汽车构造课件万向传动驱动桥

1、1.4 万向传动装置万向传动装置概述概述万向节万向节传动轴和中间支承传动轴和中间支承1.4.1概述概述功用：功用：在轴间夹角和轴的相互位置经常发生变在轴间夹角和轴的相互位置经常发生变化的转轴之间继续传递动力。化的转轴之间继续传递动力。组成：组成：万向节万向节传动轴传动轴中间支承中间支承万向节中间支承主传动轴中间传动轴驱动桥万向传动装置工作演示万向传动装置工作演示应用：应用：1）变速器与驱动桥之间）变速器与驱动桥之间2）变速器与分动器之间）变速器与分动器之间3）驱动桥的半轴）驱动桥的半轴4）断开式驱动桥的半轴）断开式驱动桥的半轴5）转向轴）转向轴1.4.2万向节万向节分类：分类：1）普通万向节）

2、普通万向节 准等速万向节准等速万向节 等速万向节等速万向节2）刚性万向节）刚性万向节 柔性万向节柔性万向节一、普通万向节一、普通万向节别称：十字轴式刚性万向节别称：十字轴式刚性万向节1、结构：、结构：十字轴万向节叉轴承盖安全阀万向节叉滚针轴承2、十字轴润滑油道、十字轴润滑油道油封油封油封挡盘油封挡盘注油嘴注油嘴采用橡胶油封，当采用橡胶油封，当十字轴内腔油压过十字轴内腔油压过大时，多余的润滑大时，多余的润滑油会从橡胶油封内油会从橡胶油封内圆表面与轴颈接触圆表面与轴颈接触处溢出。处溢出。3、普通万向节的速度特性、普通万向节的速度特性特性：特性：单个万向节在输入轴与输出轴之间有夹角单个万向节在输入轴

3、与输出轴之间有夹角的情况下，两轴的角速度不相等。的情况下，两轴的角速度不相等。w1w2w1w2vA= w1r=w2rcosavB= w1rcosa=w2r4、实现两轴间等角速度传动措施、实现两轴间等角速度传动措施双万向节实现等速：双万向节实现等速：1）第一万向节两轴间夹角）第一万向节两轴间夹角a1与第二万向节两轴与第二万向节两轴间夹角间夹角a2相等。相等。2）第一万向节从动叉与第二万向节主动叉处于）第一万向节从动叉与第二万向节主动叉处于同一平面内。同一平面内。二、准等速万向节二、准等速万向节原理：原理：双万向节等速传动双万向节等速传动1、双联式万向节、双联式万向节双联叉万向节叉轴传动轴长度缩减

4、至最短两个在同一平面内的万向节叉当a1 = a2 时，轴1和轴2的角速度相等2、三销轴式万向节、三销轴式万向节结构：结构：特点：特点：允许相邻两轴有允许相邻两轴有较大的交角，较大的交角，提高机动性；提高机动性；但所占空间较但所占空间较大。大。三销轴三销轴主动偏心轴叉主动偏心轴叉从动偏心轴叉从动偏心轴叉止推垫片止推垫片轴承座轴承座叉孔中心线与叉轴中叉孔中心线与叉轴中心线垂直但不相交心线垂直但不相交 三、三、 等速万向节：等速万向节： （1）用一个万向节就能实现等速传动）用一个万向节就能实现等速传动的万向节叫的万向节叫 （2）等速万向节有：球叉式万向节、）等速万向节有：球叉式万向节、球笼式万向节。

5、球笼式万向节。 （3）等速万向节的）等速万向节的基本原理基本原理是：从结是：从结构上保证万向节在工作过程中。其传力构上保证万向节在工作过程中。其传力点永远位于两轴夹角的平分面上。点永远位于两轴夹角的平分面上。等速万向节等速万向节原理：原理：传力点永远位于两轴交点传力点永远位于两轴交点O的平分面上的平分面上球笼式等速万向节球笼式等速万向节结构：结构：钢球钢球主动轴主动轴星形套（内滚道）星形套（内滚道）球笼（保持架）球笼（保持架）球形壳球形壳（外滚道）（外滚道）外罩外罩球笼式万向节的等速性球笼式万向节的等速性外滚道中心外滚道中心A与内滚与内滚道中心道中心B分别位于万分别位于万向节中心向节中心O的两

6、侧，的两侧，且到且到O点的距离相等。点的距离相等。星形套星形套内滚道内滚道球笼（保持架）球笼（保持架）球形壳球形壳（外滚道）（外滚道）球滚动时，同时以球滚动时，同时以A、B为球心滚动，所以为球心滚动，所以CA=CB主、从动轴主、从动轴夹角平分面夹角平分面球笼式万向节特点：球笼式万向节特点：承载能力强，结构紧凑，拆装方便，两承载能力强，结构紧凑，拆装方便，两轴最大交角为轴最大交角为42四、柔性万向节四、柔性万向节弹性连接件弹性连接件上海SH380A自卸车的柔性万向节桑塔纳轿车等速万向节与传动轴桑塔纳轿车等速万向节与传动轴1.4.3传动轴传动轴 结构：常见的轻、中型货车中，连接变速器与驱动桥的转结

7、构：常见的轻、中型货车中，连接变速器与驱动桥的转动轴部件由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成。动轴部件由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成。 为了得到较高的强度和刚度，传动轴多做成空心的，一般为了得到较高的强度和刚度，传动轴多做成空心的，一般用厚度为用厚度为1.53.0mm的薄钢板卷焊而成。的薄钢板卷焊而成。 、设置滑动叉的作用：传动轴是在变速器和驱动桥间传、设置滑动叉的作用：传动轴是在变速器和驱动桥间传递动力。由于驱动桥的位置经常发生变化，造成二者之间递动力。由于驱动桥的位置经常发生变化，造成二者之间的距离变化，为了避免运动干涉，使传动轴的长度能变化，的距离变化，为了避免运动干涉

8、，使传动轴的长度能变化，而设置了滑动叉。而设置了滑动叉。 、加中间支承加中间支承原因：（原因：（1）是因为传动轴过长，造成自）是因为传动轴过长，造成自振频率过低，易和车身产生共振。当加中间支承后，传动振频率过低，易和车身产生共振。当加中间支承后，传动轴分成二段，每段自振频率都很高，不易发生共振。轴分成二段，每段自振频率都很高，不易发生共振。 （2）传动轴过长，其最高车速受限，为了提高传动轴的）传动轴过长，其最高车速受限，为了提高传动轴的转速，把传动轴分成二段。转速，把传动轴分成二段。 在转向驱动桥断开式驱动桥或微型汽车的万向传动装置在转向驱动桥断开式驱动桥或微型汽车的万向传动装置中，通常将传动

9、轴制成实心轴。中，通常将传动轴制成实心轴。 为减小传动轴中花键连接的轴向滑动阻力和磨损，可对为减小传动轴中花键连接的轴向滑动阻力和磨损，可对花键进行磷化处理或喷涂尼龙层。花键进行磷化处理或喷涂尼龙层。作业作业普通十字轴刚性万向节为了达到等角速普通十字轴刚性万向节为了达到等角速度传动，要满足什么要求？度传动，要满足什么要求？1.5 驱动桥驱动桥概述概述主减速器主减速器差速器差速器半轴与桥壳半轴与桥壳1.5.1概述概述1、功用：、功用：将万向传动装置输入的动力经降速增扭后，改变传动将万向传动装置输入的动力经降速增扭后，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方向，然后分配给左右驱动轮

10、，且允许左右驱动轮以不同转速旋转。不同转速旋转。2、组成：、组成：桥壳桥壳是主减速器、差速器等传动装置的安装基础。是主减速器、差速器等传动装置的安装基础。主减速器主减速器降低转速、增加扭矩、改变扭矩的传递方向。降低转速、增加扭矩、改变扭矩的传递方向。差速器差速器使两侧车轮不等速旋转，以适应不同路面。使两侧车轮不等速旋转，以适应不同路面。半轴半轴将扭矩从差速器传给车轮。将扭矩从差速器传给车轮。 分类：分类： 类型有断开式驱动桥和非断开式驱动桥两种。类型有断开式驱动桥和非断开式驱动桥两种。（汽车）（汽车） 非断开式驱动桥非断开式驱动桥：整个驱动桥通过弹性悬架与车架：整个驱动桥通过弹性悬架与车架相连

11、，驱动桥壳与半轴套管刚性连接一体，两侧半轴相连，驱动桥壳与半轴套管刚性连接一体，两侧半轴与驱动轮不可能在横向平面内做与驱动轮不可能在横向平面内做相对运动相对运动。 断开式驱动桥断开式驱动桥：驱动轮采用独立悬架，即将两侧的：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驱动轮相连，两轮可以彼此驱动轮分别用弹性悬架与驱动轮相连，两轮可以彼此独立地相对于车架上下跳动，主减速器壳固定于车架，独立地相对于车架上下跳动，主减速器壳固定于车架，驱动桥壳分段通过铰链连接。驱动桥壳分段通过铰链连接。独立悬架：独立悬架：每一侧车轮单独通过悬每一侧车轮单独通过悬架与车架相连，每个车架与车架相连，每个车轮能独立

12、上下跳动而互轮能独立上下跳动而互不影响。不影响。非独立悬架：非独立悬架：左右车轮安装在左右车轮安装在 一根整一根整体车桥两端，车桥则通体车桥两端，车桥则通过弹性元件与车架相连。过弹性元件与车架相连。车桥车桥弹性元件弹性元件车架车架断开式车桥断开式车桥1.5.2主减速器主减速器功用：功用：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。具有改变转矩旋转方向的作用。分类：分类： （1）按参加减速器传动的齿轮副数目分为：）按参加减速器传动的齿轮副数目分为： 单级主减速器单级主减速器由一对锥齿轮所组成。由一对锥齿轮所组

13、成。 双级主减速器双级主减速器由一对锥齿轮和一对圆柱斜齿轮组成。由一对锥齿轮和一对圆柱斜齿轮组成。 （2）按主减速器传动比档数分为：）按主减速器传动比档数分为： 单速式单速式只有一个固定不变的传动比。（可以是单级或双只有一个固定不变的传动比。（可以是单级或双级式）级式） 双速式双速式有两个传动比，可供驾驶员选择。有两个传动比，可供驾驶员选择。 （3）按齿轮副结构型式分为：）按齿轮副结构型式分为： 圆柱齿轮式：轴线固定式、行星齿轮式。发动机横置圆柱齿轮式：轴线固定式、行星齿轮式。发动机横置 圆锥齿轮式：螺旋锥齿轮式、准双曲面锥齿轮式。圆锥齿轮式：螺旋锥齿轮式、准双曲面锥齿轮式。一、单级主减速器一

14、、单级主减速器1、构造：、构造：叉形凸缘叉形凸缘主动锥齿轮主动锥齿轮从动锥齿轮从动锥齿轮差速器壳差速器壳半轴齿轮半轴齿轮半轴半轴支承螺柱支承螺柱一对齿轮传递动一对齿轮传递动力；力；结构简单，体积结构简单，体积小，小，效率高；应用于效率高；应用于轿车，轻、中型轿车，轻、中型货车。货车。桑塔纳轿车的主减速器桑塔纳轿车的主减速器主动锥齿轮主动锥齿轮从动锥齿轮从动锥齿轮差速器齿轮差速器齿轮行星齿轮轴行星齿轮轴行星齿轮行星齿轮差速器壳差速器壳圆锥轴承圆锥轴承 支承：支承： 主动锥齿轮：主动锥齿轮：悬臂式支承悬臂式支承、跨置式支承跨置式支承 从动锥齿轮从动锥齿轮 （）轴承装配预紧度作用：（）轴承装配预紧度

15、作用： 为了减小由于锥齿轮在传动过程中所产生的为了减小由于锥齿轮在传动过程中所产生的轴向力而引起的齿轮轴向位移，保证锥齿轮轴向力而引起的齿轮轴向位移，保证锥齿轮副的正常啮合，并提高轴的支承刚度。副的正常啮合，并提高轴的支承刚度。 （）锥齿轮的调整：（）锥齿轮的调整： 是指齿面啮合印迹和齿侧间隙的调整。是指齿面啮合印迹和齿侧间隙的调整。第三章、机械式变速器设计第三章、机械式变速器设计 、齿轮结构参数：、齿轮结构参数： （）主动锥齿轮齿数少的优点：（）主动锥齿轮齿数少的优点： 当要求主传动比当要求主传动比i0不变时，主动锥齿轮齿数少，可以使从不变时，主动锥齿轮齿数少，可以使从动锥齿轮的齿数也少，直

16、径小，动锥齿轮的齿数也少，直径小，后桥离地间隙后桥离地间隙h大，车辆大，车辆通过性好。当主动锥齿轮齿数少，在从动锥齿轮直径不变通过性好。当主动锥齿轮齿数少，在从动锥齿轮直径不变的情况下，可获得大的情况下，可获得大i0 。 （）采用（）采用螺旋锥齿轮螺旋锥齿轮优点是：优点是： 当主传动比当主传动比i0一定时，可使主减速器结构紧凑。另外，还一定时，可使主减速器结构紧凑。另外，还具有运转平稳，噪声小等优点。具有运转平稳，噪声小等优点。 （）采用（）采用准双曲面齿轮准双曲面齿轮优点优点传动平稳，弯曲强度和传动平稳，弯曲强度和接触强度高。另外由于主动锥齿轮，有向下的偏移距，所接触强度高。另外由于主动锥齿

17、轮，有向下的偏移距，所以使传动轴位置降低，整车重心低，行驶稳定性好。以使传动轴位置降低，整车重心低，行驶稳定性好。 缺点缺点齿面滑移量大，齿面间压力大，油膜易被破坏。齿面滑移量大，齿面间压力大，油膜易被破坏。因此必须使用特制的双曲面齿轮油来润滑。因此必须使用特制的双曲面齿轮油来润滑。 双曲面锥齿轮双曲面锥齿轮螺旋锥齿轮、等螺旋锥齿轮、等高齿锥齿轮高齿锥齿轮 5、装配预紧度、装配预紧度 装配主减速器时，圆锥滚子轴承应有一定的装配预紧装配主减速器时，圆锥滚子轴承应有一定的装配预紧度度,其目的是为了减小在锥齿轮传动过程中产生的轴其目的是为了减小在锥齿轮传动过程中产生的轴向力所引起的齿轮轴的轴向位移向

18、力所引起的齿轮轴的轴向位移,以提高轴的支承刚以提高轴的支承刚度度,保证锥齿轮副的正常啮合。保证锥齿轮副的正常啮合。 但也不能过紧，若过紧则传动效率低，且加速轴承磨但也不能过紧，若过紧则传动效率低，且加速轴承磨损。损。 注意：圆锥滚子轴承预紧度的调整必须在齿轮啮合调注意：圆锥滚子轴承预紧度的调整必须在齿轮啮合调整之前进行。整之前进行。 锥齿轮锥齿轮啮合的调整啮合的调整是指齿面啮合印迹和齿测间隙的调是指齿面啮合印迹和齿测间隙的调整。正确啮合的印迹位置可通过增减主减速器壳与主整。正确啮合的印迹位置可通过增减主减速器壳与主动锥齿轮轴承座之间的调整垫片的总厚度而获得。动锥齿轮轴承座之间的调整垫片的总厚度

19、而获得。 为了减小驱动桥的外阔尺寸，目前主减速器中基本不为了减小驱动桥的外阔尺寸，目前主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮。用直齿圆锥齿轮。二、双级主减速器二、双级主减速器功用：功用： 为了获得较大的减速比，为了获得较大的减速比，且保证汽车的最小离地且保证汽车的最小离地间隙足够大，以提高汽间隙足够大，以提高汽车通过性。车通过性。传动方式：传动方式：第一级：锥齿轮传动第一级：锥齿轮传动第二级：圆柱斜齿轮传动第二级：圆柱斜齿轮传动从动锥齿轮从动锥齿轮主动锥齿轮轴主动锥齿轮轴主动锥齿轮主动锥齿轮半轴半轴中间轴中间轴第二级主动齿轮第二级主动齿轮第二级从动齿轮第二级从动齿轮 、应用：要求传动比比较大，由一对锥

20、齿、应用：要求传动比比较大，由一对锥齿轮构成的单级主减速器不能保证足够的离地轮构成的单级主减速器不能保证足够的离地间隙，采用间隙，采用两对齿轮两对齿轮减速。减速。 、结构、结构 、贯通式主减速器、贯通式主减速器 （1）传动轴把从分动器传来的动力串联式地）传动轴把从分动器传来的动力串联式地传给相邻的两个驱动桥的主减速器，这种布传给相邻的两个驱动桥的主减速器，这种布置形式的减速器叫置形式的减速器叫。 （2）贯通式主减速器用在多轴越野汽车上。）贯通式主减速器用在多轴越野汽车上。第三章、机械式变速器设计双级主减速器工作情况双级主减速器工作情况三、轮边减速器三、轮边减速器功用：功用：为了获得更大的离地间

21、隙和主为了获得更大的离地间隙和主传动比，将第二级减速齿传动比，将第二级减速齿轮机构制成两套相同，安轮机构制成两套相同，安装在靠近两侧驱动轮位置。装在靠近两侧驱动轮位置。应用：重型货车应用：重型货车越野车大型客车越野车大型客车半轴管套半轴管套半轴半轴圆锥轴承圆锥轴承行星架行星架外齿圈外齿圈行星齿轮行星齿轮中心齿轮中心齿轮优点：驱动桥离地间隙大，通过优点：驱动桥离地间隙大，通过性好，可得到较大的传动比。另性好，可得到较大的传动比。另外，半轴、差速器等零件受力小，外，半轴、差速器等零件受力小，故尺寸小。故尺寸小。缺点是：结构复杂，成本高。缺点是：结构复杂，成本高。1.5.3差速器差速器 一、差速器作

22、用一、差速器作用 （1）类型：差速器有轮间差速器、轴间差速器和抗滑）类型：差速器有轮间差速器、轴间差速器和抗滑差速器三种。差速器三种。 （2）差速器作用：保证各个车轮有可能以不同的角速）差速器作用：保证各个车轮有可能以不同的角速度旋转。度旋转。 （3）轮间差速器的作用轮间差速器的作用汽车直线行驶或转向时，汽车直线行驶或转向时，能使两侧驱动轮可以有不同旋转角速度，并且和地面能使两侧驱动轮可以有不同旋转角速度，并且和地面做纯滚动，而无滑磨。做纯滚动，而无滑磨。 （4）轴间差速器的作用）轴间差速器的作用使多轴驱动汽车中的两驱使多轴驱动汽车中的两驱动桥上的四个驱动轮，不论是在直线行驶或转弯行驶动桥上的

23、四个驱动轮，不论是在直线行驶或转弯行驶中，可以有不同的旋转角速度，并且都能和地面做纯中，可以有不同的旋转角速度，并且都能和地面做纯滚动而无滑磨。滚动而无滑磨。 （5）抗滑差速器的作用）抗滑差速器的作用当左、右或前、后驱动轮当左、右或前、后驱动轮中的某一驱动轮打滑时，由差速器传来的扭矩大部分中的某一驱动轮打滑时，由差速器传来的扭矩大部分或全部传给不打滑的驱动轮，用以推动汽车继续行驶。或全部传给不打滑的驱动轮，用以推动汽车继续行驶。一、普通差速器一、普通差速器1、构造、构造差速器壳、行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮差速器壳、行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮行星锥齿轮差速器行星锥齿轮差速器差速器工作情况

24、差速器工作情况行星齿轮运动：行星齿轮运动：1、公转、公转2、自转、自转 运动原理运动原理： （1）运动特性方程式为）运动特性方程式为 n1+n2=2n0或或 n左左+n右右=2n壳。壳。 （2）它说明：）它说明： 左、右两侧半轴齿轮（或驱动轮）的转速之和等左、右两侧半轴齿轮（或驱动轮）的转速之和等于差速器壳转速的两倍。借此两侧驱动轮可以顺利转于差速器壳转速的两倍。借此两侧驱动轮可以顺利转弯，与地面做纯滚动。弯，与地面做纯滚动。 任何一侧半轴齿轮（或驱动轮）转速为零时，另任何一侧半轴齿轮（或驱动轮）转速为零时，另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的2倍。倍。 当差

25、速器壳转速为零时，若某一侧驱动轮向前转当差速器壳转速为零时，若某一侧驱动轮向前转动，则另一侧驱动轮必然向后转动，二者转速的绝对动，则另一侧驱动轮必然向后转动，二者转速的绝对值相等。值相等。 差速器工作原理差速器工作原理A、运动特性：、运动特性：直线行驶时：直线行驶时：n1=n2=nk直线行驶时的差速器直线行驶时的差速器转弯行驶时的差速器转弯行驶时的差速器转弯时转弯时PPPP路面对车轮的附路面对车轮的附加力加力P使行星齿使行星齿轮受力不平衡，轮受力不平衡，产生自转力矩。产生自转力矩。由于自转力矩的由于自转力矩的产生，行星齿轮产生，行星齿轮与行星齿轮轴之与行星齿轮轴之间产生摩擦力矩。间产生摩擦力矩

26、。由于行星齿轮的公转与自转同时发生，转弯时外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，两轮产生差速。轮快转，内轮慢转，两轮产生差速。B、扭矩特性、扭矩特性直线行驶时，行直线行驶时，行星齿轮没有自转，星齿轮没有自转，转矩平均分配给转矩平均分配给左、右半轴。左、右半轴。右转弯时，行星齿轮自转，产生摩擦转右转弯时，行星齿轮自转，产生摩擦转矩矩M4，使转速快的半轴，使转速快的半轴1的转矩减小，使的转矩减小，使转速快的半轴转速快的半轴2的转矩增大，但由于的转矩增大，但由于M4，很小，半轴很小，半轴1、2的转矩几乎不变，仍为的转矩几乎不变，仍为平均分配。平均分配。桑塔纳轿车差速器分解图桑

27、塔纳轿车差速器分解图二、防滑差速器二、防滑差速器1、强制锁住式差速器、强制锁住式差速器在路况不好时，通过使用差速锁，使两在路况不好时，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。另一侧车轮不能驱动。2、自锁式差速器、自锁式差速器在两半轴转速不等时，行星齿轮自转，在两半轴转速不等时，行星齿轮自转，差速器所受摩擦力矩与差速器所受摩擦力矩与快转快转半轴半轴旋向相旋向相反反，与，与慢转慢转半轴半轴旋向相同旋向相同，故能够自动，故能够自动地向慢转一方多分配一些转矩。地向慢转一方多分配一些转矩。 一、半轴一、半轴 半轴：是在差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴，半轴：是在差速器