汽車的驅(qū)動橋

汽車底盤構(gòu)造

主講教師：徐家鵬11/27/20231第十八章

驅(qū)動橋11/27/2023211/27/20233一、驅(qū)動橋的組成和功用在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩并保證兩輸出軸可能以不同的速度旋轉(zhuǎn)支承汽車質(zhì)量，并承受由車輪傳來的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架（身）減速增扭接受并傳遞轉(zhuǎn)矩1、主減速器2、差速器3、半軸4、驅(qū)動橋殼驅(qū)動橋11/27/2023411/27/2023511/27/20236驅(qū)動橋的功用：①將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩通過主減速器、差速器、半軸等傳到驅(qū)動車輪，實現(xiàn)降速、增扭；②通過主減速器圓錐齒輪副改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向；③通過差速器實現(xiàn)兩側(cè)車輪差速作用，保證轉(zhuǎn)向時內(nèi)外側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動；④通過橋殼和車輪，實現(xiàn)承載及傳力作用。11/27/20237結(jié)構(gòu)類型：（1）非斷開式驅(qū)動橋當(dāng)車輪采用非獨立懸架時，驅(qū)動橋采用非斷開式。其特點是半軸套管與主減速器殼剛性連成一體，整個驅(qū)動橋通過彈性懸架與車架相連，兩側(cè)車輪和半軸不能在橫向平面內(nèi)做相對運動。非斷開式驅(qū)動橋也稱整體式驅(qū)動橋，多用于后驅(qū)動橋。11/27/2023811/27/20239（2）斷開式驅(qū)動橋當(dāng)驅(qū)動輪采用獨立懸架時，兩側(cè)的驅(qū)動輪分別通過彈性懸架與車架相連，兩車輪可彼此獨立地相對于車架上下跳動。與此相對應(yīng)，主減速器殼固定在車架上，半軸與傳動軸通過萬向節(jié)鉸接，傳動軸又通過萬向節(jié)與驅(qū)動輪鉸接，這種驅(qū)動橋稱為斷開式驅(qū)動橋。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、多用于轎車和越野車全部或部分驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。11/27/20231011/27/202311第一節(jié)主減速器一、主減速器的功用、結(jié)構(gòu)型式和常用齒輪型式1．主減速器的功用降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩；改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向。2．結(jié)構(gòu)型式按參加減速傳動的齒輪副數(shù)目分，有單級主減速器和雙級主減速器；若第二級位于兩側(cè)車輪，則為輪邊減速器；按主減速器傳動比檔數(shù)分，有單速式和雙速式；按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分，有圓柱齒輪式、圓錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面齒輪式。11/27/2023123．常用的齒輪型式斜齒圓柱齒輪特點是主從動齒輪軸線平行。曲線齒錐齒輪特點是主從動錐齒輪軸線垂直且相交。準(zhǔn)雙曲面錐齒輪特點是主從動錐齒輪軸線垂直但不相交，有軸線偏移。11/27/202313主減速器對于汽車性能影響較大的兩個參數(shù)：主減速比——影響汽車的動力性；最小離地間隙——影響汽車的通過性。11/27/202314二、單級主減速器單級主減速器是指主減速傳動是由一對齒輪傳動完成的。結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，制造容易，成本低，維修方便；但i0不能太大(i0≤7)。廣泛用于轎車、輕型車上。11/27/202315三、雙級主減速器要求主減速器有較大傳動比時，由一對錐齒輪傳動將會導(dǎo)致尺寸過大，不能保證最小離地間隙的要求，這時多采用兩對齒輪傳動，即雙級主減速器。11/27/202316四、主減速器的調(diào)整1．主減速器的特點主減速器傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，受力復(fù)雜，具有以下特點：（1）主從動錐齒輪要有正確的相對位置，可以通過改變齒輪軸的軸向位置進(jìn)行調(diào)整，以嚙合印跡和齒側(cè)間隙來檢查；（2）要求有較高的支承剛度，以確保傳遞轉(zhuǎn)矩的過程中主從動錐齒輪正確的相對位置不發(fā)生改變；（3）要用圓錐滾子軸承支承，以承受錐齒輪傳動的軸向力；（4）圓錐滾子軸承的預(yù)緊度可調(diào)。11/27/2023172．主減速器的調(diào)整主減速器的調(diào)整分為原始調(diào)整和使用調(diào)整。原始調(diào)整是指一對新齒輪的調(diào)整，包括新車使用的新齒輪和舊車成對更換的一對新齒輪，要求保證合適的齒側(cè)間隙和正確的嚙合印跡；使用調(diào)整是指齒輪和軸承磨損,齒輪相互位置發(fā)生變化時所進(jìn)行的調(diào)整，只要求保證正確的嚙合印跡。當(dāng)齒側(cè)間隙過大時，就要成對更換主從動錐齒輪。11/27/202318印痕位于齒高的中部偏于小端，且占齒寬的60%為正確。11/27/2023193．調(diào)整的內(nèi)容小齒輪軸承預(yù)緊度；大齒輪軸承預(yù)緊度；小齒輪位置；大齒輪位置。調(diào)整的部位和方法依車不同而不同。11/27/20232011/27/20232111/27/202322五、輪邊減速在重型載貨車、越野汽車或大型客車上，當(dāng)要求傳動系的傳動比值較大，離地間隙較大時，往往在兩側(cè)驅(qū)動輪附近再增加一級減速傳動，稱為輪邊減速器，輪邊減速也可以看作是主減速器的第二級傳動。11/27/202323優(yōu)點：1、可使驅(qū)動橋的主減速器（第一級）尺寸減小，保證了足夠的離地間隙；2、可獲得較大的主傳動比；3、由于半軸在輪邊減速器（第二級）之前，所以承受的轉(zhuǎn)矩大為減小，因而半軸和差速器等零件尺寸可以減小。缺點：需要兩套輪邊減速器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。11/27/202324六、雙速主減速器為了充分提高汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性，在某些單橋驅(qū)動的重型汽車上裝用了兩檔的主減速器，此時，主減速器還兼起了副變速器的作用。組成：螺旋錐齒＋圓柱齒輪組或行星齒輪組i1＝×Z2Z1Z6Z5Z1i2＝×Z2Z4Z311/27/202325七、貫通式主減速器多軸驅(qū)動汽車的各驅(qū)動橋的布置有非貫通式和貫通式兩種。11/27/202326貫通式驅(qū)動橋：前面（或后面）兩驅(qū)動橋的傳動軸是串聯(lián)的，傳動軸從距分動器較近的驅(qū)動橋中穿過，通往另一驅(qū)動橋。這種布置稱為貫通式驅(qū)動橋。采用貫通式驅(qū)動橋可以減少分動器的動力輸出軸數(shù)量，簡化了結(jié)構(gòu)。11/27/202327第二節(jié)普通圓錐齒輪差速器差速器的功用是既能向兩側(cè)驅(qū)動輪傳遞轉(zhuǎn)矩，又能使兩側(cè)驅(qū)動輪以不同轉(zhuǎn)速做純滾動，以滿足轉(zhuǎn)向等情況下內(nèi)外驅(qū)動輪要以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的需要。

11/27/202328從汽車轉(zhuǎn)向時驅(qū)動輪的運動示意圖可以看出，轉(zhuǎn)向時外側(cè)車輪滾過的路程長，內(nèi)側(cè)車輪滾過的路程短，要求外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速快于內(nèi)側(cè)車輪，即希望內(nèi)外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同。

11/27/202329差速器的分類：輪間差速器：裝在同一驅(qū)動橋兩側(cè)驅(qū)動輪之間，使兩側(cè)驅(qū)動輪可以不同角速度旋轉(zhuǎn)。軸間差速器：對于多軸驅(qū)動的汽車，裝在驅(qū)動橋之間，使各橋的驅(qū)動輪可以不同角速度旋轉(zhuǎn)。抗滑差速器：當(dāng)遇到左右或前后驅(qū)動輪與路面之間的附著條件相差較大的情況下，采用抗滑差速器。11/27/202330一、齒輪式差速器齒輪式差速器有圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。按兩側(cè)的輸出轉(zhuǎn)矩是否相等，齒輪差速器又有對稱式（等轉(zhuǎn)矩式）和不對稱式（不等轉(zhuǎn)矩式）兩類。11/27/2023311、對稱式錐齒輪輪間差速器組成：差速器殼體、行星齒輪、半軸齒輪、行星齒輪軸等。11/27/202332差速器殼：分為兩部分，行星齒輪軸夾在中間，用螺栓緊固。主減速器從動齒輪用鉚釘或螺栓固定在殼體凸緣上。其上開有窗孔，便于潤滑油自由出入差速器。行星齒輪：分別套在十字軸上，每個同時與兩個半軸齒輪嚙合。為保證對中性其背面制成球面，并裝有球面耐磨墊片。半軸齒輪：以殼體的孔作為滑動軸承，并借花鍵與半軸相連，其背面裝有推力墊片。行星齒輪軸：軸徑上銑有平面，以保證有良好的潤滑。11/27/20233311/27/202334對于微型、輕型貨車和大部分轎車：因主減速器輸出的轉(zhuǎn)矩不大，一般用兩個行星齒輪，因而行星齒輪軸為一根直銷軸，差速器殼制成整體式。例如奧迪100，且其兩半軸齒輪和兩行星齒輪背面的墊片制成整體球形耐磨墊片。11/27/20233511/27/202336力的傳遞：主減速器從動齒輪→差速器殼→行星齒輪軸→行星齒輪→半軸齒輪→半軸→驅(qū)動輪運動的傳遞：若兩側(cè)車輪阻力相同，則兩側(cè)車輪以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，行星齒輪繞半軸軸線轉(zhuǎn)動——公轉(zhuǎn)。若兩側(cè)車輪阻力不同，則行星齒輪在作公轉(zhuǎn)的同時，還繞自身軸線轉(zhuǎn)動——自轉(zhuǎn)，因而兩半軸齒輪帶動兩側(cè)車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。11/27/2023372、差速原理：差速器能起差速作用，主要是行星齒輪起了重要作用。在差速器中，差速器殼為差速器的主動件，半軸齒輪1和2為從動件。（1）當(dāng)汽車直線行駛時，行星齒輪4僅為公轉(zhuǎn)行星齒輪4與半軸齒輪嚙合點A、B、行星齒輪中心C到半軸軸線的距離均為r，A、B、C三點的線速度相等。所以當(dāng)差速器殼以ωo旋轉(zhuǎn)時，半軸1、2的角速度ω1=ω2=ωo，即兩半軸的角速度等于差速器殼的角速度，差速器不起差速作用。11/27/202338（2）當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，行星齒輪4不僅公轉(zhuǎn)，而且還以ω4自轉(zhuǎn)嚙合點A的線速度為：ω1.r=ωo.r+ω4.r4嚙合點B的線速度為：ω2.r=ωo.r-ω4.r4所以ω1≠ω2，即產(chǎn)生差速作用。由于ω1.r+ω2.r=（ωo.r+ω4.r4）+（ωo.r-ω4.r4）即ω1+ω2=2ωo若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n表示則n1+n2=2no，即兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。11/27/202339特殊情況：當(dāng)n1=0，n2=2n0或n2=0，n1=2n0當(dāng)n0=0，n1=-n2，此時行星齒輪只自轉(zhuǎn)，不公轉(zhuǎn)。11/27/2023403、對稱式齒輪差速器中的轉(zhuǎn)矩分配（1）當(dāng)行星齒輪只公轉(zhuǎn)，不自轉(zhuǎn)時，行星齒輪相當(dāng)一個等臂杠桿，把主減速器傳來的總扭矩平均分給左、右半軸。M1=M2=M0/2（2）當(dāng)行星齒輪既公轉(zhuǎn)，又自轉(zhuǎn)時，左右車輪上的轉(zhuǎn)矩之差，等于差速器的內(nèi)摩擦力矩。M快=M0/2–M4/2M慢=M0/2+M4/211/27/202341二、強(qiáng)制鎖止式差速器

常用的對稱式錐齒輪差速器內(nèi)摩擦力矩很小，可以認(rèn)為差速時，轉(zhuǎn)矩仍然是平均分配給左右驅(qū)動輪。這一轉(zhuǎn)矩平均分配特性，在好路面上直行或轉(zhuǎn)彎都行，但在壞路面上嚴(yán)重影響通過能力。例如當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪掉入泥坑，原地滑轉(zhuǎn)，另一側(cè)車輪在好路面上，附著力較大，車輪也靜止不動，因為這個車輪也只能獲得與滑轉(zhuǎn)車輪上相等的轉(zhuǎn)矩。因此出現(xiàn)了各種型式的抗滑差速器。其共同點是設(shè)法使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪。11/27/202342在對稱式錐齒輪差速器上增加了差速鎖，當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，將差速器鎖住，使其不起差速作用。差速鎖的組成：接合器、操縱裝置內(nèi)外接合器端面都有接合齒。11/27/202343外接合器與半軸通過花鍵相連，內(nèi)接合器與差速器殼體通過花鍵相連。當(dāng)內(nèi)外接合器相互接合時，將半軸齒輪與差速器殼體連為一體，差速器失去差速功能，傳給兩側(cè)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩可以不同。11/27/202344差速鎖的操縱方式：電控氣動式

當(dāng)駛?cè)雺穆窌r，通過儀表板上的電鈕，使電磁閥接通壓縮空氣，由管接頭進(jìn)入工作缸，推動活塞，克服彈簧，帶動外接合器右移與內(nèi)接合器接合。當(dāng)駛出壞路時，通過電鈕使電磁閥切斷高壓氣路，使工作缸壓縮空氣經(jīng)電磁閥排入大氣，接合器在彈簧作用下分離。11/27/202345差速鎖的優(yōu)缺點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。缺點：①操作不方便，要在停車時進(jìn)行。②過早接上或過晚摘下都會產(chǎn)生無差速器的一系列問題。11/27/202346第三節(jié)防滑差速器一、防滑差速器的分類

防滑差速器按其工作原理可分為轉(zhuǎn)矩敏感式防滑差速器、轉(zhuǎn)速敏感式限滑差速器和主控制式防滑差速器。二、轉(zhuǎn)矩式防滑差速器增加差速器內(nèi)摩擦力矩，來達(dá)到防滑轉(zhuǎn)目的。能根據(jù)路面情況自動改變驅(qū)動輪間轉(zhuǎn)矩分配。11/27/2023471、摩擦片式防滑差速器結(jié)構(gòu)特點與防滑原理：在半軸齒輪與差速器殼之間裝有摩擦片組，以增加內(nèi)摩擦力矩。11/27/202348推力壓盤以內(nèi)花鍵與半軸連接，其軸徑處外花鍵與從動摩擦片連接。主動摩擦片以兩耳花鍵與差速器殼相連。推力壓盤和主、從動摩擦片都可有微量的軸向移動。十字軸由兩根行星齒輪軸垂直安裝組成，其端部都切成凸V形，相應(yīng)的差速器殼孔成凹V形。11/27/202349兩半軸無轉(zhuǎn)速差時：凹V形斜面對凸V形斜面壓緊的軸向分力使兩行星齒輪軸向外略微移動，通過行星齒輪使推力壓盤壓緊摩擦片。11/27/202350轉(zhuǎn)矩有兩條路線傳給半軸：①大部分轉(zhuǎn)矩：行星齒輪軸→行星齒輪→半軸齒輪→半軸。②小部分轉(zhuǎn)矩：差速器殼→主、從動摩擦片→推力壓盤→半軸。由于行星齒輪沒有自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩平均地分配給兩半軸。11/27/202351當(dāng)兩半軸有轉(zhuǎn)速差時：由于行星齒輪自轉(zhuǎn)，主、從動摩擦片間產(chǎn)生的摩擦力矩方向與快轉(zhuǎn)半軸的旋向相反，與慢轉(zhuǎn)半軸的旋向相同。11/27/2023522、滑塊凸輪式差速器利用滑塊與凸輪之間產(chǎn)生較大的內(nèi)摩擦力矩。11/27/202353三、轉(zhuǎn)速敏感式防滑差速器

粘性聯(lián)軸差速器(簡稱VC)利用液體的粘性摩擦特性，即硅油的粘性摩擦特性感知速度差，實現(xiàn)差速器防滑作用,用做某些四輪驅(qū)動的軸間差速器。組成：由殼體4、傳動軸1和5、交替排列的內(nèi)葉片3、外葉片6及隔環(huán)組成。前傳動軸1通過螺栓與殼體4聯(lián)結(jié)，并與外葉片6組成主動部分。內(nèi)葉片3與后傳動軸5組成從動部分。11/27/20235411/27/202355四、托森差速器常被用于全輪驅(qū)動轎車的中央軸間差速器，后驅(qū)動橋的輪間差速器。其利用蝸輪蝸桿傳動的不可逆性原理和齒面高摩擦條件，使差速器根據(jù)其內(nèi)部內(nèi)摩擦力矩大小而自動鎖死或松開。11/27/2023561、結(jié)構(gòu)：由空心軸2、外殼3、后軸蝸桿5、前軸蝸桿9、蝸輪軸7（6個）、直齒圓柱齒輪6（12個）、蝸輪8（6個）等組成。11/27/2023572、工作過程：（1）當(dāng)n1=n2時，由于兩蝸桿轉(zhuǎn)速相等，故蝸輪與蝸桿之間，兩相嚙合的直齒圓柱齒輪之間均無相對運動，差速器殼與兩蝸桿軸均繞蝸桿軸線同步轉(zhuǎn)動，即n1=n2=n0。其轉(zhuǎn)矩平均分配，即M1=M2=M0。11/27/202358（2）當(dāng)n1>n2時，兩軸之間的轉(zhuǎn)速差是通過一對相嚙合的圓柱齒輪相對轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的，則后端蝸輪帶動后軸蝸桿，因其傳動逆效率極低限制了齒輪4的轉(zhuǎn)速，阻止了齒輪3及前軸蝸桿轉(zhuǎn)速的增加，可見，只有當(dāng)兩軸轉(zhuǎn)速差不大時才能差速。11/27/202359（3）轉(zhuǎn)矩分配原理：由于蝸輪帶動蝸桿的逆效率取決于蝸桿的螺旋角及傳動副的摩擦條件，對于確定的差速器，其螺旋角已確定，故此時傳動主要由摩擦狀況來決定。當(dāng)n1、n2轉(zhuǎn)速差較小時，蝸輪帶動蝸桿的摩擦力矩也較小，反之摩擦力矩也較大，從而抑制快轉(zhuǎn)車輪的轉(zhuǎn)速，把輸入轉(zhuǎn)矩M0多分配到慢轉(zhuǎn)輸出軸上，當(dāng)n2=0，前軸蝸桿空轉(zhuǎn)時，由于后蝸輪與蝸桿之間的內(nèi)摩擦力矩過高，使M0全部分配到后軸蝸桿上，相當(dāng)差速器鎖死。11/27/202360第四節(jié)變速驅(qū)動橋驅(qū)動橋按其功能特點可以分為獨立式驅(qū)動橋和變速驅(qū)動橋。

獨立驅(qū)動橋的特點是主減速器、差速器、半軸等都安裝在獨立的驅(qū)動橋殼內(nèi)。變速驅(qū)動橋的特點是變速器與驅(qū)動橋兩個動力總成布置在同一殼體內(nèi)。11/27/20236111/27/20236211/27/202363第五節(jié)半軸與橋殼一、半軸半軸是在差速器與驅(qū)動輪之間傳遞動力的實心軸，其內(nèi)側(cè)通過花鍵與半軸齒輪相連，外側(cè)用凸緣與驅(qū)動輪的輪轂相連。

11/27/202364半軸的支承形式，主要有全浮式支承和半浮式支承兩種。1、全浮式半軸半軸外端與輪轂相連接，輪轂通過圓錐滾子軸承支承在橋殼的半軸套管上，作用在車輪上的力通過半軸傳給輪轂，輪轂又通過軸承將力傳給驅(qū)動橋殼，半軸只受轉(zhuǎn)矩，不