汽车的驱动桥综述

汽车底盘构造汽车底盘构造 主讲教师：徐家鹏主讲教师：徐家鹏 *1 第十八章 驱动桥 Date 2 Date 3 一、驱动桥的组成和功用 在两输输出轴间轴间 分配转转矩并保证证 两输输出轴轴可能以不同的速度旋 转转 支承汽车质车质 量，并承受由车车 轮传轮传 来的路面反力和反力矩， 并经悬经悬 架传给车传给车 架（身） 减速增扭 接受并传递转传递转 矩 1、主减速器 2、差速器 3、半轴 4、驱动桥壳 驱动桥 Date 4 Date 5 Date 6 驱动桥的功用： Ø将万向传动装置传来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 现降速、增扭； Ø通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递 方向； Ø通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证 转向时内外侧车轮以不同转速转动； Ø通过桥壳和车轮，实现承载及传力作用。 Date 7 结构类型： （1）非断开式驱动桥 当车轮采用非独立 悬架时，驱动桥采用 非断开式。其特点是 半轴套管与主减速器 壳刚性连成一体，整 个驱动桥通过弹性悬 架与车架相连，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，多 用于后驱动桥。 Date 8 Date 9 （2）断开式驱动桥 当驱动轮采用独立 悬架时，两侧的驱动 轮分别通过弹性悬架 与车架相连，两车轮 可彼此独立地相对于 车架上下跳动。与此 相对应，主减速器壳 固定在车架上，半轴 与传动轴通过万向节 铰接，传动轴又通过 万向节与驱动轮铰接 ，这种驱动桥称为断 开式驱动桥。 结构复杂、成本高、 多用于轿车和越野车 全部或部分驱动桥、 转向驱动桥。 Date 10 Date 11 第一节 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 降低转速，增大转矩； 改变转矩旋转方向。 2结构型式 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；若第二级位于两侧车轮 ，则为轮边减速器； 按主减速器传动比档数分，有单速式和双速式 ； 按齿轮副结构形式分，有圆柱齿轮式、圆锥齿 轮式和准双曲面齿轮式。 Date 12 3常用的齿轮型式 Ø斜齿圆柱齿轮 特点是主从动齿轮轴线 平行。 Ø曲线齿锥齿轮 特点是主从动锥齿轮轴 线垂直且相交。 Ø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。 Date 13 主减速器对于汽车性能影响较大的两个参数： Ø 主减速比影响汽车的动力性； Ø 最小离地间隙影响汽车的通过性。 Date 14 二、单级主减速器 单级主减速器 是指主减速传动是 由一对齿轮传动完 成的。 结构简单，质 量轻，制造容易， 成本低，维修方便 ；但i0不能太大 (i07)。 广泛用于 轿车、轻型车上。 Date 15 三、双级主减速器 要求主减速器 有较大传动比时， 由一对锥齿轮传动 将会导致尺寸过大 ，不能保证最小离 地间隙的要求，这 时多采用两对齿轮 传动，即双级主减 速器。 Date 16 四、主减速器的调整 1主减速器的特点 主减速器传递的转矩较大，受力复杂，具有 以下特点： （1）主从动锥齿轮要有正确的相对位置， 可以通过改变齿轮轴的轴向位置进行调整， 以啮合印迹和齿侧间隙来检查； （2）要求有较高的支承刚度，以确保传递 转矩的过程中主从动锥齿轮正确的相对位置 不发生改变； （3）要用圆锥滚子轴承支承，以承受锥齿 轮传动的轴向力； （4）圆锥滚子轴承的预紧度可调。 Date 17 2主减速器的调整 主减速器的调整分为原始调整和使用调 整。 原始调整是指一对新齿轮的调整，包括 新车使用的新齿轮和旧车成对更换的一对新 齿轮，要求保证合适的齿侧间隙和正确的啮 合印迹； 使用调整是指齿轮和轴承磨损,齿轮相 互位置发生变化时所进行的调整，只要求保 证正确的啮合印迹。 当齿侧间隙过大时，就要成对更换主从 动锥齿轮。 Date 18 印痕位于齿高的中部偏于小端，且占齿宽的 60%为正确。 Date 19 3调整的内容 Ø小齿轮轴承预紧度； Ø大齿轮轴承预紧度； Ø小齿轮位置； Ø大齿轮位置。 调整的部位和方法依车不同而不同。 Date 20 Date 21 Date 22 五、轮边减速 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。 Date 23 优点： Ø 1、可使驱动桥的主减速器（第一级）尺寸 减小，保证了足够的离地间隙； Ø 2、可获得较大 的主传动比； Ø 3、由于半轴在轮边减速器（第二级）之前 ，所以承受的转矩大为减小，因而半轴和差 速器等零件尺寸可以减小。 缺点：需要两套轮边减速器，结构复杂，制 造成本高。 Date 24 六、双速主减速器 为了充分提高汽车的动力性和经济性， 在某些单桥驱动的重型汽车上装用了两档的 主减速器，此时，主减速器还兼起了副变速 器的作用。 组成：螺旋锥齿圆柱齿轮组 或行星齿轮组 i1 × Z2 Z1 Z6 Z5 Z1 i2 × Z2 Z4 Z3 Date 25 七、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。 Date 26 贯通式驱动桥 ：前面 （或后面 ）两驱动桥的传动 轴是串联的，传动 轴从距分动器较近 的驱动桥中穿过， 通往另一驱动桥。 这种布置称为贯通 式驱动桥。 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。 Date 27 第二节 普通圆锥齿轮差速器 差速器的功用是既能向两侧驱动轮传递 转矩，又能使两侧驱动轮以不同转速做纯滚 动，以满足转向等情况下内外驱动轮要以不 同转速转动的需要。 Date 28 从汽车转向时驱 动轮的运动示意图可 以看出，转向时外侧 车轮滚过的路程长， 内侧车轮滚过的路程 短，要求外侧车轮转 速快于内侧车轮，即 希望内外侧车轮转速 不同。 Date 29 差速器的分类： Ø 轮间差速器：装在同一驱动桥两侧驱动轮 之间，使两侧驱动轮可以不同角速度旋转。 Ø 轴间差速器：对于多轴驱动的汽车，装在 驱动桥之间，使各桥的驱动轮可以不同角速 度旋转。 Ø 抗滑差速器：当遇到左右或前后驱动轮与 路面之间的附着条件相差较大的情况下，采 用抗滑差速器。 Date 30 一、齿轮式差速器 齿轮式差速器有圆锥齿轮式和圆柱齿 轮式两种。按两侧的输出转矩是否相等， 齿轮差速器又有对称式（等转矩式）和不 对称式（不等转矩式）两类。 Date 31 1、对称式锥齿轮轮间差速器 组成：差速器壳体、行星齿轮、半轴 齿轮、行星齿轮轴等。 Date 32 差速器壳：分为两部分，行星齿轮轴夹在 中间，用螺栓紧固。主减速器从动齿轮用 铆钉或螺栓固定在壳体凸缘上。其上开有 窗孔，便于润滑油自由出入差速器。 行星齿轮：分别套在十字轴上，每个同时 与两个半轴齿轮啮合。为保证对中性其背 面制成球面，并装有球面耐磨垫片。 半轴齿轮：以壳体的孔作为滑动轴承，并 借花键与半轴相连，其背面装有推力垫片 。 行星齿轮轴：轴径上铣有平面，以保证有 良好的润滑。 Date 33 Date 34 对于微型、轻型货车和大部分轿车： 因主减速器输出的转矩不大，一般用 两个行星齿轮，因而行星齿轮轴为一根直 销轴，差速器壳制成整体式。 例如奥迪100，且其两半轴齿轮和两 行星齿轮背面的垫片制成整体球形耐磨垫 片。 Date 35 Date 36 力的传递： 主减速器从动齿轮差速器壳行星齿轮 轴行星齿轮半轴齿轮半轴驱动轮 运动的传递： 若两侧车轮阻力相同，则两侧车轮以相同 的转速转动，行星齿轮绕半轴轴线转动公 转。 若两侧车轮阻力不同，则行星齿轮在作公 转的同时，还绕自身轴线转动自转，因而 两半轴齿轮带动两侧车轮以不同转速转动。 Date 37 2、差速原理：差速器能起差 速作用，主要是行星齿轮起 了重要作用。在差速器中， 差速器壳为差速器的主动件 ，半轴齿轮1和2为从动件。 （1）当汽车直线行驶时，行 星齿轮4仅为公转 行星齿轮4与半轴齿轮啮 合点A、B、行星齿轮中心C到 半轴轴线的距离均为r，A、B 、C三点的线速度相等。所以 当差速器壳以o旋转时，半 轴1、2的角速度1=2=o ，即两半轴的角速度等于差 速器壳的角速度，差速器不 起差速作用。 Date 38 （2）当汽车转弯行驶时，行星 齿轮4不仅公转，而且还以4自 转 啮合点A的线速度为： 1.r=o.r+4.r4 啮合点B的线速度为： 2.r=o.r-4.r4 所以12，即产生差速作用 。 由于1.r+2.r=（o.r+4.r4 ）+（o.r-4.r4） 即1+2 =2o 若角速度以每分钟转数n表示则 n1+n2=2no， 即两侧半轴齿轮的转速之和等于 差速器壳转速的两倍。 Date 39 特殊情况： Ø 当n1=0，n2=2n0或n2=0，n1=2n0 Ø 当n0=0，n1=-n2，此时行星齿轮只自转 ，不公转。 Date 40 3、对称式齿轮差速器中的转矩分配 （1）当行星齿轮只公转，不自转时，行星 齿轮相当一个等臂杠杆，把主减速器传来 的总扭矩平均分给左、右半轴。M1=M2=M0/2 （2）当行星齿轮既公转，又自转时，左右 车轮上的转矩之差，等于差速器的内摩擦 力矩。 M快= M0 / 2 M 4 / 2 M慢= M0 / 2 + M 4 / 2 Date 41 二、强制锁止式差速器 常用的对称式锥齿轮差速器内摩擦力矩很小 ，可以认为差速时，转矩仍然是平均分配给左右 驱动轮。这一转矩平均分配特性，在好路面上直 行或转弯都行，但在坏路面上严重影响通过能力 。 例如当一侧驱动轮掉入泥坑，原地滑转，另 一侧车轮在好路面上，附着力较大，车轮也静止 不动，因为这个车轮也只能获得与滑转车轮上相 等的转矩。 因此出现了各种型式的抗滑差速器。其共同 点是设法使大部分甚至全部转矩传给不滑转的驱 动轮。 Date 42 在对称式锥齿轮差速器上增加了差速 锁，当一侧驱动轮滑转时，将差速器锁住 ，使其不起差速作用。 差速锁的组成：接合器、操纵装置 内外接合器端面都有接合齿。 Date 43 外接合器与 半轴通过花键相 连，内接合器与 差速器壳体通过 花键相连。当内 外接合器相互接 合时，将半轴齿 轮与差速器壳体 连为一体，差速 器失去差速功能 ，传给两侧驱动 轮的转矩可以不 同。 Date 44 差速锁的操纵方式： 电控气动式 当驶入坏路时， 通 过仪表板上的电钮，使 电磁阀接通压缩空气， 由管接头进入工作缸， 推动活塞，克服弹簧， 带动外接合器右移与内 接合器接合。当驶出坏 路时，通过电钮使电磁 阀切断高压气路，使工 作缸压缩空气经电磁阀 排入大气，接合器在弹 簧作用下分离。 Date 45 差速锁的优缺点 Ø 优点：结构简单，制造方便。 Ø 缺点：操作不方便，要在停车时进行。 过早接上或过晚摘下都会产生 无差速器的一系列问题。 Date 46 第三节 防滑差速器 一、防滑差速器的分类 防滑差速器按其工作原理可分为转矩敏 感式防滑差速器、转速敏感式限滑差速器和 主控制式防滑差速器。 二、转矩式防滑差速器 增加差速器内摩擦力矩，来达到防滑转 目的。能根据路面情况自动改变驱动轮间转 矩分配。 Date 47 1、摩擦片式防滑差速器 结构特点与防滑原理：在半轴齿轮与差 速器壳之间装有摩擦片组，以增加内摩擦力 矩。 Date 48 推力压盘以内 花键与半轴连接， 其轴径处外花键与 从动摩擦片连接。 主动摩擦片以两耳 花键与差速器壳相 连。推力压盘和主 、从动摩擦片都可 有微量的轴向移动 。十字轴由两根行 星齿轮轴垂直安装 组成，其端部都切 成凸V形，相应的 差速器壳孔成凹V 形。 Date 49 两半轴无转速差 时： 凹V形斜面 对凸V形斜面压 紧的轴向分力使