工程机械及车辆(6)

1、短时间切断动力，以便于起步和换挡短时间切断动力，以便于起步和换挡轮式底盘机械式传动系轮式底盘机械式传动系变速变扭变速变扭使车辆能进、退行驶使车辆能进、退行驶长时间切断动力长时间切断动力实现变速器与驱动桥间长距离动力传递实现变速器与驱动桥间长距离动力传递传动轴的动力如何传递到驱动轮？传动轴的动力如何传递到驱动轮？内容回顾内容回顾第六章第六章 轮式底盘驱动桥轮式底盘驱动桥驱动桥组成与功用驱动桥组成与功用差速器差速器半轴半轴主传动器主传动器改变改变传力方向传力方向，并进一步，并进一步增增大扭矩大扭矩；定义定义：驱动桥是指传动轴之后，驱：驱动桥是指传动轴之后，驱动轮之前的所有传动机构的总称。动轮之前的

2、所有传动机构的总称。功用功用：使两侧驱动轮使两侧驱动轮不等速不等速转动；转动；传递动力至驱动轮；传递动力至驱动轮；零部件安装基础，并承重、零部件安装基础，并承重、行走支承及传力；行走支承及传力；桥壳桥壳 传动系中最后的一个大总成，它是指变速箱或传动轴之后，驱动轮或驱动传动系中最后的一个大总成，它是指变速箱或传动轴之后，驱动轮或驱动链轮之前所有的传动机件与壳体的总称。链轮之前所有的传动机件与壳体的总称。 根据行驶系的不同，驱动桥可分为根据行驶系的不同，驱动桥可分为轮式轮式和和履带式履带式（工程机械经常采用，或（工程机械经常采用，或特种车辆上）驱动桥两种。特种车辆上）驱动桥两种。 轮式驱动桥主要有

3、轮式驱动桥主要有整体式驱动桥整体式驱动桥和和转向驱动桥转向驱动桥两类。两类。 对于越野车辆和轮式工程机械，为了充分利用车辆的附着重量，以发挥最对于越野车辆和轮式工程机械，为了充分利用车辆的附着重量，以发挥最大牵引力和提高其通过性，常常采用全轮驱动，这样，所有的车轮都是驱大牵引力和提高其通过性，常常采用全轮驱动，这样，所有的车轮都是驱动轮，而且其中一桥或所有车桥都做成转向驱动桥。动轮，而且其中一桥或所有车桥都做成转向驱动桥。 驱动桥组成与功用驱动桥组成与功用(1)(1)主减速器：降速、增矩、变向。主减速器：降速、增矩、变向。(2)(2)差速器：使两侧驱动轮不等速旋转。差速器：使两侧驱动轮不等速旋

4、转。 (3)(3)半轴：将扭矩从差速器传至轮边减速半轴：将扭矩从差速器传至轮边减速器或驱动轮。器或驱动轮。(4)(4)轮边减速器：进一步减速增扭。轮边减速器：进一步减速增扭。(5)(5)桥壳：安装基础，承重，且承力。桥壳：安装基础，承重，且承力。 驱动桥组成与功用驱动桥组成与功用 主传动器用来将旋转轴线由纵轴方向改变为横轴方向，并将输入驱动桥的扭主传动器用来将旋转轴线由纵轴方向改变为横轴方向，并将输入驱动桥的扭矩增大，转速降低，以保证有足够的牵引力和合理的作业速度。矩增大，转速降低，以保证有足够的牵引力和合理的作业速度。 主传动器在保证驱动桥有足够大的传动比条件下，其径向尺寸应尽可能小，主传动

5、器在保证驱动桥有足够大的传动比条件下，其径向尺寸应尽可能小，以提高车辆的离地间隙（即驱动桥壳最低点离地面的距离），使其有较好的通过以提高车辆的离地间隙（即驱动桥壳最低点离地面的距离），使其有较好的通过性能。性能。 H H尺寸取决于主传动器从动锥齿轮的直径；在同样主传动比下，主动锥齿轮齿尺寸取决于主传动器从动锥齿轮的直径；在同样主传动比下，主动锥齿轮齿数越多，相应的从动锥齿数就越多，直径就越大；数越多，相应的从动锥齿数就越多，直径就越大； 在保证所要求的传动比及足够的轮齿强度条件下，应尽可能减小主动齿轮齿在保证所要求的传动比及足够的轮齿强度条件下，应尽可能减小主动齿轮齿数，从而减小从动齿轮直径，

6、保证足够的最小离地间隙。数，从而减小从动齿轮直径，保证足够的最小离地间隙。 螺旋锥齿轮（螺旋锥齿轮（6 6齿）和准双曲面齿轮齿）和准双曲面齿轮（5 5齿）传动有最少的许用齿数，且工作齿）传动有最少的许用齿数，且工作平稳，噪音小，因此在主传动器上得到平稳，噪音小，因此在主传动器上得到广泛应用。广泛应用。 设计弧齿锥齿轮的螺旋方向时，应设计弧齿锥齿轮的螺旋方向时，应该保证在大多时间（通常为机器前进时）该保证在大多时间（通常为机器前进时）锥齿轮啮合的轴向力处于将两齿轮推开锥齿轮啮合的轴向力处于将两齿轮推开的状态的状态, ,以免啮合的齿轮楔紧。以免啮合的齿轮楔紧。 主传动器主传动器 车辆上采用的主传动

7、器结构形式有单级主传动器、双级主传动器和主车辆上采用的主传动器结构形式有单级主传动器、双级主传动器和主传动器加轮边减速器等。传动器加轮边减速器等。 单级主传动器单级主传动器应用：轿车和一般应用：轿车和一般轻、中型货车轻、中型货车 特点：结构简单、特点：结构简单、体积小、重量轻、体积小、重量轻、传动效率高传动效率高 传动比：单级主传传动比：单级主传动器的传动比一般动器的传动比一般为为3.53.56.76.7。 主传动器主传动器主动锥齿轮主动锥齿轮从动锥齿轮从动锥齿轮半轴半轴两级主传动器两级主传动器第一级为锥齿轮传动第一级为锥齿轮传动 第二级为圆柱斜齿轮传动第二级为圆柱斜齿轮传动 主传动器主传动器

8、特点：特点：由两级齿轮传动；在由两级齿轮传动；在实现较大传动比（实现较大传动比（610）的）的前提下，提高离地间隙；可前提下，提高离地间隙；可以通过更换不同的齿轮副实以通过更换不同的齿轮副实现不同的传动比，提高零部现不同的传动比，提高零部件的通用性。件的通用性。差速器功用与组成差速器功用与组成 为了使车轮相对路面的滑动磨损尽可能地减小，两侧驱为了使车轮相对路面的滑动磨损尽可能地减小，两侧驱动轮应分别由两根半轴驱动，而两根半轴则由主传动器通过动轮应分别由两根半轴驱动，而两根半轴则由主传动器通过差速器来驱动，使两侧驱动轮能以不同的转速旋转，尽量接差速器来驱动，使两侧驱动轮能以不同的转速旋转，尽量接

9、近于纯滚动。近于纯滚动。组成组成普通圆锥齿轮式差速器普通圆锥齿轮式差速器主传动从动锥齿轮用螺栓与差速器主传动从动锥齿轮用螺栓与差速器壳固结壳固结行星齿轮轴固定在差速器壳体轴孔行星齿轮轴固定在差速器壳体轴孔位置位置行星齿轮浮套在齿轮轴上，并分别行星齿轮浮套在齿轮轴上，并分别与左右半轴齿轮啮合与左右半轴齿轮啮合 差速器差速器主传动从动主传动从动锥齿轮锥齿轮圆锥半轴齿圆锥半轴齿轮轮圆锥行星齿轮圆锥行星齿轮行星齿轮轴行星齿轮轴差速器壳差速器壳 差速器差速器M向向 差速器差速器当车辆当车辆直线行驶直线行驶时时当车辆当车辆转弯转弯（向右）时（向右）时工作原理分析工作原理分析当车辆当车辆直线行驶直线行驶时时

10、主传动传给差速器壳扭矩主传动传给差速器壳扭矩行星轴对行星齿轮中心施加力行星轴对行星齿轮中心施加力行星齿轮两侧作用着半轴阻力行星齿轮两侧作用着半轴阻力如两侧驱动轮受力情况相同，如两侧驱动轮受力情况相同，作用在行星齿轮上的阻力作用在行星齿轮上的阻力P1P2P0/2 行星齿轮受力平衡，无自行星齿轮受力平衡，无自转，差速器不起作用，两侧的驱转，差速器不起作用，两侧的驱动轮如同装在一根刚性轴上那样动轮如同装在一根刚性轴上那样作相同的运动，此时作相同的运动，此时12当车辆当车辆转弯转弯（向右）时（向右）时车架的偏转对驱动轮产生转向力矩车架的偏转对驱动轮产生转向力矩左侧轮上附加阻力与牵引力方向左侧轮上附加阻

11、力与牵引力方向相反相反右侧轮上附加阻力与牵引力方向右侧轮上附加阻力与牵引力方向相同相同该阻力经半轴齿轮反映到行星齿轮该阻力经半轴齿轮反映到行星齿轮上，即右侧阻力上，即右侧阻力增大增大P，左侧，左侧阻力阻力减小减小P 产生一个企图转动行星齿轮的力矩产生一个企图转动行星齿轮的力矩M加加=2Pr行行。若此力矩大于行星齿。若此力矩大于行星齿轮自转的摩擦力矩轮自转的摩擦力矩Mr，则行星齿轮自转。，则行星齿轮自转。行星齿轮自转的结果，使左侧驱动轮转行星齿轮自转的结果，使左侧驱动轮转速增加，右侧驱动轮转速减慢，从而使速增加，右侧驱动轮转速减慢，从而使两驱动轮纯滚动。两驱动轮纯滚动。 差速器差速器工作原理分析

12、工作原理分析差速器差速器运动学运动学分析分析以差速器壳的角速度以差速器壳的角速度作为牵连运动作为牵连运动左驱动轮的绝对角速度为左驱动轮的绝对角速度为1，相对角速度为，相对角速度为1=1-右驱动轮的绝对角速度为右驱动轮的绝对角速度为2，相对角速度为，相对角速度为2=2-12212121zzzzzzxx121由于由于z1=z2，221工作原理分析工作原理分析差速器差速器221力学力学分析分析以行星轮和半轴齿轮为对象进行分析以行星轮和半轴齿轮为对象进行分析直线运动时，直线运动时，M左左=P1r半半， M右右=P2r半半，差速器壳的扭矩为，差速器壳的扭矩为M壳壳=P0r半半。由于。由于P1=P2=P0

13、/2，则，则M左左+M右右=M壳壳，M左左=M右右=M壳壳/2车辆右转时，车辆右转时，M左左=（P0/2-P）r半半=M壳壳-Pr半半M右右=（P0/2+P）r半半=M壳壳+Pr半，半， Pr半半=Mr/2M左左+M右右=M壳壳M右右-M左左=Mr结论结论直线行驶时，直线行驶时， 1=2= ，x=0。转弯时，由于地面的附着作用以及转弯时，由于地面的附着作用以及Mr的存在，内侧车的存在，内侧车轮驱动力矩较大，且转速慢，外侧车轮驱动力矩较小且轮驱动力矩较大，且转速慢，外侧车轮驱动力矩较小且转速快转速快如果不计如果不计M r，则两车轮的驱动力矩相同，即普通圆锥，则两车轮的驱动力矩相同，即普通圆锥齿轮

14、差速器总是平均分配输入转矩，具有齿轮差速器总是平均分配输入转矩，具有差速不差力差速不差力的的特性。普通圆锥齿轮差速器锁紧系数特性。普通圆锥齿轮差速器锁紧系数KM慢慢/M快快1.21.5工作原理分析工作原理分析 差速器差速器防滑式差速器防滑式差速器防滑差速器传递给左右半轴的扭矩可以有很大的差别，因而防滑差速器传递给左右半轴的扭矩可以有很大的差别，因而能适应不良道路条件下的通过性（能适应不良道路条件下的通过性（扭矩不对称式差速器扭矩不对称式差速器）防滑式差速器分为两类：防滑式差速器分为两类： 限滑差速器限滑差速器：增大差速器内部：增大差速器内部阻力，限制滑动（阻力，限制滑动（LSD，Limited

15、-Slip Differential ）托森差速器托森差速器 差速锁差速锁：加设锁止机构，将差：加设锁止机构，将差速器壳与半轴之间或两半轴之速器壳与半轴之间或两半轴之间锁紧在一起，使差速器不起间锁紧在一起，使差速器不起作用作用伊顿机械锁式差速器伊顿机械锁式差速器 差速器差速器防滑式差速器防滑式差速器托森（托森（ Torsen ）差速器）差速器该差速器由差速器壳，左、右半该差速器由差速器壳，左、右半轴蜗杆、蜗轮轴和蜗轮等组成轴蜗杆、蜗轮轴和蜗轮等组成该差速器实际是利用蜗轮蜗杆传该差速器实际是利用蜗轮蜗杆传动具有自锁功能这一特点制作而动具有自锁功能这一特点制作而成的成的锁紧系数一般可达到锁紧系数一

16、般可达到49，蜗杆蜗杆导程角越小，锁紧系数越大导程角越小，锁紧系数越大价格昂贵；发热量大；组装难度价格昂贵；发热量大；组装难度大大 差速器差速器 半轴是差速器与驱动轮（或轮边减速器）之间传递动力的实心轴。半轴是差速器与驱动轮（或轮边减速器）之间传递动力的实心轴。 半轴半轴全浮式全浮式半浮式半浮式 现代汽车常用的半轴，根据其支承形式不同，有现代汽车常用的半轴，根据其支承形式不同，有全浮式全浮式和和半浮式半浮式两种。全浮两种。全浮式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，因而广泛应用于各类汽车上。式半轴只传递转矩，不承受任何反力和弯矩，因而广泛应用于各类汽车上。 桥壳功用：桥壳功用：支承并保护主减速器、差速器和半轴支