第十八章驱动柄 本学习的主要纳音 驱动桥的组成、功用及结构类型 会驱动桥的组成和功用 ◆主减速器 差速器 禁、双速主、贸士液建精的轮纹 半轴 令差速器:齿轮式差速器、防滑差速器等。 ◆万向节 桥声 半轴与桥壳:半轴的支承和结构、桥壳的分类、 结构特点。 ◆驱动车轮等 原速纳桥东主减速器和老进器 1
1 wt55pub@scau.edu.cn 第十八章 驱动桥 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 本章学习的主要内容: 驱动桥的组成和功用 主减速器:单级主减速器、双级主减速器、轮边 减速器、双速主减速器、贯通式主减速器的特点。 差速器:齿轮式差速器、防滑差速器等。 半轴与桥壳:半轴的支承和结构、桥壳的分类、 结构特点。 wt55pub@scau.edu.cn 驱动桥的组成、功用及结构类型 主减速器 差速器 半轴 万向节 桥壳 驱动车轮等
驱动桥的功用 ·过主速器轮的传动,降转速增大 中驱动桥的结构类型 非断开式(也称整体式)驱动桥 ·主减速器采用维齿轮传动。改查转矩的传递 消靡酸柔裂非鞋立悬架时。坚功所采 ·3)通过差速器可以使内外侧车轮以不同转速转 断开式驱动桥 实现承载及传力作用 消器染整采用鞋立想架时,驱功桥采 遵 ◆非断开式特点:半轴套管与主减速器壳刚性连成 两侧车轮和半轴不能在横向平面内做相对运动 整体式题动桥实物 中新开式驱动桥:两侧的驱动轮分别通过弹性悬架 与车架相莲, 可彼此独立地相对于车 2
2 wt55pub@scau.edu.cn 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 wt55pub@scau.edu.cn 驱动桥的结构类型 非断开式(也称整体式)驱动桥 •当车轮采用非独立悬架时,驱动桥采 用非断开式 断开式驱动桥 •当驱动轮采用独立悬架时,驱动桥采 用断开式 wt55pub@scau.edu.cn 非断开式特点: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。 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 断开式驱动桥: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。 wt55pub@scau.edu.cn
◆(1)主减速器的作用: 发大被空转矩旋装方向 一、单级主减速器 ◆级主减速备是由一对齿轮完成主减速传 带轮边减速最的双级主减速 按主减速器传动比位 应用: 式:有两个档位 主齿轮式(轴战固定式和精线旋转式) 桑塔纳轿车的主减速器 红旗0720速轿车静级主减速售 主传动比: 差速齿轮 主减速器的传动比 乙2一从动 行齿轮 Z,一主动齿轮齿数 整速 3
3 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 第一节 主减速器 (1)主减速器的作用: 降低转速,增大转矩 发动机纵置时,改变转矩旋转方向 wt55pub@scau.edu.cn 第一节 主减速器 (2)主减速器结构类型: 按传动齿轮副数目: • 单级主减速器 • 双级主减速器 • 带轮边减速器的双级主减速器 按主减速器传动比档位 • 单速式:固定的传动比 • 双速式:有两个档位 按齿轮副结构形式: • 圆柱齿轮式(轴线固定式和轴线旋转式) • 圆锥齿轮式 • 准双曲面齿轮式 wt55pub@scau.edu.cn 一、单级主减速器 单级主减速器——是由一对齿轮完成主减速传 动的。 优点:零件少、结构简单紧凑、体积小、重量 轻,传动效率高。 应用: 普遍应用于轿车,如红旗CA7220,Audi100 轻中型货车-EQ1090E型货车 wt55pub@scau.edu.cn 桑塔纳轿车的主减速器 主动锥齿轮 主动锥齿轮 从动锥齿轮 从动锥齿轮 差速器齿轮 差速器齿轮 行星齿轮轴 行星齿轮轴 行星齿轮 行星齿轮 差速器壳 差速器壳 圆锥轴承 圆锥轴承 wt55pub@scau.edu.cn 红旗CA7220型轿车单级主减速器 主传动比:主减速器的传动比 Z2-从动齿轮齿数 Z1-主动齿轮齿数 2 0 1 Z i Z =
主减速器的调整 ◆裤速器传递的转矩较大,受力复杂,具有以 ◆主减速器的调整分为原始调整和使用调整。 星籍的克不的亮对恋华速转要的过 粉整股债路遗路离有龄装整 ·动用园维滚子轴承支承,以承受维齿轮传动的 ·3)圆维滚子轴承的预紧度可调。 盟 从动锥齿轮正确的啮合位置 第一节主减速 常用的齿轮型式 ·料齿圆柱齿 一主从动齿轮轴线平行 曲线齿锥齿轮 一主从动锥齿轮轴线垂直且相 之为 10型布主减端整垫 主动和从动挂齿轮轴线位置 准双曲面齿轮的优缺点 第一节主减速器 ◆准双曲面齿轮广泛应用于轿车上,在中重型货车上也得 ◆越来越多的应用。与曲线齿短齿轮相比: ·结构紧凑、工作平稳性更好,噪声小 问时合古 一可以使车 传下 销线下偏移的作用 。齿间有较大的相对滑动 厂高钙力贸气齿葡独股易核硅环。多领使用合前的质 ◆在器桥找霞不的干身及低到
4 wt55pub@scau.edu.cn 主减速器传递的转矩较大,受力复杂,具有以 下特点。 1)主从动锥齿轮之间必须有正确的相对位置 • 足够的支承刚度。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; • 必要的啮合调整装置。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) 用圆锥滚子轴承支承,以承受锥齿轮传动的 轴向力; 3) 圆锥滚子轴承的预紧度可调。 wt55pub@scau.edu.cn 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。 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 第一节 主减速器 常用的齿轮型式 斜齿圆柱齿轮——主从动齿轮轴线平行 曲线齿锥齿轮——主从动锥齿轮轴线垂直且相交 准双曲面锥齿轮——主从动锥齿轮轴线垂直但不相 交,有轴线偏移。 wt55pub@scau.edu.cn 准双曲面齿轮的优缺点 准双曲面齿轮广泛应用于轿车上,在中重型货车上也得 到越来越多的应用。与曲线齿锥齿轮相比: 优点: 结构紧凑、工作平稳性更好,噪声小 同时啮合齿数多,轮齿弯曲强度和接触强度更高 主动齿轮的轴线可以相对从动齿轮轴线偏移——可以使车 身和整车质心降低,提高行驶稳定性 缺点: 齿间有较大的相对滑动 齿面间压力很大,齿面油膜易被破坏,必须使用含防刮伤 添加剂的准双曲面齿轮油。 wt55pub@scau.edu.cn 第一节 主减速器 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、双级主减速 主动齿枪轴 ◆传动方式 动惟齿 二级主动齿事 柱斜齿轮传动 ◆应用:CA1091型 中间 从动锥 第二从动齿轮 三、轮边减速 地 ◆轮密薇婆益一般采用行星齿 2二纯然 行是架: 0 5
5 wt55pub@scau.edu.cn 二、双级主减速器 传动方式: 第一级:锥齿轮传动 第二级:圆柱斜齿轮传动 应用:CA1091型 wt55pub@scau.edu.cn 从动锥齿轮 从动锥齿轮 主动锥齿轮轴 主动锥齿轮轴 主动锥齿轮 主动锥齿轮 半轴半轴 中间轴 中间轴 第二级主动齿轮 第二级主动齿轮 第二级从动齿轮 第二级从动齿轮 wt55pub@scau.edu.cn 三、轮边减速器 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。 轮边减速器一般采用行星齿 轮变速器。 主减速器 车轮 轮边减速器 轮边减速器 车轮 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 2 0 1 1 Z i Z = + Z2-齿圈齿数 Z1-太阳轮齿数 动力传递路线:半轴->太阳轮 ->行星齿轮->行星架->轮毂 ->车轮 wt55pub@scau.edu.cn
中口可 四、双速主减速器 ◆为了充分据 力性和 太尔汽车后面动桥的轮边减透行 行壁 行星齿轮 行星 速材 行星齿轮武双主减速得结构示国 五、贸通式主减速鞋 第二节普通圆锥齿轮差速器 的分析 车的径为
6 wt55pub@scau.edu.cn 书中有误 书中有误 wt55pub@scau.edu.cn 四、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。 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 五、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。 wt55pub@scau.edu.cn 第二节 普通圆锥齿轮差速器 车轮对路面的相对运动:滚动、滑 动(滑转、滑移) 车辆转弯工况的分析: 设车轮中心的速度为:U。 车轮的纯滚动半径为:r; 车轮的角速度为:ω。 则: 车轮纯滚动时: U= ω× r。 车轮纯滑转时: ω ≠0 但 U= 0。 车轮纯滑移时: U ≠0 但 ω = 0。 当汽车转弯时,在同一时间内: 外侧车轮位移长,内侧车轮位移 短,如果内外车轮转速相同。则: 外侧车轮一边滚动,一边滑移; 内侧车轮一边滚动,一边滑转。
差速器功用和分类 ◆功用: 单分类 防滑 差速器的基本工作原理 直线行驶时的差速器 转弯行驶时的差速器 2.1齿轮式差速器 00 7
7 wt55pub@scau.edu.cn 差速器功用和分类 功用: ¾ 使左右车轮可以不同的车速进行纯滚动或直线行驶。 ¾ 将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴,使两侧的车轮驱 动力相等。 分类: 1、轮间差速器 轴间差速器 2、普通差速器 防滑差速器 3、按齿轮的形状:圆锥齿轮差速器 圆柱齿轮差速器 4、按输出转矩是否相等: 对称式差速器 不对称差速器 wt55pub@scau.edu.cn 差速器装配 wt55pub@scau.edu.cn 差速器的基本工作原理 wt55pub@scau.edu.cn 直线行驶时的差速器 wt55pub@scau.edu.cn 转弯行驶时的差速器 wt55pub@scau.edu.cn 2.1 齿轮式差速器 组成->装配关系->动力传递路线 公转、自转、既公转又自转
行量齿能 差速原理一运动学分析 行星齿轮 差速器转分配特性 运纳赖车差速! 转矩分配特性一动力学分析 中运动特性方程式: 行星齿轮 n+n2=2no M 分析 中当任意一侧车轮转速为零时: 中当差速器壳的速度为零时: 差速器转短分配特性 中设主减速器传来的转矩为:晶 ◆转矩比5:较高转矩侧半轴传递转矩队与较低转 ◆左右半轴的转矩分别为:鼎、赐 矩侧半轴传递转矩M之比。 ·1)当左右半轴转速相等时:=1/2线: S= -1/20%。-) /20%+ 系数。内康转矩与差速愿传递转矩 广莫高幸预靴魔变抹速装时:的率物凭陕芙 M
8 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 差速原理-运动学分析 wt55pub@scau.edu.cn 差速原理-运动学分析 运动特性方程式: n1+n2=2n0 表明:左右半轴齿轮的转速和等于差速器壳转 速的两倍,与行星齿轮转速无关。 分析: 当任意一侧车轮转速为零时: 当差速器壳的速度为零时: wt55pub@scau.edu.cn 转矩分配特性-动力学分析 wt55pub@scau.edu.cn 设主减速器传来的转矩为:M0 左右半轴的转矩分别为:M1、M2 1)当左右半轴转速相等时: M1= M2=1/2M0 ; 2)当左右半轴转速不相等时:设n1>n2 • 行星齿轮因为自转而产生力矩M4. • M1=1/2(M0-M4) • M2=1/2(M0+M4) 当左右两轮存在转速差时,摩擦力矩使得转得 快的半轴转矩减小,转得慢的半轴转矩增大。 wt55pub@scau.edu.cn 衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩分配特性的参 数 转矩比S:较高转矩侧半轴传递转矩Mb与较低转 矩侧半轴传递转矩Ms之比。 锁紧系数K:内摩擦转矩Mr与差速器传递转矩M0 之比。 b s M S M= M0 M k r =
二、 强制锁止式差速器 ◆对称式维齿轮差速器 锁紧系数K=0.050.15,转矩 “是学珍右动轮转速是否相等,转矩 ·其运动学和动力学特性可以概括为“差速但不差 第三节限滑差速器L$D ◆结构特点决定其只能在更动轮阀平均分配动转矩,无 ◆LSD按工作原理分类 着系数较低或者附着条件不均匀路面。 ·转矩敲感式 器一商用车主导产品 ·主动控制武一发展芦力巨大 稳定性 ,开发了限滑差速器LS0- 31转矩式防滑差速器 32转速敏感式限滑卷速器 ◆按结构分类 ◆利用液体的粘性摩擦特性,即硅油的粘性摩擦 ·锥盘式 特性感知速度差,实现差速器限滑作用。 轮齿武 nGear公司生产,C,Ford.戴-克公司车型 品器益 摩接片式 5Ur心Trac式限滑差速器最为典型 9
9 wt55pub@scau.edu.cn 归纳 对称式锥齿轮差速器: 内摩擦力矩很小,锁紧系数K=0.05~0.15,转矩 比S=1.1~1.4。 可以认为,无论左右驱动轮转速是否相等,转矩 基本总是平均分配。 其运动学和动力学特性可以概括为“差速但不差 转矩” 适于在好路面上直线或转弯行驶,但在坏路面, 如一边泥泞或冰雪地。导致驱动力不足。 wt55pub@scau.edu.cn 二、 强制锁止式差速器 对称式锥齿轮差速器的动 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。 差速锁 斯堪尼亚LT110型的特点: 外接合器与半轴通过花键 相连,内接合器与差速器 壳体通过花键相连。当内 外接合器相互接合时,将 半轴齿轮与差速器壳体连 为一体,差速器失去差速 功能。 结构简单,操纵在停车时 进行。 wt55pub@scau.edu.cn 普通圆锥行星齿轮式差速器的问题 结构特点决定其只能在驱动轮间平均分配驱动转矩,无 法实现按需分配。 后果:例:附着系数较低或者附着条件不均匀路面。 影响通过性 行驶安全性 稳定性 动力性 为解决该问题,开发了限滑差速器LSD-Limited slip differential. wt55pub@scau.edu.cn 第三节 限滑差速器LSD LSD按工作原理分类 转矩敏感式限滑差速器-商用车主导产品 转速敏感式限滑差速器 主动控制式-发展潜力巨大 wt55pub@scau.edu.cn 3.1 转矩式防滑差速器 按结构分类 锥盘式 • AuburnGear公司生产,GM,Ford,戴-克公司车型 轮齿式 • 轮齿特性实现限滑,如:蜗轮式、螺旋齿式、直 齿式等。True Trac限滑差速器和托森差速器最为 典型 摩擦片式 • SureTrac式限滑差速器最为典型 wt55pub@scau.edu.cn 3.2 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。
33主动控制式限滑差速髓 34其他几种常用限滑差速 341托森差速最 ◆滑块凸轮式 转矩敏感式 ◆蜗轮蜗杆式( 中重型载货车) )限滑差速器 ,(转速敏感式。中重型载货车) 位 10
10 wt55pub@scau.edu.cn wt55pub@scau.edu.cn 3.3 主动控制式限滑差速器 多安装在轿车、全轮驱动轿车和越野车上。限滑装置多为常规多片摩擦式离合器结 构,但电磁主动控制限滑差速器的压紧力由电磁铁实现控制。而电液主动控制限滑 差速器由电磁阀控制的,通过油压推动活塞实现摩擦片的接合,产生内摩擦力矩。 wt55pub@scau.edu.cn 3.4 其他几种常用限滑差速器 滑块凸轮式 (转矩敏感式,中重型载货车) 蜗轮蜗杆式(托森式)限滑差速器 (转矩敏感式,轿车) 牙嵌自由轮式差速器 (转速敏感式,中重型载货车) wt55pub@scau.edu.cn 3.4.1 托森差速器 利用蜗轮蜗杆传动的不可逆性原理和齿面高摩 擦条件,使差速器根据其内部内摩擦力矩大小 而自动锁死或松开。 托森差速器常被用于全轮驱动轿车的中央轴间 差速器,后驱动桥的轮间差速器,但通常不用 于转向驱动桥的轮间差速器。 wt55pub@scau.edu.cn 位置 wt55pub@scau.edu.cn