单元六 驱动桥.docx

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单元六驱动桥

单元六驱动桥

6.1概述

6.1.1驱动桥的功用、组成

    1、功用：

    将万向传动装置输入的动力经降速增矩、改变动力传递方向后，分配到左右驱动轮，使汽车行驶，并允许左右驱动轮以不同的旋转速度旋转。

    2、组成:

主减速器、差速器、半轴和桥壳。

6.1.2驱动桥的类型

    1、整体式

    1）采用非独立悬架。

    2）驱动桥壳为一刚性的整体，驱动桥两端通过悬架与车架连接，左右半轴始终在一条直线上，即左右驱动轮不能独立地跳动。

汽车整体式驱动桥壳示意图

    2、断开式

    1）采用独立悬架。

    2）主减速器固定在驱动桥壳制成段并用铰链连接，驱动桥两端通过悬架与车架连接，半轴分段并用万向节连接，即左右驱动轮及桥壳可以独立地相对于车架跳动。

断开式驱动桥示意图

6.2主减速器

6.2.1主减速器的功用与类型

    1、功用

    将输入的转矩增大、转速降低，并将动力传递的方向改变后（横向布置发动机除外）传给差速器。

    2、类型

    1）按参加传动的齿轮副数目分类：

（1）单级主减速器

（2）双级主减速器

    2）按主减速器传动比个数分类：

（1）单速式：

传动比为定值。

（2）双速式：

有两条传递路线。

    3）按齿轮副结构形式分类：

（1）圆柱齿轮式：

又分为定轴轮系和行星轮系。

（2）圆锥齿轮式：

又分为螺旋齿轮式和双曲面锥齿轮。

6.2.2主减速器的构造与工作原理（主减速器结构与检修录像）

    1、单级主减速器

    结构简单，质量小，体积小，传动效率高,动力性能满足中型以下货车及轿车的要求。

东风EQ1090型汽车单级主减速器

    1）组成

    主、从动锥齿轮，支撑调整装置、主减速器壳等。

    2）结构分析

（1）主动锥齿轮的支承型式

    跨置式：

主动锥齿轮前后都有轴承支承，用于负荷较大汽车的单级主减速器。

（2）锥齿轮齿形——准双曲面齿轮

    特征：

主从动锥齿轮轴线不相交，降低汽车质心，提高行驶稳定性。

    特点：

螺旋角大，重合度大，啮合平稳，但齿面滑动速度大，需专门的齿轮油，轴向力大，易轴向窜动。

主减速器主动锥齿轮与从动锥齿轮轴线位置示意图

左图:

主动锥齿轮轴线与从动锥齿轮轴线相交。

右图：

主动锥齿轮轴线低于从动锥齿轮轴线。

    3）主减速器调整装置

（1）调整项目

    ①轴承预紧度的调整

    ②锥齿轮啮合的调整

    ●齿面啮合印痕的调整

    ●齿侧啮合间隙的调整

    ①轴承预紧度的调整

    ●调整目的：

使轴承承受一定的轴向压紧力，提高支承刚度，保证正常啮合。

    过大，发热量大，磨损大，轴承寿命下降。

    过小，破坏啮合，齿轮寿命下降。

    ●检查方法

    经验检查：

即用手转动主（从）动锥齿轮，应该转动自如，且轴向推动无间隙。

    定量检查：

将轴承座夹在虎钳上，按规定转矩拧紧凸缘螺母后，在各零件润滑的情况下用弹簧秤测凸缘盘拉力或用指针式扭力扳手在锁紧螺母上测主动锥齿轮的转动力矩，其值应符合规定。

    ●调整方法

    主动锥齿轮：

通过增减调整垫片1、2的厚度进行调整。

（减垫片，轴承预紧度变紧；反之，变松）

    从动锥齿轮：

通过拧动两侧的调整螺母来调整，拧入调整螺母，轴承预紧度增加，反之，预紧度减小。

轴承预紧度检查示意图

    ②锥齿轮啮合的调整

    齿面啮合印痕的调整和齿侧啮合间隙的调整通过锥齿轮轴的轴向移动，从而改变主从动锥齿轮的相对位置来获得。

    ●齿面啮合印痕的调整：

    通过增减调增垫片厚度来调整：

增加垫片厚度，主动轴及主动锥齿轮前移，反之则后退。

    检查：

在主动锥齿轮上相隔140°的三处用红丹油在齿的正反面各涂2～3个齿，再用手对从动锥齿轮稍施加阻力并正、反向各转动主动齿轮数圈。

观察从动锥齿轮上的啮合印迹。

正确的啮合印迹：

在从动锥齿轮上啮合印迹位于齿高的中间偏小端，并占齿宽60%以上。

    调整：

移动主动锥齿轮，调整垫片1。

正确的啮合印痕位置示意图

    ●齿侧啮合间隙的调整

    检查：

将百分表抵在从动锥齿轮正面的大端处，用手把住主动锥齿轮，然后轻轻往复摆转从动锥齿轮即可显示间隙值。

    调整：

轴向移动从动锥齿轮，通过拧动轴承调整螺母，应一端拧入几圈，另一端拧出几圈。

（2）调整步骤

    为了保证啮合调整的正确性，先调整轴承预紧度，再调整齿轮啮合位置；且当两者采用同一调整装置时，齿轮啮合的调整应保持原已调整好的轴承预紧度不变。

    4）双曲面锥齿轮主减速器的特点

    双曲面锥齿轮与螺旋锥齿轮比较，具有以下优点：

（1）主从动齿轮轴线不相交，使汽车质心降低，提高行驶稳定性。

（2）根切的齿数较少，可以尽可能减小主从动锥齿轮的尺寸，从而减少主减速器壳外形轮廓尺寸，有利于车身布置和提高最小离地间隙。

    （3）啮合系数大，同时参加啮合的齿数多，传动平稳，噪声小，承载能力大。

    双曲面锥齿轮的缺点：

（1）啮合面间相对滑动速度大，接触压力大，摩擦面的油膜易被破坏，因而对润滑油要求高，必须使用专门的双曲面齿轮油。

（2）螺旋角较大，传动时轴向力较大，传动时轴向力大，易造成轴的支撑定位件的损坏而引起轴向窜动。

    因此，双曲面齿轮对机件的强度、刚度要求高，相应地调整精度要求也较高。

    2、双级主减速器

    当汽车主减速器需要有较大传动比时，若采用单级主减速器，由于主动锥齿轮受强度、最小齿数的限制，其尺寸不能太小，相应地从动锥齿轮直径将较大。

这不仅使从动齿轮刚度降低了，而且会使主减速器壳及驱动桥外形轮廓尺寸增大，难以保证足够的离地间隙，因此需要采用双级主减速器。

    以解放CA1092型汽车双级主减速器为例：

    1）结构

（1）第一级：

    传动方式：

螺旋锥齿轮传动

    支撑方式：

主动齿轮采用悬臂式支撑

（2）第二级：

    传动方式：

斜齿圆柱齿轮传动

    支撑方式：

从动齿轮夹在左右两半差速器壳之间，并用螺栓将它们紧固在一起。

    解放CA1092型汽车双级主减速器为例：

    2）调整项目及位置：

（1）主动锥齿轮轴轴承的预紧度：

    通过增减调整垫片3的厚度来调整。

（2）中间轴滚子轴承的预紧度：

    通过改变调整垫片1和4的总厚度来调整。

      （3）支撑差速器壳的圆锥滚子轴承的预紧度：

    通过调整螺母来调整。

    3、双速主减速器

    1）定义：

主减速器具有两个档位（两个传动比），可根据行驶条件的变化改变档位。

    2）组成：

一对圆锥齿轮、一套行星齿轮机构及其操纵机构。

    3）工作过程：

（1）高速档行驶时，通过操纵机构将行星架内齿圈与行星齿轮连成一体，此时差速器壳与从动锥齿轮一起以相同转速旋转，传动比等于1（即直接传动）。

（2）低速档行驶时，通过操纵机构将结合套上的短接合齿与主减速器壳体上的固定齿圈套合，即结合套被固定，此时差速器壳因行星齿轮的自转而降速。

    此时行星齿轮机构的传动比为：

        i0=1+中心齿轮D的齿数/齿圈的齿数

a）高速档单级传动                        b）低速档双级传动

行星齿轮双速主减速器

6.3差速器

6.3.1差速器的功用、类型

    1、功用：

    将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在必要时允许左右半轴以不同速度旋转，以满足两侧驱动轮差速的需要，保证两侧车轮相对地面纯滚动而非滑动。

    滑动的危害：

轮胎磨损、动力损耗、转向和制动性能下降。

    2、类型（按工作特性分类）：

    普通齿轮式差速器、防滑差速器。

6.3.2普通齿轮式差速器的构造及工作原理（差速器结构与检修录像）

    1、分类

      锥齿轮式、圆柱齿轮式

      由于锥齿轮式差速器结构简单、紧凑，工作平稳，因此目前应用最广泛。

    2、组成（以行星锥齿轮差速器为例）

    4个行星齿轮、十字形行星锥齿轮轴、两个半轴锥齿轮、两半差速器壳、行星锥齿轮球面垫片、半轴锥齿轮推力垫片。

（差速器工作原理动画）

行星锥齿轮差速器

    3、动力传递路线

    差速器壳→十字轴→行星齿轮→半轴齿轮→半轴→驱动车轮

    4、工作原理

    1）运动特性

      差速器2种不同的工作情况：

（1）汽车直线行驶（两侧驱动轮阻力相同）

      行星齿轮只有公转，没有自转，差速器不起差速作用;

      则ω1=ω2=ω0，

      即ω1+ω2=2ω0,n1+n2=2n0

（2）汽车转向（两侧驱动轮阻力不同）

      如汽车右转向，外侧车轮有滑移的趋势，内侧车轮有滑转的趋势，即外侧车轮阻力小，内侧车轮阻力大，使行星齿轮除了公转,还以△ω自转，差速器起差速作用;

      则ω1=ω0+△ω，ω2=ω0-△ω（差速作用）

      即ω1+ω2=2ω0,

      n1+n2=2n0

a）差速器运动简                图b）差速器不起作用        c）差速器起作用

差速器的运动原理

    ●差速器的运动特性方程式

    n1+n2=2n0

    上式表明:

差速器无论差速与否,,两半轴齿轮的转速之和始终等于差速器壳转速的两倍,而与行星齿轮的自转速度无关。

（1）当任何一侧的半轴齿轮为零时，另一侧半轴的转速为差速器客转速的两倍。

（2）当差速器壳转速为零时，若一侧半轴齿轮受其他外来力矩而转动，则另一侧半轴齿轮以相同的转速反向转动。

    2）差速器的转矩分配特性

差速器转矩分配示意图

    设主减速器传至差速器壳的转矩为M0,两半轴的转矩分别为M1和M2，行星齿轮的自转产生的摩擦力矩为M4。

（1）当行星齿轮不自转时，M4=0，差速器将转矩M0平均分配给两半轴齿轮。

      即    M1=M2=M0/2

（2）当行星齿轮如右图方向自转时（n1＞n2），行星齿轮所受摩擦力矩M4与其自转方向相反。

             M1=（M0－M4）/2

             M2=（M0＋M4）/2

    结论：

当差速器起差速左右时，转得慢的车轮分配到的转矩大于转得快的车轮，差值为差速器的内部摩擦力矩M4。

由于M4很小，可忽略不计，则M1=M2=M0/2，可见，无论差速器差速与否，行星锥齿轮差速器都具有转矩等量分配的特性。

    特点：

该特性对于汽车在好路面上行驶是有利的。

但在坏路面上行驶却会严重影响其通过率。

（差速器组装动画）

6.3.3防滑差速器

    1、分类

    1）人工强制锁止式：

人为的将差速器锁

    2）自锁式：

通过路面状况自动改变驱动轮间的转矩分配。

（1）摩擦片式

（2）滑块凸轮式

        （3）托森式

    2、强制锁止式差速器

（1）结构特点：

在行星齿轮差速器上装设了差速锁。

                差速锁组成：

接合器和接合器操纵机构。

（2）工作情况：

                ①当汽车在好路面上行驶时，接合器处于分离状态，此时为普通行星锥齿轮差速器。

                ②当汽车通过坏路面时，锁止差速器，将半轴与差速器壳连成一个整体，不起差速作用，转矩可以全部分配给好路面上的车轮。

强制锁止式差速器

    3、摩擦片式自锁差速器

（1）结构：

在普通行星锥齿轮差速器的两半轴齿轮背面与差速器壳之间各安装了一套摩擦式离合器，用以增大差速器的内部摩擦阻力矩。

    摩擦式离合器组成：

推力压盘，主、从动摩擦片。

（2）工作情况：

    ①当两半轴无转速差时，转矩平均分配给两半轴。

    转矩的传递经过两条路线：

    ●行星齿轮→行星齿轮轴→半轴齿轮→半轴

    ●差速器壳→主从动摩擦片→推力压盘→半轴

    ②当一侧车轮在坏路面上滑转或转弯时，差速器起差速作用，使两半轴产生转速差，同时在轴向力的作用下，主从动摩擦片间将产生摩擦力矩，并且转向相反：

与快转半轴的转向相反，与慢转半轴的转向相同。

因此，慢转半轴所分配得到的转矩大于快转半轴所分配得到的转矩。

摩擦作用越强，两半轴转矩差越大，最大可达5-7倍

    （3）适用车型：

轿车、轻型货车

摩擦片式自锁差速器

    4、滑块凸轮式自锁差速器

    汽车中、后桥之间采用滑块凸轮式自锁差速器。

（1）汽车直线行驶时，中、后桥无转速差，差速器不起差速作用。

（2）当中、后桥有转速差时，差速器起差速作用。

（转矩的大部分将因摩擦力作用分配给附着力，即转得慢的驱动桥，转矩差可达3-6倍。

滑块凸轮式自锁差速器

    5、托森差速器

    一种轴间差速器，装在变速器后端，转矩由变速器传给托森差速器，然后分配给前驱动桥和后驱动桥。

（1）组成：

差速器壳、6个蜗轮、6根蜗轮轴，12个直齿圆柱齿轮，前、后蜗轮杆。

（2）工作情况：

        ①当前、后驱动桥无转速差时，蜗轮自转，各蜗轮、蜗杆与差速器壳一起等速转动，差速器不起差速作用。

        ②当前、后驱动桥需要有转速差（汽车转弯），蜗轮既要公转，还要自转，差速器起差速作用。

    （3）特点：

        ①由于蜗杆蜗轮啮合副之间的摩擦作用，转速较低的后驱动桥比转速较高的前驱动桥分配到的转矩大。

        ②驱动力的分配可根据转弯的要求自动调节，使汽车转弯时具有良好的驾驶性。

        ③当前、后驱动桥中某一桥因附着力小而出现滑转时，差速器起作用，将转矩分配给附着力好的另一驱动桥。

（最大可达3-5倍）

托森差速器

6.4半轴与桥壳

6.4.1半轴

    1、半轴的功用及构造

    1）功用：

将差速器传来的动力传给驱动轮。

    2）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。

    2、支撑形式

    分类：

全浮式和半浮式

    1）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。

全浮式半轴支撑形式的驱动桥

全浮式支撑半轴示意图

    2）半浮式半轴支撑

    ①受力情况：

半轴外端不仅要承受转矩，而且还要承受各种反力及其形成的弯矩。

半轴内端不承受弯矩。

    ②半轴的轴向限位：

利用差速器内装的止推块和制动底板分别限制其向内、外轴向窜动。

    ③特点：

结构简单，但半轴受力情况复杂且拆装不便。

多用于反力、弯矩较小的各类轿车上。

红旗牌CA7560型高级轿车半浮式半轴支撑形式的驱动桥

6.4.2桥壳

    1、功用：

    既是传动系的组成部分，同时也是行驶系的组成部分。

    1）作为传动系的部分，功用是安装并保护主减速器、差速器和半轴。

    2）作为行驶系的组成部分，其功用是安装悬架或轮毂，和从动桥一起支撑汽车悬架以上各部分质量，承受驱动轮传来的反力和力矩，并在驱动轮与悬架之间传力。

    要求桥壳应具有足够的强度和刚度，质量小，便于主减速器的拆装和调试。

    2、桥壳的类型

    整体式桥壳、分段式桥壳。

    1）整体式桥壳

（1）组成：

空心梁、半轴套管、主减速器壳、后盖

（2）特点：

具有较大的强度和刚度，便于主减速器的拆装和调整。

缺点是质量大，铸造品质不宜保证。

因此，适用于中型

解放CA1092型汽车的整体式桥

    2）分段式桥壳

（1）组成：

一般分为两段，用螺栓连接。

由主减速器壳、盖以及两根刚制半轴套管组成。

（2）缺点：

拆装、维修主减速器及差速器十分不便，必须把整个驱动桥从车上拆下来，现已很少应用。

分段式桥壳

6.5驱动桥的维修

6.5.1驱动桥的维护

    1、一级维护

    一级维护时，对驱动桥和车轮应进行下述的维护作业：

（1）检查后桥壳是否有裂纹及不正常的渗漏。

如有渗漏，应查明原因，予以排除。

（2）检查各部螺栓、螺母的连接是否可靠。

    （3）后桥壳体内的润滑油量是否合适，其油面应不低于检视孔下沿15mm处。

    （4）后桥壳的通气塞应保持畅通。

    （5）用推动轮毂来检查轴承的松紧度时，应无明显手感的松旷量。

    （6）检视轮胎和半轴上的外露螺栓、螺母不得有松动。

    2、二级维护

    1）二级维护除进行一级维护的所有项目外，还应进行以下内容：

（1）检查半轴。

半轴应无弯曲、裂纹，键槽无过度磨损。

如有可视的键槽磨损时，应进行左右半轴的换位。

（2）拆下轮毂，检查半轴套管是否有配合松旷和裂纹，各螺纹的损伤不得超过2牙。

    （3）检视后桥壳是否有裂纹。

    （4）放油后，拆下后桥壳盖，清除油圬并检视齿轮、轴承及各部螺栓紧固情况，必要时可以更换齿轮和轴承。

    （5）检视主减速器的油封有无漏油，凸缘螺母是否松动，检查主减速器连接螺栓的松紧度。

    （6）检查轮毂轴承的紧固情况，必要时按技术条件的要求校紧。

    2）二级维护时,还要根据有无下列现象,决定后桥维护的附加作业项目：

（1）主减速器有无异响，主减速器的啮合间隙是否过大；如有，说明轮齿磨损或啮合间隙过大，应调整啮合间隙并检查齿面接合状况。

（2）检查后桥在正常工作时的油温是否超过60℃并伴有异响。

如有此现象说明轮齿啮合不当或齿轮有折齿，也可能是由于轴承预紧度过大，应拆检主减速器和差速器。

    上述作业结束后，装复后桥壳后盖，按规定加注符合原厂规定的齿轮油至规定油面。

6.5.2驱动桥主要零件的检修

    1、桥壳的检修

（1）桥壳和半轴套管不允许有裂纹存在，半轴套管应进行探伤处理。

各部螺纹损伤不得超过2牙。

（2）钢板弹簧座定位孔的磨损不得大于1.5mm，超限时先进行补焊，然后按原位置重新钻孔。

    （3）整体式桥壳以半轴套管的两内端轴颈的公共轴线为基准，两外轴颈的径向圆跳动误差超过0.30mm时应进行校正，校正后的径向圆跳动误差不得大于0.08mm。

    （4）分段式桥壳以桥壳的结合圆柱面、结合平面及另一端内锥面为基准，轮毂的内外轴颈的径向圆跳动误差超过0.25mm时应进行校正，校正后的径向圆跳动误差不得大于0.08mm。

    2、半轴的检修

    1）半轴应进行隐伤检查，不得有任何形式的裂纹存在。

    2）半轴花键应无明显的扭转变形。

    3）以半轴轴线为基准，半轴中段未加工圆柱体径向圆跳动误差不得大于1.3mm；花键外圆柱面的径向圆跳动误差不得大于0.25mm；半轴凸缘内侧端面圆跳动误差不得大于0.15mm。

径向圆跳动超限，应进行冷压校正；端面圆跳动超限，可车削端面进行修正。

    4）半轴花键的侧隙增大量较原厂规定不得大于0.15mm。

    5）对前轮驱动汽车的半轴总成（带两侧等角速万向节）还应进行以下作业内容：

（1）外端球笼万向节用手感检查应无径向间隙，否则应予更换。

（2）内侧三叉式万向节可沿轴向滑动，但应无明显的径向间隙感，否则换新。

    （3）防尘套是否有老化破裂，卡箍是否有效可靠，如失效，换新。

6.6驱动桥的故障诊断

    驱动桥的常见故障有驱动桥漏油、驱动桥异响、驱动桥过热等。

6.6.1驱动桥过热

    1、现象：

汽车行驶一段里程后，驱动桥壳中部或主传动器壳异常烫手；

    2、原因

    1）齿轮啮合间隙和行星齿轮与半轴齿轮啮合间隙调整过小；

    2）轴承调整过紧；

    3）润滑油量不足、变质或牌号不符合要求；

    4）止推垫片与主减速器从动齿轮背隙过小。

    3、故障诊断与排除方法

    1）局部过热

    ①油封处过热，则故障由油封过紧引起；

    ②轴承处过热，则故障由轴承损坏或调整不当引起；

    ③油封和轴承处均不过热，则故障由止推垫片与主减速器从动齿轮背隙过小引起。

    2）普遍过热

    ①检查齿轮油油面高度：

油面太低，则故障由齿轮油油量不足引起；否则检查齿轮油规格、黏度或润滑性能。

    ②检查结果不符合要求，则故障由齿轮油变质或规格不符引起；否则检查主减速器齿轮啮合间隙大小。

    ③松开驻车制动器，变速器置于空档，轻轻转动主减速器的凸缘盘；若转动角度太小，则故障由主减速器齿轮啮合间隙太小引起；若转动角度正常，则故障由行星齿轮与半轴齿轮啮合间隙太小引起。

6.6.2漏油

    1、现象

    从驱动桥加油口、放油口螺塞处或油封、各接合面处可见到明显漏油痕迹。

    2、原因

    1）螺栓多次拆卸导致罗纹孔间隙大；

    2）通气孔堵塞；

    3）油封、衬垫等老化、变质；

    4）螺栓松动导致接合面不严密；

    5）润滑油加注过多；

    6）放油螺栓松动或壳体裂纹；

    3、障诊断与排除

    根据漏油痕迹部位判断漏油的具体原因。

6.6.3异响

    1、现象

    1）行驶时驱动桥异响，脱档滑行时异响消失；

    2）行驶时驱动桥异响，脱档滑行时亦有异响；

    3）直线行驶时无异响，转向时有异响；

    4）上下坡时有异响；

    2、原因

    1）齿轮啮合不良；半轴齿轮与半轴配合花键松旷；

    2）轴承过松或过紧；

    3）差速器某零部件磨损过度；

    4）某齿轮啮合间隙过小或过大；某齿轮啮合印迹不当；