黄庄职业高中汽车制造与维修专业汽车底盘教案：第六章-驱动桥

PAGE教案课题：第六章驱动桥项目一概述教学目的：掌握驱动桥基本知识教学重点：驱动桥基本知识教学难点：驱动桥基本知识教学方法：讲练结合类型：新授课时：1教学手段：模型与实物引入：复习上节知识，以故障现象进入本节复习上节知识，以故障现象进入本节第六章驱动桥项目一概述一、驱动桥的组成、功用及结构类型1．驱动桥的组成驱动桥由主减速器、差速器、半轴、万向节、驱动桥壳（或变速器壳体）和驱动车轮等零部件组成。2．驱动桥的功用1）通过主减速器齿轮的传动，降低转速，增大转矩；2）主减速器采用锥齿轮传动，改变转矩的传递方向；3）通过差速器可以使内外侧车轮以不同转速转动，适应汽车的转向要求；4）通过桥壳和车轮，实现承载及传力作用。3．结构类型1）非断开式驱动桥当车轮采用非独立悬架时，驱动桥采用非断开式。其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。非断开式驱动桥也称整体式驱动桥。2）断开式驱动桥当驱动轮采用独立悬架时，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。与此相对应，主减速器壳固定在车架上，半轴与传动轴通过万向节铰接，传动轴又通过万向节与驱动轮铰接，这种驱动桥称为断开式驱动桥。小结：概述本节作业：练习册对应部分反思课题：项目二主减速器教学目的：掌握主减速器结构与工作原理教学重点：主减速器结构教学难点：工作原理教学方法：讲练结合类型：新授课时：2教学手段：模型与实物引入：复习上节知识，以故障现象进入本节复习上节知识，以故障现象进入本节项目二主减速器一、主减速器的功用、结构型式和常用齿轮型式1．主减速器的功用1）降低转速，增大转矩；2）改变转矩旋转方向；2．结构型式1）按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级主减速器和双级主减速器；2）按主减速器传动比档数分，有单速式和双速式；3）按齿轮副结构形式分，有圆柱齿轮式、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式。3．常用的齿轮型式1）斜齿圆柱齿轮特点是主从动齿轮轴线平行。2）曲线齿锥齿轮特点是主从动锥齿轮轴线垂直且相交。3）准双曲面锥齿轮特点是主从动锥齿轮轴线垂直但不相交，有轴线偏移。4．准双曲面锥齿轮的螺旋方向与轴线偏移1）齿轮旋转方向的判断从齿轮小端向大端看，齿面向左旋为左旋齿轮，右旋为右旋齿轮，一对准双曲面锥齿轮互为左右旋。2）上下偏移的判断将小齿轮置于大齿轮右侧，小齿轮轴线在大齿轮轴线下方为下偏移，反之，为上偏移。3)轴线偏移的作用在驱动桥离地间隙h不变的情况下，可以降低主动锥齿轮的轴线位置，从而使整车车身及重心降低。二、单级主减速器目前，轿车和一般轻、中型货车采用单级主减速器，单级主减速器是指主减速传动是由一对齿轮传动完成的，即可满足汽车动力性要求。它具有结构简单、体积小、重量轻和传动效率高等优点。下图为东风EQ1O90E型汽车驱动桥单级主减速器差速器总成图和该总成的零件分解图。主减速器(图18-3a)的减速传动机构为一对准双曲面锥齿轮。主动准双曲面锥齿轮18有7个齿。从动锥齿轮7有38个齿，故主传动比i0=38/6=6.33。主动和从动锥齿轮之间必须有正确的相对位置，方能使两齿轮啮合传动时冲击噪声较轻，而且轮齿沿其长度方向磨损较均匀。为此，在结构上一方面要使主动和从动锥齿轮有足够的支承刚度，使其在传动过程中不至于发生较大变形而影响正常啮合;另一方面应有必要的啮合调整装置。为保证主动锥齿轮有足够的支承刚度，主动锥齿轮与轴制成一体，前端支承在互相贴近而小端相向的两个圆锥滚子轴承上，后端支承在圆柱滚子轴承上，形成跨置式支承。环状的从动锥齿轮连接在差速器壳上，而差速器壳则用两个回锥滚子轴承支承在主减速器壳的座孔中。在从动锥齿轮的背面，装有支承螺栓，以限制从动锥齿轮过度变形而影响齿轮的正常工作。装配时、支承螺栓与从动锥齿轮端面之间的间隙为0.3—0.5mm。三、双级主减速器要求主减速器有较大传动比时，由一对锥齿轮传动将会导致尺寸过大，不能保证最小离地间隙的要求，这时多采用两对齿轮传动，即双级主减速器。采用双级主减速器可以获得较大传动比，保证驱动桥有足够的离地间隙，并可缩短传动轴的长度，解放CA1091型主减速器为双级主减速器，结构如图，它的第一级传动比由一对螺旋锥齿轮副主动谁齿轮和从动锥齿轮所决定，第二级传动比由一对斜齿圆柱齿轮副的第二级主动齿轮和第二级从动齿轮所决定。主动锥齿轮与轴制成一体，采用悬臂式支承。即主动锥齿轮轴支承在位于齿轮同一侧的两个相距较远的圆锥滚子轴承上，而主动锥齿轮悬伸在轴承之外。这种支承形式的结构比较简单，但支承刚度不如跨置式的大。一般双级主减速器中，主动锥齿轮轴多用悬特式支承的原因有两点:一是第一级齿轮传动比较小，相应的从动锥齿轮直径较小，因而在主动齿轮外端要再加一个支承、布置上很困难；二是因传动比较小，主动锥齿轮及轴颈尺寸有可能做得较大，同时尽可能将两轴承的距离加大，同样可得到足够的支承刚度。四、主减速器的调整1．主减速器的特点主减速器传递的转矩较大，受力复杂，具有以下特点。1)主从动锥齿轮要有正确的相对位置，可以通过改变齿轮轴的轴向位置进行调整，以啮合印迹和齿侧间隙来检查；2)要求有较高的支承刚度，以确保传递转矩的过程中主从动锥齿轮正确的相对位置不发生改变；3)要用圆锥滚子轴承支承，以承受锥齿轮传动的轴向力；4)圆锥滚子轴承的预紧度可调。2．主减速器的调整主减速器的调整分为原始调整和使用调整。原始调整是指一对新齿轮的调整，包括新车使用的新齿轮和旧车成对更换的一对新齿轮，要求保证合适的齿侧间隙和正确的啮合印迹；使用调整是指齿轮和轴承磨损,齿轮相互位置发生变化时所进行的调整，只要求保证正确的啮合印迹。当齿侧间隙过大时，就要成对更换主从动锥齿轮。3．调整的内容1)小齿轮轴承预紧度；2)大齿轮轴承预紧度；3)小齿轮位置；4)大齿轮位置；调整的部位和方法依车不同而不同。五、轮边减速在重型载货车、越野汽车或大型客车上，当要求传动系的传动比值较大，离地间隙较大时，往往在两侧驱动轮附近再增加一级减速传动，称为轮边减速器，轮边减速也可以看作是主减速器的第二级传动。六、双速主减速器为了充分提高汽车的动力性和经济性，有些汽车装用了两档的主减速器，此时，主减速器还兼起了副变速器的作用。七、贯通式主减速器多轴驱动汽车的各驱动桥的布置有非贯通式和贯通式两种。采用贯通式驱动桥可以减少分动器的动力输出轴数量，简化了结构。小结：概述本节作业：练习册对应部分反思课题：项目三普通圆锥齿轮差速器项目四防滑差速器教学目的：掌握两种差速器的结构与工作原理教学重点：两种差速器的结构与工作原理教学难点：两种差速器的结构与工作原理教学方法：讲练结合类型：新授课时：2教学手段：模型与实物引入：复习上节知识，以故障现象进入本节复习上节知识，以故障现象进入本节差速器的功用是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在必要时允许左、右半轴以不同转速旋转，使左、右驱动车轮相对地面纯滚动而不是滑动。汽车行驶过程中，车轮相对路面有两种运动状态：滚动和滑动。滑动又有滑转和滑移两种。设车轮中心相对路面的速度为v，车轮旋转角速度为ω，车轮滚动半径为r。如果v＝ωr，则车轮对路面的运动为滚动，这是最理想的运动状态；如果ω>0，但v＝0，则车轮的运动为滑转；如果v>0，但ω＝0，则车轮的运动为滑移。当汽车转弯行驶时，内外两侧车轮中心在同一时间内移过的曲线距离显然不同，即外侧车轮移过的距离大于内侧车轮，如图6-20所示。若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上，两轮角速度相等，则此时外轮必然是边滚动边滑移，内轮必然是边滚动边滑转。一、齿轮式差速器应用最广泛的普通齿轮差速器为锥齿轮差速器。如图所示为桑塔纳2000轿车差速器。1．结构由差速器壳、行星齿轮轴、2个行星齿轮、2个半轴齿轮、复合式推力垫片等组成。行星齿轮轴装入差速器壳体后用止动销定位。行星齿轮和半轴齿轮的背面制成球面，与复合式的推力垫片相配合，以减摩、耐磨。螺纹套用于紧固半轴齿轮。差速器通过一对圆锥滚子轴承支承在变速器壳体中。2．工作原理差速器的工作原理如图所示。主减速器传来的动力带动差速器壳（转速为n0）转动，经过行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮、半轴（转速分别为n1和n2），最后传给两侧驱动车轮。此时两侧驱动车轮所受到的地面阻力相同，并经半轴、半轴齿轮反作用于行星齿轮两啮合点A和B（见图6-22）。这时行星齿轮相当于等臂杠杆，即行星齿轮不自转，只随差速器壳和行星齿轮轴一起公转，两半轴无转速差，即n1＝n2＝n0，n1＋n2＝2n0。同样，由于行星齿轮相当于等臂杠杆，主减速器传动差速器壳体上的转矩M0等分给两半轴齿轮（半轴），即M1＝M2＝M0/2。2)汽车转向行驶时此时两侧驱动车轮所受到的地面阻力不同。如果车辆右转，右侧（内侧）驱动车轮所受的阻力大，左侧（外侧）驱动车轮所受的阻力小。这两个阻力经半轴、半轴齿轮反作用于行星齿轮两啮合点A和B（见图），使行星齿轮除了随差速器壳公转外还顺时针自转，设自转转速为n4，则左半轴齿轮的转速增加，右半轴齿轮的转速降低，且左半轴齿轮增加的转速等于右半轴齿轮降低的转速。设半轴齿轮的转速变化为△n，则n1＝n0＋△n，n2＝n0－△n，即汽车右转时，左侧（外侧）车轮转的快，右侧（内侧）车轮转的慢，实现纯滚动。此时依然有n1＋n2＝2n0。由于行星齿轮的自转，行星齿轮孔与行星齿轮轴轴径间以及齿轮背部与差速器壳体之间都产生摩擦。行星齿轮所受的摩擦力矩MT方向与其自转方向相反，并传到左、右半轴齿轮，使转的快的左半轴的转矩减小，转的慢的右半轴的转矩增加。所以当左、右驱动车轮存在转速差时，M1＝(M0－MT)/2，M2＝(M0＋MT)/2。但由于有推力垫片的存在，实际中的MT很小，可以忽略不计，则M1＝M2＝M0/2。二、强制锁止式差速器差速器的动力学特性不利于汽车的通过性，可以采用强制锁止式差速器克服其缺点。为了提高汽车在坏路上的通过能力，可采用各种形式的抗滑差速器。其共同出发点都是在一个驱动轮滑转时，设法使大部分转矩甚至全部转矩传给不滑转的驱动轮，以充分利用这一驱动轮的附着力而产生足够的牵引力，使汽车能继续行驶。为实现上述要求，最简单的办法是在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁，使之成为强制锁止式差速器。当一侧驱动轮滑转时，可利用差速锁使差速器不起差速作用。下图为瑞典斯堪尼亚LT110型汽车上所用的强制锁止式差速器。首先应予说明，该车由于在单级主减速器之前，有一对外啮合圆柱齿轮传动。因而主减速器从动齿轮布置在主动齿轮的右侧，以保证驱动车轮的转动方向与汽车前进方向相适应。差速锁由接合器及其操纵装置组成。端面上有接合齿的外、内接合器9租10，分别用花键与半轴和差速器壳左端相连。前者可沿半轴轴向滑动，后者则以锁圈8固定其轴向位置。图示位置即接合器分离、差速器正常工作的状况。内、外接合器分别与差速器壳和左半轴一同旋转。该车采用电控气动方式操纵差速锁。当汽车的一侧车轮处于附着力较小的路面上时，可按下仪表板上的电钮，使电磁阀接通压编空气管路，压缩空气便从气路管接头3进人工作缸4，推动活塞1克服压力弹簧7，带动外接合器9右移，使之一与内接合器l0接合。结果，左半轴6与差速器壳11成为刚性连接，差速器不起差速作用，即左右两半轴被连锁成一体一同旋转。这样，当一侧驱动轮滑转而无牵引力时，从主减速器传来的转矩全部分配到另一侧驱动轮上，使汽车得以正常行驶。当汽车通过坏路后驶上好路时，驾驶员通过电钮使电磁阀切断高压气路，并使工作缸通大气，缸内压缩空气即经电磁阀排出。于是，弹簧7回位，推动活塞使外接合器左移回到分离位置。项目四防滑差速器一、防滑差速器的分类防滑差速器按其工作原理可分为转矩敏感式防滑差速器、转速敏感式限滑差速器和主控制式防滑差速器。二、转矩式防滑差速器按其结构可以分为锥盘式、轮齿式和摩擦片式3种。三、转速敏感式限滑差速器利用液体的粘性摩擦特性，即硅油的粘性摩擦特性感知速度差，实现差速器限滑作用。四、防滑差速器实例汽车上常用的防滑差速器，有多种形式，下面仅介绍托森差速器的构造和工作原理。如图所示为奥迪A4全轮驱动轿车前、后驱动桥之间采用的新型托森差速器。“托森”表示“转矩－灵敏”，它是一种轴间自锁差速器，装在变速器后端。转矩由变速器输出轴传给托森差速器，再由差速器直接分配给前驱动桥和后驱动桥。普通锥齿轮差速器为了减少行星齿轮、半轴齿轮背部的摩擦、磨损，在行星齿轮、半轴齿轮背部的差速器壳体之间采用了推力垫片，使内摩擦力矩MT很小，可以忽略不计。而防滑差速器是特意增加内摩擦力矩MT，使转的慢的驱动轮（驱动桥）获得的转矩大，转的快的驱动轮（驱动桥）获得的转矩小，提高了汽车通过坏路面的能力。小结：概述本节作业：练习册对应部分反思课题：项目五变速驱动桥项目六驱动车轮的传动装置与桥壳教学目的：掌握变速驱动桥、驱动车轮的传动装置与桥壳教学重点：变速驱动桥教学难点：变速驱动桥教学方法：讲练结合类型：新授课时：1教学手段：模型与实物引入：复习上节知识，以故障现象进入本节复习上节知识，以故障现象进入本节项目五变速驱动桥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两个动力总成布置在同一壳体内。一、驱动车轮的传动装置1．半轴的功用和构造1)功用半轴的功用是将差速器传来的动力传给驱动轮。因其传递的转矩较大，常制成实心轴。注意：因半轴传递的转矩较大，常制成实心轴。如果半轴断裂则汽车无法起步、行驶。2)构造半轴的结构因驱动桥结构形式的不同而异。整体式驱动桥中的半轴为一刚性整轴。而转向驱动桥和断开式驱动桥中的半轴则分段并用万向节连接。半轴内端一般制有外花键与半轴齿轮连接。半轴外端有的直接在轴端锻造出凸缘盘；也有的制成花键与单独制成的凸缘盘滑动配合；还有的制成锥形并通过键和螺母与轮毂固定连接。2．支承形式现代汽车常采用全浮式和半浮式两种半轴支承形式。1)全浮式半轴支承全浮式半轴支承广泛应用于各型货车上。如图所示为全浮式半轴支承的示意图。半轴外端锻造有半轴凸缘，用螺栓紧固在轮毂上，轮毂用一对圆锥滚子轴承支承在半轴套管上，半轴套管与空心梁压配成一体，组成驱动桥壳。这种支承形式，半轴与桥壳没有直接联系。半轴内端用花键与半轴齿轮套合，并通过差速器壳支承在主减速器壳的座孔中。这种半轴支承形式，半轴只在两端承受转矩，不承受其他任何反力和弯矩，所以称为全浮式半轴支承。所谓“浮”是对卸除半轴的弯曲载荷而言。全浮式半轴支承便于拆装，只须拧下半轴凸缘上的轮毂螺栓，即可将半轴抽出，而车轮和桥壳照样能支持住汽车。2)半浮式半轴支承如图所示为半浮式半轴支承的示意图。半轴外端制成锥形，锥面上铣有键槽，最外端制有螺纹。轮毂以其相应的锥孔与半轴上锥面配合，并用键连接，用锁紧螺母紧固。半轴用一个圆锥滚子轴承直接支承在桥壳凸缘的座孔内。车轮与桥壳之间无直接联系，而支承于悬伸出的半轴外端。因此，地面作用于车轮的各种反力都须经半轴外端的悬伸部分传给桥壳