第五章 驱动桥设计,第一节 概述 第二节 驱动桥的结构方案分析 第三节 主减速器设计 第四节 差速器设计 第五节 车轮传动装置设计 第六节 桥壳设计 第七节 驱动桥的结构元件,5-1概述,一、驱动桥功用: 增大由传动轴传来的转矩(降速)，改变转矩的传递方向，并将动力合理的分给左右车轮；驱动桥还要承受作用于路面和车架（或路面与车身）之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和驱动力矩二、组成：主减速器、差速器 、车轮传动装置、 驱动桥壳三、设计要求: 1.齿轮及其它传动件工作平稳，噪声低 2.外形尺寸小，最小离地间隙大 3.力求质量小，特别是簧下质量 4.选择适当的主减速比保证动力性和经济性,5.在各种转速和载荷下的传动效率高 6.桥壳有足够的强度和刚度 7.结构简单，加工工艺性好，制造容易，调整、拆装方便 8.与悬架导向机构运动协调；对转向驱动桥还应与转向机构运动协调,8.与悬架导向机构运动协调；对转向驱动桥还应与转向机构运动协调,5-2 驱动桥的结构方案分析,分类：,1)非断开式（整体式）用于非独立悬架 特点：左右两半轴由差速器刚性连接2)断开式驱动桥,主减速器、差速器,半轴,摆臂,摆臂轴,断开式驱动桥优点 (3)两半轴相互独立，抗侧滑能力强 (4)导向机构设计合理，可提高操纵稳定性,断开式驱动桥缺点：结构复杂，成本高 用途：多用于轻、小型越野车和轿车,非断开式驱动桥特点：,优点：结构简单，成本低，制造工艺性好，维修和调整易行，工作可靠。
缺点：最小离地间隙小 ；簧下质量大，车轮和车桥上的动载大；两半轴不相互独立，抗侧滑能力弱 ；操纵稳定性不好用途：广泛用于载货汽车、客车、多数越野车、部分轿车上,5-3 主减速器设计,一、主减速器结构方案分析,主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同主减速器的齿轮主要有螺旋齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式一）减速传动方案 1.螺旋锥齿轮传动 2.双曲面齿轮传动,（一）减速传动方案 3.圆柱齿轮传动 4.蜗轮蜗杆传动,1.一对螺旋圆锥齿轮,优点： 同时啮合齿数多，寿命长，制造简单，质量小,缺点: (1)有轴向力、且方向不定 (2)对啮合精度敏感，若锥顶不重合，使接触应力，弯曲应力，噪声，寿命 (3)要求制造、装配精度高,2.双曲面齿轮啮合,特点：（1）两齿轮轴线不相交，交错布置，小齿轮轴线距大齿轮水平中心线有空间偏移量 E（偏移距）,特点（2）螺旋角12， 12 . 定义：齿轮齿宽中点的切线和该中点与齿轮中心（节锥顶点）连线之间的夹角螺旋角(P138),特点（3）主从动齿轮圆周力之比,传动比（双曲面i0S、螺旋i0l ）：,尺寸相同时， i0Si0l ；,双曲面齿轮与螺旋齿轮比较,i0和D2相同时，双曲面主动齿轮D1大，轮齿强度高，支承强度高 i0和D1相同时，双曲面从动齿轮D2小，离地间隙大,双曲面齿轮传动效率（0.96）低于螺旋齿轮（0.99） ，高于蜗轮蜗杆； 双曲面齿轮主动锥齿轮大，加工时刀盘刀顶距大，刀具寿命长；,双曲面齿轮存在沿齿高方向的侧向滑动，还有沿齿长方向的纵向滑动，运转更平稳。
双螺，轮齿重合度大，传动更平稳，齿轮弯曲强度提高双曲面齿轮主动齿轮螺旋角1大，不产生根切的最小齿数可减少，有利于增大传动比 双曲面齿轮主动齿轮直径D1和螺旋角1大，相啮合的轮齿当量曲率半径大，因此齿面接触强度高3.斜齿圆柱齿轮传动,特点：用于发动机横置的前置前驱轿车驱动桥和双级主减速器驱动桥及轮边减速器4.蜗轮蜗杆传动,优点： （1）i0大，轮廓尺寸不大，质量不重， i0614 （2）工作平稳，噪声低 （3）用于多轴驱动汽车，传动系结构简单 （4）传递载荷大，寿命长,缺点： （1） 0.96 （2）齿圈要求用高质量锡青铜制造，成本高,（二）主减速器的形式,优点： 结构最简单、质量小、制造容易、拆装简便 缺点： 只能用于传递小扭矩的发动机 只能用于主传动比较小的车上，i0 < 7,1.单级主减速器,2.双级主减速器,特点： 尺寸大，质量大，成本高 与单级相比，同样传动比，可以增大离地间隙 用于中重型货车、越野车、大型客车,双级主减速器传动形式1： 一级螺旋齿轮或双曲面齿轮、二级圆柱齿轮,传动形式2： 一级行星齿轮、二级螺旋或双曲面齿轮,传动形式3： 一级圆柱、二级螺旋或双曲面齿轮,双级主减速器布置形式1： 纵向水平布置 垂向轮廓尺寸小 质心低，纵向尺寸大 用于长轴距汽车,输入轴,左半轴,右半轴,双级主减速器布置形式2： 斜向布置 利于传动轴布置 提高桥壳刚度 纵向尺寸减小,双级主减速器布置形式3： 垂向布置 纵向尺寸小，万向传动轴夹角小 适用于短轴距贯通式驱动桥 垂向尺寸大，降低了桥壳刚度,双级主减速器的分配问题： i0=i01 i02 从提高强度减轻质量，使结构尽可能紧凑等方面考虑，要求i01尽可能小，则第一级减速器以前的零件受力小； 从装配的方便性考虑，要求i02取大些；,第一级用斜齿圆柱齿轮，第二级用锥齿轮（传动方案三）时，i01应取小，可减小第二级轴向力，齿轮啮合受破坏程度，轴承受力小，寿命； i01如果取小， i02一定要取大些；一般i01=1.72.5,3.双速主减速器,换挡装置,可以实现两种传动比！可得到双倍于变速器的档位,种类1： 圆柱齿轮组尺寸大，质量大，主减速比大,3.双速主减速器,种类2： 行星齿轮组结构紧凑，刚度和强度大 用途：单桥驱动的重型汽车,由于双速主减速器无换挡同步装置，因此其主减速比的变换是在停车时进行的！,结合轮,4.贯通式主减速器,单级贯通式主减速器，形式1：双曲面齿轮传动,用于吨位较小的多桥驱动汽车上。
缺点：结构受限，主动齿轮工艺性差，速比小轴间差速器,4.贯通式主减速器,单级贯通式主减速器，形式2：蜗轮蜗杆传动,特点：质量小、噪声低、传动比大主减速器从动蜗轮,轮间差速器,贯通轴,双级贯通式主减速器,形式1：锥齿轮圆柱齿轮,特点：传动比大、结构尺寸大、从动锥齿轮支承刚度差主动锥齿轮工艺性差轴间差速器,贯通轴,应用于中、重型多桥驱动汽车,形式2：圆柱齿轮锥齿轮，结构紧凑，高度小,半轴,5.单双级减速配轮边减速器,轮边减速器（F=1）类型1：,圆柱行星齿轮式传动比大、可布置在轮毂内,用途：用于某些重型汽车、矿山自卸车、大型公共汽车、越野车轮边减速器（F=1）类型2：,圆锥行星齿轮式,结合轮（换挡用）,可变换高低档,轮边减速器类型3：,普通外啮合圆柱齿轮式（有主动齿轮上置式或主动齿轮下置式两种）,特点：（1）主动齿轮上置可提高离地间隙；（2）主动齿轮下置可降低地板高度用途：多用于越野车和城市公交车半轴,,6.主减速器主、从动齿轮的支承方案,1）、主动锥齿轮的支承,悬臂式：根据支反力确定靠近齿轮的轴承的受力,选用原则：刚度大，寿命长，调整方便，效率高，能承受双向轴向力,1）、主动锥齿轮的支承,跨置式 优点：支承刚度大，承载能力大； 缺点：空间紧张，加工困难，多用于中、重型车。
2）、从动锥齿轮的支承,轴承大端向里，以使(c+d) 要求(c+d)70D2，cd，承载合理，寿命接近从动锥齿轮加强刚度的措施： （1）将轴承预紧 （2）从动轴齿轮背面加辅助支承销(P148),目的： （1）加强刚度 （2）消除安装出现的轴向间隙及磨合期间隙增大 预紧力用摩擦力矩来衡量13Nm,1.按发动机最大转矩Temax和最低档传动比ig1确定从动锥齿轮的计算转矩Tce,二、主减速器基本参数选择与计算载荷的确定,（一）主减速器齿轮计算载荷的确定,2.按驱动轮打滑扭矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcs,3.按日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcf,当计算锥齿轮最大应力时，计算转矩Tc应取Tc=minTce,Tcs,当计算锥齿轮疲劳寿命时，Tc取Tcf1.齿数Z1、Z2 首选Z1： （1） Z1尽可能取小，货车Z1min6；轿车Z1min9； （2） Z1 、Z2不能有大于1的公约数，实现自动磨合，提高寿命； （3）希望Z1Z2 40，有足够的弯曲强度，提高重合系数；,（二） 锥齿轮主要参数的确定,2.从动齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms 增加D2影响驱动桥壳尺寸和最小离地间隙 hmin，减小D2影响跨置式支承空间和差速器的安装。
KD2为直径系数,取1315.3,端面模数ms计算： 满足两个条件 Km为模数系数取0.30.4,3.齿面宽b和节锥距A,b230%A2且b210ms 小齿轮齿面宽b1比大齿轮齿面宽b2 大10,4.双曲面齿轮副偏移距E的选择原则： 负荷小E可取大，反之则取小 E过大影响纵向滑动，过小不能发挥双曲面齿轮的特点；主传动比越大，E越大 一般，轿车、轻型货车：E 0.2D2 中重型货车、大客车：E （0.10.2）D2,双曲面齿轮上下偏移的判断（图5-17）： 从大齿轮锥顶看去，使小齿轮在右侧，小齿轮轴线在大齿轮轴线上侧为上偏移，下侧为下偏移；如果小齿轮在左侧，则相反5.中点螺旋角的选择 影响： （1）齿面重合度F ，F1.25(1.52.0) （2）轴向力 （3）轮齿强度 中点螺旋角m一般取值35o40,6.螺旋方向 影响：轴向力方向 小端向左为左旋；向右为右旋，主从动锥齿轮的螺旋方向相反选择原则： 使汽车行驶时，主动锥齿轮所受的轴向力远离锥顶； 一般，主动锥齿轮左旋，大齿轮右旋7.法向压力角 大压力角可以增加轮齿强度，减少齿数；但容易使小齿轮齿顶变尖，降低齿轮端面重合系数应合理选用：,三、主减速器锥齿轮强度计算 （1）单位齿长圆周力：p=F/b (N/mm) F作用在齿轮上的圆周力 b从动齿轮宽度 按发动机最大扭矩计算（公式5-12） 按轮胎最大附着力矩计算（公式5-13） 许用单位齿长的圆周力如表5-1，实际取值比表5-1高2025。
2）齿轮弯曲强度计算（5-14） （3）齿轮接触强度计算（5-15）,（1）齿宽中点处的圆周力,F=2T/Dm2,T从动轮上的转矩,Dm2 从动轮齿宽中点处的分度圆直径,四、主减速器锥齿轮轴承的载荷计算,1.锥齿轮齿面上的作用力,（2）锥齿轮上的轴向力和径向力 （P153）,2.锥齿轮轴承载荷（P155表5-3）,五、锥齿轮材料 要求： 弯曲疲劳强度、接触疲劳强度高，耐磨；心部有一定的韧性；锻造性能、切削性能和热处理性能良好；少用我国比较缺少的金属材料汽车主减速器锥齿轮目前常用渗碳合金钢制造驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角速度旋转这样，当汽车转向行驶时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖，而内侧车轮在滚动的同时产生滑转即使是汽车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等（轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动 车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗还会使汽车转向困难、制动性能变差为使车轮尽可能不发生滑动，在结构上必须保证各车轮能以不同的角速度转动通常从动车轮用轴承支承在心轴上，使之能以任何角速度旋转，而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接，在两根半轴之间装有差速器。
这种差速器又称为轮间差速器5-4差速器设计,5-4差速器设计,一、差速器的功用 二、对称锥齿轮差速器 1.普通锥齿轮式差速器,对称式锥齿轮差速器构造零件的分解,目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器主减速器从动齿轮,差速器左壳,差速器右壳,左半轴齿轮,右半轴齿轮,行星齿轮,行星齿轮轴,轴承,对称式锥齿轮差速器三维剖视图（名词术语复习）,半轴齿轮,半轴,十字轴,行星齿轮,半轴齿轮,差速器壳（与主减速器从动齿轮固联）,轴承,对称式锥齿轮差速器装配三维实体动画演示 说明：此动画重点演示差速器结构特点及主要零件间的空间相对位置，与真实装配过程不完全一致！,动画结束,对称式锥齿轮差速器装配动画演示,右半轴齿轮62、差速器右半壳,行星轮65、行星轮轴63,,主减速器主动齿轮39,主减速器。