現(xiàn)代汽車構(gòu)造 驅(qū)動橋構(gòu)造與設(shè)計-車身電子方向 學(xué)習(xí)課件

驅(qū)動橋構(gòu)造與設(shè)計第一節(jié)概述一、驅(qū)動橋的組成與功用驅(qū)動橋組成：主減速器、差速器、半軸和驅(qū)動橋橋殼等。橋殼差速器主減速器半軸輪轂驅(qū)動橋功用分配轉(zhuǎn)矩差速改變轉(zhuǎn)矩方向（縱置發(fā)動機）支承（對非獨立懸架）與傳遞上下的力、力矩增大轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速

問題：在一般汽車的機械式傳動中，有了變速器(有時還有副變速器或分動器)，為什么還需要驅(qū)動橋？二、驅(qū)動橋分類非斷開式（整體式）驅(qū)動橋半軸套管與主減速器殼剛性連接組成驅(qū)動橋殼，左右兩側(cè)車輪不能獨立跳動的驅(qū)動橋。斷開式驅(qū)動橋驅(qū)動橋殼分成兩段，主減速器殼固定在車架上，兩側(cè)車輪通過獨立懸架與車架連接，可以獨立跳動的驅(qū)動橋。三、驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析斷開式驅(qū)動橋

平順性成本動載荷通過性抗側(cè)滑能力操縱穩(wěn)定性轎車和越野車斷開式驅(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；主減速器的部件屬于簧載質(zhì)量，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；減小了汽車在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；由于驅(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；與之相配合的獨立懸架導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計得合理，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。這種驅(qū)動橋在轎車和高通過性的越野汽車上應(yīng)用相當(dāng)廣泛。驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析非斷開式驅(qū)動橋

1、結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝好、成本低、工作可靠、維修調(diào)整容易2、但整個驅(qū)動橋均屬于簧下質(zhì)量，對汽車平順性和降低動載荷不利。廣泛應(yīng)用于各種載貨汽車、客車及多數(shù)的越野汽車和部分小轎車上。(a)6x6汽車非貫通式驅(qū)動橋的布置(b)8x8汽車貫通式驅(qū)動橋的布置驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析斯太爾汽車貫通式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)簡圖輸入軸輸出軸驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案分析四、驅(qū)動橋的要求選擇主減速比，保證汽車具有最佳的動力性和燃料經(jīng)濟性。主減速比有減小的趨勢

通過性要求，保證傳動比，盡量使得尺寸減小。（最小離地間隙在汽車的哪些部位容易發(fā)生？）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。在保證足夠的強度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量（非簧載質(zhì)量）應(yīng)盡量小，以改善汽車平順性。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)。結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性好，制造容易，拆裝，調(diào)整方便。主減速比i0主減速比i0大，動力性好，但是經(jīng)濟性差，反之亦然。主減速比較大，而受離地間隙限制時，就要考慮采用雙級主減速器。第二節(jié)主減速器結(jié)構(gòu)與設(shè)計主減速器的作用與分類作用：減速增扭；改變扭矩的方向。分類：按傳動齒輪副的數(shù)目：單級主減速器雙級主減速器輪邊減速器按主減速器檔位：單速式雙速式按齒輪副結(jié)構(gòu)形式：圓柱齒輪式、圓錐齒輪式、準(zhǔn)雙曲面齒輪式幾種類型的主減速器一、單級主減速器只有一對齒輪副傳動，零件少，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，傳動效率高。主傳動比：主減速器的傳動比稱為主傳動比，用i0表示。i0

=z2/z1Z2---從動齒輪齒數(shù)Z1---主動齒輪齒數(shù)齒輪的支承目的：增加支承剛度，便于拆卸、調(diào)整。主動齒輪的支承跨置式、懸臂式從動齒輪支承：跨置式軸承的預(yù)緊目的：減小錐齒輪傳動過程中的軸向力引起的軸向位移，保證齒輪副正常嚙合調(diào)整辦法:

調(diào)整墊片/調(diào)整螺母優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)最簡單、質(zhì)量小、制造容易、拆裝簡便缺點：

只能用于轉(zhuǎn)矩傳遞小扭矩的發(fā)動機

只能用于主傳動比較小的車上，i0<7/6？二、雙級主減速器由兩級齒輪傳動。在實現(xiàn)較大傳動比的前提下，提高離地間隙?？梢酝ㄟ^更換不同的齒輪副實現(xiàn)不同的傳動比整體式雙級主減速器特點：1、一般錐齒輪副是作為第一級減速齒輪;2、錐齒輪副減速比≤圓柱齒輪減速比滿足：1、傳動比要求一般總減速比在7～12;2、離地間隙小錐齒輪－圓柱齒輪雙級主減速器的三種布置形式

降低質(zhì)心高度；減小傳動軸長度；用在長軸距汽車上，減小傳動軸長度?？v向水平布置便于貫通式驅(qū)動橋的布置這種布置介于縱向布置和垂向布置之間斜向布置垂向布置27

雙級主減速器傳動形式：一級螺旋齒輪或雙曲面齒輪、二級圓柱齒輪28

雙級主減速器傳動形式：一級行星齒輪、二級螺旋或雙曲面齒輪29

雙級主減速器傳動形式：一級圓柱、二級螺旋或雙曲面齒輪在多橋驅(qū)動的汽車上，為了貫通式驅(qū)動橋的布置方便，常常將圓柱齒輪副作為第一級，而螺旋錐齒輪副或雙曲面齒輪副則作為第二級圓柱齒輪－錐齒輪雙級主減速器少數(shù)汽車上由于特殊的布置要求而采用特點是能有效地減小傳動軸夾角并縮短其長度31

雙級主減速器布置形式：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為什么不用于短軸？32

雙級主減速器布置形式：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33

雙級主減速器布置形式：

傾斜：處于兩者之間34

雙級主減速器雙級主減速器的分配問題：i0=i01?i02從提高強度減輕質(zhì)量，使結(jié)構(gòu)盡可能緊湊等方面考慮，要求i01盡可能小，則第一級減速器以后的零件受力??；從裝配的方便性考慮，要求i02取大些；35

雙級主減速器第一級用斜齒圓柱齒輪，第二級用錐齒輪（傳動方案三）時，i01應(yīng)取小，可減小第二級軸向力，齒輪嚙合受破壞程度↓，軸承受力小↓，壽命↑；i01如果取小，

i02一定要取大些；一般i01=1.7~2.5三、輪邊減速器需要較大的傳動比和離地間隙。將雙級主減速器的第二級放在驅(qū)動車輪側(cè)，稱之為輪邊減速器。輪邊減速器一般采用行星齒輪變速器。主減速器車輪輪邊減速器輪邊減速器車輪38

單雙級減速配輪邊減速器分開式單雙級減速器的共同特點：（1）部分零件（半軸、差速器）承載小，尺寸可以做小些（2）i0大（3）hmin大，地板低（4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，制造維修難（5）質(zhì)量大39

單雙級主減速器配輪邊減速器輪邊減速器類型：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40

單雙級主減速器配輪邊減速器輪邊減速器類型：

圓錐行星齒輪式：

可變換高低檔高檔低擋41

單雙級主減速器配輪邊減速器輪邊減速器類型：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公交車輪邊減速器普通外嚙合圓柱齒輪式-下置主動齒輪有上置和下置兩種形式下置主要用于城市公共汽車和大客車上，可降低車身地板高度和汽車質(zhì)心高度，提高了行駛穩(wěn)定性，方便了乘客上、下車。輪邊減速器普通外嚙合圓柱齒輪式-上置主動齒輪上置，主動齒輪上置式輪邊減速器主要用于高通過性的越野汽車上，可提高橋殼的離地間隙四、雙速主減速器雙速主減速器概念：主減速器有兩個傳動比。它與普通變速器相配合，可得到雙倍于變速器的擋位。為了提高汽車的動力性和經(jīng)濟性，有些重型車輛或越野車輛采用具有兩個傳動比的主減速器在良好路面上使用時，用小傳動比的檔位行駛，提高經(jīng)濟性。該檔位常接合。在壞路面或載荷較大時，通過操縱裝置換到大傳動比檔位，提高車輛的經(jīng)濟性。該檔位需要時接合。操縱距離較遠(yuǎn)，一般采用氣動或者電液操縱方式。雙速主減速器結(jié)構(gòu)示意圖高速主傳動比：i0=i01

低速主傳動比：i0=i01

×i02

×46

雙速主減速器種類：

1）圓柱齒輪組：尺寸大，質(zhì)量大，主減速比大47

雙速主減速器2）行星齒輪組：結(jié)構(gòu)緊湊，剛度和強度大用途：

單橋驅(qū)動重型汽車左走不減速，為高速檔右走起作用，為低速檔五、貫通式主減速器主要應(yīng)用于多軸驅(qū)動的汽車，具有方便布置，結(jié)構(gòu)簡化，零部件通用性好特點貫通式主減速器50

貫通式主減速器單級：用于各種噸位多橋驅(qū)動汽車貫通式驅(qū)動橋雙曲面齒輪傳動：結(jié)構(gòu)受限，主動齒輪工藝性差，速比小，最大值在5左右51

貫通式主減速器單級：用于各種噸位多橋驅(qū)動汽車貫通式驅(qū)動橋

蝸輪蝸桿傳動：質(zhì)量小噪聲低傳動比大便于布置雙級貫通式主減速器之錐齒輪——圓柱齒輪優(yōu)點：傳動比大缺點：高度尺寸大，從動錐齒輪懸臂安裝，支承剛度差主動齒輪工藝性差軸間差速器錐齒輪圓柱齒輪貫通軸雙級貫通式主減速器之圓柱齒輪一錐齒輪優(yōu)點：高度尺寸小缺點：傳動比小，有時候需要輪邊減速器用于重型車貫通軸錐齒輪圓柱齒輪六、主減速器齒輪結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù)齒輪類型、減速形式的不同而不同。齒輪主要有螺旋錐齒輪、雙曲面錐齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式。

減速形式可分為單級減速、雙級減速、雙速減速、單雙級貫通、單雙級減速配以輪邊減速等。

55

1.一對螺旋圓錐齒輪優(yōu)點：

螺旋錐齒輪傳動的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點，齒輪并不同時在全長上嚙合，而是逐漸從一端連接平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時嚙合，所以它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡單，壽命長。56

1.一對螺旋圓錐齒輪缺點：

有軸向力、且方向不定，應(yīng)避免方向指向錐頂；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↑，壽命↓；要求制造、裝配精度高。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。57

特點: 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.雙曲面錐齒輪嚙合58

2.雙曲面齒輪嚙合

β定義：齒輪齒寬中點的切線和該中點與齒輪中心（節(jié)錐頂點）連線之間的夾角—螺旋角螺旋角β1≠β2，

β1＞β2

嚙合面法向力相等，得：F1F2是圓周力，F(xiàn)f是法向力

根據(jù)嚙合面上法向力相等，

F1、F2分別為主、從動齒輪的圓周力齒輪傳動比r1、r2分別為主、從動齒輪平均分度圓半徑

令K=cosβ2/cosβ1。由于β1＞β2，所以系數(shù)K＞1，一般為1.25-1.50。這說明：

（1）當(dāng)雙曲面齒輪與螺旋錐齒輪尺寸相同時，雙曲面齒輪傳動有更大的傳動比。（2）當(dāng)傳動比一定，從動齒輪尺寸相同時，雙曲面主動齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪有較大的直徑，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。（3）當(dāng)傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時，雙曲面從動齒輪直徑比相應(yīng)的螺旋錐齒輪為小，因而有較大的離地間隙。Break61

雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：傳動比（雙曲面i0S、螺旋i0l

）：尺寸相同時，

i0S＞i0l

；62

雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：i0和D2相同時，雙曲面主動齒輪D1大，輪齒強度高，支承強度高i0和D1相同時，雙曲面從動齒輪D2小，離地間隙大63

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；在壽命相同的情況下，雙曲面齒輪尺寸可以小，最小離地間隙大；64

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，刀具壽命長；65

雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：存在沿齒高方向的側(cè)向滑動，還有沿齒長方向的縱向滑動，運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)。β雙＞β螺，輪齒重合度大，傳動更平穩(wěn)，齒輪彎曲強度提高。傳動特點：雙曲面齒輪副不僅存在沿齒高方向的側(cè)向滑動，而且還有沿齒長方向的縱向滑動?？v向滑動的影響：1、可改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。2、傳動效率低，容易使齒面燒結(jié)、膠合67

雙曲面齒輪與螺旋齒輪相比：主動齒輪螺旋角β1大，不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可減少，有利于增大傳動比。主動齒輪直徑D1和螺旋角β1大，相嚙合的輪齒當(dāng)量曲率半徑大，因此齒面接觸強度高。雙曲面齒輪傳動也存在如下缺點（1）沿齒長的縱向滑動會使摩擦損失增加，降低傳動效率。雙曲面齒輪副傳動效率約為96%，螺旋錐齒輪副的傳動效率約為99%。（2）齒面間大的壓力和摩擦功，可能導(dǎo)致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。（3）雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負(fù)荷增大。（4）雙曲面齒輪傳動必須采用可改善油膜強度和防刮添加劑的特種潤滑油，螺旋錐齒輪傳動用普通潤滑油即可。一般情況下，當(dāng)要求傳動比大于4.5而輪廓尺寸又有限時，采用雙曲面齒輪傳動更合理。

因為如果保持主動齒輪軸徑不變，則雙曲面從動齒輪直徑比螺旋齒輪小。當(dāng)傳動比小于2時，可選用螺旋錐齒輪傳動雙曲面主動齒輪相對螺旋錐齒輪主動齒輪顯得過大，占據(jù)了過多空間，這時，因為螺旋錐齒輪傳動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。雙曲面齒輪與螺旋齒輪選用：70

3.斜齒圓柱齒輪傳動特點：用于發(fā)動機橫置前置前驅(qū)轎車驅(qū)動橋（傳動器）71

優(yōu)點：

i0大，輪廓尺寸不大，質(zhì)量不重，

i0＝6～14工作平穩(wěn)，噪聲低用于多軸驅(qū)動汽車，傳動系結(jié)構(gòu)簡單傳遞載荷大，壽命長結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，調(diào)整容易。4.蝸輪蝸桿傳動72

4.蝸輪蝸桿傳動缺點：η＜0.96齒圈要求用高質(zhì)量錫青銅制造，成本高。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)動機的大客車上。七、主減速器主、從動齒輪的支承方案主動錐齒輪懸臂式支承1）懸臂式：要點：圓錐滾子大端向外軸承間距離a小，b大靠齒輪軸徑大，根據(jù)支反力確定靠近齒輪的軸承的受力 選用原則：剛度大，壽命長，調(diào)整方便，效率高，能承受雙向軸向力1、主動錐齒輪兩種支承形式：懸臂式支承和跨置式支承主動錐齒輪懸臂式支承支承距離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%還大另外靠近齒輪的軸直徑應(yīng)不小于尺寸a近齒輪的軸承軸徑比另外一個大些如靠近齒輪的軸承用圓柱滾子軸承，另一個就要用雙列圓錐滾子軸承，承受雙向的軸向力主減速器主、從動齒輪的支承方案主動錐齒輪跨置式支承（騎馬式）2）跨置式支承：優(yōu)點：支承剛度好軸承載荷小主動齒輪軸長度短，布置緊湊缺點：殼體設(shè)置軸承座在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用跨置式支承。主動錐齒輪的預(yù)緊目的：消除安裝的原始間隙、磨合期間該間隙的增大及增強支承剛度。預(yù)緊模型預(yù)緊力大小要合適預(yù)緊力的增大支承剛度增強，從而改善了齒輪的嚙合和軸承的工作條件。當(dāng)預(yù)緊力超過某一理想值時，軸承壽命將急劇下降。

軸承預(yù)緊對其壽命的影響預(yù)緊值可取為以發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩時換算所得軸向力的30％軸承預(yù)緊力的大小可用軸承的摩擦力矩來檢驗預(yù)緊力壽命預(yù)緊度的調(diào)整方法：精選兩軸承內(nèi)圈間的套筒長度調(diào)整墊圈厚度軸承與軸肩之間的調(diào)整墊片波形套筒－調(diào)整很方便波形套簡及其特性2、從動齒輪從動錐齒輪支承要點：軸承滾子大端向內(nèi)軸承間距離1、c＋d小，保證剛性2、c＋d不能夠太小，保證支承穩(wěn)定性3、盡量c＝d，保證載荷均勻錐齒輪要預(yù)緊從動錐齒輪的輔助支承（止推裝置）目的：防止大直徑從動錐齒輪在大的負(fù)荷下會產(chǎn)生較大的變形可調(diào)整式(由青銅止推塊及調(diào)整螺栓組成)滾輪式齒輪嚙合調(diào)整目的：運轉(zhuǎn)平穩(wěn)和延長齒輪壽命調(diào)整內(nèi)容：齒面接觸區(qū)和齒側(cè)間隙設(shè)計要求：齒輪支承的結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證主、從動錐齒輪能進(jìn)行軸向調(diào)整齒面接觸區(qū)：無負(fù)荷時，主減速器錐齒輪的齒面接觸區(qū)應(yīng)位于齒高的中部略偏小齒側(cè)間隙：查有關(guān)手冊八、主減速器錐齒輪主要參數(shù)的選擇

1.主、從動錐齒輪齒數(shù)z1和z2

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，對于轎車，z1一般不少于9；對于貨車，z1一般不小于6。4）當(dāng)主傳動比i0較大時，盡量使z1取得少些，以便得到滿意的離地間隙。5）對于不同的主傳動比，z1和z2應(yīng)適宜搭配。2.從動錐齒輪大端分度圓直徑

根據(jù)經(jīng)驗公式初選

端面模數(shù)ms

同時還應(yīng)該滿足3.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%從動錐齒輪大端分度圓直徑直徑系數(shù)，13.0~15.3從動錐齒輪計算載荷模數(shù)系數(shù)：取0.3~0.44.雙曲面齒輪副偏移距E分為上偏移和下偏移兩種。由從動齒輪頂端看去，主動齒輪位于從動齒輪豎直中心線的右側(cè)，如主動齒輪在從動齒輪水平中心線的下面為下偏移，在上面為上偏移。如主動齒輪位于左側(cè)則相反。

下偏移上偏移軸線偏移的作用

在驅(qū)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。5.中點螺旋角β

偏移角ε

：β1與β2之差

考慮：齒面重合度、輪齒強度和軸向力大小。

β越大，則齒面重合度也越大，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。一般齒面重合度應(yīng)不小于1.25，在1.5~2.0時效果最好。汽車主減速器螺旋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值以保證較大的齒面重合度，使運轉(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°。6.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。7.法向壓力角α

對于螺旋錐齒輪，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′。

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)矩和最低檔傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Tce（2)按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Tcs（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Tcf當(dāng)計算錐齒輪最大應(yīng)力時，計算轉(zhuǎn)矩Tc取前面兩種的較小值，即Tc=min[Tce,Tcs]；當(dāng)計算錐齒輪的疲勞壽命時，Tc取Tcf

九、主減速器錐齒輪強度計算

格里森齒制錐齒輪計算載荷

（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)距Tce

（2）按驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Tcs

（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TcF主動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩:

對于螺旋齒輪副，ηG取95%；對于雙曲面齒輪副，當(dāng)i0＞6時，ηG取85%，當(dāng)i0≤6時，ηG取90%。

主減速器錐齒輪強度計算主要內(nèi)容:單位齒長圓周力－主減速器錐齒輪的表面輪齒彎曲強度，主動和從動齒輪分別計算b2為從動齒輪的齒面寬輪齒接觸強度，主動和從動齒輪一樣（5－11）（5－14）錐齒輪齒面上的作用力忽略摩擦，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、首先可以計算的是：齒寬中點處的圓周力FF=2T/Dm2(5-16)

Dm2=D2-b2sinγ2(5-17)錐齒輪齒面上的作用力(2)再根據(jù)幾何關(guān)系計算錐齒輪的軸向力和徑向力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。第三節(jié)差速器結(jié)構(gòu)與設(shè)計功用：汽車轉(zhuǎn)彎或在不平路面上行駛時，左右車輪以不同速度滾動，以保證車輪作純滾動。常見的幾種形式輪間差速器軸間差速器：多軸驅(qū)動汽車防滑差速器：左右附著條件差別大一、差速器概述功用、分類與工作原理差速器的分類按兩側(cè)半軸輸出轉(zhuǎn)矩是否相等：對稱式差速器不對稱差速器按齒輪的形狀：圓錐齒輪差速器圓柱齒輪差速器常用的抗滑差速器有：強制鎖止式差速器、高摩擦自鎖式差速器有摩擦片式、滑塊凸輪式等結(jié)構(gòu)型式牙嵌式自由輪差速器托森差速器1.普通對稱式錐齒輪差速器二、各種差速器結(jié)構(gòu)組成差速器殼體、行星齒輪、半軸齒輪、行星齒輪軸左右兩側(cè)半軸的速度之和等于差速器殼速度的2倍，與行星齒輪的速度無關(guān)分析：當(dāng)任意一側(cè)車輪轉(zhuǎn)速為零時當(dāng)差速器殼的速度為零時差速器的轉(zhuǎn)矩分配主減速器傳來扭矩：T0,左右半軸轉(zhuǎn)矩為：T1、T2.1）左右半軸轉(zhuǎn)速相等時：T1=T2=1/2T0；2）左右半軸轉(zhuǎn)速不等：T1=1/2(T0－Tr)T2=1/2(T0＋Tr)行星齒輪因為自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生力矩Tr.摩擦力矩使快的半軸轉(zhuǎn)矩減小，慢的半軸轉(zhuǎn)矩增大鎖緊系數(shù)k:差速器的內(nèi)摩擦力矩Tr與差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩之比快慢轉(zhuǎn)半軸的轉(zhuǎn)矩比kb半軸的轉(zhuǎn)矩比kb與鎖緊系數(shù)k之間的關(guān)系為：注意：半軸的轉(zhuǎn)矩比kb與鎖緊系數(shù)k之間成正相關(guān)的關(guān)系，因此有的文獻(xiàn)把鎖緊系數(shù)k定義為kb在一般情況下，k值大些有利于汽車的通過性k值小些有利于轉(zhuǎn)向操縱的靈活性、延長有關(guān)傳動零件的使用壽命和減小輪胎磨損等

強制鎖止式差速鎖就是在普通對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖，這種差速鎖結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，轉(zhuǎn)矩分配比率較高。但是操縱相當(dāng)不便，一般需要停車；另外，如果過早接上或者過晚摘下差速鎖，那么就會產(chǎn)生無差速器時的一系列問題，轉(zhuǎn)矩分配不可變。

假設(shè)4×2型汽車一驅(qū)動輪行駛在低附著系數(shù)φmin的路面上，另一驅(qū)動輪行駛在高附著系數(shù)φ的路面上。裝有普通錐齒輪差速器的汽車所能發(fā)揮的最大牽引力Ft為：

裝有強制鎖止式差速器的汽車所能發(fā)揮的最大牽引力Ft為：

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(φ+φmin

)/2φmin倍，從而提高了汽車通過性。

2、強制鎖止式差速器

目前廣泛使用的對稱式錐齒輪差速器，其內(nèi)摩擦力矩T很小，鎖緊系數(shù)K為0.05～0.15,輸出到兩半軸的最大轉(zhuǎn)矩之比Kb＝1.11～1.35

。實際上可認(rèn)為無論左右半軸轉(zhuǎn)速是否相同，而轉(zhuǎn)矩總是平均分配的。這樣的分配比例反映了對稱式錐齒輪差速器的轉(zhuǎn)矩平均分配特性。差速器轉(zhuǎn)矩的平均分配特性對于汽車在良好路面上直線或轉(zhuǎn)彎行駛時，都是滿意的。而當(dāng)汽車在壞路面行駛時，卻嚴(yán)重影響了它的通過能力。

斯堪尼亞LT110型汽車強制鎖止式差速器的特點：外接合器與半軸通過花鍵相連，內(nèi)接合器與差速器殼體通過花鍵相連。當(dāng)內(nèi)外接合器相互接合時，將半軸齒輪與差速器殼體連為一體，差速器失去差速功能，傳給兩側(cè)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩可以不同。3、高摩擦自鎖式差速器摩擦片式差速器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)，可明顯提高汽車通過性。4、滑塊凸輪式差速器外凸輪內(nèi)凸輪差速器殼體滑塊滑塊凸輪式差速器特點凸輪式差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比kb可達(dá)2.3~3.00，差速器鎖緊系數(shù)k達(dá)0.4~0.5?；瑝K凸輪式利用滑塊和凸輪之間較大的摩擦力矩來使差速器鎖止，它可以在很大程度上提高汽車的通過性能，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工要求高，摩擦件磨損較大，成本較高。以上兩種高摩擦自鎖式差速器鎖都可以在一定范圍內(nèi)分配左右兩側(cè)車輪的輸出轉(zhuǎn)矩，并且接入脫離都是自動進(jìn)行，因此應(yīng)用日益廣泛。5、蝸輪式差速器（托森差速器）

半軸轉(zhuǎn)矩比kb可高達(dá)5.67~9.00，鎖緊系數(shù)k達(dá)0.7~0.8。

kb降到2.654-3.00，k降到0.45-0.50時，可提高該差速器的使用壽命。

越野汽車托森輪間差速器的效率研究湖北汽車工業(yè)學(xué)院王歡，孫傳瓊，孫國興摘要：蝸輪蝸桿式托森差速器克服普通錐齒輪差速器將轉(zhuǎn)矩平均分配給左、右驅(qū)動車輪而防滑能力差的缺點，有效地提高了汽車的通過性和安全性。首先闡述了托森輪間差速器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、轉(zhuǎn)矩分配原理以及性能評價指標(biāo)，然后對差速器的效率進(jìn)行了分析，最后通過實例計算某越野汽車上托森差速器的效率。6、牙嵌式自由輪差速器半軸轉(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)雜按照左右輪的阻力分配轉(zhuǎn)矩7、多橋驅(qū)動汽車的軸間差速器主要明確循環(huán)功率（寄生功率）的概念如果前后橋間剛性連接，則前后驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動速度相等，則當(dāng)前后輪滾動半徑不相等時,出現(xiàn)運動學(xué)的不協(xié)調(diào)。前輪趨向滑轉(zhuǎn)，后輪趨向滑移，產(chǎn)生前后軸之間的循環(huán)功率。粘性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)原理工作原理：靠粘性工作介質(zhì)（硅油）傳遞轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩由高速軸傳遞到低速軸傳遞的轉(zhuǎn)矩的影響因素：與聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、硅油粘度及輸入軸、輸出軸的轉(zhuǎn)速差有關(guān)A軸內(nèi)葉片外葉片隔環(huán)殼體硅油連軸器在汽車上的布置殼體左齒輪由空心軸與右側(cè)的前橋差速器殼體相連，右齒輪通過齒輪7與后橋差速器殼相連。三、普通差速器齒輪主要參數(shù)選擇1．行星齒輪數(shù)n載荷小時：n=2

載荷大時：n=4

少數(shù)汽車采用采用3個2．行星齒輪球面半徑Rb行星齒輪與差速器殼體接觸端面一般做成球面，以保證端面較好的貼合。Kb為行星齒輪球面半徑系數(shù)，Kb=2.5~3，載荷大時取大值

，Td=min[Tce,Tcs];Rb:mm3行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)Z1、Z2

為了使輪齒有較高的強度，希望取較大的模數(shù)，但尺寸會增大，于是又要求行星齒輪的齒數(shù)Z1應(yīng)取少些。Z1一般不少于10

半軸齒輪齒數(shù)Z2在14～25選用

Z2／Z1在1．5～2．0的范圍內(nèi)

4行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角γ1、γ2及模數(shù)m

5、壓力角α過去汽車差速齒輪大都采用壓力角為20°、齒高系數(shù)為1的齒形，最少齒數(shù)為13?，F(xiàn)在汽車差速齒輪大都采用壓力角為22.5°、齒高系數(shù)為0.8的齒形，最少齒數(shù)可10。

某些重型貨車和礦用車采用

25°壓力角6行星齒輪軸直徑d及支承長度LLdrd第四節(jié)半軸橋殼結(jié)構(gòu)與設(shè)計一、半軸基本功用：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：萬向傳動裝置半軸結(jié)構(gòu)形式根據(jù)其車輪端的支承方式分為：半浮式、3/4浮式和全浮式三種形式。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，適用于轎車和輕型貨車及輕型客車。全浮式半軸：理論上來說，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。3/4浮式半軸：1、全浮式半軸支承半軸和橋殼沒有直接聯(lián)系半軸內(nèi)外均不承受外來彎矩,只承受轉(zhuǎn)矩半軸可從半軸套管中抽出，拆卸容易結(jié)構(gòu)復(fù)雜廣泛應(yīng)用：貨車全浮式結(jié)構(gòu)形式圖2、半浮式半軸半軸一端支承在橋殼上半軸既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩結(jié)構(gòu)簡單廣泛應(yīng)用轎車半浮式結(jié)構(gòu)形式圖下圖是一汽車半浮式半軸的結(jié)構(gòu)與安裝，其結(jié)構(gòu)特點是外端以圓錐面及鍵與輪轂相固定支承在一個圓錐滾子軸承上，向外的軸向力由圓錐滾子軸承承受，向內(nèi)的軸向力通過滑塊傳給另一側(cè)半軸的圓錐滾子軸承。下圖所示半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點是半軸用可承受軸向力的軸承支承。

3、3/4浮式結(jié)構(gòu)形式圖半軸計算半軸的計算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況：縱向力（驅(qū)動力或制動力）最大，側(cè)向力為零側(cè)向力最大，縱向力為零汽車通過不平路面，垂向力最大，縱向力，側(cè)向力為零注：縱向力和側(cè)向力同時受附著力的限制，不可能同時最大全浮式半軸計算計算載荷扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力半軸扭轉(zhuǎn)角負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)最大靜載荷附著系數(shù)，取0.8大小在500~700Mpa大小在6~15度半浮式半軸計算

縱向力最大，側(cè)向力為零這時候徑向力為縱向力和垂向力的合力半軸彎矩為：半軸轉(zhuǎn)矩為：半軸彎曲應(yīng)力σ和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ為

合成應(yīng)力

半浮式半軸計算

側(cè)向力最大，縱向力為零a首先計算內(nèi)外輪垂直載荷b再計算內(nèi)外輪側(cè)向力c計算內(nèi)外側(cè)半軸應(yīng)力半浮式半軸計算

不平路面，垂向力最大，縱向側(cè)向力為零a垂直力最大值：b半軸彎曲應(yīng)力k是為動載系數(shù)，乘用車：k＝1.75，貨車：k＝2.0，越野車：k＝2.5。

半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）初選半徑2）半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑。3）半軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡量增大各過渡部分的圓角半徑，以減小應(yīng)力集中。4）對于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)動橋其它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。二、橋殼設(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)量以提高汽車行駛平順性。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(hù)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。驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)方案分析可分為可分式、整體式和組合式三種形式。1、分體式：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)的限制，曾用于輕型汽車上，現(xiàn)已較少使用。2、整體式橋殼整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一整體的空心梁，其強度及剛度都比較好。橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨立的主減速殼里，構(gòu)成單獨的總成，調(diào)整好以后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi)，與橋殼用螺栓固定在一起，使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。整體式橋殼按其制造工藝的不同又可分為鑄造整體式、鋼板沖壓焊接式、鋼管擴張成形式和液脹4種制造工藝。(1)鑄造整體式橋殼鑄造整體式橋殼可采用球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造。兩端壓入較長的無縫鋼管作為半軸套管，并用銷釘固定，可提高橋殼強度剛度，如圖2所示。每邊半軸套管與橋殼的壓配表面共4處，由里向外逐漸加大配合表面的直徑，以得到較好的壓配效果。在重型汽車上，為了進(jìn)一步提高橋殼的強度和剛度，則將后蓋與橋殼鑄成一體。某些重型汽車鑄造整體式橋殼的主減速器及差速器總成的安裝孔位于橋殼中間的上部，以方便主減速器與差速器總成的吊裝，但這對橋殼的垂向強度與剛度不利。鑄造整體式橋殼的主要優(yōu)點在于可制成復(fù)雜而理想的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布，其強度及剛度均較大，工作可靠。但質(zhì)量大，加工面多，制造工藝復(fù)雜。(2)鋼板沖壓焊接整體式橋殼如圖3所示，鋼板沖壓焊接整體式橋殼是由上、下對焊的一對橋殼主件、4塊三角鋼板、加強圈、兩個半軸套管、兩個突緣、一個后蓋以及兩個鋼板彈簧座等沿它們之間的接縫組焊而成。橋殼主件的上、下兩半是一種沖壓件。橋殼主件(上、下半殼)與半軸套管間除了可采用對焊外，亦可采用上、下橋殼主件兩側(cè)的半圓形端部緊靠在半軸套管內(nèi)端的外圓上，除了需沿接縫焊一圈外，尚需塞焊的方法。鋼板沖壓焊接整體式橋殼除了具有制造工藝簡單、材料利用率高、廢品率很低、生產(chǎn)率高以及制造成本低等優(yōu)點外，還有足夠的強度和剛度，特別是其質(zhì)量小(僅為鑄造整體式橋殼的75%左右)，工作可靠。其主要缺點是橋殼不能做成復(fù)雜而理想的斷面，壁厚一定，故難于調(diào)整應(yīng)力分布。由于鋼板沖壓焊接整體式橋殼的一系列優(yōu)點，近年來不僅在轎車、客車和輕、中型載貨汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，而且有些噸位更大的(軸荷在14t以下的)汽車也開始采用。(3)鋼管擴張成形整體式橋殼如圖4所示，這種橋殼是由中碳無縫鋼管或鋼板卷焊鋼管擴張成形制成。將鋼管中間擴孔兩端滾壓變細(xì)，再加焊突緣及彈簧座等。這種制造工藝的生產(chǎn)效率高，材料的利用率最高。橋殼質(zhì)量雖小而強度及剛度卻比較好，但需要專用擴張成形軋制設(shè)備。適合于轎車、輕中型載貨汽車的大量生產(chǎn)。(4)液壓脹形整體式橋殼液壓脹形(如圖5所示)是指采用液體(水、乳化液或油)作為傳力介質(zhì)，使殼體在液體壓力作用下產(chǎn)生緯向擴張的方法；液壓脹形與其它脹形方法相比，最大優(yōu)點是在無摩擦狀態(tài)下成形，傳力均勻，同時又具有制模簡單、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)