第十八章+驱动桥

机械式传动系统第十八章驱动桥驱动桥学习目标汽车驱动桥的作用汽车驱动桥的组成、分类和各自的特点主减速器齿轮是如何进行支承、调整和润滑的？行星齿轮差速器的转速和转矩是如何进行分配的？全浮式支承和半浮式支承的受力各有何特点？内容提要概述主减速器轮边减速器普通圆维齿轮差速器限滑差速器驱动桥各种安装布置形式半轴与桥壳18.1驱动桥概述（一）驱动桥的组成、功用

驱动桥的组成：主减速器、差速器、半轴、驱动桥壳

驱动桥的功用：降低转速，增大转矩；改变转矩的传递方向；实现转向时差速；实现承载及传力

各部分的功能

桥壳—是主减速器、差速器等传动装置的安装基础。

主减速器—降低转速、增加扭矩、改变扭矩的传递方向。

差速器—使两侧车轮不等速旋转，适应转向和不同路面。

半轴—将扭矩从差速器传给车轮。（二）结构类型

非断开式驱动桥：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。

非断开式驱动桥非断开式驱动桥

断开式驱动桥：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18.2主减速器

主减速器的功用：降低转速，增大转矩改变转矩旋转方向结构型式1）按参加减速传动的齿轮副数目分，可分为单级式主减速器和双级式主减速器。除了一些要求大传动比的中、重型车采用双级主减速器外，一般微、轻、中型车基本采用单级主减速器。单级主减速器具有结构简单、体积小，重量轻和传动效率高等优点。在双级式主减速器中，若第二级减速在车轮附近进行，实际上构成两个车轮处的独立部件，则称为轮边减速器。这样作的好处是可以减小半轴所传递的转矩，有利于减小半轴的尺寸和质量。桑塔纳轿车的主减速器主动锥齿轮从动锥齿轮半轴齿轮行星齿轮轴行星齿轮差速器壳圆锥轴承18.2.1单级主减速器1、东风EQl090E型汽车单级主减速器和差速器：1-差速器轴承盖2-轴承调整螺母3、13、17-圆锥滚子轴承4-主减速器壳5-差速器壳6-支承螺栓7-从动锥齿轮9、14-调整垫片11-叉形凸缘18-主动锥齿轮19-圆柱滚子轴承21-行星齿轮23-半轴齿轮24-行星轴（行星架）25-连接螺栓i0=z7/z18=38/6=6.33视频2-主减速器18.2.2双级主减速器功用： 为了获得较大的减速比，且保证汽车的最小离地间隙足够大，以提高汽车通过性。传动方式：第一级：锥齿轮传动第二级：圆柱斜齿轮传动第一级传动比i01=z16/z11=25/13=1.92第二级传动比i02=z1/z5=45/15=3.00

i0=i1i2=1.92×3.00=5.7718.2.3轮边减速器功用：为了获得更大的离地间隙和主传动比，将双级主减速器中的第二级减速齿轮机构制成相同的两套，分别安装在两侧驱动轮的近旁。应用：重型货车越野车大型客车轮边减速器结构示意图1.结构：2.传动比：太阳轮是主动件，行星架是从动件，齿圈固定不动。外齿圈与半轴套管连成整体。半轴与太阳轮连成整体。太阳轮带动行星齿轮自转、公转，行星架随着公转，带动车轮旋转，起到减速作用。外齿圈行星齿轮太阳轮（半轴齿轮）行星架半轴管套半轴半轴圆锥轴承轮边减速器的特点：①减小了主减速器的尺寸，提高汽车的通过性；②作用在半轴和差速器上的转矩较小；③有较大的主传动比，同时结构比较紧凑。结构型式2）按减速齿轮副结构型式分，可分为圆柱齿轮式、圆锥齿轮和准双曲面齿轮等型式。

轴线相交轴线不相交准双曲面齿轮传动的特点:螺旋角增大,主动小齿轮直径增大,齿轮重叠系数增大.优点:强度高,传动转矩大,运动平稳,最小离地间隙增大.注意:齿面滑动量大,必须加专用双曲面齿轮油.2、轴承预紧度的调整

主动锥齿轮轴承预紧度多用垫片来调整，从动锥齿轮轴承预紧度有调整螺母调整和垫片调整

3、锥齿轮啮合的调整从动锥齿轮轮齿正转和逆转工作面的印迹位于其齿高的中间偏于小端，并占齿面宽度的60%以上为正确啮合。视频3-轴承预紧度及啮合印痕调整.从动齿轮正确的啮合印迹从动齿轮不正确啮合印迹的调整大端小端顶部根部大进主小出主顶入主根进主驱动桥离离地间隙驱动桥中间部分尺寸H对上影响车身底板高度，对下决定了汽车最小离地间隙h。h太小降低了汽车的通过性。H主要取决于从动锥齿轮直径的大小。在同样的i0下，z主

越大，z从也越大。因此，在保证主传动比及轮齿强度下，应尽量减少主动锥齿轮数，以保证足够的最小离地间隙，提高汽车的通过性。结构型式3）按主减速器传动比档数分，可分为单速式和双速式两种。目前，国产汽车基本都采用了传动比固定的单速式主减速器。在双速式主减速器上，设有供选择的两个传动比，这种主减速器实际上又起到了副变速器的作用。

18.4 差速器差速器的作用是通过差速器分别驱动两侧半轴和驱动轮。使：①汽车在转弯行驶或在不平路上行驶时，左右驱动轮以不同的角速度滚动，称为差速特性(即n特性)；②将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴，尽量使两侧车轮驱动力相等，称为扭矩等分特性(即M特性)。分类：

差速器按其用途分为轮间差速器和轴间差速器。

1）轮间差速器装在同一个驱动桥内

2）轴间差速器装在各个驱动桥之间

按工作特性分为普通差速器和防滑差速器。18.4 差速器18.4.1普通圆锥齿轮差速器

（一）齿轮式差速器组成：差速器壳体、行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴1、差速器工作情况行星齿轮转动：公转—当两侧车轮以相同的转速转动时，行星齿轮绕半轴轴线转动自转—若两侧车轮阻力不同，则行星齿轮在做上述公转运动的同时还绕自身轴线转动2、差速器的运动分析差速原理：内摩擦力矩很小的对称式锥齿轮差速器的运动学和动力学特性可以概括为“差速但不差转矩”，即可以使两侧驱动轮以不同转速转动，但不能改变传给两侧驱动轮的转矩。思考题根据差速器的转速特性1.当车轮的一侧转速为零时，则另一侧车轮的转速是多少？2.但差速器壳体的转速为零时，两车轮如果运动会是怎样的状态？差速器的转矩分配主减速器传至差速器壳体的转矩M0，经行星齿轮轴和行星齿轮传给两半袖齿轮的转矩分别为M1、M2。当行星齿轮不自转时，即n4=0，Mr=0(Mr为行星齿轮自传时内孔和背面所受的摩擦力矩)，行星齿轮相当于一个等臂杠杆，均衡拨动两半轴齿轮转动，所以，差速器将转矩M0平均分配给两半轴齿轮，即M1=M2=M0/2。差速器的转矩分配当行星齿轮按上图中n4方向自转时(即n1>n2)，行星齿轮所受的摩擦力矩Mr与其自转方向相反，从而使行星齿轮分别对半轮齿轮1、2附加作用了两个大小相等方向相反的圆周力F1和F2，F1使传到转得快的半轴齿轮1上的转矩减小，而却使传到转得慢的半轴齿轮2上的转矩增大，且M1的减小值等于M2的增大值，等于MT/2。所以，当两侧驱动轮存在差速时(n1>n2)，M1=(M0—Mr)/2M2=(M0+Mr)/2即转得慢的车轮分配到的转矩大于转得快的车轮分配到的转矩，差值为差速器内部摩擦力矩Mr

。为了衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩的分配特性，定义目前，广泛使用的对称式锥齿轮差速器的内摩擦力矩都很小，K=0.05~0.15，Kb≈1。可以认为，无论左右驱动轮的转速是否相等，其转矩基本上是平均分配的。上述普通锥齿轮差速器转矩等量分配的特性对于汽车在好路面上行驶是有利的，但汽车在坏路面上行驶却会严重影响其通过能力。当汽车的一个驱动轮处于泥泞的路面因附着力小而打滑时，即使另一个车轮处于附着力大的路面上未滑转，此时附着力小的路面只能对驱动轮作用一个很小的反作用力矩。由于差速器等量分配转矩特性，附着力大的驱动轮也只能同样分配小的转矩，以至于总的驱动力不足以克服行驶阻力，因此汽车便陷入泥泞的路中不能行驶。

采用普通锥齿轮差速器，使汽车通过坏路面的行驶能力受到了限制，为了提高汽车在坏路面上的通过能力，一些越野汽车、高速小客车和载重汽车装用了防滑差速器。汽车上常用的防滑差速器有人工强制锁止式和自锁式两大类。前者通过驾驶员操纵差速锁，人为地将差速器暂时锁住，使差速器不起差速作用。后者是在汽车行驶过程中，根据路面情况自动改变驱动轮间的转矩分配。自锁式差速器又有摩擦片式，滑块凸轮式和托森式等多种结构型式。18.4.2防滑差速器外接合器内接合器活塞皮碗气路管接头套管工作缸强制锁止式差速器：在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁—实际上就是一个电磁阀控制的气缸操纵一个离合机构。可以使一侧半轴与差速器壳相接合构成一整体。由该种差速器中的运动特性关系式ω1＋ω2＝2ω0。如ω1或ω2＝ω0，则必有ω1＝ω2，这就相当于把左右两半轴锁成一体一同旋转。这样，当一侧驱动轮打滑而牵引力过小时，从主减速器传来的转矩绝大部分或全部分配到另一侧驱动轮上，使汽车得以通过这样的段。

强制锁止式差速器结构简单，但一般要在停车时进行操纵。而且接上差速锁时，左右车轮刚性连接，将产生前转向困难，轮胎磨损严重等问题。2、自锁式差速器—托森差速器

托森差速器1-差速器壳；2-蜗轮轴；3-半轴；4-直齿轮；5-主减速器被动齿轮；6-蜗轮；7-蜗杆设差速器壳的转速为n0，前后两半轴（蜗杆）的转速分别为n1和n2。1）n1=n2时：动力经差速器壳—涡轮轴—涡轮—蜗杆（半轴）42、自锁式差速器—托森差速器

2）n1≠n2时：假设n0=0且n1〉n2。在n1的作用下，前蜗杆带动涡轮转动，涡轮轴上的直齿轮3也会以nr转动，由于直齿轮3与直齿轮4啮合，直齿轮4以nr反向转动，带动涡轮轴涡轮蜗杆反向转动，但这是不可能的，因为涡轮蜗杆传动的逆效率很低。3）n1≠n2时：假设n0≠

0且n1〉n2。直齿轮4总是被迫带动带动涡轮轴涡轮蜗杆转动。因其齿面间的摩擦力很大，限制了直齿轮4转速的增加也阻碍直齿轮3转速的增加。因此，这种差速器只能实现两半轴很小的差速。34）当两侧车轮速差很大，例如一侧滑转，另一侧就会静止，这样在另一侧涡轮蜗杆间产生很高的内摩擦力矩Mr，使M2得到全部的M0。18.5驱动桥各种安装布置形式驱动桥按其功能特点可以分为独立式驱动桥和变速驱动桥

独立驱动桥的特点是主减速器、差速器、半轴等都安装在独立的驱动桥壳内

变速驱动桥的特点是变速器与驱动桥布置在同一壳体内。18.6半轴与桥壳

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