汽车底盘课件.doc
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1、 第五章 驱动桥部分 第五章 驱动桥教学目标:1. 掌握驱动桥的功用、组成及类型;2. 熟悉主减速器、差速器的类型和应用特点;3. 掌握主减速器与差速器工作原理;4. 掌握主减速器与差速器的常见调整部位及调整方法。5.1 驱动桥的作用 作用:驱动桥的作用是将万向传动装置输入的动力减速增扭、改变动力方向之后,通过半轴将动力传递分配到左右驱动轮。5.2 驱动桥的结构类型驱动桥一般可分为非断开式和断开式两种。 1.非断开式驱动桥 图5-1所示的非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥,它由驱动桥壳,主减速器,差速器和半轴组成。驱动桥壳由中间的主减速器壳和两边与之刚性连接的半轴套管组成,通过悬架与车身或车架相
2、连。两侧车轮安装在此刚性桥壳上,半轴与车轮不可能在横向平面内作相对运动。 图5-1非断开式驱动桥 输入驱动桥的动力首先传到主减速器主动小齿轮,经主减速器减速后转矩增大,再经差速器分配给左右两半轴,最后传至驱动车轮。 2.断开式驱动桥 为了与独立悬架相适应,驱动桥壳需要分为用铰链连接的几段,更多的是只保留主减速器壳(或带有部分半轴套管)部分,主减速器壳固定在车架或车身上,这种驱动桥称为断开式驱动桥,如图5-2。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要,差速器与车轮之间的半轴也要分段,各段之间用万向节连接。 图5-2 断开式驱动桥 具有转向功能的驱动桥,又称之为转向驱动桥。前轮驱动汽车的前桥都是转向驱动桥
3、。 5.3 驱动桥的组成驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。各总成的主要作用如下:主减速器的作用:降低转速、增加扭矩,且改变扭矩的传递方向以适应汽车行驶方向。差速器的作用:可使左右轮以不同转速旋转,适应汽车转弯及在不平路面上行驶。半轴的作用:将转矩从差速器传至驱动轮。桥壳的作用:安装主减速器、差速器等传动装置。5.3.1主减速器 主减速器的作用是在传动系中起降低转速,增大输出转矩,并改变旋转方向,使传动轴的左右旋转变为半轴的前后旋转的主要部件。图5-3 主减速器结构工作图当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。它是依靠齿数少的齿轮带齿数多的齿轮来实现减速的,采用圆锥齿轮传动则可
4、以改变转矩旋转方向。将主减速器布置在动力向驱动轮分流之前的位置,有利于减小其前面的传动部件(如离合器、变速器、传动轴等)所传递的转矩,从而减小这些部件的尺寸和质量。 为满足不同的使用要求,主减速器的结构型式也是不同的。 图5-4 主减速器结构1.按参加减速传动的齿轮副数目分,可分为单级式主减速器和双级式主减速器如图5-5。除了一些要求大传动比的中、重型车采用双级主减速器外,一般微、轻、中型车基本采用单级主减速器。单级主减速器具有结构简单、体积小,重量轻和传动效率高等优点。 (a)单级 (b)双级 图5-5主减速器工作原理简图 1-主动齿轮2-从动齿轮 在双级式主减速器中,若第二级减速在车轮附近
5、进行,实际上构成两个车轮处的独立部件,则称为轮边减速器。这样作的好处是可以减小半轴所传递的转矩,有利于减小半轴的尺寸和质量。轮边减速器可以是行星齿轮式的,也可以由一对圆柱齿轮副构成。图5-6 双级主减速器当采用圆柱齿轮副进行轮边减速时,可以通过调节两齿轮的相互位置,改变车轮轴线与半轴之间的上下位置关系。这种车桥称为门式车桥,常用于对车桥高低位置有特殊要求的汽车。 2.按主减速器传动比档数分,可分为单速式和双速式两种。目前,国产汽车基本都采用了传动比固定的单速式主减速器。在双速式主减速器上,设有供选择的两个传动比,这种主减速器实际上又起到了副变速器的作用。 3.按减速齿轮副结构型式分,可分为圆柱
6、齿轮式、圆锥齿轮和准双曲面齿轮等型式。在发动机横向布置汽车的驱动桥上,主减速器往往采用简单的斜齿园柱齿轮;在发动机纵向布置汽车的驱动桥上,主减速器往往采用圆锥齿轮和准双曲面齿轮等型式。与圆锥齿轮相比,准双曲面齿轮工作平稳性更好,弯曲强度和接触强度更高,还可以使主动齿轮轴线相对于从动齿轮轴线偏移。当主动齿轮轴线向下偏移时,可以降低传动轴的位置,从而有利于降低车身及整车重心高度,提高汽车的行驶稳定性。 图5-7所示为单级主减速器结构,它采用一对准双曲面锥齿轮传动。主动锥齿轮与输入轴制成一体,用圆锥滚子轴承支承。这两个轴承安装在主减速器壳的轴承孔内,并被台阶轴向定位,用来承受在主减速器工作时,对主动
7、锥齿轮产生的轴向和径向力。因为主动锥齿轮处于圆锥滚子轴承支承点的外面,所以让两轴承的小端相对,这能够增大有效支承点的距离,并使轴承有效支承点距锥齿轮更近,有利于增加主动锥齿轮的支承刚度。图5-7单级主减速器 在桑塔纳、奥迪100、切诺基等发动机纵置的汽车上,都采用了以上形式的主减速器。 夏利、富康、捷达这些发动机横置前桥驱动汽车采用的是圆柱齿轮式单级主减速器。主减速器(以及差速器)与变速器连为一体,又总称为“变速驱动桥”。 主减速器传动比可用下式进行计算: 从动锥齿轮齿数N2主动锥齿轮齿数N1 主动齿轮转速/从动齿轮转速5.3.2 差速器汽车差速器是一个差速传动机构,用来保证各驱动轮在各种运动
8、条件下的动力传递,避免轮胎与地面间打滑。差速器的作用是: 1、使左右车轮能以不同的转速进行滚动转向和直线行驶,称为差速器特性,即N特性。2、将主减速器传来的转矩平均分给两个半轴,尽量使两侧车轮驱动力相等。称为转矩等分特性,即M特性。图5-8两轮不等距离运动示意图当汽车转弯行驶时,外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长,如图5-8所示;汽车在不平路面上直线行驶时,两侧车轮走过的曲线长短也不相等;即使路面非常平直,但由于轮胎制造尺寸误差,磨损程度不同,承受的载荷不同或充气压力不等,各个轮胎的滚动半径实际上不可能相等,若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上,两轮角速度相等,则车轮必然出现边滚动边滑动的现象。 车
9、轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损,增加汽车的动力消耗,而且可能导致转向和制动性能的恶化。若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮,则两侧车轮只能同样的转速转动。为了保证两侧驱动轮处于纯滚动状态,就必须改用两根半轴分别连接两侧车轮,而由主减速器从动齿轮通过差速器分别驱动两侧半轴和车轮,使它们可用不同角速度旋转。这种装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器称为轮间差速器。 在多轴驱动汽车的各驱动桥之间,也存在类似问题。为了适应各驱动桥所处的不同路面情况,使各驱动桥有可能具有不同的输入角速度,可以在各驱动桥之间装设轴间差速器。 差速器可分为普通差速器和防滑差速器两大类。 1.普通差速器目前国产轿
10、车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴(十字轴或一根直销轴)和差速器壳等组成如5-9图所示。(从前向后看)左半差速器壳和右半差速器壳用螺栓固紧在一起。主减速器的从动齿轮用螺栓(或铆钉)固定在差速器壳右半部的凸缘上。十字形行星齿轮轴安装在差速器壳接合面处所对出的园孔内,每个轴颈上套有一个带有滑动轴承(衬套)的直齿圆锥行星齿轮,四个行星齿轮的左右两侧各与一个直齿圆锥半轴齿轮相啮合。半轴齿轮的轴颈支承在差速器壳左右相应的孔中,其内花键与半轴相连。与差速器壳一起转动(公转)的行星齿轮拨动两侧的半轴齿轮转动,当两侧车轮所受阻力不同时,行星齿轮
11、还要绕自身轴线转动-自转,实现对两侧车轮的差速驱动。 图5-9差速器结构图行星齿轮的背面和差速器壳相应位置的内表面,均做成球面,这样作能增加行星齿轮轴孔长度,有利于和两个半轴齿轮正确地啮合。 在传力过程中,行星齿轮和半轴齿轮这两个锥齿轮间作用着很大的轴向力,为减少齿轮和差速器壳之间的磨损,在半轴齿轮和行星齿轮背面分别装有平垫片和球面垫片。垫片通常用软钢、铜或者聚甲醛塑料制成。 差速器的润滑是和主减速器一起进行的。为了使润滑油进入差速器内,往往在差速器壳体上开有窗口。为保证润滑油能顺利到达行星齿轮和行星齿轮轴轴颈之间,在行星齿轮轴轴颈上铣出一平面,并在行星齿轮的齿间钻出径向油孔。 在中级以下的汽
12、车上,由于驱动车轮的转矩不大,差速器内多用两个行星齿轮。相应的行星齿轮轴相为一根直销轴,差速器壳可以制成开有大窗孔的整体式壳,通过大窗孔,可以进行拆装行星齿轮和半轴齿轮的操作。 2.防滑差速器防滑差速器可分为人工强制自锁式和自锁式两大类。强制锁止式差速器:是在普通的差速器上加了一个差速锁。需要时由驾驶员操纵差速锁,使两半轴成为一个整体,差速器不起作用,破坏了差速器评分扭矩的特性,达到所需要的行驶要求。 自锁式差速器:自锁式差速器的种类很多,有摩擦式、滑块凸轮式和变传动式等。他们共同的特点是:在两驱动轮(轮间差速器)或两驱动桥(轴间差速器)转速不同时,无需人工操纵,可自动为转速慢的车轮多分配一些
13、扭矩,从而提高汽车的通过性和操纵稳定性。 摩擦片式自锁差速器工作原理:摩擦片式自锁差速器实在普通行星锥齿轮差速器的基础上发展而成得分,它通过摩擦片之间的相对滑转时产生的摩擦力矩使差速器锁止。结构简单,工作平稳,多用于轿车和轻型汽车上。当汽车直线行驶,两半轴转速相等时,扭矩平均分配给两个半轴。由于差速器通过V型斜面驱动行星齿轮轴,使两行星齿轮轴分别向左向右通过行星齿轮使压盘压紧摩擦片,这就如同离合器一样,使摩擦片和压盘可传递扭矩。因而此时扭矩经两路传递给半轴:一路经齿轮传动,即经行星齿轮和半轴齿轮;另一路经摩擦传动,即摩擦片和压盘。如图5-10所示。图5-10摩擦片式自锁差速器当汽车一侧驱动车轮
14、在泥泞路面上打滑时,两半轴转速不等,一侧高于差速器壳转速,一侧低于差速器壳转速。于是,经摩擦传给左、右两半轴的扭矩方向相反,快转一侧扭矩与半轴的旋转方向相反,从而减小了对其分配的扭矩;慢转一侧与半轴的旋转方向相同,从而加大了对其分配的扭转,即慢转比快转车轮分配扭矩加大。(1) 桑塔纳差速器上海桑塔纳轿车的差速器即采用差速器壳为一整体框架结构。行星齿轮轴装入差速器壳后用锁止销定位。半轴齿轮背面也制成球面,其背面的推力垫片与行星齿轮背面的推力制成一个整体,称为复合式推力垫片。螺纹套用来紧固半轴齿轮。 图5-11上海桑塔纳主减速器结构图1复合式推力垫片2半轴齿轮3螺纹套4行星齿轮5行星齿轮轴6止动销
15、7圆锥滚子轴承8主减速器从动锥齿轮9差速器壳10螺栓11车速表齿轮12车速表齿轮锁紧套筒5.4 半轴和桥壳 5.4.1 半轴 功用:将差速器传来的动力传给驱动轮。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。 半轴用来将差速器半轴齿轮的输出转矩传到驱动轮或轮边减速器上。在非断开式驱动桥内,半轴一般是实心的;在断开式驱动桥处,往往采用万向传动装置给驱动轮传递动力;在转向驱动桥内,半轴一般需要分为内半轴和外半轴两段,中间用等角速万向节相连接。 在非断开式驱动桥内,半轴与驱动轮的轮毂在桥壳上的支承型式决定了半轴的受
16、力状况。现代汽车多采用全浮式和半浮式两种半轴支承型式。 1.全浮式半轴支承图5-12为全浮式半轴支承的结构,这种支承形式的半轴除受转矩外,两端均不承受任何弯矩。故称全浮式半轴。全浮式支承的半轴易于拆装,只须拧下半轴凸缘的螺栓,即可抽出半轴,而车轮与桥壳照常支承汽车。全浮式半轴支承广泛运用于各型载货车上。1半轴套管2调整螺母3、11油封4锁紧垫圈5锁紧螺母 6半轴7螺柱8、10锥轴承9轮毂12桥壳图5-12全浮式半轴支撑(1)受力情况:半轴内、外端只承受转矩,而不承受其他任何反力和弯矩。(2)特点:便于拆卸,广泛应用于各型货车。2.半浮式半轴支承图5-13为半浮式半轴支承的结构,车轮的各种反力都
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