减速器

第十五章驱动桥本章重点：转向桥、转向驱动桥的功用与构造，轮胎的结构型式（斜交胎与子午线胎及对汽车性能的影响），轮辋的结构型式。本章难点：转向轮定位参数的定义与作用。第一节概述一、组成驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。二、功用1.将万向传动装置输入的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现减速、增扭；2.通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向;3.通过差速器实现两侧车轮差速作用,保证内、外侧车轮以不同转速转向。驱动桥的组成：主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等。一般汽车的驱动桥由驱动桥壳1、主减速器 2、差速器 3、半轴 4 和轮毂 5 组成。从变速器或分动器经万向传动装置输入驱动桥的转矩首先传到主减速器 2，在此减速、增扭后，经差速器3 分配给左右两半轴 4，最后通过半轴外端的凸缘盘传至驱动车轮的轮毂 5。驱动桥壳 1 由主减速器和半轴套管组成。轮毂 5 借助轴承支承在半轴套管上。三、类型驱动桥的类型有断开式和非断开式驱动桥两种 1．非断开式（整体式）整个驱动桥通过弹性悬架与车架连接，由于半轴套管与主减速器是刚性连成一体的，因而两侧的半轴和驱动轮不可能在横向平面内作相对运动。故称这种驱动桥为非断开式驱动桥，亦称为整体式驱动桥。２．断开式为了提高汽车行驶平顺性和通过性，有些轿车和越野车全部或部分驱动轮采用独立悬架，即将两侧的驱动轮分别用弹性悬架与车架相联系，两轮可彼此独立地相对于车架上下跳动。与此相应，主减速器壳固定在车架上。驱动桥壳应制成分段并通过铰链连接，这种驱动桥称为断开式驱动桥，如图所示。主减速器１固定在车架或车身上，两侧车轮５分别通过各自的弹性元件３、减振器４和摆臂６组成的弹性悬架与车架相连。为适应车轮绕摆臂轴７上下跳动的需要，差速器与轮毂之间的半轴２两端用万向节连接。第二节主减速器主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。为满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是有所不同的。按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级主减速器和双级主减速器。在双级主减速器中，若第二级减速器齿轮有两副，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称为轮边减速器。按主减速器传动比档数分，有单速式和双速式。前者的传动比是固定的，后者有两个传动比供驾驶员选择以适应不同行驶条件的需要。按齿轮副结构形式分，有圆柱齿轮式、圆锥齿轮式、圆弧齿轮式、准双曲面齿轮式。一、单级主减速器目前，轿车和一般轻、中型货车采用单级主减速器，即可满足汽车动力性要求。它具有结构简单、体积小、质量轻和传动效率高等优点。右图为东风EQ1090汽车驱动桥单级主减速器及差速器总成剖面图。 1．主减速器的减速传动机构为一对准双曲面齿轮 18 和 7。主减速齿轮 18 有 6 个齿，从动齿轮 7 有 38 个齿；故主传动比 i0=6.33。 2．主动齿轮的支承形式：悬臂式、跨置式为保证主动锥齿轮有足够的支承刚度，主动锥齿轮 18 与轴制成一体，前端支承在互相贴近而小端相向的两个圆锥滚子轴承 13和 17 上，后端支承在圆柱滚子轴承 19 上，形成跨置式支承。从动齿轮的支承：跨置式环状的从动锥齿轮 7 连接在差速器壳 5 上，而差速器壳则用两个圆锥滚子轴承 3 支承在主减速器壳 4 的座孔中。在从动锥齿轮的背面，装有支承螺栓 6，以限制从动锥齿轮过度变形而影响齿轮的正常工作。装配时，支承螺栓从动锥齿轮端面之间的间隙 0.3­0.5mm。 3.轴承的调整（1）轴承预紧度（支承刚度）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: 主动轴：在两轴承内座圈之间的隔离套的一端装有一组厚度不同的调整垫片 14。如发现过紧则增加垫片 14的总厚度；反之，减小垫片的总厚度。从动轴：支承差速器壳的圆锥滚子轴承3 的预紧度靠拧动两端调整螺母 2调整。（2）啮合间隙：啮合印迹位于齿高的中间靠近小齿端，并超过齿宽的60%。 1）齿轮啮合印迹的调整目的：通过调整使啮合齿处于正确的啮合位置。调整办法: 通过调整主减速器壳与主动锥齿轮轴承座15之间的调整垫片9的总厚度，调整主动齿轮的位置。 2）齿轮齿侧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，但过大的间隙将产生冲击噪音。调整办法: 通过调整从动轴螺母2，调整从动齿轮的位置。（一边进，一边退） 4.齿形 (1)直齿锥齿轮 (2)螺旋锥齿轮 (3)准双曲面齿轮:轴线可偏移。需双曲面齿轮油近年来，准双曲面齿轮在广泛应用于轿车的基础上，越来越多的在中型、重型货车上得到采用。这是因为它与曲线齿锥齿轮相比，不仅齿轮的工作平稳性更好，轮齿的弯曲强度和接触强度更高，还具有主动齿轮的轴线相对从动齿轮轴线偏移的特点。当主动锥齿轮轴线向下偏移时，在保证一定离地间隙情况下，可降低主动锥齿轮和传动轴的位置，因而使车身和整个重心降低，这有利于提高汽车行驶稳定性。准双曲面圆锥齿轮副布置上分上偏移和下偏移。上下偏移是这样判定的：从大齿轮锥顶看，并把小齿轮置于右侧，如果小齿轮轴线为于大齿轮中心线之下为下偏移；如果小齿轮轴线为于大齿轮中心线之上为上偏移。二、双级主减速器（CA1091、Fiat）根据发动机特性和汽车使用条件，要求主减速器具有较大的主传动比，由一对锥齿轮构成的单级主减速器已不能保证足够的最小离地间隙，这时需要采用两对齿轮实现降速的双级主减速器。右图解放 CA1091 型汽车驱动桥即为双级主减速器。 1.组成两级传动，i=7.62 2. 结构特点（1）齿轮副第一级：由一对曲线齿锥齿轮副 11 和 16构成第二级：由一对斜齿圆柱齿轮副 5 和 1构成（2）主动轴锥齿轮与轴制成一体，采用悬臂式支承。 3．调整（1）轴承预紧度（支承刚度）主动轴：通过增减调整垫片 8的厚度来调整中间轴：通过改变两边侧向轴承盖 4、 15 和主减速器壳 12 间的调整垫片 6、 13 的总厚度来调整。从动轴：旋动调整螺母 3 实现。（2）啮合间隙啮合印迹：主动轴垫片 7 齿侧间隙：调整垫片6 和 13 的搭配三、贯通式主减速器有些多轴越野汽车，常采用贯通式驱动桥，其目的是使结构简化，部件的通用化性好，以及便于形成系列产品。如下图，其结构特点是：前面（或后面）两驱动桥的传动轴为串联，传动轴从距分动器较近的驱动桥中穿过，通往另一驱动桥。四、轮边减速器在重型载货车、越野汽车或大型客车上，当要求有较大的主传动比和较大的离地间隙时，往往将双级主减速器中的第二级减速齿轮机构制成同样的两套，分别安装在两侧驱动车轮的近旁，称为轮边减速器。而第一级即为主减速器。轮边减速器为安装在两侧驱动轮附近的减速机构，相当于第二级主减器。通常为行星齿轮机构。如图为 SH3540A型自卸汽车驱动桥的轮边减速器。第三节差速器一、差速器的功用和分类差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，保证左右驱动轮以不同的转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。汽车行驶过程中，车轮对路面的相对运动有两种状态——滚动和滑动。其中滑动又有滑移和滑转两种设车轮中心在车轮平面内相对路面的移动速度为 U，车轮旋转角速度为 ω，车轮纯滚动半径为 rr。若 U=rrω，则车轮对路面的运动为纯滚动；若 ω≠0，当 U=0 时，则车轮运动为纯滑转；若 U≠0，当 ω=0 时，则车轮运动为纯滑移。当汽车转弯行驶时，内、外两侧车轮中心在同一时间内移过的曲线距离显然不同，即外侧车轮移过的距离大于内侧车轮。若两侧车轮都固定在同一侧刚性转轴上，两轮角速度相等，则此时外轮必然是边滚动边滑移，内轮必然是边滚动边滑转。差速器按布置分，可分为轮间差速器和轴间差速器；按结构分，可分为普通齿轮差速器、抗滑差速器。二、齿轮式差速器 1. 类型齿轮式差速器有圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。按两侧的输出扭矩是否相等，齿轮式差速器有对称式和不对称式两类。对称式齿轮式差速器输出扭矩相等，用做轮间差速器或由平衡悬架联系的两驱动桥之间的轴间差速器。不对称式齿轮式差速器输出扭矩不等，前、后驱动桥之间或前驱动桥与中、后驱动桥之间的轴间差速器。2.对称式锥齿轮差速器目前，汽车上广泛应用的是对称式锥齿轮式差速器，其结构见下图：（1）结构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。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。半轴齿轮的轴颈支承在差速器壳左右相应的孔中，其内花键与半轴相连。与差速器壳一起转动（公转）的行星齿轮拨动两侧的半轴齿轮转动，当两侧车轮所受阻力不同时，行星齿轮还要绕自身轴线转动——自转，实现对两侧车轮的差速驱动。行星齿轮的背面和差速器壳相应位置的内表面，均做成球面，这样作能增加行星齿轮轴孔长度，有利于和两个半轴齿轮正确地啮合。在传力过程中，行星齿轮和半轴齿轮这两个锥齿轮间作用着很大的轴向力，为减少齿轮和差速器壳之间的磨损，在半轴齿轮和行星齿轮背面分别装有平垫片 2和球面垫片 7。垫片通常用软钢、铜或者聚甲醛塑料制成。差速器靠主减速器壳体中的润滑油润滑，采用飞溅润滑的方式。润滑油从差速器壳，经十字轴到行星齿轮。差速器的动力传递路线是：差速器壳、十字轴、行星齿轮、半轴齿轮、半轴、驱动轮。（2）差速原理 1）直线行驶时：行星齿轮有公转，无自转。由啮合点圆周速度得 n1=n2=n0 2）转弯行驶时：内轮滑转，外轮滑移，对半轴产生摩擦力矩，成为对行星轮的自转力矩,使行星轮自转。两侧半轴齿轮的转速关系：内侧半轴齿轮 2 的转速 n2=n0－Δn 外侧半轴齿轮 2 的转速 n1=n0+Δn 故两半轴齿轮直径相等的对称式锥齿轮差速器的运动特性方程式为 n1+n2=2n0 它表明：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。（3）转矩分配： 1）直线行驶时：M1=M2=M0/2 2）转弯时：行星齿轮自转时，行星齿轮轴和差速器壳对行星齿轮背部有摩擦力矩 MT作用，使行星齿轮对左右半轴齿轮产生大小相等、方向相反的切向力 F1和 F2。F1 使 M1 减小，F2 使 M2 增加。 M1= M0/2­ Mr M2= M0/2+Mr Mr 很小时，M1=M2=M0/2，即为等转矩分配特性方程。（4）锁紧系数 K 表示内摩擦力矩的大小和转矩的分配特性。 K=(M2－M1)/M0=Mr/M0 （5）转矩比Kb 表示转得快的半轴和转得慢的半轴的转矩比。 Kb=M2/M1=（1＋K）/（1－K）三、防滑差速器为了提高汽车在坏路上的通过能力，可采用各种型式的抗滑差速器。抗滑差速器的共同特点是在一侧驱动轮打滑时，能使大部分甚至全部转矩传给不打滑的驱动轮，充分利用另一侧不打滑驱动轮的附着力而产生足够的牵引力，使汽车继续行驶。（1）强制锁止式差速器（LT110）（2）高摩擦自锁式差速器（摩擦片）（3）托森差速器第四节半轴与桥壳一、半轴 1．作用半轴用来将差速器半轴齿轮的输出转矩传到驱动轮或轮边减速器上。在非断开式驱动桥内，半轴一般是实心的；在断开式驱动桥处，往往采用万向传动装置给驱动轮传递动力；在转向驱动桥内，半轴一般需要分为内半轴和外半轴两段，中间用等角速万向节相连接。在非断开式驱动桥内，半轴与驱动轮的轮毂在桥壳上的支承型式决定了半轴的受力状况。现代汽车多采用全浮式和半浮式两种半轴支承型式。 2.半轴的支承形式（1）全浮式半轴支承全浮式车轴支承广泛应用于各型货车上全浮式半轴在汽车静止时是不受力的，因而不用支起车桥就可以卸下半轴。在驱动桥驱动时，半轴只承受扭矩。（2）半浮式半轴支承这种支承型式只能使半轴内端不受弯矩，而外端却要承受全部弯矩，所以称为半浮式支承。半浮式半轴支承结构紧凑、重量轻。拆装不便。多用于微、轻型车。二、桥壳驱动桥壳一般由主减速器壳和半轴套管组成。其内部用来安装主减速器、差速器和半轴等；其外部通过悬架与车架相连，两端安装制动底板并连接车轮，承受悬架和车轮传来的各种作用力和力矩。驱动桥壳可分为整体式桥壳和分段式桥壳两类。整体式桥壳因强度和刚度性能好，便于主减速器的安装、调整和维修，而