第五章(详)轮式机械驱动桥

1、2022-5-27轮式机械驱动桥1工程机械底盘2022-5-27轮式机械驱动桥2第五章轮式工程机械驱动桥2022-5-27轮式机械驱动桥3驱动桥驱动桥|指变速箱或万向节-传动轴之后，驱动轮之前的所有传动机构。|驱动桥主要由五大机构组成：主传动器、差速器、半轴、轮边减速器、桥壳2022-5-27轮式机械驱动桥4主传动器与差速器主动锥齿轮主动锥齿轮从动锥齿轮从动锥齿轮半轴齿轮半轴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半轴半轴272022-5-27轮式机械驱动桥5驱动桥各机构功能驱动桥各机构功能主传动器降低转速、增加扭矩、改变扭矩的传递方向。差速器使两侧驱动车轮不等

2、速旋转，以适应不同路面。半轴将扭矩从差速器传给车轮。轮边减速器增扭减速。桥壳支承、承力传力。2022-5-27轮式机械驱动桥65-1 主 传 动 器一、作用改变力的传递方向；增扭减速二、结构形式、单级主传动器由一对圆锥齿轮组成，也采用双曲面齿轮。只进行一次增扭减速，传动比一般为3.56.7，不超过7。从动锥齿轮从动锥齿轮主动锥齿轮主动锥齿轮结构简单，重量轻，传动效率高，结构简单，重量轻，传动效率高，主要用在中小型工程机械主要用在中小型工程机械和汽车上。和汽车上。2022-5-27轮式机械驱动桥7单级主传动器结构装配图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主动锥齿轮主动锥齿轮从

3、动锥齿轮从动锥齿轮主动锥齿轮主动锥齿轮从动锥齿轮从动锥齿轮2022-5-27轮式机械驱动桥102、双级主减速器传动方式：第一级：锥齿轮传动第二级：圆柱斜齿轮传动功用：获得较大的减速比，传动比为711。减小了从动齿轮的尺寸，增大了离地间隙，保证了最小离地间隙足够大，以提高通过性。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从动锥齿轮从动锥齿轮主动锥齿轮主动锥齿轮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2022-5-27轮式机械驱动桥12三、主动齿轮轴的支承型式| 主动齿轮的尺寸较小，为

4、增大轴的刚度，主动齿轮和轴常做成一体这种型式刚度不好，这种型式刚度不好，易变形。易变形。在轻型机械上采用在轻型机械上采用。1、 悬臂式支承悬臂式支承 只在齿轮轴的一侧用两个相隔较远的只在齿轮轴的一侧用两个相隔较远的相对安装的轴承支承。两轴承距离应大相对安装的轴承支承。两轴承距离应大于悬臂长度的于悬臂长度的2倍，且装轴承处轴径应倍，且装轴承处轴径应尽可能大，应尽可能大，应悬臂长度。悬臂长度。2022-5-27轮式机械驱动桥132、骑马式支承（跨置式）这种形式支承刚度好，这种形式支承刚度好，不易变形；不易变形；传动轴长度短。传动轴长度短。工程机械多采用。工程机械多采用。2022-5-27轮式机械驱

5、动桥14四、主传动器齿轮正确啮合要求、大小锥齿轮的螺旋方向应相反、齿轮的螺旋方向和轴的旋转方向决定了锥齿轮传动的轴向受力方向。正确的设计应是：在重载时（低档），轴向力的方向应使大小齿轮相互推开，以防止减小齿侧间隙，加速齿面磨损，甚至引起轮齿卡住折断。、调整为保证主、从动齿轮处于正确的啮合位置，以减小传动噪声和正常磨损，要对主传动器进行调整。纵向：调整垫片；横向：调整螺母；防止变形：止推螺母。如图所示2022-5-27轮式机械驱动桥155-2 差速器转弯；在不平路面上行驶，两轮走过的距离总不等；轮胎滚动半径总不等(左右轮胎气压不等；胎面磨损不同；左右负载不同)。一、作用1、使左右驱动轮实现以不同

6、的转速旋转。2、将主传动器传来的转矩分给两半轴，、将主传动器传来的转矩分给两半轴，使两侧的驱动车轮产生驱动力。使两侧的驱动车轮产生驱动力。差速器壳从动锥齿轮从动锥齿轮主动锥齿轮主动锥齿轮半轴半轴半轴齿轮半轴齿轮行星齿轮行星齿轮行星齿轮轴行星齿轮轴2022-5-27轮式机械驱动桥16二、普通差速器/行星锥齿轮差速器行星锥齿轮差速器|结构93681741125101-左半轴齿轮左半轴齿轮 2-右半轴齿轮右半轴齿轮 3-左差速器壳左差速器壳 4-行星轮行星轮 5-行星轮轴行星轮轴 6-主传动从动齿轮主传动从动齿轮 7-垫圈垫圈 8-垫片垫片 9-轴承轴承 10-螺栓螺栓 11-右差速器壳右差速器壳2

7、022-5-27轮式机械驱动桥17结构简图65491171381022022-5-27轮式机械驱动桥18工作原理行星轮运动： 公转 自转 既公转又自转2022-5-27轮式机械驱动桥19（1）运动特性分析|、当行星轮只随行星架绕差速器旋转轴线以6公转时Ua=Ub=Uc=6r此时半轴齿轮1、2的角速度：1=2=6；差速器不起差速作用，直线行驶，行星轮只公转不自转。2022-5-27轮式机械驱动桥20ACBACBuaucubwruaucubw行星轮只有公转无自转时A、B、C三点速度2022-5-27轮式机械驱动桥21直线行驶时的差速器工作情况齿条、转弯行驶行星轮除公转外，还有自转角速度 ？Ua=6

8、r+rUb=6rrUc=6r又A、B点是啮合点，按半轴齿轮转速分析：Ua=1r Ub=2r1r+2r=（6r+r）+（6rr）右转弯右转弯1+2=26 即：即：n1+n2=2n6 此式即为两半轴齿轮直径相等的普通齿轮式差速器的运动特性方程此式即为两半轴齿轮直径相等的普通齿轮式差速器的运动特性方程r62022-5-27轮式机械驱动桥23转弯行驶时的差速器工作情况2022-5-27轮式机械驱动桥24ACBACBuaucubwruaucubw行星轮公转又自转时行星轮公转又自转时A A、B B、C C三点速度三点速度2022-5-27轮式机械驱动桥25、不论行星轮的运动状态如何，左右两半轴齿轮的转速之

9、和等于差速器壳转速的两倍（条件：差速器左右半轴齿轮齿数相等）。、快速轴增加的转速等于慢速轴减小的转速。、若一半轴不动，另一半轴则以2倍于差速器壳的转速旋转 n1=0，n2=2n6 如车轮陷入泥泞中，该车轮就以2倍的转速旋转，另一侧车轮不动。、n6=0，n1=n2两侧车轮相反旋转 如架修驱动桥，刹住传动轴，转动一侧车轮的情况。运动特性结论运动特性结论2022-5-27轮式机械驱动桥26动力传递：主传动器主动齿轮轴 从动大锥齿轮 差速器壳 行星轮轴（十字轴）行星轮 半轴齿轮 半轴（2）、动力特性分析）、动力特性分析右转弯时，行星齿右转弯时，行星齿轮自转，产生摩擦轮自转，产生摩擦转矩转矩M4，使转速

10、快，使转速快的半轴的半轴1的转矩减小，的转矩减小，使转速快的半轴使转速快的半轴2的的转矩增大，但由于转矩增大，但由于M4很小，半轴很小，半轴1、2的转矩几乎不变，的转矩几乎不变，可认为仍为平均分可认为仍为平均分配。配。 A：转：转弯时弯时转矩分配转矩分配M1=（M6M4）/2 M2=（M6+M4）/2 一般一般M4很小，因此通常认为是很小，因此通常认为是差速不差力差速不差力，即转矩总是平均分配的。，即转矩总是平均分配的。转矩分配转矩分配2022-5-27轮式机械驱动桥28 直线行驶时：行星轮只有公转，此时相当于一个等臂杠杆，磨擦转矩不存在，因此，当行星轮没有自转时，总是将转矩M6平均分配给左右

11、半轴齿轮，即M1=M2=M6/2B、直线行驶时转矩分配、直线行驶时转矩分配2022-5-27轮式机械驱动桥29普通锥齿轮式差速器平均分配转矩的特性，将影响机械的通过性能。如轮胎陷入泥泞的情况，在硬地上车轮所产生的牵引力就受到了限制，使机械无法起步。采用带差速锁的差速器，可解决这一问题。结构如图7-2所示：当一侧车轮附着条件小时，可将全部扭矩传给另一侧车轮。但操作要及时，不宜接合过早和分离过晚。因此，人控式差速锁有不足之处。 三、带差速锁的差速器三、带差速锁的差速器2022-5-27轮式机械驱动桥30四、限滑差速器结构及工作原理（自锁式）有自锁性能有自锁性能当一侧车轮附着力当一侧车轮附着力不足而

12、出现打滑时，不足而出现打滑时，自动将力矩自动将力矩传到另一侧车轮。传到另一侧车轮。适用适用 于非硬质路面于非硬质路面上运行的机械。上运行的机械。、起重机等、起重机等2022-5-27轮式机械驱动桥315-3 半轴| 半轴是在差速器壳与轮边减速器或驱动轮之间传递动力的实心轴，其内端与差速器半轴齿轮花键连接，外端与轮边减速或驱动轮轮毂连接。| 作用在从动大齿轮上的力及弯矩由差速器壳直接承受，与半轴无关，即内端不受力和弯矩。半轴与驱动轮或轮边减速在桥壳上的支承形式，决定了半轴的受力状况。2022-5-27轮式机械驱动桥32半轴按其外端支承受力分为1）全浮式半轴支承受扭矩，不受弯矩。2）半浮式半轴支承

13、受扭矩，外端受弯矩。2022-5-27轮式机械驱动桥33一、全浮式半轴1、支承结构（教材图6-14） 半轴的外端与桥壳不直接接触，而是通过两个相距较远的相对安装的圆锥滚子轴承支承在半轴套管上，套管与桥壳压配在一起。对有轮边减速的机械，半轴是两端制有花键的实心轴，外端与太阳轮花键相连，半轴是浮动的；对没有轮边减速的车辆，外端锻成凸缘与轮毂用螺栓相连，轮毂支承在套管上。 2、特点及应用只承受转矩，不承受弯矩，受力状态好，工程机械上多采用。工程机械的半轴布置工程机械的半轴布置2022-5-27轮式机械驱动桥35二、半浮式半轴1、 支承结构（图6-15） 半轴用轴承直接支承在桥壳上，作用在车轮上的各反

14、力都必须经过半轴传给驱动桥壳。车轮所受的反力与轴承中心有一定距离，这样反力产生的弯矩要由半轴承受。2、特点及应用 既承受扭矩，还承受较大的弯矩，主要用在轻型车辆上。2022-5-27轮式机械驱动桥36|半轴除上述两种最常用的形式外，还受到驱动桥半轴除上述两种最常用的形式外，还受到驱动桥结构的影响，比如在转向驱动桥中，半轴应断开结构的影响，比如在转向驱动桥中，半轴应断开并用等角速万向节连接。在断开式驱动桥中，半并用等角速万向节连接。在断开式驱动桥中，半轴也分段并用万向节和滑动花键或伸缩型等角速轴也分段并用万向节和滑动花键或伸缩型等角速万向节连接。万向节连接。2022-5-27轮式机械驱动桥375

15、-4 轮边减速器轮边减速器是传动系中最后一级增扭减速机构。轮边减速方案、行星齿轮传动方案（1）、太阳轮为主动件与半轴用花键相连，齿圈用花键与驱动轿壳体固定连接，行星架和车轮相连为从动件 ntKnq（k1）nj0 i=K+1（2）、太阳轮为主动件与半轴相连，齿圈从动件与车轮相连，行星架与桥壳固定不动 i=K第一种方案传动比较大，故轮式机械的轮边减速器多用。ZL50、TL180（图6-19）就是采用的（1）方案| 行星传动方案其特点是：能以较小尺寸获得较大传动比，布置轮毂内，结构紧凑，零件受力均衡。故多在工程机械上采用。2022-5-27轮式机械驱动桥392、定轴式圆柱齿轮传动圆柱齿轮式轮边减速，

16、因结构尺寸大，不好布置，在轮式机械上较少采用。多用在履带式机械上和车身较长，便于布置的轮式机械上。2022-5-27轮式机械驱动桥405-5 典型驱动桥|ZL50驱动桥1、主传动器2、差速器3、半轴4、轮边减速器5、调整Zl50前前(后后)桥总成桥总成ZL50装载机传动简图装载机传动简图2022-5-27轮式机械驱动桥43ZL30驱动桥(铰接式车架)(成工)| 前驱动桥前驱动桥1、两个主传动器、两个主传动器2、差速器（图、差速器（图1-3）:装有差速锁装有差速锁3、全浮式半轴、全浮式半轴4、轮边减速（、轮边减速（2级行星轮系）：求出速比级行星轮系）：求出速比| 后驱动桥后驱动桥 除无差速锁外除

17、无差速锁外,全部相同。全部相同。Zl30前桥前桥Zl30传动简图传动简图前桥前桥2022-5-27轮式机械驱动桥46 转向驱动桥|工程机械为了获得大的牵引力，多采用全桥驱动，即前后桥都是驱动桥。|对于采用整体式车架且用偏转车轮转向的工程机械，则必须采用转向驱动桥才能同时完成传递动力与转向的功能。|转向驱动桥的主传动器、差速器、轮边减速器等与驱动桥相同，只是把半轴做成内外两段，中间用等角速万向节连接。 转向驱动桥的应用实例，见图6-21，图6-22。2022-5-27轮式机械驱动桥47WYL60C驱动桥-前桥（转向驱动桥）WLY60型液压挖掘机传动简图型液压挖掘机传动简图2022-5-27轮式机

18、械驱动桥49习 题1、驱动桥的组成？2、差速器差速原理及作用？3、主传动器的类型及作用？主动齿轮轴的支承型式有哪几种，各有什么特点？4、计算图1-4中的主传动和轮边减速的速比？2022-5-27轮式机械驱动桥50FaFaFaFa调整垫片调整螺母止推螺栓调整螺母2022-5-27轮式机械驱动桥52双级主减速器工作情况驱动桥的类型驱动桥的类型断开式驱动桥：转向驱动桥非断开式驱动桥：2022-5-27轮式机械驱动桥54转弯转弯转弯时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。 由于自转力矩的产由于自转力矩的产生，行星齿轮与行生，行星齿轮与行星齿轮轴之间产生星齿轮轴之间产生摩擦力矩。摩擦力矩。 由于行星齿轮的公转与自转