汽車設(shè)計-5.第五章驅(qū)動橋

第五章

驅(qū)動橋設(shè)計§5-1概述§5-2驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)方案分析§5-3主

器設(shè)計§5-4差速器設(shè)計§5-5車輪傳動裝置設(shè)計§5-6驅(qū)動橋殼設(shè)計§5-7驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)元件§5-1

概述§5-1

概述§5-1

概述§5-1

概述§5-1

概述驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端。基本功能：增大由傳動軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將動力合理地分配給左、右驅(qū)動輪；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。組成：主器差速器車輪傳動裝置(半軸)驅(qū)動橋殼驅(qū)動橋的作用：1、通過主傳動裝置錐齒輪改變傳力方向；2、通過主傳動裝置和輪邊減速裝置將變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)速降低、扭矩增加；3、通過差速器解決左右輪差速問題；4、通過差速器和半軸將動力分傳給左右驅(qū)動輪；一、驅(qū)動橋功用:增大由傳動軸傳來的轉(zhuǎn)矩，并將動力合理的傳給車輪。二、組成：主

器差速器車輪傳動裝置驅(qū)動橋殼驅(qū)動橋設(shè)計基本要求(7大要求)：比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動力性和燃1）所選擇的主料經(jīng)濟(jì)性?！?-1

概述外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率。在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車平順性。與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)，對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動相協(xié)調(diào)。結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。一、驅(qū)動橋種類1、非斷開式驅(qū)動橋非斷開式驅(qū)動橋(或稱為整體式)，即驅(qū)

動橋殼是一根連接左右驅(qū)動車輪的剛性空心梁(見右圖)，而主

器、差速器及車輪傳動裝置

(由左右半軸組成)都裝在它里面。非獨(dú)立懸架§5-2

驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析斷開式驅(qū)動橋無

剛性的整體外殼，主減速器及其殼體裝在車架

或車身上，兩側(cè)驅(qū)動車

輪裝置采用萬向節(jié)傳動。為了防止運(yùn)動

，應(yīng)采用滑動花鍵軸或一種允許兩軸能有適量軸向

移動的萬向傳

構(gòu)。獨(dú)立懸架2、斷開式驅(qū)動橋斷開式驅(qū)動橋：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但它大大增加了離地間隙；減小了簧下質(zhì)量，從而改善了行駛平順性，提高了汽車的平均車速；簧上質(zhì)量，《汽車構(gòu)造》解釋：懸架彈簧支撐的質(zhì)量?；上沦|(zhì)量，《汽車百科全書》定義：直接承受路面輸入，

懸架彈簧的質(zhì)量。斷開式驅(qū)動橋有驅(qū)動橋殼與車架直接連接，不需要懸架彈簧承受該部分質(zhì)量，故斷開式驅(qū)動橋簧下質(zhì)量小。汽車在行駛時作用于車輪和車橋上的動載荷小，提高了零部件的使用

；驅(qū)動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應(yīng)性較好，大大增加了車輪的抗側(cè)滑能力；合理設(shè)計的獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，可增加汽車的不足轉(zhuǎn)向效應(yīng)，提高汽車的穩(wěn)定性。在轎車和高通過性的越野汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。形式非斷開式斷開式結(jié)構(gòu)簡圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①用剛性整體外殼連接左右車輪②車輪傳動裝置為半軸①沒有剛性整體外殼②兩側(cè)驅(qū)動輪可以獨(dú)立相對車架或車身作上下擺動③車輪傳動裝置為萬向節(jié)傳動④橋殼固定在車架（身）上應(yīng)用非獨(dú)立懸架獨(dú)立懸架斷開和非斷開式形式特點(diǎn)非斷開式斷開式結(jié)

構(gòu)簡單復(fù)雜成

本低較高制造工藝性好較好維修調(diào)整容易較容易可靠性好好離地間隙小大簧下質(zhì)量大小動載荷大小抗側(cè)滑能力

*弱強(qiáng)應(yīng)

用廣泛越野車轎車*行駛時車輪與路面保持良好接觸時，抗側(cè)滑能力增強(qiáng)。一般雙軸載重汽車多為單軸驅(qū)動。因?yàn)樵谝话懵窙r條件下車輛已具備足夠的附著牽引力。貨車底盤結(jié)構(gòu)1-前軸2-前懸架3-前輪4-離合器5-變速器6-駐車制動器7-傳動軸8-驅(qū)動橋9-后懸架10-后輪11-車架12-轉(zhuǎn)向盤轎車底盤結(jié)構(gòu)1-前懸架

2-前輪制動器

3-前輪

4-離合器踏板

5-變速器

機(jī)構(gòu)6-駐車制動手柄7-傳動軸8-后橋9-后懸架10-后輪制動器11-后輪12-后保險絲13-備胎14-橫向穩(wěn)定器15-轉(zhuǎn)向盤在路面狀況不佳或野地行駛的車輛，則作成越野型全輪驅(qū)動，如

車輛。各種輪式土方工程機(jī)械采用全輪驅(qū)動。這類車輛經(jīng)常行駛作業(yè)在路面不良或無路的工地，為了把全部重量用作附著重量以得到最大的附著牽引力，常常采用全輪驅(qū)動。所有車橋都是驅(qū)動橋，其中同時起轉(zhuǎn)向作用的驅(qū)動橋稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。若干工程機(jī)械為了提高越野性能，采用低壓大輪胎。加上比汽車要求牽引力大而車速低，故其驅(qū)動橋的

比比汽車大，一般為12～38，而中型載重汽車的驅(qū)動橋 比一般為6

～11（躍進(jìn)為6.67,解放為7.63)，這是工程機(jī)械和重型汽車多半采用輪邊 的原因之一。采用輪邊和不采用輪邊相比較，可以降低主傳動、差速器的齒輪、半軸上傳遞的扭矩、減小這些部件的尺寸，減輕重量和減少金屬消耗，保證一定的離地間隙。軸間差速器工作原理軸間差速器工作的動力傳遞：輸入軸凸緣1→軸間差速器3→動力同時分為兩部分：①→直接向輸出軸7（慣通軸）→后面驅(qū)動橋②→過渡齒輪4→主器10→輪間差速器9→半軸6、8兩軸是分開的3.貫通式驅(qū)動橋一、主器結(jié)構(gòu)方案分析1、分類分類根據(jù)齒輪類型不同分類根據(jù)

形式不同分類名稱螺旋錐齒輪雙曲面齒輪圓柱齒輪蝸輪蝸桿單級雙級雙速單雙級貫通單雙級減速配輪邊整體式分開式第三節(jié)主器設(shè)計§5-3

主

器設(shè)計一、主

器的結(jié)構(gòu)形式主當(dāng)發(fā)器的作用：在傳動系中起降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩作用的主要部件，縱置時還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。它是依靠齒數(shù)少的齒輪帶齒數(shù)多的齒輪來實(shí)現(xiàn)

的，采用圓錐齒輪傳動則可以改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向。(一)主

器的齒輪類型（按此分類）1.弧齒（螺旋）錐齒輪傳動（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主、從動齒輪的軸線垂直相交于一點(diǎn)。軸的中線與中線相交圖5-4a1.一對螺旋圓錐齒輪優(yōu)點(diǎn)：同時嚙合齒數(shù)多，單，質(zhì)量小缺點(diǎn)：長，制造簡有軸向力、且方向不定，應(yīng)避免方向指向錐頂；1.一對螺旋圓錐齒輪缺點(diǎn)：對嚙合精度敏感，若錐頂不重合，使接觸應(yīng)力↑，彎曲應(yīng)力↑，噪聲↑，↓；要求制造、裝配精度高。2.雙曲面齒輪嚙合特點(diǎn):

兩齒輪軸線不相交，交錯布置，小齒輪軸線距大齒輪水平中心

線有空間偏移量E（偏移距）2.雙曲面齒輪嚙合特點(diǎn):

兩齒輪軸線不相交，交錯布置，小齒輪軸線距大齒輪水平中心

線有空間偏移量E（偏移距）2.雙曲面齒輪嚙合特點(diǎn):

螺旋角β1≠β2，β1＞β2β定義：齒輪齒寬中點(diǎn)的切線和該中點(diǎn)與齒輪中心（節(jié)錐頂點(diǎn)）連線之間的夾角—螺旋角(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。此偏移距使主動齒輪的螺旋角β1大于從動齒輪的螺旋角β2，主 齒輪螺旋角之差稱為偏移角ε。主、從動齒輪圓周力之比和雙曲面齒輪的傳動比見

P138公式5-1和5-2)22F

cos

雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：傳動比i0和 齒輪尺寸D2相同時，雙曲面主動齒輪D1大，輪齒強(qiáng)度高，支承強(qiáng)度高傳動比i0和主動齒輪尺寸D1相同時，雙曲面從動齒輪D2小，離地間隙大當(dāng)雙曲面齒輪和圓弧齒輪尺寸相同時雙曲面齒輪傳動具有更大的傳動比；雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：有偏移距E，利于布置多橋貫通，多用于多軸驅(qū)動汽車上，傳動系結(jié)構(gòu)可以簡化；在

相同的情況下，雙曲面齒輪尺寸可以小，最小離地間隙大；雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：傳動效率低0.96，低于螺旋齒輪0.99

，高于蝸輪蝸桿；主動錐齒輪大，加工時刀盤刀頂距大，刀具 長；3．圓柱齒輪傳動圓柱齒輪傳動一般采用斜齒輪，廣泛應(yīng)用于發(fā) 橫置且前置前驅(qū)動的轎車驅(qū)動橋（見右圖）和雙級主

器貫通式驅(qū)動橋。4．蝸桿傳動蝸桿傳動的優(yōu)點(diǎn)：在輪廓尺寸和結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下，可得到較大的傳動比（可大于7）。在任何轉(zhuǎn)速下使用均能工作得非常平穩(wěn)且無噪聲。便于汽車的總布置及貫通式多橋驅(qū)動的布置。能傳遞大的載荷，使用

長。結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，調(diào)整容易。缺點(diǎn)：蝸輪齒圈要求用高質(zhì)量的錫青銅制作，故成本較高；傳動效率較低。蝸桿傳動主要用于生產(chǎn)批量不大的個別重型多橋驅(qū)動汽車和具有高轉(zhuǎn)速發(fā) 的大客車上。一、主

1、分類第三節(jié)

主

器設(shè)計器結(jié)構(gòu)方案分析分類根據(jù)齒輪類型不同分類根據(jù)

形式不同分類名稱螺旋錐齒輪雙曲面齒輪圓柱齒輪蝸輪蝸桿單級雙級雙速單雙級貫通單雙級減速配輪邊整體式分開式影響主 形式的因素：汽車類型、使用條件、驅(qū)動橋處的離地間隙、驅(qū)動橋數(shù)量和布置形式以及主傳動速比i0。一、主第三節(jié)

主

器設(shè)計器結(jié)構(gòu)方案分析2、齒輪傳動方案形式特點(diǎn)螺旋錐齒輪雙曲面齒輪斜齒圓拄齒輪蝸輪蝸桿簡圖兩齒輪軸線垂直相交垂直不相交平行垂直不相交嚙合的齒數(shù)多多少多工作平穩(wěn)性好好較好好承受負(fù)荷能力較大較大較差較大制造簡單簡單簡單錫青銅要求嚙合精度*高稍低稍低工作噪聲磨損后↑低低兩齒輪螺旋角

ββ1=β2β1>β2β1=β2η高（99%）低（96%）高低對潤滑油的要求普通雙曲面齒輪油普通普通抗彎強(qiáng)度低高30%接觸強(qiáng)度低較高傳動比小較大小大（>7）用于貫通多橋驅(qū)動可以可以工作時軸向力①有有有有應(yīng)用客貨轎車越野車FF少量大客車一、主

3、第三節(jié)

主

器設(shè)計器結(jié)構(gòu)方案分析形式形式特點(diǎn)單級主器雙級主減速器雙速主器單雙級

配輪邊結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜尺寸小大大大質(zhì)量（簧下質(zhì)量）小大大大I0小，僅一個大兩個*大I0

一定時hmin小大小大拆裝與維修容易較難難較難應(yīng)用轎車

輕中貨中重貨客重貨形式1.單級主器由一對圓錐齒輪、一對圓柱齒輪或由蝸輪桿組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、成本低、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是其主傳動比i0不能太大，一般i0≤7，進(jìn)一步提高i0將增大從動齒輪直徑，從而減小離地間隙，且使從動齒輪熱處理單級主。器廣泛應(yīng)用于轎車和輕、中型貨車的驅(qū)動橋中。2．雙級主器與單級主器相比，在保證離地間隙相同時可得到大的傳動比，i0=7～12。但是尺寸、質(zhì)量均較大，成本較高。主要應(yīng)用于中、重型貨車、越野車和大客車上。整體式雙級主

器結(jié)構(gòu)方案：第一級為錐齒輪，第二級為圓柱齒輪；第一級為錐齒輪，第二級為行星齒輪；第一級為行星齒輪，第二級為錐齒輪；第一級為圓柱齒輪，第二級為錐齒輪。對于第二級為錐齒輪、第二級為圓柱齒輪的雙級主器，縱向水平、斜向和垂向三種布置方案。第一級為錐齒輪，第二級為圓柱齒輪（圖a），也可以是第一級為錐齒輪，第二級為行星齒輪；第一級為行星齒輪，第二級為錐齒輪（圖b）第一級為圓柱齒輪，第二級為錐齒輪（圖c）對于第一級為錐齒輪，第二級為圓柱齒輪的雙級主 器，可以有縱向水平布置（圖d），斜向布置（圖e）和垂直布置（圖f）三種方案。雙級主

器布置形式：縱向水平垂向輪廓尺寸小質(zhì)心低，縱向尺寸大用于長軸距汽車雙級主

器布置形式：斜向利于傳動軸布置提高橋殼剛度雙級主

器布置形式：垂向縱向尺寸小，萬向傳動軸夾角小適用于短軸距貫通式驅(qū)動橋垂向尺寸大，降低了橋殼剛度3．雙速主器機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，一般有電磁式、雙速主

器的換擋是由遠(yuǎn)距離氣壓式和電—?dú)鈮壕C合式

機(jī)構(gòu)。4．貫通式主器單級蝸輪蝸桿式：在結(jié)構(gòu)質(zhì)量較小的情況下可得到較大的速比。它使用于各種噸位多橋驅(qū)動汽車的貫通式驅(qū)動橋的布置。另外，它還具有工作平滑無聲、便于汽車總布置的優(yōu)點(diǎn)。雙曲面齒輪式：受主動齒輪最少齒數(shù)和偏移距大小的限制，而且主動齒輪工藝性差，多用于輕型汽車的貫通式驅(qū)動橋上。雙級錐齒輪一圓柱齒輪式：可得到較大的主比，但是結(jié)構(gòu)高度尺寸大，主動錐齒輪工藝性差，從動錐齒輪采用懸臂式支承，支承剛度差，拆裝也不方便。圓柱齒輪—錐齒輪式：結(jié)構(gòu)緊湊，高度尺寸減小，有利于降低車廂地板及整車質(zhì)心高度主減速器5．單雙級配輪邊器5．單雙級配輪邊器不僅使驅(qū)動橋的中間尺寸減小，保證了足夠的離地間隙，而且可得到較大的驅(qū)動橋總傳動比。另外，半軸、差速器及主器從動齒輪等零件由于所受載荷大為減小，使它們的尺寸可以減小.配輪邊

器單雙級輪邊器類型：圓柱行星齒輪式：傳動比大可布置在輪轂內(nèi)用途：用于某些重型汽車、礦山自卸車、大型公共汽車、越野車單雙級

配輪邊器輪邊

器類型：圓錐行星齒輪式：可變換高低檔單雙級配輪邊器輪邊

器類型：普通外嚙合圓柱齒輪式：主動齒輪上置可提高離地間隙主動齒輪下置可降低地板高度用途：多用于越野車和城市

車二、主器主、從動錐齒輪的支承方案正確嚙合加工質(zhì)量裝配調(diào)整軸承、主器殼體剛度齒輪的支承剛度1.主動錐齒輪的支承:懸臂式支承跨置式支承。懸臂式：支承距離b應(yīng)大于2.5倍的懸臂長度a，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大?？拷X輪的軸徑應(yīng)不小于尺寸a。結(jié)構(gòu)簡單，支承剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級主器及許多雙級主器中。跨置式：優(yōu)點(diǎn)：增加支承剛度，減小軸承負(fù)荷，改善齒輪嚙合條件，增加承載能力，布置緊湊。缺點(diǎn)：主

器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高。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。2.從動錐齒輪的支承支承剛度與軸承的形式、支承間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。為了增加支承剛度，減小尺寸c＋d；為了增強(qiáng)支承穩(wěn)定性，c＋d應(yīng)不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的70%；為了使載荷均勻分配，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大于尺寸d。輔助支承限制從動錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移。許用偏移量三、主器錐齒輪主要參數(shù)的選擇主要參數(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(diǎn)螺旋β、法向壓力角α等。1.主、從動錐齒輪齒數(shù)z1和z21）為了磨合均勻，z1、z2之間應(yīng)避免有公約數(shù)。為了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強(qiáng)度，主、從動齒輪齒數(shù)和應(yīng)不少于

40。為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度，對于轎車，z1>9對于貨車，z1>6當(dāng)主傳動比i0較大時，盡量使z1取得少些，以得到滿意的離地間隙。對于不同的主傳動比，z1和z2應(yīng)適宜搭配。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選KD2—直徑系數(shù)，KD2

=13.0—15.3Tc—從動錐齒輪計算載荷而ms2.從動錐齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)msKm—模數(shù)系數(shù)，Km

=0.3—0.43.主、從動錐齒輪齒面寬b1和b2從動錐齒輪面寬b2推薦不大于其節(jié)錐距A2的0.3倍，即b2≤0.3A2，而且b2應(yīng)滿足b2≤10ms，一般也推薦b2=0.155D2。對于螺旋錐齒輪，b1一般比b2大10%4.雙曲面齒輪副偏移距E：上偏移和下偏移。下偏移上偏移下偏移上偏移由從動輪的錐頂向其齒面看去，并使主動齒輪處于右側(cè)，如果主動齒輪在從動齒輪中心線的上方，則為上偏移；在從動齒輪中心線下方，則為下偏移。如果主動齒輪處于左側(cè)，則情況相反。E值過大將使齒面縱向滑動過大，齒面磨損和擦傷增加；E值過小不能發(fā)揮雙曲面齒輪傳動的特點(diǎn)。轎車和輕型貨車：E≤0.2D2，且E≤40%A；中，重型貨車：E≤（0.10─0.12）D2，且E≤20%A；一般i0↑→E↑中點(diǎn)螺旋角β偏移角ε：ε=β1─β2選β應(yīng)考慮：齒面重合度εF、輪齒強(qiáng)度和軸向力大小。β越大，則εF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(qiáng)度越高。一般εF應(yīng)不小于1.25，在1.5~2.0時效果最好。（螺旋角沿齒寬是變化的，輪齒大端的螺旋角最大，輪齒小端最小，另外弧齒錐齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是相等的，而雙曲面齒輪副的中點(diǎn)螺旋角是不相等的）汽車主

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35°~40°。轎車選用較大的β值以保證較大的εF，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；貨車選用較小β值以防止軸向力過大，通常取35°。螺旋方向當(dāng)變速器掛前進(jìn)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，防止輪齒卡死而損壞。法向壓力角α對于弧齒錐齒輪，轎車：α

一般

選用14°30′或16°；貨車：α為20°；重型貨車：α為22°30′。對于雙曲面齒輪，大齒輪輪齒兩側(cè)壓力角是相同的，但小齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的。選取平均壓力角時：轎車為19°或20°，貨車為20°或22°30′。四、主

器錐齒輪強(qiáng)度計算（一）計算載荷的確定格里森齒制錐齒輪計算載荷（從動錐齒輪）（1）按發(fā)

最大轉(zhuǎn)矩和最低擋傳動比確定計算轉(zhuǎn)距（2）按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定計算轉(zhuǎn)矩Tcs（3）按汽車日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定計算轉(zhuǎn)矩TcFi

η

nFt

rrTcF

m

mm

mcsi

ηG m'

r

2

2

rTn

kd

Temaxk

i1i

f

i0

ηTce當(dāng)計算錐齒輪最大應(yīng)力時，Tc=min[Tce，Tcs]；當(dāng)計算錐齒輪的疲勞

時，Tc取TcF。主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩:弧齒錐輪副

ηG=95%；雙曲面齒輪副

當(dāng)i0＞6時，ηG=85%，當(dāng)i0≤6時，ηG=90%。0

GzTci

T

（二）主

器錐齒輪的強(qiáng)度計算輪齒損壞形式主要有:彎曲疲勞折斷、過載折斷、齒面點(diǎn)蝕及剝落、齒面膠合、齒面磨損等。1.單位齒長圓周力（表面耐磨性）按發(fā)最大轉(zhuǎn)矩計算時按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩計算時單位齒長圓周力許用值[p]輪齒彎曲強(qiáng)度齒根彎曲應(yīng)力:從動齒輪:按T=min[Tce，Tcs]計算取：[σw]=700MPa；按TcF計算取：[σw]=210MPa，破壞的循環(huán)次數(shù)為6×106。輪齒接觸強(qiáng)度齒面接觸應(yīng)力：按min[Tce，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。五、主

器錐齒輪軸承的載荷計算1.錐齒輪齒面上的作用力錐齒輪嚙合齒面上作用的法向力可分解為：沿齒輪切線方向的圓周力沿齒輪軸線方向的軸向力垂直于齒輪軸線的徑向力。（1）齒寬中點(diǎn)處的圓周力（2）錐齒輪的軸向力和徑向力軸向力Faz和徑向力Frz齒面上的軸向力和徑向力2.錐齒輪軸承的載荷軸承上的載荷六、錐齒輪的材料要求：具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。輪齒芯部應(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。鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。選擇合金材料時，盡量少用含鎳、鉻元素的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。汽車主

器錐齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20

nTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和16SiMn2WMoV等。第三節(jié)主六、錐齒輪的材料要求彎曲疲勞強(qiáng)度、接觸疲勞強(qiáng)度、齒面硬度高耐磨芯部有適當(dāng)韌性，↑抗沖擊載荷能力鍛造、切削加工、熱處理性能良好，熱處理后變形小，或變形規(guī)律易控制盡量少選含鎳、鉻元素的材料，應(yīng)選含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼典型材料20

nTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo、16SiMn2WMoV器設(shè)計六、錐齒輪的材料滲碳合金鋼優(yōu)點(diǎn)：滲碳后，表面硬、耐磨、抗壓、芯部軟，所以這種材料的彎曲強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度、承受沖擊載荷的能力↑。切削加工、鍛造性能好。滲碳合金鋼缺點(diǎn)：⒈熱處理費(fèi)用高；⒉芯部在大壓力作用下可能有塑性變形；⒊若滲碳層與芯部含碳量相差過多，會發(fā)生硬化層剝落現(xiàn)象。其他問題：⒈熱處理后及精加工以后，表面鍍銅、錫或作厚0.005～0.020磷化處理,防止新齒輪膠合、咬死、擦傷、早期磨損.⒉齒面噴丸處理.

可↑25%

。⒊滑動速度高的齒輪進(jìn)行滲硫處理,提高耐磨性能第三節(jié)主器設(shè)計縱向水平布置總成的垂直方向輪廓尺寸減小，從而降低汽車的質(zhì)心高度，但使縱向尺寸增加，用在長軸距汽車上可適當(dāng)減小傳動軸長度，但不利于短軸距汽車的總布置，會使傳動軸過短，導(dǎo)致萬向傳動軸夾角加大。斜向布置對傳動軸布置和提高橋殼剛度有利。垂直布置使驅(qū)動橋縱向尺寸減小，可減小萬向傳動軸夾角，但由于主器殼固定在橋殼的上方，不僅使垂向輪廓尺寸增大，而且降低了橋殼剛度，不利于齒輪工作。這種布置可便于貫通式驅(qū)動橋的布置。七．雙速主器機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，一般有電磁式、雙速主

器的換擋是由遠(yuǎn)距離氣壓式和電—?dú)鈮壕C合式

機(jī)構(gòu)。八．貫通式主器§5-4差速器設(shè)計左右驅(qū)動輪以不同速度運(yùn)行的工況：（1）、轉(zhuǎn)彎時，外側(cè)車輪走過的距離要比內(nèi)側(cè)車輪走過的距離大；（2）、在高低不平的道

運(yùn)行時，左右車輪走過的距離總是不等的；，胎面磨損程度不同時，輪胎的滾動半徑總（3）、當(dāng)左右驅(qū)動輪輪胎氣壓是不絕對相等的。正是由于上述原因，無論轉(zhuǎn)彎或直行，如果左右車輪由同一根軸驅(qū)動，輪胎在地面上滾動的同時，必然還發(fā)生滑動現(xiàn)象，使輪胎無謂地磨損、功率消耗、浪費(fèi)，同時使轉(zhuǎn)向

、轉(zhuǎn)向

性變壞，這就是必須設(shè)置差速器以自動實(shí)現(xiàn)左右輪差速運(yùn)動，以不同角速度旋轉(zhuǎn)的原因。一、差速器結(jié)構(gòu)形式選擇滑快凸輪式差速器蝸輪式差速器牙嵌式摩擦片式差速器強(qiáng)制鎖止式差速器普通錐齒輪式差速器對稱錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)形式從結(jié)構(gòu)形式看，有如下分類：（一）對稱錐齒輪式差速器對稱式：兩個半軸的轉(zhuǎn)矩基本相等T1=T21.普通錐齒輪式差速器（1）角速度運(yùn)動分析汽車在平坦路面上直行時，差速器各零件間無相對運(yùn)動ω1=ω2=ω0ω1ω2ω0滾動+滑移輪1滾動+滑轉(zhuǎn)輪2當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎（如上圖右轉(zhuǎn)），如果沒有差速器則輪1：滾動+滑移輪2：滾動+滑轉(zhuǎn)滑移→地面對輪1產(chǎn)生摩擦阻力F1，F(xiàn)1使輪1

轉(zhuǎn)速n1加大（原因后敘）滑轉(zhuǎn)→地面對輪2產(chǎn)生摩擦力F2，F(xiàn)2使輪2轉(zhuǎn)速n2下降F1、F2導(dǎo)致兩半軸轉(zhuǎn)速不同，→差速齒輪自轉(zhuǎn)，而且兩個差速齒輪的自轉(zhuǎn)角速度相等，設(shè)其為ω3。ω3ω3A滾動+滑轉(zhuǎn)滾動+滑移輪1輪2F1F2n1n2在兩個輪胎與地面相切方向上各產(chǎn)生一個附加阻力，且方向相反滾動+滑轉(zhuǎn)滾動+滑移輪1輪2F1F2n1n2當(dāng)ω3出現(xiàn)時，在A點(diǎn)觀察輪1的角速度ω1（也即是半軸齒的角速1

0

3度），在A點(diǎn)處，ω

、ω

、ω

的方向一致，有：ω1=

ω0+ω3×Z3/Z1其中，Z1：輪1的半軸齒數(shù)（主動齒）Z3：行星齒數(shù)（從動齒）在B點(diǎn)處觀察，ω2、ω0、的方向一致，與ω3相反ω2=

ω0-

ω3×Z3/Z2而

Z1=Z2所以

2ω0=

ω1+

ω2（5-23）ω3ω3AB由式（5-23）

2ω0=

ω1+

ω2

知：當(dāng)ω2=0時，ω1=2

ω0當(dāng)ω1=0時，ω2=2ω0上述兩式意味著，當(dāng)一個車輪不動時，主

器從動錐齒輪傳來的轉(zhuǎn)速完全給了另一個車輪，而且由于能量不變的關(guān)系，該車輪的角速度是從動錐齒輪的兩倍。實(shí)際上這時就是該車輪在打滑。駐車制動器制動車輛，很當(dāng)ω0=0時，ω1=-ω2這種情況如果發(fā)生在行車時，突然用容易使汽車急轉(zhuǎn)或甩尾。由于ω0不變，當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速下降時，另一側(cè)驅(qū)動輪的

轉(zhuǎn)速自動上升。這就解決了汽車轉(zhuǎn)向時，兩個驅(qū)動輪的協(xié)調(diào)問題。當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時，另一側(cè)半軸將以兩倍的差速器殼體角速度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)時，左、右半軸將等速成、反向旋轉(zhuǎn)。（2）轉(zhuǎn)矩分析行星齒輪不自轉(zhuǎn)時ω3=0Tr=0(Tr為差速器元件在相對運(yùn)動時產(chǎn)生的摩擦力矩）。由于行星齒輪系統(tǒng)相當(dāng)于一個等臂杠桿，均勻撥動兩半軸齒輪轉(zhuǎn)動。所以，差速器將差速器殼題轉(zhuǎn)矩M0平均分配給兩半軸齒輪，則T1=T2=T0/2ω3ω3A當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎→

地面對輪1、輪2產(chǎn)生摩擦力F1、F2

→行星齒輪轉(zhuǎn)動，說P：是差速器殼經(jīng)軸上帶動行星齒輪繞半軸中心“公轉(zhuǎn)”的力。輪齒的力，反之，左、右半軸輪自己也受同樣大小的作用力。2

：行星齒輪上相對于P的反作用力，左、右半軸輪齒作用于行星齒輪PF2輪1ω3明F1、F2在行星齒輪上產(chǎn)生一使其轉(zhuǎn)動的力矩。設(shè)其為：

2△Pr′F1

輪2P△P：作用在行星齒輪上，使其轉(zhuǎn)動的力由圖可見，轉(zhuǎn)彎時在轉(zhuǎn)得較慢的內(nèi)側(cè)輪2半軸上，△P與P/2的方向相同，而在轉(zhuǎn)得較快的外側(cè)輪1上，△P與P/2的方向相反。所以：21T

(

P

P)r22T

(

P

P)r這就意味著：轉(zhuǎn)得快的輪1獲得的轉(zhuǎn)矩小轉(zhuǎn)得慢的輪2獲得的轉(zhuǎn)矩大。（輪1可視為打滑輪）。(A)F1F2輪1輪2ω3P這樣可以改善通過性。注意：T0=P×r，△P是伴隨著行星齒輪有自轉(zhuǎn)時出現(xiàn)，可以將其理解為差速器元件在相對運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的摩擦力。因此可定義Tr=2

△P×r′Tr

：差速器元件在相對運(yùn)動時產(chǎn)生的摩擦力矩(B)(C)F1F2輪1輪2ω3P2T

T0

Tr

0.5(T

T

)2

2

0

r2

210

rT

T0

Tr

0.5(T

T

)T0

T1

T2Tr

T2

T1將

(B)、(C)代入(A)中兩式，得即得：（5-24）（3）鎖緊系數(shù)k，半軸轉(zhuǎn)矩比kb0Tk

TrT2T1

0.5T0

(1

k)

0.5T0

(1

k)

T2T1kb1

k

1

kkbbkb

1k

k

1一般

K=0.05～0.15

則

Kb=

1.11～1.35這就是說：普通錐齒輪式差速器左右半軸的轉(zhuǎn)矩T1、T2差別不大。這樣的分配有利汽車在好路面直線行駛。但在不好路面行駛時，如果一側(cè)車輪的附著系數(shù)很小，另一車輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也會因?yàn)檗D(zhuǎn)矩對稱分布的原因，而變得小，→車輛陷車。用式子表示：如輪1打滑：T1=0

內(nèi)摩擦很小Tr=0

則

T1=T2=0

T0=0發(fā) 的Te只是使輪1打滑

→發(fā)

無負(fù)荷（5-25）

則（5-26）令令則（5-27）2.摩擦片式差速器上面講到，對稱錐齒輪式差速器由于內(nèi)摩擦力矩?。↘小）→當(dāng)一個驅(qū)動輪打滑時，另一個驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩也為零。針對此問題，開發(fā)出摩擦片式差速器。V形面。兩個互相垂直的行星軸不是一體，可以左右移動。（兩個軸V形面反向）（1）摩擦片式差速器的動力傳遞◆直線行駛時：有兩條路線，一是與錐齒輪式一樣，經(jīng)行星齒輪軸→行星齒輪→半軸齒輪，將大部分轉(zhuǎn)矩傳給半軸。二是差速器殼通過斜面→壓緊行星齒輪軸兩端斜面→斜面產(chǎn)生軸向力動力傳遞產(chǎn)生壓力F壓力傳遞推力盤主動摩擦片從動摩擦片rdβ→兩行星軸分別向左、右移動→通過行星齒輪使推力壓盤壓緊摩擦片→差速器殼帶轉(zhuǎn)摩擦片→帶轉(zhuǎn)推盤→帶轉(zhuǎn)半軸齒→帶轉(zhuǎn)半軸。、◆當(dāng)汽車一側(cè)打滑，行星齒輪自轉(zhuǎn)。由于左、右半軸旋轉(zhuǎn)速差和軸向力的存在，主動力傳遞產(chǎn)生壓力F壓力傳遞推力盤主動摩擦片從動摩擦片從動摩擦片滑轉(zhuǎn)同時

rd產(chǎn)生摩擦力矩，力矩方向與快轉(zhuǎn)半軸的旋向相反，與慢轉(zhuǎn)半軸的旋向相同。摩擦力矩施加到慢轉(zhuǎn)半軸。βrfTF

0

tan

rdF

ffz tan

T0rfFTr

rdffr(2)摩擦力矩摩擦片間的壓力為F，β：V形面的半角rd:

摩擦面的平均半徑如果有z片（主、從動摩擦片各z片）摩擦片時的摩擦力為：F

f

z有z片摩擦片時的摩擦力矩為：T0：差速器傳遞的扭矩，可以根據(jù)主 器的從動錐齒輪的轉(zhuǎn)矩得出。單一摩擦片（主、從動摩擦片各一片）時的摩擦力為：f：摩擦系數(shù)（5-28）摩擦片式差速器的鎖緊系數(shù)k可達(dá)0.6，kb可達(dá)4。這種差速器結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，可明顯提高汽車的通過性。3.強(qiáng)制鎖止式差速器鎖止后無差速，以對付驅(qū)動輪一側(cè)打滑，解除打滑后，鎖止解除。（二）滑塊齒輪式差速器（

）（三）蝸輪式差速器（

）（四）牙嵌式輪差速器（）二、普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計（一）差速器齒輪主要參數(shù)選擇行星齒輪數(shù)n一般是2

、

4

個，載荷大取4行星齒輪球面半徑RbdL

1A0RbRb

Kb

3

TdK:b

球面半徑系數(shù)2.5-3.0Td

minTes，Tcs

Rb↗→節(jié)錐距A0↗→齒寬↗→承載能力↗A0=（0.98～0.99）Rb(5-36)計算載荷3.行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)Z1，Z2見P161：按工程經(jīng)驗(yàn)取4.行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角1,Ld1A0Rbd1rd行星齒輪支撐面中點(diǎn)到錐頂點(diǎn)距離的111行星齒

tg

d2

/2

mz2

z2d

/2

mz

z11zz2

arctg

121z半軸齒

arctg

z2錐齒輪大端端面模數(shù)：22dm

1

z1

z1

z1同理，在半軸上來求大端端面模數(shù)2

Az2m

0

sin

2（5-38）（5-39）為了使輪齒有較高的強(qiáng)度,希望限較大的模數(shù),但尺寸會增大,于是又要求行星齒輪的齒數(shù)z1取小些,但z1一般不少于10。半軸齒輪齒數(shù)z2在14-25之間選取取。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比z2/z1在1.5-2.0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)和必須能被行星輪齒數(shù)整除，否則差速器齒輪不能裝配。5.壓力角取值P1626.行星齒輪軸直徑d及支承長度L1.1

c

nrdd

0

T

103（5-40）L

1.1d（5-41）Ld

1A0Rbd1rd行星齒輪支撐面中點(diǎn)到錐頂點(diǎn)距離的各參數(shù)的意義見P162汽車差速器齒輪壓力角大都采用壓力角為22030‘、齒頂高系數(shù)為0.8的齒形。某些總質(zhì)量較大的 車采用 角，以提高齒輪強(qiáng)度。（二）差速器齒強(qiáng)度計算因其不是處于長期嚙合傳動，故一般不校核接觸強(qiáng)度，只計算彎曲應(yīng)力：k

mb

d

jnv

2

22Tc

ks

kmw

103（5-42）

式中各參數(shù)見P162三、多橋驅(qū)動汽車的軸間差速器1.軸間差速器工作原理及“工作流”多橋驅(qū)動的汽車，如果前后驅(qū)動橋剛性連接，則前后橋的旋轉(zhuǎn)角速度相同，這就會導(dǎo)致前后驅(qū)動輪運(yùn)動學(xué)上的不平衡。先看驅(qū)動輪的驅(qū)動力是如何產(chǎn)生：Mj、Mf分別為車輪上的慣性阻力矩和滾動阻力矩。M2是驅(qū)動輪上的驅(qū)動力矩X1是Mj1、Mf1使前輪相對地面有一個順時鐘的轉(zhuǎn)動，從而使地面對前輪產(chǎn)生一個向后的摩擦力，X1——地面對前輪的切向反作用力。GG

dvg

dtvMj1Mf1Mf2Mj2M2Z1Z2X1

X2n1n2rrr

M

j1

M

f

1X1X2是M2使前輪相對地面有一個逆時鐘的轉(zhuǎn)動，從而使地面對后輪產(chǎn)生一個向前的摩擦力，X2——地面對后輪的切向反作用力——驅(qū)動力r

M

2

Mf

2

Mj

2X2下圖表示兩個驅(qū)動輪，后輪因?yàn)檩d荷大→滾動半徑小→后輪滑移，前輪兩個力同向，有正驅(qū)動力，而后輪兩個力反向，有負(fù)驅(qū)動力，成為制動輪。于是，傳到前輪的功率分出部分P2′，克服后輪的負(fù)驅(qū)動力。負(fù)驅(qū)動力的方向與車輪旋轉(zhuǎn)方向一致，所以，P2′成為后輪的輸入功率→形成“功率流”。而前輪滑轉(zhuǎn)。地面兩個車輪對其產(chǎn)生的摩擦力如綠箭頭所示。前輪滑轉(zhuǎn)（兩個箭頭表示前面輪轉(zhuǎn)速快于后輪）后輪滑移前面輪正常驅(qū)動力由于滑轉(zhuǎn)，地面對車輪施加的摩擦力——地面切向反作用力——與驅(qū)動力同向滑轉(zhuǎn)方向滑移方向后面輪正由于滑移，地面對車常驅(qū)動力輪施加的摩擦力——地面切向反作用力——與驅(qū)動力反向（負(fù)驅(qū)動力）功率流：功率P2′由前驅(qū)動輪→地面→后驅(qū)動輪→傳動系統(tǒng)→前驅(qū)動輪功率流：無益消耗發(fā)

功率，加速輪胎磨損，損壞傳動系，降低汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性和通過性。前輪滑轉(zhuǎn)（兩個箭頭表示前面輪轉(zhuǎn)速快于后輪）后輪滑移前面輪正常驅(qū)動力由于滑轉(zhuǎn)，地面對車輪施加的摩擦力——地面切向反作用力——與驅(qū)動力同向滑轉(zhuǎn)方向滑移方向后面輪正由于滑移，地面對車常驅(qū)動力輪施加的摩擦力——地面切向反作用力——與驅(qū)動力反向（負(fù)驅(qū)動力）軸間差速器2.工作原理軸間差速器工作的動力傳遞：輸入軸凸緣1→軸間差速器3→動力同時分為兩部分：①→直接向輸出軸7（慣通軸）→后面驅(qū)動橋②→過渡齒輪4→主器10→輪間差速器9→半軸6、8四、粘性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)及在汽車上的布置（略）兩軸是分開的§5-5

車輪傳動裝置設(shè)計基本功用：接受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪。非斷開式驅(qū)動橋：半軸斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋：萬向傳動裝置一、結(jié)構(gòu)形式分析根據(jù)其車輪端的支承方式分為：半浮式、3/4浮式和全浮式。半浮式半軸：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。結(jié)構(gòu)簡單，所受載荷較大，只適用于轎車和輕型貨車及輕型客車。3/4浮式半軸：半軸外端僅有一個軸承，裝于驅(qū)動橋殼半軸套管的端部和輪轂上，直接支撐著車輪輪轂，半軸端部凸緣與輪轂用螺栓連接。半軸承受的載荷和半浮式相似，但有所減輕。一般僅用于轎車和輕型貨車上全浮式半軸：半軸端部凸緣與輪轂用螺栓連接，輪轂用兩個圓錐滾子軸承支承在驅(qū)動橋殼半軸套管。半軸只承受轉(zhuǎn)矩，作用于驅(qū)動輪上的其它反力和彎矩全由橋殼來承受。主要用于中、重型貨車上。二、半軸計算1.全浮式計算載荷半軸的扭