汽車構造18章驅(qū)動橋

1、汽車構造汽車構造電子教案電子教案第十八章第十八章 驅(qū)動橋驅(qū)動橋2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第2頁第十八章 驅(qū)動橋 驅(qū)動橋由主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋殼等組成。其功用是：將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機轉矩通過主減速器，差速器，半軸等傳到驅(qū)動車輪，實現(xiàn)降速、增大轉矩；通過主減速器圓錐齒輪副改變轉矩的傳遞方向；通過差速器實現(xiàn)兩側車輪差速作用，保證內(nèi)外側車輪以不同轉速轉向。驅(qū)動橋的類型有斷開式驅(qū)動橋和非斷開式驅(qū)動橋。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第3頁一般汽車的驅(qū)動橋總體構成如圖18-1所示。 整個驅(qū)動橋通過彈性懸架與車架連接，由于半軸套管與主減速器殼是剛性的連成一體的，因而兩側

2、的半軸和驅(qū)動輪不可能在橫向平面內(nèi)作相對運動，故稱這種驅(qū)動橋為非斷開式驅(qū)動橋，亦稱為整體式驅(qū)動橋。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第4頁 為了提高汽車行駛平順性和通過性，有些轎車和越野車全部或部分驅(qū)動輪采用獨立懸架，即將兩側的驅(qū)動輪分別用彈性懸架與車架相連，兩輪可彼此獨立的相對于車架上下跳動。與此相應，主減速器殼固定在車架上。驅(qū)動橋殼應制成分段并通過鉸鏈連接，這種驅(qū)動橋稱為斷開式驅(qū)動橋，如圖18-2所示。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第5頁驅(qū)動橋2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第6頁第一節(jié) 主減速器 主減速器的功用是將輸入的轉矩增大并相應降低轉速，以及當發(fā)動機縱置時還

3、具有改變轉矩旋轉方向的作用。 按參加減速傳動的齒輪副數(shù)目分： 單級式主減速器 雙級式主減速器在雙級式主減速器中，若第二級減速器齒輪有兩對，并分置于兩側車輪附近，實際上成為獨立部件，則稱為：輪邊減速器 按主減速器傳動比擋數(shù)分，有單速式 ，雙速式 按齒輪副結構形式分，有圓柱齒輪式（又可分為軸線固定式和軸線旋轉式即行星齒輪式），圓錐齒輪式和準雙曲面齒輪式。越野車上還采用：貫通式驅(qū)動橋2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第7頁一、單級主減速器一、單級主減速器 目前，轎車和一般輕、中型轎車采用單級主減速器，即可滿足汽車動力性要求。它具有結構簡單，體積小，重量輕和效率高等優(yōu)點。主動和從動錐齒輪之間必須

4、有相對的正確位置，方能使兩齒輪嚙合傳動時沖擊噪聲較輕，而且沿輪齒沿其長度方向磨損較均勻。為此，在結構上一方面要使主動錐齒輪和從動錐齒輪有足夠的支撐剛度，使其在傳動過程中不至于發(fā)生較大變形而影響正常嚙合；另一方面因有必要嚙合的嚙合調(diào)整裝置。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第8頁2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第9頁 錐齒輪嚙合的調(diào)整，是指齒面嚙合印跡和齒側間隙的調(diào)整。 若從動齒輪輪齒正傳和逆轉工作面上的印跡位于齒高的中間偏于小端，并占齒寬的60%以上，則為正確嚙合 正確嚙合的印跡位置可通過主減速器殼與主動錐齒輪軸承座15（圖18-3a）之間的調(diào)整墊片9的總厚度（即移動主動錐齒輪的

5、位置）而獲得。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第10頁當選定車輪規(guī)格后，驅(qū)動橋中間部分在高度方向的尺寸h（圖18-5），對上影響車身底板高度，對下決定了汽車最小離地間隙h。在保證所要求的傳動比及足夠的輪齒強度條件下，應盡可能減少主動齒輪的齒數(shù)，從而減少從動齒輪的直徑，以保證足夠的汽車最小離地間隙。近年來，準雙曲面齒輪在廣泛應用于轎車，輕型貨車的基礎上，越來越多的在中型、重型貨車上也得到采用。 當主動軸線向下偏移時（圖18-6），在保證一定離地間隙的情況下，可降低主動錐齒輪和傳動軸的位置，因而使車身和整個重心降低，這有利于提高汽車行駛穩(wěn)定性。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第

6、11頁2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第12頁紅旗ca7220型和奧迪100型轎車主減速器也是單級式準雙曲面齒輪傳動 主減速器采用準雙曲面齒輪，使結構更為緊湊，嚙合平穩(wěn)，噪聲小。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第13頁主減速器主、從動齒輪的調(diào)整，對其使用壽命和運轉平穩(wěn)性有著決定性作用。為保證主、從動齒輪嚙合區(qū)正確并處于最佳工作位置，無噪聲運轉，在生產(chǎn)中主、從動齒輪除用專用機床加工，并配對安裝外，在驅(qū)動橋總承裝配時，或在使用中維修保養(yǎng)時，都應進行齒輪嚙合位置的調(diào)整和軸承的預緊。 主減速器調(diào)整墊片的布置主減速器調(diào)整墊片的布置 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第14頁圖18

7、-10為斯太爾（steyr）91系列驅(qū)動橋主減速器剖面。其主減速器為單級主減速器，第二級減速器為輪邊減速器。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第15頁二二.雙級主減速器雙級主減速器2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第16頁二二.雙級主減速器雙級主減速器根據(jù)發(fā)動機特性和汽車使用條件，要求主減速器具有較大的傳動比時，有一對錐齒輪構成的單級主減速器已不能保證足夠的離地間隙，這是則需要用兩對齒輪將速的雙級主減速器。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第17頁2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第18頁主動錐齒輪與軸制成一體，采用懸臂式支承。一般雙級主減速器中，主動錐齒輪軸多用懸臂式

8、支承的原因有兩點：一是第一級齒輪傳動比較小，相應的從動錐齒輪直徑較小，因而在主動錐齒輪的外端要在加一個支承，布置上很困難；二是因傳動比較小，主動錐齒輪即軸頸尺寸有可能作的較大，同時盡可能將兩軸承的距離加大，同樣可得到足夠的支承剛度。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第19頁 圖18-13所示為菲亞特（fiat）628n3汽車的雙級主減速器。第一級減速齒輪副為曲線齒錐齒輪，第二級減速齒輪副為斜齒圓柱齒輪。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第20頁三三.輪邊減速器輪邊減速器在重型載貨車、越野汽車和大型客車上，當要求有較大的主傳動比和較大的離地間隙時，往往將雙級主減速器中的第二級減速

9、齒輪機構制成同樣的兩套，分別安裝在兩側驅(qū)動齒輪的近旁，稱為輪邊減速器，而第一級即稱為主減速器。圖18-14為某國產(chǎn)32t自卸車驅(qū)動橋的輪邊減速器 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第21頁 圖18-15所式汽車輪邊減速器的結構示意圖。由圖可知，輪邊減速器為一行星齒輪減速機構 。齒圈6和半軸套筒1固定在一起，半軸2傳來的動力經(jīng)太陽輪3，行星齒輪4，行星齒輪軸5及行星架7傳給車輪。 總傳動比 :64.185727. 3111411202010zziii2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第22頁斯太爾汽車的前后驅(qū)動橋均為帶輪邊減速器的主減速器，如圖18-16所示。其結構示意圖見圖18-1

10、7 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第23頁四四.雙速主減速器雙速主減速器為充分提高車輪的動力性和經(jīng)濟性，有些汽車裝用具有兩擋傳動比的主減速器。圖18-18為一種常見的結構形式，其結構示意圖如圖18-19所示。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第24頁五五.貫通式主減速器貫通式主減速器有些多軸越野汽車,為使結構簡單,部件通用好以及便于形成系列產(chǎn)品,常采用貫通式驅(qū)動橋,如圖18-20所示.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.這種布置方案中的驅(qū)動橋,稱為貫通式驅(qū)動橋. 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第25頁 圖18-

11、21為延安sx2150型6 6越野汽車的貫通式雙級主減速器。第一級是斜齒圓柱齒輪傳動(齒輪8和1)，傳動比為1.19。第二級是準雙曲面?zhèn)鲃樱X輪15和13），傳動比為5.429。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第26頁2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第27頁第二節(jié) 差速器差速器的功用是當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時，使左右驅(qū)動車輪以不同的轉速滾動，即保證兩側驅(qū)動車輪作純滾動運動。為了使兩驅(qū)動輪以不同角速度旋轉，以保證其純滾動狀態(tài)，就必須將兩側車輪的驅(qū)動軸斷開（稱為半軸），而又主減速器從動齒輪通過一個差速齒輪系統(tǒng)差速器分別驅(qū)動兩側半軸和驅(qū)動輪。這種裝在同一驅(qū)動橋兩側驅(qū)動輪之

12、間的差速器，稱為輪間差速器。多軸驅(qū)動的汽車，各驅(qū)動橋間有傳動軸相連。為使各驅(qū)動橋有可能具有不同的輸入角速度，以消除各橋驅(qū)動輪的滑動現(xiàn)象，可在各驅(qū)動橋之間裝設輪間差速器。當遇到左右或前后驅(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。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第28頁2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第29頁一、齒輪式差速器一、齒輪式差速器齒輪式差速器有圓錐齒輪式（圖18-24a，b）和圓柱齒輪式（圖18-24c）兩種。按兩側的輸出轉矩是否相等，齒輪差速器有對稱式（等轉矩式）和不對稱式（不等轉矩式）兩類。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第30頁 目前，汽

13、車上廣泛應用的是對稱式錐齒輪差速器，其結構如圖18-25所示。對稱式錐齒輪輪間差速器由圓錐行星齒輪，行星齒輪軸（十字軸），圓錐半軸齒輪和差速器殼等組成。 行星齒輪的背面與差速器殼的相應位置的內(nèi)表面，均做成球形，保證行星齒輪對正中心，以有利于兩個半軸正確嚙合。 差速器靠主減速器殼體中的潤滑油潤滑。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第31頁微型、輕型載貨汽車和大部分轎車的車橋，因主減速器輸出的轉矩不大，可用兩個行星齒輪，因而行星齒輪軸相應為一直銷軸，差速器殼也不必分成左右兩半，而制成整體式的，前后兩側都開有大窗孔，一邊拆裝行星齒輪和半軸齒輪。奧迪100型轎車差速器即為這種結構， 2021-

14、11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第32頁 當行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉軸線公轉時，顯然，處在同一半徑r上的a、b、c三點的圓周速度都相等，其值為 。于是， 即差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼3的角速度。 當行星齒輪4除公轉外，還繞本身的軸5以角速度 自轉時，嚙合點a的圓周速度為 嚙合點b的圓周速度為于是即 若角速度以每分鐘轉速n表示，則 （18-1）式（18-1）為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式錐齒輪差速器的運動特征方程。它表明左右兩側半軸齒輪的轉速之和等于差速器殼轉速的兩倍，而與行星齒輪轉速無關。021wwwrw04w4401rwrwrw4402rwrwrw)()(440440

15、21rwrwrwrwrwrw0212www0212nnn2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第33頁 當行星齒輪沒有自轉時，總是將轉矩 平均分配給左，右兩半軸齒輪，即 0m2/021mmm 當兩半軸齒輪以不同轉速朝相同方向轉動時 ，左右車輪上的轉矩之差，等于差速器的內(nèi)摩擦力矩。 為了衡量差速器內(nèi)摩擦力矩的大小及轉矩分配特性，常以鎖緊系數(shù)k ，鎖緊系數(shù)k=0.05-0.15 。兩半軸的轉矩比，以 表示 。轉矩比 為1.1-1.4 bkbk 可以認為，無論左右驅(qū)動輪轉速是否相等，其轉矩基本上總是平均分配的。這樣的分配比例對于汽車在良好路面上直線或轉彎行駛時，都是滿意的。 2021-11-7哈爾

16、濱工業(yè)大學（威海）第34頁二、強制鎖止式差速器二、強制鎖止式差速器為了提高汽車在壞路面上的通過能力，可采用各種形式的抗滑差速器。其共同為了提高汽車在壞路面上的通過能力，可采用各種形式的抗滑差速器。其共同出發(fā)點都是在一個驅(qū)動輪滑轉時，設法使大部分轉矩甚至全部轉矩傳給不滑轉出發(fā)點都是在一個驅(qū)動輪滑轉時，設法使大部分轉矩甚至全部轉矩傳給不滑轉的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力而產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車能繼的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力而產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車能繼續(xù)行駛。為實現(xiàn)上述要求，最簡單的辦法是在對稱式錐齒輪差速器上設置差速續(xù)行駛。為實現(xiàn)上述要求，最簡單的辦法是在對稱式錐齒輪差速器

17、上設置差速鎖，使之成為強制鎖止式差速器。當一側驅(qū)動輪滑轉時，可利用差速鎖使差速鎖，使之成為強制鎖止式差速器。當一側驅(qū)動輪滑轉時，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。器不起差速作用。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第35頁 如圖為瑞典斯堪尼亞lt110型汽車上所用的強制鎖止式差速器 強制鎖止式差速鎖結構簡單，易于制造；但操縱不便，一般要在停車時進行。而且過早接上或過晚摘下差速鎖，亦即在好路段上左右車輪仍剛性連接，則將產(chǎn)生前已述及的在無差速器情況下出現(xiàn)的一系列問題。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第36頁三、高摩擦自鎖式差速器三、高摩擦自鎖式差速器高摩擦自鎖式差速器能根據(jù)路面情況自動

18、改變驅(qū)動輪間轉矩分配。高摩擦自鎖式差速器有摩擦片式 滑塊凸輪式2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第37頁1摩擦片式自鎖差速器摩擦片式自鎖差速器是在對稱式錐齒輪差速器的基礎上發(fā)展而成的 。摩擦片式差速器結構簡單，工作平穩(wěn)，鎖錦系數(shù)k可達0.60.7或更高，常用于轎車和輕型汽車上。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第38頁圖18-31為大眾高爾夫（golf）轎車摩擦片式自鎖差速器。摩擦片自鎖裝置1也是由主、從動摩擦片組和推力壓盤組成。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第39頁2滑塊凸輪式差速器滑塊凸輪式差速器是利用滑塊與凸輪之間產(chǎn)生較大數(shù)值的內(nèi)摩擦力矩，以提高鎖緊系數(shù)的一種高摩擦

19、自鎖式差速器?；瑝K凸輪式差速器的鎖緊系數(shù)與凸輪表面的摩擦因數(shù)和傾角有關，一般k可達0.50.7。這種差速器殼在很大程度上提高汽車通過性，但結構復雜，加工要求高，摩擦間的磨損較大。它即可用作軸間差速器，也可用作輪間差速器。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第40頁四、牙嵌式自由輪差速器四、牙嵌式自由輪差速器中、重型汽車常采用牙嵌式自由輪差速器 。牙嵌式自由輪差速器能在必要時使汽車變成由單側車輪驅(qū)動，其鎖緊系數(shù)為1，明顯提高了汽車的通過能力。此外，還具有工作可靠，使用壽命長等優(yōu)點。其缺點時左右車輪傳遞轉矩時，時斷時續(xù)，引起車輪傳動裝置中載荷的不均勻性和加劇輪胎磨損。2021-11-7哈爾濱工

20、業(yè)大學（威海）第41頁五、托森差速器五、托森差速器托森（torsen）差速器作為一種新型差速機構，在四輪驅(qū)動轎車上得到日益廣泛的使用。它利用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)部差動轉矩（差速器的內(nèi)摩擦力矩）大小而自動鎖死或松開，即在差速器內(nèi)差動轉矩較小時起差速作用，而過大時自動將差速器鎖死，有效提高了汽車的通過性。奧迪80和奧迪90（audiquattro）全輪驅(qū)動轎車前、后軸間差速器采用了這種新型的托森差速器。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第42頁2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第43頁1）汽車直線行駛狀況（圖18-36a）。 2）汽車轉向或某測車輪

21、陷于泥濘路面時，如圖18-36b所示。 3）轉矩分配原理。托森差速器是利用蝸桿傳動副的高內(nèi)摩擦力矩進行轉矩分配的。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第44頁 托森差速器由于其結構及性能上的諸多優(yōu)點，被廣泛應用與全輪驅(qū)動轎車的中央軸間差速器及后驅(qū)動橋的輪間差速器，如圖18-37所示。但由于在轉速轉矩差較大時有自動鎖止作用，通常不用作轉向驅(qū)動橋的輪間差速器。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第45頁六、粘性聯(lián)軸差速器六、粘性聯(lián)軸差速器目前，有些四輪驅(qū)動的轎車上還采用了粘性聯(lián)軸器（簡稱vc）作為軸間差速器。如高爾夫-辛克羅（golf syncro）型轎車的前后驅(qū)動軸間，即采用了這種粘性

22、聯(lián)軸器。圖18-38所示為粘性聯(lián)軸器結構圖 。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第46頁 粘性聯(lián)軸器傳遞轉矩的工作介質(zhì)硅油具有粘度穩(wěn)定性好，抗剪切性強以及抗氧化，低揮發(fā)和閃點高的特性。 粘性聯(lián)軸器傳遞的轉矩與硅油密度，粘度，主從動軸轉速差，葉片數(shù)和半徑等成正比，與內(nèi)外葉片間的間隙成反比。 粘性聯(lián)軸器實質(zhì)也是粘性聯(lián)軸的差速器，主要用于前后橋之間作軸間差速器。由于其轉矩傳遞平穩(wěn)，差速相應特性好，日本一些轎車廠還把它推廣應用到驅(qū)動橋的輪間差速機構中，對全輪驅(qū)動轎車性能有大幅度提高。前后驅(qū)動橋內(nèi)差速器的粘性聯(lián)軸器也稱限滑式差速器（lsd），如圖18-39所示。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威

23、海）第47頁七、變速驅(qū)動橋七、變速驅(qū)動橋在發(fā)動機前置和前驅(qū)動形式中。發(fā)動機，變速器和差速器成為一體式傳動，省去了傳動軸，縮短了傳動路線，提高了傳動系效率。在這一體式傳動中，驅(qū)動橋殼和變速器殼體合二為一，制成統(tǒng)一的整體，同時完成變速，差速和驅(qū)動車輪的功能。這種結構稱為變速驅(qū)動橋，也稱動力傳動器。變速驅(qū)動橋不僅使結構緊湊，也大大減輕了傳動系質(zhì)量，有利于汽車地盤的輕量化，其在轎車上的應用前景十分廣泛。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第48頁 如圖所示為一發(fā)動機橫置式轎車的變速驅(qū)動橋總成圖。變速器殼體和驅(qū)動橋殼體制成一體。變速驅(qū)動橋中的第一軸和第二軸一般為上下平行布置，且第一軸通常位于上部。

24、通過兩軸互相嚙合的齒輪副不同的齒數(shù)比，實現(xiàn)變速器各擋的傳動比。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第49頁第三節(jié)第三節(jié) 半軸與橋殼半軸與橋殼2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第50頁一、半軸一、半軸半軸是在差速器和驅(qū)動輪之間傳遞動力的實心軸，其內(nèi)端與差速器的半軸齒輪聯(lián)接，而外端則與驅(qū)動輪的輪轂相連 。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第51頁全浮式半軸支承全浮式半軸支承全浮式半軸支承廣泛應用于各種類型的載貨汽車上。這種支承形式的半軸與橋殼沒有直接聯(lián)系。2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第52頁 如圖所示為上述半軸支承形式的驅(qū)動橋全浮式半軸受力示意圖 這樣的半軸支承形式，

25、使半軸只承受轉矩，而兩端均不承受任何反力和彎矩，故稱為全浮式支承形式，所謂“浮”即致卸除半軸的彎曲載荷而言。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第53頁半浮式半軸支承半浮式半軸支承 圖18-44所示為紅旗ca7560型轎車的驅(qū)動橋 。半軸2外端是半浮式半軸支承。因這種支承形式只能使半軸內(nèi)端面受彎矩，而外端卻承受全部彎矩，故稱為半浮式支承。 2021-11-7哈爾濱工業(yè)大學（威海）第54頁 半浮式支承半浮受力示意圖見圖。從圖中看出，車輪與橋殼無直接聯(lián)系而支承于半軸外端，距支承軸承有一懸臂a。 半浮式支承中，半軸與橋殼間的軸承一般只用一個。為使半軸和車輪不致被向外的側向里拉出，該軸承必須能承受向外的軸向力。另外，在差速器行星齒輪軸的中部懸套著止推塊1（圖18