黃莊職業(yè)高中汽車制造與維修專業(yè)汽車底盤教案：第六章-驅動橋

PAGE教案課題：第六章驅動橋項目一概述教學目的：掌握驅動橋基本知識教學重點：驅動橋基本知識教學難點：驅動橋基本知識教學方法：講練結合類型：新授課時：1教學手段：模型與實物引入：復習上節(jié)知識，以故障現(xiàn)象進入本節(jié)復習上節(jié)知識，以故障現(xiàn)象進入本節(jié)第六章驅動橋項目一概述一、驅動橋的組成、功用及結構類型1．驅動橋的組成驅動橋由主減速器、差速器、半軸、萬向節(jié)、驅動橋殼（或變速器殼體）和驅動車輪等零部件組成。2．驅動橋的功用1）通過主減速器齒輪的傳動，降低轉速，增大轉矩；2）主減速器采用錐齒輪傳動，改變轉矩的傳遞方向；3）通過差速器可以使內外側車輪以不同轉速轉動，適應汽車的轉向要求；4）通過橋殼和車輪，實現(xiàn)承載及傳力作用。3．結構類型1）非斷開式驅動橋當車輪采用非獨立懸架時，驅動橋采用非斷開式。其特點是半軸套管與主減速器殼剛性連成一體，整個驅動橋通過彈性懸架與車架相連，兩側車輪和半軸不能在橫向平面內做相對運動。非斷開式驅動橋也稱整體式驅動橋。2）斷開式驅動橋當驅動輪采用獨立懸架時，兩側的驅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，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)與驅動輪鉸接，這種驅動橋稱為斷開式驅動橋。小結：概述本節(jié)作業(yè)：練習冊對應部分反思課題：項目二主減速器教學目的：掌握主減速器結構與工作原理教學重點：主減速器結構教學難點：工作原理教學方法：講練結合類型：新授課時：2教學手段：模型與實物引入：復習上節(jié)知識，以故障現(xiàn)象進入本節(jié)復習上節(jié)知識，以故障現(xiàn)象進入本節(jié)項目二主減速器一、主減速器的功用、結構型式和常用齒輪型式1．主減速器的功用1）降低轉速，增大轉矩；2）改變轉矩旋轉方向；2．結構型式1）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；2）按主減速器傳動比檔數(shù)分，有單速式和雙速式；3）按齒輪副結構形式分，有圓柱齒輪式、圓錐齒輪式和準雙曲面齒輪式。3．常用的齒輪型式1）斜齒圓柱齒輪特點是主從動齒輪軸線平行。2）曲線齒錐齒輪特點是主從動錐齒輪軸線垂直且相交。3）準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。4．準雙曲面錐齒輪的螺旋方向與軸線偏移1）齒輪旋轉方向的判斷從齒輪小端向大端看，齒面向左旋為左旋齒輪，右旋為右旋齒輪，一對準雙曲面錐齒輪互為左右旋。2）上下偏移的判斷將小齒輪置于大齒輪右側，小齒輪軸線在大齒輪軸線下方為下偏移，反之，為上偏移。3)軸線偏移的作用在驅動橋離地間隙h不變的情況下，可以降低主動錐齒輪的軸線位置，從而使整車車身及重心降低。二、單級主減速器目前，轎車和一般輕、中型貨車采用單級主減速器，單級主減速器是指主減速傳動是由一對齒輪傳動完成的，即可滿足汽車動力性要求。它具有結構簡單、體積小、重量輕和傳動效率高等優(yōu)點。下圖為東風EQ1O90E型汽車驅動橋單級主減速器差速器總成圖和該總成的零件分解圖。主減速器(圖18-3a)的減速傳動機構為一對準雙曲面錐齒輪。主動準雙曲面錐齒輪18有7個齒。從動錐齒輪7有38個齒，故主傳動比i0=38/6=6.33。主動和從動錐齒輪之間必須有正確的相對位置，方能使兩齒輪嚙合傳動時沖擊噪聲較輕，而且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和從動錐齒輪有足夠的支承剛度，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;另一方面應有必要的嚙合調整裝置。為保證主動錐齒輪有足夠的支承剛度，主動錐齒輪與軸制成一體，前端支承在互相貼近而小端相向的兩個圓錐滾子軸承上，后端支承在圓柱滾子軸承上，形成跨置式支承。環(huán)狀的從動錐齒輪連接在差速器殼上，而差速器殼則用兩個回錐滾子軸承支承在主減速器殼的座孔中。在從動錐齒輪的背面，裝有支承螺栓，以限制從動錐齒輪過度變形而影響齒輪的正常工作。裝配時、支承螺栓與從動錐齒輪端面之間的間隙為0.3—0.5mm。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。采用雙級主減速器可以獲得較大傳動比，保證驅動橋有足夠的離地間隙，并可縮短傳動軸的長度，解放CA1091型主減速器為雙級主減速器，結構如圖，它的第一級傳動比由一對螺旋錐齒輪副主動誰齒輪和從動錐齒輪所決定，第二級傳動比由一對斜齒圓柱齒輪副的第二級主動齒輪和第二級從動齒輪所決定。主動錐齒輪與軸制成一體，采用懸臂式支承。即主動錐齒輪軸支承在位于齒輪同一側的兩個相距較遠的圓錐滾子軸承上，而主動錐齒輪懸伸在軸承之外。這種支承形式的結構比較簡單，但支承剛度不如跨置式的大。一般雙級主減速器中，主動錐齒輪軸多用懸特式支承的原因有兩點:一是第一級齒輪傳動比較小，相應的從動錐齒輪直徑較小，因而在主動齒輪外端要再加一個支承、布置上很困難；二是因傳動比較小，主動錐齒輪及軸頸尺寸有可能做得較大，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。四、主減速器的調整1．主減速器的特點主減速器傳遞的轉矩較大，受力復雜，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行調整，以嚙合印跡和齒側間隙來檢查；2)要求有較高的支承剛度，以確保傳遞轉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)圓錐滾子軸承的預緊度可調。2．主減速器的調整主減速器的調整分為原始調整和使用調整。原始調整是指一對新齒輪的調整，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間隙和正確的嚙合印跡；使用調整是指齒輪和軸承磨損,齒輪相互位置發(fā)生變化時所進行的調整，只要求保證正確的嚙合印跡。當齒側間隙過大時，就要成對更換主從動錐齒輪。3．調整的內容1)小齒輪軸承預緊度；2)大齒輪軸承預緊度；3)小齒輪位置；4)大齒輪位置；調整的部位和方法依車不同而不同。五、輪邊減速在重型載貨車、越野汽車或大型客車上，當要求傳動系的傳動比值較大，離地間隙較大時，往往在兩側驅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。六、雙速主減速器為了充分提高汽車的動力性和經濟性，有些汽車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。七、貫通式主減速器多軸驅動汽車的各驅動橋的布置有非貫通式和貫通式兩種。采用貫通式驅動橋可以減少分動器的動力輸出軸數(shù)量，簡化了結構。小結：概述本節(jié)作業(yè)：練習冊對應部分反思課題：項目三普通圓錐齒輪差速器項目四防滑差速器教學目的：掌握兩種差速器的結構與工作原理教學重點：兩種差速器的結構與工作原理教學難點：兩種差速器的結構與工作原理教學方法：講練結合類型：新授課時：2教學手段：模型與實物引入：復習上節(jié)知識，以故障現(xiàn)象進入本節(jié)復習上節(jié)知識，以故障現(xiàn)象進入本節(jié)差速器的功用是將主減速器傳來的動力傳給左、右兩半軸，并在必要時允許左、右半軸以不同轉速旋轉，使左、右驅動車輪相對地面純滾動而不是滑動。汽車行駛過程中，車輪相對路面有兩種運動狀態(tài)：滾動和滑動?；瑒佑钟谢D和滑移兩種。設車輪中心相對路面的速度為v，車輪旋轉角速度為ω，車輪滾動半徑為r。如果v＝ωr，則車輪對路面的運動為滾動，這是最理想的運動狀態(tài)；如果ω>0，但v＝0，則車輪的運動為滑轉；如果v>0，但ω＝0，則車輪的運動為滑移。當汽車轉彎行駛時，內外兩側車輪中心在同一時間內移過的曲線距離顯然不同，即外側車輪移過的距離大于內側車輪，如圖6-20所示。若兩側車輪都固定在同一剛性轉軸上，兩輪角速度相等，則此時外輪必然是邊滾動邊滑移，內輪必然是邊滾動邊滑轉。一、齒輪式差速器應用最廣泛的普通齒輪差速器為錐齒輪差速器。如圖所示為桑塔納2000轎車差速器。1．結構由差速器殼、行星齒輪軸、2個行星齒輪、2個半軸齒輪、復合式推力墊片等組成。行星齒輪軸裝入差速器殼體后用止動銷定位。行星齒輪和半軸齒輪的背面制成球面，與復合式的推力墊片相配合，以減摩、耐磨。螺紋套用于緊固半軸齒輪。差速器通過一對圓錐滾子軸承支承在變速器殼體中。2．工作原理差速器的工作原理如圖所示。主減速器傳來的動力帶動差速器殼（轉速為n0）轉動，經過行星齒輪軸、行星齒輪、半軸齒輪、半軸（轉速分別為n1和n2），最后傳給兩側驅動車輪。此時兩側驅動車輪所受到的地面阻力相同，并經半軸、半軸齒輪反作用于行星齒輪兩嚙合點A和B（見圖6-22）。這時行星齒輪相當于等臂杠桿，即行星齒輪不自轉，只隨差速器殼和行星齒輪軸一起公轉，兩半軸無轉速差，即n1＝n2＝n0，n1＋n2＝2n0。同樣，由于行星齒輪相當于等臂杠桿，主減速器傳動差速器殼體上的轉矩M0等分給兩半軸齒輪（半軸），即M1＝M2＝M0/2。2)汽車轉向行駛時此時兩側驅動車輪所受到的地面阻力不同。如果車輛右轉，右側（內側）驅動車輪所受的阻力大，左側（外側）驅動車輪所受的阻力小。這兩個阻力經半軸、半軸齒輪反作用于行星齒輪兩嚙合點A和B（見圖），使行星齒輪除了隨差速器殼公轉外還順時針自轉，設自轉轉速為n4，則左半軸齒輪的轉速增加，右半軸齒輪的轉速降低，且左半軸齒輪增加的轉速等于右半軸齒輪降低的轉速。設半軸齒輪的轉速變化為△n，則n1＝n0＋△n，n2＝n0－△n，即汽車右轉時，左側（外側）車輪轉的快，右側（內側）車輪轉的慢，實現(xiàn)純滾動。此時依然有n1＋n2＝2n0。由于行星齒輪的自轉，行星齒輪孔與行星齒輪軸軸徑間以及齒輪背部與差速器殼體之間都產生摩擦。行星齒輪所受的摩擦力矩MT方向與其自轉方向相反，并傳到左、右半軸齒輪，使轉的快的左半軸的轉矩減小，轉的慢的右半軸的轉矩增加。所以當左、右驅動車輪存在轉速差時，M1＝(M0－MT)/2，M2＝(M0＋MT)/2。但由于有推力墊片的存在，實際中的MT很小，可以忽略不計，則M1＝M2＝M0/2。二、強制鎖止式差速器差速器的動力學特性不利于汽車的通過性，可以采用強制鎖止式差速器克服其缺點。為了提高汽車在壞路上的通過能力，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動輪，以充分利用這一驅動輪的附著力而產生足夠的牽引力，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鎖，使之成為強制鎖止式差速器。當一側驅動輪滑轉時，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。下圖為瑞典斯堪尼亞LT110型汽車上所用的強制鎖止式差速器。首先應予說明，該車由于在單級主減速器之前，有一對外嚙合圓柱齒輪傳動。因而主減速器從動齒輪布置在主動齒輪的右側，以保證驅動車輪的轉動方向與汽車前進方向相適應。差速鎖由接合器及其操縱裝置組成。端面上有接合齒的外、內接合器9租10，分別用花鍵與半軸和差速器殼左端相連。前者可沿半軸軸向滑動，后者則以鎖圈8固定其軸向位置。圖示位置即接合器分離、差速器正常工作的狀況。內、外接合器分別與差速器殼和左半軸一同旋轉。該車采用電控氣動方式操縱差速鎖。當汽車的一側車輪處于附著力較小的路面上時，可按下儀表板上的電鈕，使電磁閥接通壓編空氣管路，壓縮空氣便從氣路管接頭3進人工作缸4，推動活塞1克服壓力彈簧7，帶動外接合器9右移，使之一與內接合器l0接合。結果，左半軸6與差速器殼11成為剛性連接，差速器不起差速作用，即左右兩半軸被連鎖成一體一同旋轉。這樣，當一側驅動輪滑轉而無牽引力時，從主減速器傳來的轉矩全部分配到另一側驅動輪上，使汽車得以正常行駛。當汽車通過壞路后駛上好路時，駕駛員通過電鈕使電磁閥切斷高壓氣路，并使工作缸通大氣，缸內壓縮空氣即經電磁閥排出。于是，彈簧7回位，推動活塞使外接合器左移回到分離位置。項目四防滑差速器一、防滑差速器的分類防滑差速器按其工作原理可分為轉矩敏感式防滑差速器、轉速敏感式限滑差速器和主控制式防滑差速器。二、轉矩式防滑差速器按其結構可以分為錐盤式、輪齒式和摩擦片式3種。三、轉速敏感式限滑差速器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)差速器限滑作用。四、防滑差速器實例汽車上常用的防滑差速器，有多種形式，下面僅介紹托森差速器的構造和工作原理。如圖所示為奧迪A4全輪驅動轎車前、后驅動橋之間采用的新型托森差速器?！巴猩北硎尽稗D矩－靈敏”，它是一種軸間自鎖差速器，裝在變速器后端。轉矩由變速器輸出軸傳給托森差速器，再由差速器直接分配給前驅動橋和后驅動橋。普通錐齒輪差速器為了減少行星齒輪、半軸齒輪背部的摩擦、磨損，在行星齒輪、半軸齒輪背部的差速器殼體之間采用了推力墊片，使內摩擦力矩MT很小，可以忽略不計。而防滑差速器是特意增加內摩擦力矩MT，使轉的慢的驅動輪（驅動橋）獲得的轉矩大，轉的快的驅動輪（驅動橋）獲得的轉矩小，提高了汽車通過壞路面的能力。小結：概述本節(jié)作業(yè)：練習冊對應部分反思課題：項目五變速驅動橋項目六驅動車輪的傳動裝置與橋殼教學目的：掌握變速驅動橋、驅動車輪的傳動裝置與橋殼教學重點：變速驅動橋教學難點：變速驅動橋教學方法：講練結合類型：新授課時：1教學手段：模型與實物引入：復習上節(jié)知識，以故障現(xiàn)象進入本節(jié)復習上節(jié)知識，以故障現(xiàn)象進入本節(jié)項目五變速驅動橋驅動橋按其功能特點可以分為獨立式驅動橋和變速驅動橋。獨立驅動橋的特點是主減速器、差速器、半軸等都安裝在獨立的驅動橋殼內。變速驅動橋的特點是變速器與驅動橋兩個動力總成布置在同一殼體內。一、驅動車輪的傳動裝置1．半軸的功用和構造1)功用半軸的功用是將差速器傳來的動力傳給驅動輪。因其傳遞的轉矩較大，常制成實心軸。注意：因半軸傳遞的轉矩較大，常制成實心軸。如果半軸斷裂則汽車無法起步、行駛。2)構造半軸的結構因驅動橋結構形式的不同而異。整體式驅動橋中的半軸為一剛性整軸。而轉向驅動橋和斷開式驅動橋中的半軸則分段并用萬向節(jié)連接。半軸內端一般制有外花鍵與半軸齒輪連接。半軸外端有的直接在軸端鍛造出凸緣盤；也有的制成花鍵與單獨制成的凸緣盤滑動配合；還有的制成錐形并通過鍵和螺母與輪轂固定連接。2．支承形式現(xiàn)代汽車常采用全浮式和半浮式兩種半軸支承形式。1)全浮式半軸支承全浮式半軸支承廣泛應用于各型貨車上。如圖所示為全浮式半軸支承的示意圖。半軸外端鍛造有半軸凸緣，用螺栓緊固在輪轂上，輪轂用一對圓錐滾子軸承支承在半軸套管上，半軸套管與空心梁壓配成一體，組成驅動橋殼。這種支承形式，半軸與橋殼沒有直接聯(lián)系。半軸內端用花鍵與半軸齒輪套合，并通過差速器殼支承在主減速器殼的座孔中。這種半軸支承形式，半軸只在兩端承受轉矩，不承受其他任何反力和彎矩，所以稱為全浮式半軸支承。所謂“浮”是對卸除半軸的彎曲載荷而言。全浮式半軸支承便于拆裝，只須擰下半軸凸緣上的輪轂螺栓，即可將半軸抽出，而車輪和橋殼照樣能支持住汽車。2)半浮式半軸支承如圖所示為半浮式半軸支承的示意圖。半軸外端制成錐形，錐面上銑有鍵槽，最外端制有螺紋。輪轂以其相應的錐孔與半軸上錐面配合，并用鍵連接，用鎖緊螺母緊固。半軸用一個圓錐滾子軸承直接支承在橋殼凸緣的座孔內。車輪與橋殼之間無直接聯(lián)系，而支承于懸伸出的半軸外端。因此，地面作用于車輪的各種反力都須經半軸外端的懸伸部分傳給橋殼