汽车原理与结构驱动桥与差动器

汽车原理与结构驱动桥与差动器第1页，课件共32页，创作于2023年2月传动系统的最末端，完成传动轴与车轮之间的连接。

汽车驱动桥有断开式和非断开式两种结构，主要由主减速器、差速器、半轴、桥壳等部分组成。非断开式驱动桥结构示意图1桥壳2主减速器3差速器4半轴5轮毂断开式驱动桥结构示意图1主减速器2半轴3减振弹簧4减振器5车轮6摆臂7摆臂轴共32页第2页六、驱动桥第2页，课件共32页，创作于2023年2月断开式驱动桥驱动桥的功用功能：

将传动轴传来的转矩增大后,再传给驱动车轮；类型：非断开式,断开式；组成：主减速器,差速器,半轴,驱动桥壳。

共32页第3页第3页，课件共32页，创作于2023年2月共32页第4页非断开驱动桥接主轴主减速器及外壳整体桥壳半轴套管半轴及其零件悬架安装点第4页，课件共32页，创作于2023年2月1、驱动桥的功用

●将万向传动装置输出的转速进一步降速并传递到车轮

●通过主减速器的圆锥齿轮副改变转矩的传动方向

●通过差速器实现两侧车轮差速作用2、驱动桥的组成和类型

●主要组成部分

主减速器、差速器、半轴、桥壳

●常见类型断开式：驱动桥壳分离制造，主减速器壳、半轴壳（套管）用铰链连接。（增加平顺、通过性）非断开式：半轴壳、主减速器壳制成一体。

共32页第5页第5页，课件共32页，创作于2023年2月单级圆锥齿轮主减速器基本结构图主减速器的主要功用是对变速器输出进一步减速增矩和改变运动传递方向。

根据不同的需求，主减速器可与驱动桥制为一体，也可以分离制造（轮边减速器）；从结构参数上可分为单级、双级、单速、双速等。共32页第6页两个圆锥齿轮组成的主减速器差速器半轴3、主减速器第6页，课件共32页，创作于2023年2月共32页第7页驱动输入轴主减速器发动机前置前轮驱动主减速器变速器

省略了主传动轴及其支撑部件，轿车中最常用的结构。第7页，课件共32页，创作于2023年2月单级圆锥齿轮主减速器原理图主减速器的小圆锥齿轮安装在万向传动系统输出端，与安装在差速器壳上的大齿轮垂直相交，成90度啮合。共32页第8页●直线行驶，行星轮4随壳体公转，不自转，差动器不工作●弯道行驶，行星轮自传，左右半轴输出不同转速①主减速器工作原理第8页，课件共32页，创作于2023年2月单级圆锥齿轮主减速器共32页第9页主减速器与差动器第9页，课件共32页，创作于2023年2月②主减速器常用齿轮副共32页第10页目前各型车辆主减速器常用圆柱齿轮式、圆锥齿轮式、准双曲面齿轮式三种。

上述三类又分单级、双级，双级主减速器还分恒速、可变速两种。

●单级主减速器：

常用于轿车、轻中型货车和客车，具有结构简单、体积小、重量轻、传动效率高等特点。（单级主减速器为一对圆锥齿轮）最小间隙h是保证汽车通过性的基本条件之一第10页，课件共32页，创作于2023年2月●双级主减速器

重型货运、工程车辆承载大，速度相对较低，要求在驱动桥前大幅度减速。

当主减速器传动比要求较大时，单级齿轮副传动比难于达到要求，需采用两级齿轮减速。

传动比较大时采用一对齿轮其从动轮尺寸较大，导致主减速器外壳过大，无法保证最小离地间隙，影响车辆的通过性。（见下图）

为了减少运动冲击，双级主减速器一般由圆锥齿轮副、圆柱齿轮副组成，通常都用斜齿。

共32页第11页第11页，课件共32页，创作于2023年2月圆锥、圆柱双级主减速器剖面示意图共32页第12页第一级圆锥斜齿轮第二级圆柱斜齿轮半轴半轴差动器第12页，课件共32页，创作于2023年2月解放CA1091型主变速器轴测图第一级传动为斜齿圆锥齿轮，传动比11：25＝0.44

第二级传动为斜齿圆柱齿轮，传动比14：47＝0.30

总传动比0.44×0.30＝0.1311（1：7.63）

共32页第13页第13页，课件共32页，创作于2023年2月左图：汽车后驱动桥行星轮式轮边减速器结构示意图1半轴套管2半轴3太阳轮4行星齿轮5行星轮架6齿圈7行星架

太阳轮3与半轴2相连，是主动件；行星轮架5与轮毂相连，是从动件；齿圈6与壳体相连，是固定件，传动比与齿圈齿数、太阳轮齿数相关：

i＝1＋齿圈齿数/太阳轮齿数●轮边减速器

在重型货车、越野车或大型客车上，由于主减速器传动比大，离地间距大，常把双级中的第二级独立制造，并置于两侧驱动轮旁（差速器之后）。共32页第14页第14页，课件共32页，创作于2023年2月

●双速主减速器

为了充分提高汽车的动力性和经济性，有些汽车装有具有两档传动比的主减速器，如下图所示：左图：高速档（单级传动）右图：低速档（双级传动）

共32页第15页第15页，课件共32页，创作于2023年2月第二级减速齿轮变挡

第二级减速是由行星轮1、行星轮架2、太阳轮4、齿圈3构成的行星轮减速器。

高速档：

结合套5左移，A、B脱离，4与行星轮1、齿圈3同时啮合，行星轮1不能自转，则该行星轮系相当于一个刚体，不起减速作用。（与单级主减速器工作相同，减速比等于圆锥齿轮减速比）共32页第16页1243输入半轴5AB第16页，课件共32页，创作于2023年2月低速档：

结合套5右移，A、B结合，太阳轮4被固定（与外壳连接），太阳轮4与行星轮1保持啮合，与齿圈3脱离。此时行星轮1能公转也能自转，该行星轮系工作。

共32页第17页1243输入半轴5AB

齿圈6成为主动件，行星轮架9为从动件，驱动差速器壳。6第17页，课件共32页，创作于2023年2月4、差速器

为保证两侧驱动轮与地面接触作纯滚动，汽车在弯道或路面质量较差的时候，需要左右轮具有不同的转速。差速器装置可实现这一功能。

设轮中心相对地面移动的线速度为U，车轮转动角速度ω，车轮半径r：则纯滚动时U＝ωr

进入弯道时两侧轮的U值与转弯半径R相关，即U内≠U外，若角速度相同，上式不成立。汽车转向驱动轮运动示意图内圈半径外圈半径

共32页第18页第18页，课件共32页，创作于2023年2月

车辆在直线行驶时，由于路面不平，两侧车轮中心实际平移的距离不等，因此也存在上述问题。根据两端输出转矩是否相等，差速器可分为对称式（等矩）和非对称式（不等矩）两类。①对称式圆锥齿轮差速器对称式圆锥齿轮差速器是一种行星机构差速器外壳与行星架、主减速器从动轮联为一体，构成差动器的主动件，两半轴齿轮为从动件。驱动桥主减速圆锥斜齿轮主减速从动齿轮与行星架相连

共32页第19页第19页，课件共32页，创作于2023年2月差速器差动原理图

设主动件角速度为ω0，从动件1、2角速度分别为ω1、ω2，A、B两点分别为行星轮4与半轴齿轮1、2的啮合点，行星轮中心为C，A、B、C三点到到差速器转轴轴线距离为r。●行星轮4与行星架一起只作公转，无自转，A、B、C三点圆周速度相等，有ω0＝ω1＝ω2；

共32页第20页第20页，课件共32页，创作于2023年2月

●当行星轮4同时绕自身轴5以ω4的角速度自传时：

A点圆周速度为ω1r＝ω0r＋ω4r，

B点圆周速度为ω2r＝ω0r－ω4r；可得：ω1r＋ω2r

＝（ω0r＋ω4r）＋（ω0r－ω4r）即ω1r＋ω2r＝2ω0r

当角速度以每分钟n转表示，则：n1＋n2＝2n0由此可见：

左右两侧半轴齿轮转速之和等于差速器壳转速的两倍，与行星齿轮转速无关。即两侧驱动轮在各种复杂情况下都可借助行星轮自转，而获得不同的转速。共32页第21页第21页，课件共32页，创作于2023年2月相关结论：

当一侧半轴不转时，另一半轴的转速是差速器壳转速的两倍；当差速器壳因某种原因静止时，若一侧半轴转动，另一侧则按相反的方向以相同的转速转动。②对称式差速器力矩分配

轮系中行星轮相当于一个等臂杠杆，两个半轴齿轮半径也相等，所以在无行星轮自转的情况下，两侧输出力矩总是相等的，即：

M0/2＝M1＝M2（M0为万向传动装置输出的扭矩）共32页第22页第22页，课件共32页，创作于2023年2月

当两侧不等速，但方向相同输出，设n1＞n2，行星轮按n4方向转动，摩擦力矩Mr与n4方向相反。此时对两侧半轴齿轮都产生如图所示的圆周力F1、F2，有：

M1＝（M0－Mr）/2M2＝（M0＋Mr）/2

即影响两侧输出力矩的主要因素是差速器内摩擦力矩。由于目前使用的对称式差速器内摩擦力矩都很小，因此可以认为两侧驱动力矩基本上是相等的。

（包括n1≠n2反向的状况）差速器力矩分配示意图半轴行星轮共32页第23页第23页，课件共32页，创作于2023年2月3）对称式差速器的缺陷

当两侧驱动轮有一侧处于小附着力状况下，由于力矩平均分配，导致另一侧也无法进行驱动。

克服这一缺点，应采用各种不同形式的防滑差速器。如强制自锁式差速器、高摩擦自锁式差速器等。随着现代设计、制造技术的高速发展，差速器结构不仅限于上述齿轮副机构。在重型汽车上常用牙嵌式自由轮差速器；多轴驱动汽车常用托森差速器、粘性联轴差速器等。

另外，在许多前置发动机传动系统，一般将变速器、主轴传动系、差速器设计成一体，称为变速驱动桥，缩短了机械传动路线，有效提高传动效率。

共32页第24页第24页，课件共32页，创作于2023年2月5、半轴

差速器与驱动轮之间传递运动和动力的实心轴。半轴的受力状况取决与支撑形式，现代汽车基本采用全浮式半轴支承和半浮式半轴支承两种形式。半轴示意图1花键2杆部3垫圈4凸缘

5半轴起拔螺钉6半轴固定螺栓

共32页第25页第25页，课件共32页，创作于2023年2月全浮式半轴支承受力图●全浮式半轴支承

广泛用于各类载货车辆，支承结构如作图所示。轴承4、5安装在桥壳上，用于轮毂的支承，半轴套管与壳体压配合为一体，半轴与桥壳之间无直接联系。（半轴为易损件，应考虑其装拆方便）

共32页第26页轴承置于桥壳上第26页，课件共32页，创作于2023年2月半浮式半轴支承受力图●半浮式半轴支承

多用于轿车，支承结构如作图所示。

半轴与差动器的连接跟上同，外侧轴承直接安装在半轴上，行驶时车轮的作用反力要通过半轴传向桥壳。（结构简单，用于弯矩较小的轿车等）

共32页第27页支撑轴承第27页，课件共32页，创作于2023年2月6、桥壳

驱动桥壳按结构形式分为：整体式：桥体整体制造。分段式：将桥体分段制造再装配成一体。桥壳的功用：

●支承、保护主减速器、差动器、半轴等；

●确定左右驱动轮间距；

●支承车架及其上其他总成的重量；

●承受车轮与地面的反力。

共32页第28页第28页，课件共32页，创作于2023年2月解放CA1091型汽车驱动桥壳共32页