第13章驱动桥

第13章驱动桥13.1概述1．驱动桥的功用1）通过主减速器齿轮的传动，降低转速，增大转矩；2）主减速器采用锥齿轮传动，改变转矩的传递方向；3）通过差速器可以使内外侧车轮以不同转速转动，适应汽车的转向要求；4）通过桥壳和车轮，实现承载及传力作用。第13章驱动桥2．驱动桥的组成主减速器、差速器、半轴、万向节、驱动桥壳（或变速器壳体）第13章驱动桥(1)主减速器:降低转速、增加扭矩、改变扭矩的传递方向。第13章驱动桥(2)差速器:使两侧车轮不等速旋转，适应转向和不同路面。第13章驱动桥(3)半轴:将扭矩从差速器传给车轮。第13章驱动桥(4)桥壳:是主减速器、差速器等传动装置的安装基础。第13章驱动桥3．结构类型1）非断开式驱动桥特点:半轴套管与主减速器壳刚性连成一体，两侧车轮和半轴不能在横向平面内做相对运动。非断开式驱动桥也称整体式驱动桥。第13章驱动桥第13章驱动桥2）断开式驱动桥结构特点车轮和车架相对独立半轴与传动轴、传动轴与驱动轮通过万向节铰链连接主减速器固定在车架上第13章驱动桥第13章驱动桥13.2主减速器一、主减速器的功用、结构型式和常用齿轮型式1．主减速器的功用1）降低转速，增大转矩；2）改变转矩旋转方向；第13章驱动桥2．结构型式1）按参加减速传动的齿轮副数目分：单级主减速器双级主减速器；2）按主减速器传动比档数分：单速式双速式；3）按齿轮副结构形式分：圆柱齿轮式圆锥齿轮式准双曲面齿轮式。第13章驱动桥3．常用的齿轮型式1）斜齿圆柱齿轮特点是主从动齿轮轴线平行。2）曲线齿锥齿轮特点是主从动锥齿轮轴线垂直且相交。3）准双曲面锥齿轮特点是主从动锥齿轮轴线垂直但不相交，有轴线偏移。第13章驱动桥4．准双曲面锥齿轮的螺旋方向与轴线偏移1）齿轮旋转方向的判断从齿轮小端向大端看，齿面向左旋为左旋齿轮，右旋为右旋齿轮，一对准双曲面锥齿轮互为左右旋。2）上下偏移的判断将小齿轮置于大齿轮右侧，小齿轮轴线在大齿轮轴线下方为下偏移，反之，为上偏移。第13章驱动桥3)轴线偏移的作用在驱动桥离地间隙h不变的情况下，可以降低主动锥齿轮的轴线位置，从而使整车车身及重心降低。第13章驱动桥二、单级主减速器1.构造：差速器轴承盖轴承调整螺母圆锥滚子轴承主减速器壳差速器壳支承螺栓从动锥齿轮进油道调整垫片防尘罩叉形凸缘油封圆锥滚子轴承调整垫片轴承座回油道圆锥滚子轴承主动锥齿轮圆柱滚子轴承行星齿轮垫片行星齿轮半轴齿轮推力垫片半轴齿轮行星齿轮轴（十字轴）螺栓主动锥齿轮和输入轴制成一体，通过三个轴承支承在主减速器壳上轴承17、13之间装有隔套和一组厚度不同的调整垫片轴承座用止口定位，用螺栓固定在主减速器前端面。接触处装调整垫片9，轴承盖上装油封12，叉形凸缘上焊防尘罩。从动锥齿轮：通过螺栓固定在差速器壳5上，两侧通过两个锥轴承3支承在主减速器壳上。从动锥齿轮啮合处背面装支承螺柱6。轴承3外侧装调整螺母2第13章驱动桥润滑：为使轴承13、17得到充分润滑，壳体4侧面铸进油道8，差速器壳转动时，将齿轮油飞溅到进油道中，多余的油又从轴承13的前方经壳体4下方回油道流回。2.工作过程：万向传动装置动力—叉形凸缘11花键—主动锥齿轮13—从动锥齿轮7——减速变向—螺栓—差速器壳5—差速器—两侧半轴—驱动车轮旋转第13章驱动桥3.结构分析1）主动锥齿轮支承型式跨置式：主动锥齿轮前后方均有轴承支承，支承刚度较大。适用于负荷较大的单级主减速器第13章驱动桥悬臂式：主动锥齿轮只在前方有支承，后方没有，支承刚度较差。适用于负荷较小的轻型车。第13章驱动桥2）从动锥齿轮支承为提高支承刚度，防止负荷过大时从动齿轮变形过大而破坏啮合，采用支承螺柱。第13章驱动桥3）主减速器调整装置(1)轴承预紧度调整装置调整垫片3调整轴承内或外圈压紧后的距离，即调整轴承的预紧度。精选隔套的长度调整轴承预紧度。主动锥齿轮轴承调整：从动锥齿轮轴承预紧度的调整：调整螺母2，增减差速器轴承外圈外端面或内圈内端面加减调整垫片调整第13章驱动桥从动锥齿轮轴承预紧度的调整：调整螺母2，增减差速器轴承外圈外端面或内圈内端面加减调整垫片调整第13章驱动桥2.齿轮啮合印痕和啮合间隙调整装置齿轮啮合印痕调整装置：增减主动锥齿轮座与主减速器壳之间的调整垫片9厚度，使主动锥齿轮相对于从动锥齿轮向外向内移动啮合间隙调整装置：从动锥齿轮轴向位移调整装置于轴承预紧度的调整装置是共用的，当预紧度调好后，将左右两侧调整螺母一侧松出多少另一侧等量紧进多少。第13章驱动桥3.从动锥齿轮止推装置支承螺柱6起止推作用，当负荷超过规定值时，变形的盆齿抵在支承螺柱端面，既限制齿轮变形，又承受部分负荷，减轻轴承附加载荷。第13章驱动桥三、双级主减速器减速比较大的主减速器，用双级主减速器。构造：第一级为圆锥齿轮传动，从动锥齿轮加热后套在中间轴的凸缘上并用铆钉铆紧。第二级为斜齿圆柱齿轮传动，第二级圆柱齿轮与中间轴制成一体。第13章驱动桥第一级锥齿轮轴承预紧度用调整垫片调整，轴向位移用调整垫片移动轴承座调整中间轴轴承预紧度及从动锥齿轮的轴向移动，用轴两端轴承盖处的垫片调整第13章驱动桥双级主减速器总结：a.第一级为圆锥齿轮传动，其调整装置与单级主减速器类同b.由于双级减速，减小了从动锥齿轮的尺寸。主动锥齿轮后方空间小，常为悬臂式支承。c.第二级为圆柱齿轮传动。圆柱齿轮多采用斜齿或人字齿，传力平稳。d.双级主减速器的减速比为两对齿轮副减速比的乘积。i0=i1i2第13章驱动桥四、双速主减速器为了充分提高汽车的动力性和经济性，有些汽车装用了两档的主减速器，此时，主减速器还兼起了副变速器的作用。第13章驱动桥第13章驱动桥五、轮边减速器在重型载货车、越野汽车或大型客车上，当要求传动系的传动比值较大，离地间隙较大时，往往在两侧驱动轮附近再增加一级减速传动，称为轮边减速器，轮边减速也可以看作是主减速器的第二级传动。第13章驱动桥第13章驱动桥六、贯通式主减速器多轴驱动汽车的各驱动桥的布置有非贯通式和贯通式两种。第13章驱动桥采用贯通式驱动桥可以减少分动器的动力输出轴数量，简化了结构。第13章驱动桥13.3差速器一、功用（1）差速特性:使左右车轮以不同的转速，进行纯滚动转向或直线行驶。（2）扭矩分配特性:把主减速器传来的扭矩平均分给两半轴，使两侧车轮驱动力尽量相等。二、分类按用途分：轮间差速器（装在驱动桥内）和轴间差速器（越野车）按性能分：普通差速器和防滑差速器。第13章驱动桥车轮的运动状态：滚动：v=rω滑动：v0，ω=0滑移；ω0，v=0滑转边滚边滑：vrω边滚边滑移；vrω，边滚边滑转滑动的危害：轮胎磨损、动力损耗、转向和制动性能下降。第13章驱动桥a)、b)圆锥齿轮式c)圆柱齿轮三、普通差速器（齿轮差速器）有圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种1一行星齿轮2、6一半轴齿轮3、5一半轴4—差速器壳（行星架）7一动力输入齿轮第13章驱动桥普通差速器中应用最广泛的是对称式锥齿轮差速器。1.构造差速器壳由两半组成，用螺栓紧固，主减速器从动齿轮用螺栓固定在差速器壳左半部凸缘上。装合时行星齿轮轴的四个轴颈装在两半差速器壳组成的十字形孔中，每个轴颈上松套一个行星齿轮，两个半轴齿轮与四个行星齿轮啮合。半轴齿轮用其轴颈支承在差速器相应孔中，其内花键与半轴相连。行星、半轴齿轮与壳体相应的摩擦面间装青铜或尼龙制的减摩垫片。第13章驱动桥第13章驱动桥（二）工作原理（1）差速器运动特性汽车直线行驶：行星齿轮两侧受力：P1=P2=P0/2行星齿轮受力平衡，不自转，只随着差速器公转，不起差速作用即：n1=n2=n0；得：n1+n2=2n0第13章驱动桥汽车转弯时：两侧驱动轮受到阻力不相等1）行星齿轮自转力矩Mr的产生转向轮转向瞬间外侧车轮拖滑、内侧车轮有滑转趋势，路面对驱动车轮产生两个方向相反的附加力（P’），经车轮、半轴反映到行星齿轮上，行星齿轮左侧受力：（P1-ΔP），右侧受力：（P2-ΔP）行星轮受力不平衡，产生自转力矩：Mr=[（P2-ΔP）—（P1-ΔP）]第13章驱动桥2）摩擦力矩M4的产生行星齿轮自转时，其背面与差速器壳之间、行星齿轮中心孔与轴之间产生摩擦力，形成阻碍行星齿轮自转的摩擦力矩M4，当MrM4时，行星齿轮就自转，在润滑良好条件下，M4很小第13章驱动桥3）差速作用产生右转向时，因行星齿轮同时存在公转和自转，因此外轮转速加快，内轮减慢，即：n’1=n1+Δn=n0+Δnn’2=n2-Δn=n0-Δn可得：n’1+n’2=2n0，此即差速特性ω4ω0Rω4r4ω4r4r4ABC第13章驱动桥（2）差速器扭矩特性无自转时：M1=M2=M0/2自转时：M1=（M0-M4）/2M2=（M0+M4）/2因M4很小，可以认为，无论左右驱动轮是否等速，转矩总是平均分配第13章驱动桥根据差速器的转速特性1.当车轮的一侧转速为零时，则另一侧车轮的转速是多少？2.当差速器壳体的转速为零时，两车轮如果运动是怎样的状态？3.如果汽车的一个车轮陷在泥中，汽车会有什么情况发生？第13章驱动桥（3）普通差速器的特殊工作情况（1）当差速器壳转速为零（如制动传动轴），转动一驱动轮，另一驱动轮必然反向转动。①n0=0；n1，n2≠0n1=-n2②n0≠0；n1=0；n2≠0n2=2n0（2）当一侧驱动轮打滑（或悬空）时，即使另一侧驱动轮在好路面上，汽车也不能行驶③M1=M2因为在泥泞路面上车轮与路面之间附着力很小，路面只能对半轴作用很小的反作用转矩，虽然另一车轮与好路面间的附着力较大，但因对称式锥齿轮差速器平均分配转矩的特点，使这一车轮分配到的转矩只能与传到滑转的驱动轮上的很小的转矩相等。以致总的牵引力不足以克服行驶阻力，汽车便不能前进。第13章驱动桥13.4防滑差速器出发点：在一个驱动轮滑转时，设法使大部分的转矩甚至是全部的转矩传给不滑转的驱动轮，以充分利用这一侧驱动轮的附着力而产生足够的驱动力，使汽车能继续行驶。一、强制锁止式差速器在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁，使之成为强制锁止式差速器。第13章驱动桥端面上有接合齿的内、外接合器分别用花键与差速器壳左端和半轴相连。外接合器可沿半轴轴向滑动，内接合器则以锁圈固定其轴向位置。工作原理：当一侧车轮处于附着力较小的路面上时，按下仪表板电钮，电磁阀接通压缩空气管路，压缩空气便从管接头进入工作缸，推动活塞克服弹簧带动外接合器右移，使之与内接合器接合。左半轴与差速器壳成为刚性连接，行星齿轮无法自转，差速器不起作用，传来的扭矩直接通过半轴驱动车轮。第13章驱动桥二、摩擦片式自锁差速器半轴齿轮上有外花键，花键上装有摩擦片和推力压盘，摩擦片外端插在差速器壳的键槽内摩擦片组可轴向移动，十字轴各端为切有V字形的轴颈，差速器壳上有V字形槽与它配合。第13章驱动桥第13章驱动桥三、托森差速器利用蜗轮蜗杆传动的不可逆性原理和齿面高摩擦条件，使差速器根据其内部内摩擦力矩大小而自动锁死或松开。托森差速器常被用于全轮驱动轿车的中央轴间差速器，后驱动桥的轮间差速器，但通常不用于转向驱动桥的轮间差速器。第13章驱动桥第13章驱动桥第13章驱动桥第13章驱动桥四、粘性联轴器利用液体的粘性摩擦特性，即硅油的粘性摩擦特性感知速度差，实现差速器限滑作用。第13章驱动桥13.5变速驱动桥驱动桥按其功能特点可以分为独立式驱动桥和变速驱动桥。独立驱动桥的特点：主减速器、差速器、半轴等都安装在独立的驱动桥壳内。变速驱动桥的特点：变速器与驱动桥两个动力总成布置在同一壳体内。第13章驱动桥第13章驱动桥第13章驱动桥第13章驱动桥13.6半轴与桥壳一、半轴功用：在差速器与驱动轮之间传递较大的扭矩。构造：一般是实心轴。半轴内端一般用花键与半轴齿轮连接，外端与轮毂连接。分类：根据半轴外端受力状况的不同，分为半浮式、3/4浮式和全浮式3种。第13章驱动桥构造：半浮式半轴内端通过花键与半轴齿轮连接。靠外端处与桥壳之间只用一个轴承支承。车轮与桥壳无直接联系而支承于半轴的外端，距支承轴承有一悬臂。作用在车轮的力都直接传给半轴，再通过轴承传给驱动桥壳体。半轴既受转矩，又受弯矩。1半浮式半轴第