧的输出半轴被涡型齿轮带动并以同一个速度旋转 当一侧车轴遇到较大的阻力或另一侧车轴打滑空转的时候 则受阻侧一开始静止不动 由于差速器壳的旋转 将带动这一侧蜗杆齿轮沿着此侧输出半轴转动 这一侧的蜗杆齿轮转动的同时又带动另一侧蜗杆齿轮的旋转 但是另一侧蜗杆蜗杆齿轮与另一侧的输出半轴有自锁的效果 所以另一侧的输出半轴并不能转动 迫使另一侧蜗杆齿轮停止转动 同时也使得这一侧的蜗杆齿轮只能随着差速器壳的转动带动此侧半轴进行旋

13、转 即将扭矩分配给了受阻侧的车轴 车辆得以脱困 托森差速器运动分析 直线行驶时 n1 n2 来自发动机的动力通过空心轴2传至差速器外3 再通过蜗轮轴7传到蜗轮8 最后传到蜗杆 前 后蜗杆轴将动力分别传至前 后桥 由于两蜗杆轴转速相等 故蜗轮与蜗杆之间无相对运动 两相啮合的直齿圆柱齿轮之间亦无相对转动 差速器壳与两蜗杆轴均绕蜗杆轴线同步转动 即n1 n2 n0 其转矩平均分配 设差速器壳接受转矩为M0 前 后蜗杆轴上相应驱动转矩分别为M1 M2 则有M1 M2 M0 汽车转弯或某侧车轮陷于泥泞路面时 n1 n2 假设n1 n2 在n1作用下 前轴蜗杆1将使前端蜗轮转动 蜗轮轴上的直齿圆柱齿轮3也

14、将转动 带动与之啮合的后端直齿圆柱齿轮4同步转动 而与后端直齿圆柱齿轮同轴的蜗轮也将转动 则后端蜗轮带动后轴蜗杆2转动 当n1 n2转速差比较小时 后端蜗轮带动蜗杆摩擦力亦较小 通过差速器直齿圆柱齿轮吸收两侧输出轴的转速差 当前轴蜗杆n1较高时 蜗轮驱动蜗杆的摩擦力矩也较大 差速器将抑制该车轮的空转 将输人转矩M0多分配到后端输出轴上 转矩分配为M1 M0 Mr 2 M2 M0 Mr 2 当n2 0 前轴蜗杆空转时 由于后端蜗轮与蜗杆之间的内摩擦力矩Mr过高 使M0全部分配到后轴蜗杆上 此时 相当于差速器锁死不起差速作用 举例 桑塔纳轿车的主减速器 桑塔纳轿车差速器分解图 3 半轴与桥壳 结构

15、 实心圆轴 作用 将动力直接传递给驱动轮 支承方式 全浮式半轴支承 半浮式半轴支承 1 半轴 全浮式半轴支承 I 全浮式半轴 fullfloating 支承 半轴内端与半轴齿轮联接 外端与轮毂用螺栓联接 半轴内外端均不承受外来弯矩 半轴可以从半轴套管中抽出 拆卸容易 II 半浮式半轴 semifloating 支承 半轴内端与半轴齿轮联接 外端与轮毂用锥面及键联接 半轴用轴承直接支承在桥壳座孔内 半轴外端除承受车轮传来的弯矩外 还承受弯矩 但内部不承担弯矩 结构比全浮式简单 2 桥壳 rearaxlehousing 作用 支承并保护主减速器 差速器和半轴 固定驱动轮 使轮距保持不变 支承车架及

16、车架上各总成的重量 承受汽车行驶时 车轮传来的力和力矩 并通过悬架系统传给车架 要求 刚度和强度大 质量轻 便于主减速器的拆卸和安装 便于制造 类型 整体式 分段式 整体式 整体 铸造 式桥壳 特点 刚度大 强度高 便于主减速器的安装 调整 维修 铸造难度大 质量大 整体 钢板冲压 式桥壳 特点 质量小 制造工艺简单 材料利用率高 抗冲击性好 分段式桥壳 特点 便于制造 工艺简单 维修不便 4 驱动桥的装配 汽车前驱动桥 本章小结1 驱动桥主要由主减速器 差速器 半轴和桥壳等组成 其功用是将变速器输出的转矩传到驱动轮 实现减速增扭 并有差速作用 2 驱动桥按结构形式可分为非断开式和断开式两类 非断开式驱动桥与非独立悬架配合使用 断开式驱动桥适用于独立悬架 3 主减速器功用是减速增扭 改变转矩旋转方向 类型有单级式 双级式 单速式 双速式 圆柱齿轮式 圆锥齿轮式等 4 圆锥式主减速器调整项目 主 从动齿轮支承圆锥滚子轴承预紧度的调整 主 从动齿轮啮合间隙和位置调整 5 差速器的作用是将主减速器传来的动力传给左 右两半轴 并在车辆转弯时 使内 外两侧驱动轮转速不等 按结构分为普通锥齿轮差速