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1、1,本章主要內(nèi)容: 概述 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析 主減速器設(shè)計 差速器設(shè)計 車輪傳動裝置設(shè)計 驅(qū)動橋殼設(shè)計 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)元件,第五章 驅(qū)動橋設(shè)計,2,一、基本功用 1）增扭、降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理地分配給左、右驅(qū)動車輪。 2）承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力，以及制動力矩和反作用力矩等。 二、組成 主減速器、差速器、車輪傳動裝置和橋殼等，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋還有等速萬向節(jié)。,第一節(jié) 概述,3,三、基本要求 1）選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比，以保證汽車在給定條件下具有最佳的動力性和燃油經(jīng)濟性。 2）外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以滿

2、足通過性要求。 3）齒輪及其他傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4）在各種載荷和轉(zhuǎn)速工況下有高的傳動效率。 5）具有足夠的強度和剛度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，以減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車行駛平順性。 6）與懸架導(dǎo)向機構(gòu)運動協(xié)調(diào)；對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機構(gòu)運動協(xié)調(diào)。 7）結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，維修、調(diào)整方便。,4,第二節(jié) 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析,一、分類 斷開式和非斷開式。 二、斷開式驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)特點 沒有連接左右驅(qū)動車輪的剛性整體外殼或梁，主減速器、差速器及其殼體安裝在車架或車身上，通過萬向傳動裝置驅(qū)動車輪。,5

3、,三、非斷開式驅(qū)動橋的的結(jié)構(gòu)特點 橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁，主減速器、差速器和半軸等所有傳動件都裝在其中 。,6,四、優(yōu)缺點及應(yīng)用： 斷開式驅(qū)動橋能顯著減少汽車簧下質(zhì)量，從而改善汽車行駛平順性，提高了平均行駛速度；減小了汽車行駛時作用于車輪和車橋上的動載荷，提高了零部件的使用壽命；增加了汽車離地間隙；由于驅(qū)動車輪與路面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性較好，增強了車輪的抗側(cè)滑能力；若與之配合的獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計合理，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的操縱穩(wěn)定性。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。斷開式驅(qū)動橋在乘用車和部分越野汽車上應(yīng)用廣泛。 非斷開式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡單，成本低，工作可靠，

4、廣泛應(yīng)用于各種商用車和部分乘用車上。但由于其簧下質(zhì)量較大，對汽車的行駛平順性和降低動載荷有不利的影響。,7,五、其他驅(qū)動方式 為了提高汽車的載質(zhì)量和通過性，總質(zhì)量較大的商用車大多采用多橋驅(qū)動方式，而各驅(qū)動橋又采用貫通式的布置形式。,,,軸間差速器,輪間差速器,主減速器,軸間差速鎖,貫通圓柱齒輪,輪間差速鎖,半軸,輸入軸凸緣,輸出軸,8,一、主減速器的結(jié)構(gòu)形式 （）主減速器的齒輪類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。 1弧齒錐齒輪傳動 特點：主、從動齒輪的軸線垂直相交于一點。 優(yōu)缺點：可以承受較大的負荷，工作平穩(wěn)，噪聲和振動小，但弧齒錐齒輪對嚙合精度很敏感，齒輪

5、副錐頂稍不吻合就會使工作條件急劇變壞，并加劇齒輪的磨損和使噪聲增大。 傳動比：,第三節(jié) 主減速器設(shè)計,9,2雙曲面齒輪傳動 特點：主、從動齒輪的軸線相互垂直而不相交，且主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線向上或向下偏移一距離E，稱為偏移距。,,,10,偏移距E使主動齒輪的螺旋角1大于從動齒輪的螺旋角2，并將1與2之差稱為偏移角。 1 2 根據(jù)嚙合面上法向力相等，可求得主、從動齒輪圓周力之比為,螺旋角：是指在錐齒輪節(jié)錐表面展開圖上的齒形線任意一點A的切線TT與該點和節(jié)錐頂點連線之間的夾角。 傳動比：,令Kcos2cos1，則0sK r2r1。 由于12，因此K1，一般為1.251.50。,,,,,11,

6、,優(yōu)點：（與弧齒錐齒輪傳動相比較） 具有更大的傳動比；有更大的直徑和較高的輪齒強度及較大的主動齒輪軸和軸承剛度；尺寸較小，離地間隙較大；運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性好；雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪的螺旋角較大，同時嚙合的齒數(shù)較多，重合度更大，既可提高傳動的平穩(wěn)性，又可以使齒輪的彎曲強度提高約30；雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合輪齒的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的弧齒錐齒輪大，從而可以降低齒面間的接觸應(yīng)力；雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，因此可以選用較少的齒數(shù)，有利于增加傳動比；雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪較大，因此加工時所需的刀盤刀頂距較大，切削刃壽命較長；雙曲面齒輪的偏移距還有利于實現(xiàn)

7、汽車的總體布置。,12,缺點： 沿齒長方向的縱向滑動會使摩擦損失增加，降低傳動效率。雙曲面齒輪齒面間的壓力和摩擦功較大，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，抗膠合能力較低。因此，需要選用可改善油膜強度和帶有防刮傷添加劑的雙曲面齒輪油來進行潤滑。 應(yīng)用選擇： 一般情況下，當(dāng)主減速器速比大于4.5而輪廓尺寸又有限時，采用雙曲面齒輪傳動更為合理；而當(dāng)傳動比小于2.0時，雙曲面齒輪傳動的主動齒輪相對于弧齒錐齒輪傳動的主動齒輪就顯得過大，此時選用弧齒錐齒輪更合理，因為后者具有較大的差速器可利用空間；對于中等傳動比，兩種齒輪傳動均可采用。,13,3圓柱齒輪傳動 應(yīng)用：廣泛用于發(fā)動機橫置的前置前驅(qū)動乘用車驅(qū)動橋

8、和雙級主減速器驅(qū)動橋以及輪邊減速器。此時，齒輪皆應(yīng)采用斜齒輪。 4蝸桿傳動 優(yōu)點：輪廓尺寸及質(zhì)量小，可獲得較大的傳動比（通常0814）；工作非常平穩(wěn)，無噪聲；便于汽車的總體布置及通式多橋驅(qū)動布置；可以傳遞大的載荷，使用壽命長；結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，調(diào)整容易。 缺點：蝸輪齒圈要求使用昂貴的有色金屬合金（青銅）制造，材料成本高；此外，傳效率較低。 應(yīng)用：主要用于生產(chǎn)批量不大的個別總質(zhì)量較大的多橋驅(qū)動汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā)動的客車上。,14,,,（二）主減速器的減速形式 根據(jù)減速形式特點不同，主減速器分類如下：,影響減速形式選擇的因素：汽車類型、使用條件、驅(qū)動橋處的離地間隙、驅(qū)動橋數(shù)和布置形式以及主傳動比

9、0。 其中，0的大小影響汽車的動力性和經(jīng)濟性。,15,1單級主減速器 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、制造成本低等。 應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于主傳動比07的汽車上。 單級主減速器多采用一對弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪傳動，也有采用一對圓柱齒輪傳動或蝸桿傳動的。,,16,2雙級主減速器 結(jié)構(gòu)特點：由兩級齒輪減速組成的主減速器。 優(yōu)缺點：與單級主減速器相比，雙級主減速器在保證離地間隙相同時可得到大的傳動比，0一般為712；但其尺寸、質(zhì)量均較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本也顯著增加， 應(yīng)用：主要應(yīng)用在總質(zhì)量較大的商用車上。 分類：整體式和分開式。 分開式雙級主減速器的第一級設(shè)于驅(qū)動橋中部，稱為中央減速器；第二級設(shè)于輪邊

10、，稱為輪邊減速器。,,,,17,整體式雙級主減速器有多種結(jié)構(gòu)方案：,錐齒輪,錐齒輪,圓柱齒輪,行星齒輪,圓柱齒輪,錐齒輪,縱向水平布置,斜向布置,垂向布置,18,分開式雙級主減速器 優(yōu)缺點：驅(qū)動橋中央部分尺寸較小，離地間隙較大。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，簧下質(zhì)量增加，成本提高，并且布置輪轂、軸承、車輪和制動器都比較困難。,圓柱行星齒輪式輪邊減速器,行星錐齒輪式輪邊減速器,主動齒輪下置式輪邊減速器,19,3雙速主減速器（兩種傳動比） 構(gòu)成：圓柱齒輪組或行星齒輪組。,,20,4、貫通式主減速器 （1）單級貫通式主減速器 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小、尺寸緊湊；并可使中、后橋的大部分零件，尤其是使橋完、半軸等主要零件

11、具有互換性。 應(yīng)用：主要用于總質(zhì)量較小的多橋驅(qū)動汽車上。 分類：雙曲面齒輪式及蝸桿式。,21,（2）雙級貫通式主減速器 應(yīng)用：總質(zhì)量較大的多橋驅(qū)動汽車 分類：錐齒輪一圓柱齒輪式和圓柱齒輪一錐齒輪式。 在設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)中、后橋錐齒輪的布置、旋轉(zhuǎn)方向、雙曲面齒輪的偏移方式以及圓柱齒輪副在錐齒輪副前后的布置位置等因素來確定錐齒輪的螺旋方向。所選的螺旋方向應(yīng)使主、從動錐齒輪有相近的軸向力。,22,第三節(jié) 主減速器設(shè)計,（三）主減速器主、從動錐齒輪的支承方案 要求：主減速器必須保證主、從動齒輪有良好的嚙合狀況，才能使它們很好的工作。 1、主動錐齒輪的支承 主動錐齒輪的支承形式可分為懸臂式支承和跨置

12、式支承兩種。 懸臂式支承的結(jié)構(gòu)特點：在錐齒輪大端一側(cè)有較長的軸，并在其上安裝一對圓錐滾子軸承。 優(yōu)缺點：懸臂式支承結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差。 應(yīng)用：用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的主減速器上。,23,跨置式支承的結(jié)構(gòu)特點：在錐齒輪兩端的軸上均有軸承。 優(yōu)缺點：齒輪的承載能力高，布置緊湊。主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高。支承中的導(dǎo)向軸承都為圓柱滾子軸承，是易損壞的一個軸承。 應(yīng)用：在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用跨置式支承。,,24,2從動錐齒輪的支承 影響從動錐齒輪的支承剛度的因素：軸承的形式、支承間的距離及載荷在軸承之間的分布比例。 在從動錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支承。輔助支承與從動錐齒輪背面之間的間

13、隙，應(yīng)保證當(dāng)偏移量達到允許極限。,25,二、主減速器基本參數(shù)選擇與計算載荷的確定 （一）主減速器齒輪計算載荷的確定 汽車主減速器錐齒輪有格里森和奧利康兩種切齒方法。 格里森齒制錐齒輪計算載荷的三種確定方法 1按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Tce,第三節(jié) 主減速器設(shè)計,2 按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩T c s,26,3按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩T c f,T c的選擇：當(dāng)計算錐齒輪最大應(yīng)力時，計算轉(zhuǎn)矩T c應(yīng)取前面兩種的較小值，即T cminT c e，T c s；當(dāng)計算錐齒輪疲勞壽命時，T c取T c f。 主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩為,2

14、7,（二）錐齒輪主要參數(shù)的選擇 主減速器錐齒輪的主要參數(shù)：主、從動錐齒輪齒數(shù)z1和z2、從動錐齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms、主、從動錐齒輪齒面寬b1和b2、雙曲面齒輪副的偏移距E、中點螺旋角、法向壓力角等。 1主、從動錐齒輪齒數(shù)z1和z2 選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素： 1）為了磨合均勻，z1、z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)。 2）為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪齒數(shù)和應(yīng)不少于40。 3）為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強度，對于乘用車，z1一般不少于9；對于商用車，z1一般不少于6。 4）主傳動比0較大時，z1盡量取得少些，以便得到滿意的離地間隙。 5）對

15、于不同的主傳動比，z1和z2應(yīng)有適宜的搭配。,28,2從動錐齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms D2可根據(jù)經(jīng)驗公式初選，即,齒輪端面模數(shù) ms,同時，ms還應(yīng)滿足,式中，K D213.015.3；T cminT c e，T c s,Km為模數(shù)系數(shù)，取0.30.4,29,3主、從動錐齒輪齒面寬b1和b2 錐齒輪齒面過寬會減小齒根圓角半徑，加大了應(yīng)力集中，還降低了刀具的使用壽命；會引起輪齒小端過早損壞和疲勞損傷。也會引起裝配空間減小。但是齒面過窄，輪齒表面的耐磨性會降低。 對于從動錐齒輪齒面寬b2，推薦不大于其節(jié)錐距A2的0.3倍，即b20.3 A2，而且b2應(yīng)滿足b210ms，一般也推薦b20

16、.155D2。對于弧齒錐齒輪，b1一般比b2大10。 4 雙曲面齒輪副偏移距E 一般對于乘用車和總質(zhì)量不大的商用車，E0.2D2，且E40A2；對于總質(zhì)量較大的商用車，E（0.100 .12）D2，且E20%A2。另外，主傳動比越大，則E也應(yīng)越大，但應(yīng)保證齒輪不發(fā)生根切。 雙曲面齒輪的偏移可分為上偏移和下偏移兩種。,30,如何判斷上下偏移？ 由從動齒輪的錐頂向其齒面看去，并使主動齒輪處于右側(cè)。,31,5中點螺旋角 選擇時，應(yīng)考慮它對齒面重合度F、輪齒強度和軸向力大小的影響。越大，則F也越大，同時嚙合的齒數(shù)越多，傳動就越平穩(wěn)，噪聲越低，而且輪齒的強度越高。一般F應(yīng)不小于1.25，在1.52

17、.0時效果最好。但是過大，會導(dǎo)致軸向力增大。 汽車主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為3540。乘用車選用較大的值以保證較大的F，使運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；商用車選用較小的值以防止軸向力過大，通常取35。 6螺旋方向 從錐齒輪錐頂看，齒形從中心線上半部向左傾斜為左旋，向右傾斜為右旋。主、從動錐齒輪的螺旋方向是相反的。螺旋方向與錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向影響其所受軸向力的方向。當(dāng)變速器掛前進擋時，應(yīng)使主動齒輪的軸向力離開錐頂方向，這樣可使主、從動齒輪有分離趨勢，防止輪齒因卡死而損壞。,32,7法向壓力角 對于小負荷工作的齒輪，一般采用小壓力角，可使齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。 對于弧齒錐齒輪，乘

18、用車的一般選用1430或16，商用車的為20或2230。 對于雙曲面齒輪，從動齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是相同的，但主動齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的。選取平均壓力角時，乘用車為19或20，商用車為20或2230。,33,第三節(jié) 主減速器設(shè)計,三、主減速器錐齒輪強度計算 在選好主減速器錐齒輪的主要參數(shù)后，可根據(jù)所選擇的齒形計算錐齒輪的幾何尺寸，而后根據(jù)所確定的計算載荷進行強度驗算，以保證錐齒輪有足夠的強度和壽命。 輪齒損壞形式主要有：彎曲疲勞折斷、過載折斷、齒面點蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。 強度驗算是近似的，在實際設(shè)計中還要依據(jù)臺架和道路試驗及實際使用情況等來檢驗。 1單位齒長圓周力 主減速器錐

19、齒輪的表面耐磨性，常用輪齒上的單位齒長圓周力來估算，即,34,1）按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時,2）按驅(qū)動輪打滑的轉(zhuǎn)矩計算時,35,2輪齒彎曲強度 錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為,式中，T c為所計算齒輪的計算轉(zhuǎn)矩（Nm），對于從動齒輪：T cminT ce，T cs和Tcf，對于主動齒輪，T c還要按式（5-7）換算。 上述按minT ce，T cs計算的最大彎曲應(yīng)力不超過700MPa；按T cf計算的疲勞彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過210MPa，破壞的循環(huán)次數(shù)為6106。,36,3輪齒接觸強度 錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為,上述按minTce，Tcs計算的最大接觸應(yīng)力不應(yīng)超過2800MPa；按Tcf計算的疲勞接觸

20、應(yīng)力不應(yīng)超過1750MPa，主、從動齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。,37,第三節(jié) 主減速器設(shè)計,四、主減速器錐齒輪軸承的載荷計算 1、錐齒輪面上的作用力 錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切線方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。 （1）齒寬中點處的圓周力 齒寬中點處的圓周力F為,由式F1F2cos1cos2可知，對于弧齒錐齒輪副，作用在主、從動齒輪上的圓周力是相等的；對于雙曲面齒輪副，它們的圓周力是不等的。,38,（2）錐齒輪的軸向力和徑向力,若主動錐齒輪的螺旋方向和旋轉(zhuǎn)方向改變時，主、從動齒輪齒面上所受的軸向力和徑向力計算

21、公式見表5-2。,作用在主動錐齒輪齒面上的軸向力Faz和徑向力FRz分別為,39,40,2錐齒輪軸承的載荷 當(dāng)錐齒輪齒面上所受的圓周力、軸向力和徑向力計算確定后，根據(jù)主減速器齒輪軸承的布置尺寸，即可求出軸承所受的載荷。 載荷軸承型號壽命 載荷壽命軸承型號,41,第三節(jié) 主減速器設(shè)計,五、錐齒輪材料 錐齒輪材料應(yīng)滿足如下要求： 1）具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。 2）輪齒心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。 3）鍛造性能、可加工性及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。 4）選擇合金材料時，盡量少用含鎳、鉻元素的材料

22、，而是選用含錳、釩、硼、鈦、鋁、硅等元素的合金鋼。 汽車主減速器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV等。,42,第四節(jié) 差速器設(shè)計,汽車左、右驅(qū)動輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運動學(xué)的要求；在多橋驅(qū)動汽車上還常裝有軸間差速器，以提高通過性，同時避免在驅(qū)動橋間產(chǎn)生功率循環(huán)及由此引起的附加載荷，使傳動系零件損壞、輪胎磨損和增加燃料消耗等。 作用：用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動。 分類：按其結(jié)構(gòu)特征不同，分為齒輪式、

23、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。,43,一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 （）對稱錐齒輪式差速器 汽車上廣泛采用的差速器：對稱錐齒輪式差速器。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小。 分類：普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強制鎖止式差速器等。 1、普通錐齒輪式差速器,根據(jù)運動分析可得 1十220,Tr 差速器的內(nèi)摩擦力矩,,,,44,鎖緊系數(shù)k：差速器的內(nèi)摩擦力矩與差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩之比。用來表征差速器性能。,半軸的轉(zhuǎn)矩比：kbT2/T1，則kb與k之間有,則,普通錐齒輪差速器的鎖緊系數(shù)k一般為0.050.15，兩半軸的轉(zhuǎn)矩比kb為1.111.35，這說明左、右半軸的轉(zhuǎn)矩差別不大，故可以認為分配給

24、兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等，這樣的分配比例對于在良好路面上行駛的汽車來說是合適的。,45,2摩擦片式差速器 為了增加差速器的內(nèi)摩擦力矩，在半軸齒輪與差速器殼體之間裝上了摩擦片。摩擦力矩T r（Nm）與差速器所傳遞的轉(zhuǎn)矩T0成正比，可表示為,摩擦片式差速器的鎖緊系數(shù)k可達0.6，kb可達4。這種差速器結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，可明顯提高汽車通過性。,,46,3強制鎖止式差速器 當(dāng)一個驅(qū)動輪處于附著系數(shù)較小的路面時，可通過液壓或氣動操縱機構(gòu)使內(nèi)、外接合器（即差速鎖）嚙合，此后差速器殼與半軸鎖緊在一起，使差速器不起作用，這樣可充分利用地面的附著系數(shù)，使?fàn)恳_到可能的最大值。,,47,汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為

25、,（不鎖狀態(tài)）,（鎖住狀態(tài)）,可見，采用差速鎖將普通錐齒輪差速器鎖住，可使汽車的牽引力提高（十 min）2min倍，從而提高汽車通過性。 如果左、右車輪都處于低附著系數(shù)的路面，雖鎖住差速器，但牽引力仍然超過車輪與地面間的附著力，汽車也無法行駛。 特點：強制鎖止式差速器可充分利用原差速器結(jié)構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。,48,（二）滑塊凸輪式差速器,49,左、右半軸受的轉(zhuǎn)矩T1和T2分別為,滑塊受力 分析： 滑塊與內(nèi)凸輪、外凸輪和主動套之間的作用力分別為F1、F2和F，由于接觸面間的摩擦，這些力與接觸點法線方向均偏斜一摩擦角。由F1、F2和F構(gòu)成的力三角形可知,50,凸塊式差速器左、右半軸的轉(zhuǎn)矩比

26、kb為,滑塊凸輪式差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比kb可達2.333.00，差速器鎖緊系數(shù)k達0.40.5。在設(shè)計該差速器時，滑塊與凸輪的接觸應(yīng)力不應(yīng)超過2500MPa。 特點：是一種高摩擦自鎖差速器，結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在零件材料、機械加工、熱處理、化學(xué)處理等方面均有較高的技術(shù)要求。,51,（三）蝸輪式差速器,其半軸的轉(zhuǎn)矩比為,其kb可高達5.679.00，鎖緊系數(shù)k達0.70.8。 當(dāng)把kb降到2.653.00，k降到0.450.50時，可提高該差速器的使用壽命。 特點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，應(yīng)用有限。,52,（四）牙嵌式自由輪差速器,在直線行駛時，主動環(huán)可將由主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩按左

27、、右輪阻力的大小分配給左、右半軸。在轉(zhuǎn)彎時是內(nèi)輪單邊傳動，會引起轉(zhuǎn)向沉重。轉(zhuǎn)彎行駛時，主動環(huán)轉(zhuǎn)矩全部傳給內(nèi)輪。,特點：左、右車輪的轉(zhuǎn)矩時斷時續(xù)，車輪傳動裝置承受的動載荷較大，單邊傳動也使其承受較大的載荷。其半軸轉(zhuǎn)矩比kb是可變的，最大可為無窮大。工作可靠，使用壽命長，鎖緊性能穩(wěn)定，制造加工也不復(fù)雜。,53,第四節(jié) 差速器設(shè)計,二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計 （）差速器齒輪主要參數(shù)選擇 1行星齒輪數(shù)n 行星齒輪數(shù)n需根據(jù)承載情況來選擇，在承載不大的情況下可取n 2，反之應(yīng)取n4。 2 行星齒輪球面半徑Rb Rb反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力，可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定,式中，Kb2.53.0，

28、 TdminTce，Tcs。 行星齒輪節(jié)錐距 A0（0.980.99）Rb,54,3行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)z1、z2 希望行星齒輪取較大的模數(shù)，其齒數(shù)z1應(yīng)取少些（一般不少于10）。 半軸齒輪齒數(shù)z2在1425之間選用。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比z2/ z1在1.52.0的范圍內(nèi)。 為使兩個或四個行星齒輪能同時與兩個半軸齒輪嚙合，兩半軸齒輪的齒數(shù)和必須能被行星齒輪數(shù)整除，否則差速齒輪不能裝配。 4 行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角1、2及模數(shù)m,錐齒輪大端的端面模數(shù)m為,55,5壓力角 汽車差速齒輪大都采用壓力角為2230、齒高系數(shù)為0.8的齒形。某些總質(zhì)量較大的商用車采用23壓力角，以

29、提高齒輪強度。 6行星齒輪軸直徑d及支承長度L,行星齒輪在軸上的支承長度L為 L1.1d,56,（二）差速器齒輪強度計算 對于差速器齒輪，主要應(yīng)進行彎曲強度計算。輪齒彎曲應(yīng)力 w（MPa）為,T c為半軸齒輪計算轉(zhuǎn)矩（Nm），T c0.6T0 當(dāng)T0 minTce，Tcs時， w980MPa； 當(dāng)T0Tcf時，w210MPa。,材料：滲碳合金鋼,57,第四節(jié) 差速器設(shè)計,三、多橋驅(qū)動汽車的軸間差速器,公路用多橋驅(qū)動汽車應(yīng)裝有軸間差速器。 缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時降低了汽車的抗滑轉(zhuǎn)能力，需要安裝差速鎖或自鎖式差速器。,58,第四節(jié) 差速器設(shè)計,四、粘性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)及在汽車上的布置

30、1粘性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和工作原理,粘性聯(lián)軸器屬于液體粘性傳動裝置，是依靠硅油的粘性阻力來傳遞動力，即通過內(nèi)、外葉片間硅油的油膜剪切力來傳遞動力。,59,2粘性聯(lián)軸器在汽車上的布置 根據(jù)全輪驅(qū)動形式的不同，粘性聯(lián)軸器在汽車上有不同的布置形式。,1）粘性聯(lián)軸器用作軸間差速器限動裝置。 2）在有些汽車中，用粘性聯(lián)軸器取代了軸間差速器。 由于粘性傳動不如機械傳動可靠，所能傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，故該形式主要用于乘用車。,60,第五節(jié) 車輪傳動裝置設(shè)計,1、基本功用： 接受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪。 2、類型及應(yīng)用： 對于斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，驅(qū)動車輪的傳動裝置為萬向傳動裝置；對于非斷開式驅(qū)動橋，驅(qū)動車輪

31、傳動裝置的主要零件為半軸。,,,61,一、半軸的結(jié)構(gòu)形式分析 半軸的形式：半浮式、34浮式和全浮式。,應(yīng)用：半浮式半軸只用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。 34浮式半軸一般僅用在乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。 全浮式半軸主要用于總質(zhì)量較大的商用車上。,62,1、半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點：半軸外端的支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔中，車輪裝在半軸上。 半軸的受力特點：除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對車輪的反力所引起的全部力和力矩。 優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單，所受載荷較大。 應(yīng)用：只用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。,半浮式半軸,63,2、34浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點：半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋殼半軸套管的端

32、部，直接支承于車輪輪轂，而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺釘連接。 受力特點：受載情況與半浮式相似，只是載荷有所減輕。 應(yīng)用：一般僅用在乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。,34浮式半軸,64,3、全浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點：半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相連，而輪轂又借用兩個圓錐滾子軸承支承在驅(qū)動橋殼的半軸套管上。 受力特點：理論上來說，半軸只承受轉(zhuǎn)矩，作用于驅(qū)動輪上的其他反力和彎矩全部由橋完來承受。但由于橋殼變形、輪轂與差速器半軸齒輪不同心、半軸法蘭平面相對其軸線不垂直等因素，會引起半軸的彎曲變形，由此引起的彎曲應(yīng)力一般為570MPa。 應(yīng)用：全浮式半軸主要用于總質(zhì)量較大的商用車上。,全浮式半軸,65,二、半

33、軸計算 （）全浮式半軸 1、全浮式半軸的計算載荷可按車輪附著力矩M計算，即,2、半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為,500700MPa 3、半軸的扭轉(zhuǎn)角為,615/m。,,,全浮式半軸,66,（二）半浮式半軸 半浮式半軸設(shè)計應(yīng)考慮如下三種載荷工況 1 、縱向力Fx2最大和側(cè)向力Fy20 （汽車在最大爬坡） 此時 Fz20.5m2G2，F(xiàn)x2Fz20.5m2G2， 計算時m21.2， 0.8。 半軸彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為,合應(yīng)力：,半浮式半軸,67,2、側(cè)向力Fy2最大和縱向力Fx20（汽車發(fā)生側(cè)滑） 此時，外輪上的垂直反力Fz20和內(nèi)輪上的垂直反力Fz2i分別為,外輪上的側(cè)向力Fy20和內(nèi)輪上的側(cè)向力Fy2i

34、分別為,總側(cè)向力： Fy2G21,外輪半軸的彎曲應(yīng)力0和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力i分別為,半浮式半軸,68,3、汽車通過不平路面，垂向力Fz2最大，縱向力Fx20，側(cè)向力Fy20（汽車單輪著地） 此時垂直力最大值Fz2為,半軸彎曲應(yīng)力為,半浮式半軸的許用合成應(yīng)力600750MPa。,最后綜合分析：,半浮式半軸,69,（三）34浮式半軸,34浮式半軸計算與半浮式類似，只是半軸的危險斷面不同，危險斷面位于半軸與輪轂相配表面的內(nèi)端。,半軸和半軸齒輪一般采用漸開線花鍵連接，對花鍵應(yīng)進行擠壓應(yīng)力和鍵齒切應(yīng)力驗算。 擠壓應(yīng)力不大于200MPa，切應(yīng)力不大于73MPa。,半軸花鍵部位的應(yīng)力驗算：,34浮式半軸,,

35、70,三、半軸可靠性設(shè)計 1可靠度計算 對于全浮式半軸來說，所受的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力按下式計算,根據(jù)二階矩技術(shù)，以應(yīng)力極限狀態(tài)表示的狀態(tài)方程為,g（x）是反映半軸狀態(tài)和性能的狀態(tài)函數(shù)，可表示半軸的兩種狀態(tài)：,71,g（x）的二階近似均值u g和一階近似方差g,無論g（x）服從什么分布，可靠性指標定義為,可靠度的一階估計量為,（555）,72,2可靠性設(shè)計 給定半軸可靠度R，查表得可靠性指標，由式（555）經(jīng)推導(dǎo)整理得,根據(jù)加工誤差和3法則，取半軸直徑標準差d為0005倍的半軸直徑均值ud，求解上式即可求得半軸最小直徑的均值ud和標準差d。,式中，,73,四、半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）全浮式半軸桿部直徑可接下

36、式初步選取,根據(jù)初選的d，按前面的應(yīng)力公式進行強度校核。 2）半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以便使半軸各部分基本達到等強度。 3）半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部、花鍵與桿部的過渡部分，以減小應(yīng)力集中。 4）當(dāng)桿部較粗且外端凸緣也較大時，可采用兩端用花鍵連接的結(jié)構(gòu)。 5）設(shè)計全浮式半軸桿部的強度儲備應(yīng)低于驅(qū)動橋其他傳力零件的強度儲備，使半軸起一個“熔絲”的作用。 半浮式半軸直接安裝車輪，應(yīng)視為保安件。,74,第六節(jié) 驅(qū)動橋殼設(shè)計,1、主要功用： 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（或車身

37、）；它又是主減速器、差速器、半軸的裝配基體。 2、應(yīng)滿足如下設(shè)計要求： 1）應(yīng)具有足夠的強度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。 2）在保證強度和剛度的前提下，盡量減小質(zhì)量以提高行駛平順性。 3）保證足夠的離地間隙。 4）結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低。 5）保護裝于其上的傳動系部件和防止泥水浸入。 6）拆裝、調(diào)整、維修方便。,75,一、驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析 結(jié)構(gòu)形式：可分式、整體式和組合式。 1可分式橋殼,結(jié)構(gòu)特點：由一個垂直接合面分為左右兩部分，兩部分通過螺栓連接成一體。 優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，主減速器支承剛度好。但拆裝、調(diào)整、維修很不方便，橋殼的強度和剛度受結(jié)構(gòu)

38、的限制。 應(yīng)用：曾用于總質(zhì)量不大的汽車上，現(xiàn)已較少使用。,,76,2整體式橋殼,結(jié)構(gòu)特點：整個橋殼是一根空心梁，橋殼和主減速器殼為兩體。 優(yōu)點：強度和剛度較大，主減速器拆裝、調(diào)整方便等。 結(jié)構(gòu)型式：鑄造式、鋼板沖壓焊接式和擴張成形式三種。,應(yīng)用：常用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。,77,3組合式橋殼 結(jié)構(gòu)特點：將主減速器殼與部分橋殼鑄為一體，而后用無縫鋼管分別壓入殼體兩端，兩者之間用塞焊或銷釘固定。 優(yōu)缺點：從動齒輪軸承的支承剛度較好，主減速器的裝配、調(diào)整比可分式橋殼方便；然而要求有較高的加工精度， 應(yīng)用：常用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。,鑄件,無縫鋼管,78,二、驅(qū)動橋殼強度計算 對于

39、具有全浮式半軸的驅(qū)動橋，橋殼上強度計算的載荷工況與半軸強度計算的三種載荷工況相同。 橋殼的危險斷面通常在鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)附近，橋殼端部的輪轂軸承座根部也應(yīng)列為危險斷面進行強度驗算。,,,,,79,1）當(dāng)牽引力或制動力最大時，橋殼鋼板彈簧座處危險斷面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力分別為（緊急制動或最大爬坡時）,M vm2G2b2 M hFx2b TTFx2 r r,2）當(dāng)側(cè)向力最大時，橋殼內(nèi)、外板簧座處斷面的彎曲應(yīng)力i、0分別為,3）當(dāng)汽車通過不平路面時，危險斷面的彎曲應(yīng)力為,綜合分析： 300500MPa ， 150400MPa,（側(cè)滑時）,（汽車單輪著地時）,80,第七節(jié) 驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)元件,一、支承軸

40、承的預(yù)緊 通常軸承預(yù)緊度的大小用軸承的摩擦力矩來衡量，預(yù)緊后的軸承摩擦力矩合理值應(yīng)根據(jù)試驗確定。對于貨車，主動錐齒輪圓錐滾子軸承的摩擦力矩一般為13Nm。 1、主動錐齒輪軸承預(yù)緊力的調(diào)整方法 方法一：利用精選兩軸承內(nèi)圈之間的套筒長度來調(diào)整軸承預(yù)緊度。（不太方便） 方法二：利用調(diào)整墊片厚度來調(diào)整軸承預(yù)緊度。 （不太方便） 方法三：利用具有軸向彈性的波形套筒調(diào)整軸承預(yù)緊度。 2、從動錐齒輪圓錐滾子軸承預(yù)緊力的調(diào)整方法 方法一：利用軸承外側(cè)的調(diào)整螺母來調(diào)整軸承預(yù)緊度。 方法二：利用主減速器殼與軸承蓋之間的調(diào)整墊片來調(diào)整軸承預(yù)緊度。,81,當(dāng)軸承預(yù)緊后，波形套選在A點以后的塑性變形區(qū)工作。,82,二、

41、錐齒輪嚙合調(diào)整 在軸承預(yù)緊度調(diào)整之后，須進行錐齒輪嚙合調(diào)整，以保證齒輪副嚙合印跡正常，并使齒輪大端處齒側(cè)間隙在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)（一般為01035mm）。主減速器錐齒輪正確的嚙合印跡位于齒高中部稍偏小端。當(dāng)輪齒嚙合印跡不正?；螨X側(cè)間隙不適宜時，可加、減主減速器殼與軸承之間的調(diào)整墊片，再軸向移動主動錐齒輪，將從動錐齒輪軸承外兩調(diào)整螺母旋進旋出相同的角度，或?qū)⒅鳒p速器殼一側(cè)的墊片（圖5-8）的一部分取出放到另一側(cè)，以便移動從動錐齒輪，實現(xiàn)對錐齒輪的嚙合調(diào)整。,83,,84,三、潤滑 對于弧齒錐齒輪主減速器，可加注一般的齒輪油；但對于雙曲面齒輪主減速器，則必須加注雙曲面齒輪油。加油孔應(yīng)設(shè)在加油方便之處，放油孔應(yīng)設(shè)在橋殼最低處。為了防止因主減速器和橋殼中部溫度高使殼內(nèi)氣壓增大而引起漏油，需裝通氣塞。 差速器殼上應(yīng)開孔使?jié)櫥湍苓M入，以保證差速齒輪和滑動表面的潤滑。 主動錐齒輪上的后軸承距從動錐齒輪較遠，無法采用飛濺潤滑。為此，常在主減速器殼上設(shè)置油道，齒輪飛濺出來的油進入油杯狀的油口，經(jīng)油道流到后軸承處。主動錐齒輪軸的后軸承滾錐大端向外，有向外泵油的作用，因而在該軸承外側(cè)要有回油道口，使油能流回橋殼，以保護油封不被破壞。,