第六章驱动桥.doc

第6章 驱 动 桥学习目标1发动机的动力经过离合器、变速器、万向传动装置，传到了驱动桥，本部分2. 将介绍驱动2桥的功用、构造、原理、故障诊断与检修。 3掌握驱动桥的功用和组成4了解驱动桥的分类5掌握主减速器的功用6了解主减速器的类型7掌握常见主减速器的结构、调整8掌握差速器的功用9掌握普通锥齿轮差速器的结构和工作原理10了解托森差速器的基本结构和原理11了解半轴的支承形式12掌握半轴的检修13了解桥壳的功用14掌握桥壳的检修15掌握驱动桥的常见故障现象、原因和诊断方法16具有排除驱动桥故障的能力6.1 驱动桥的功用、组成和分类1.驱动桥组成和功用汽车动力通常经由发动机、离合器、变速器、传动轴、主减速器和差速器、半轴等传到车轮。有些轿车动力从变速器直接传到主减速器和差速器、等速万向节、传动轴到驱动车轮，驱动车轮旋转，使汽车行驶。主减速器、差速器、半轴、万向节、驱动车轮和桥壳等组成了汽车驱动桥。可见，驱动桥为汽车传动系统中最末端总成。某轿车传动系统示意图见图6-1。图6-1 轿车传动系统示意图1-发动机；2-离合器；3-变速器；4-主传动器与差速器；5-等速万向节；6-传动轴；7-驱动车轮驱动桥的功用是：将传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副或双曲面齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向；通过桥壳体和车轮实现承载及传力作用。2.驱动桥结构类型驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架结构密切相关，可分为非断开式（整体式）和断开式驱动桥两种。当车轮采用非独立悬架时，例如在绝大多数载货汽车和少量轿车上，采用的为非断开式驱动桥。整个驱动桥通过弹性悬架与车架连接，由于半轴套管与主减速器壳是刚性连成一体的，因而两侧半轴和驱动车轮不可能在横向平面内作相对运动，故非断开式驱动桥亦称为整体式驱动桥。如图6-26-3所示。图6-2为某高级轿车的非断开式后驱动桥。图6-3为非断开式驱动桥结构传动示意图。图6-2 某高级轿车的非断开式后驱动桥1-驱动桥壳；2-主减速器；3-差速器；4-半轴；5-轮毂图6-3 非断开式驱动桥结构传动示意图 1-驱动桥壳；2-主减速器；3-差速器；4-半轴；5-轮毂从图6-2和图6-3看出，非断开式驱动桥由驱动桥壳1、主减速器2、差速器3、半轴4和轮毂5组成。从变速器或分动器经万向传动装置输入驱动桥的转矩首先传到主减速器2，在此增大转矩并相应降低转速和改变动力传递方向后，经差速器3分给左右两半轴4，最后通过半轴外端凸缘盘传至驱动轮的轮毂5。驱动桥壳1由主减速器壳和半轴套管组成。轮毂5借助轴承支承在半轴套管上。为了提高汽车行驶平顺性和通过性，大部分轿车和越野车全部或部分驱动轮采用独立悬架，即将两侧的驱动轮分别用弹性悬架与车架相联系，两轮可彼此独立地相对于车架上下跳动。与此相应，主减速器壳固定在车架上。驱动桥壳应制成分段并通过铰链连接，这种驱动桥称为断开式驱动桥，如图6-4图6-6示。图6-4 帕萨特（Passat）B5轿车断开式后驱动桥1-主减速器及差速器；2-下横摆臂；3-减振器；4-车轮轴承；5-上横摆臂；6-副车架；7-半轴；8-弹性元件；9-弹簧腿；10-车轮；11-橡胶铰链；12-传动轴；从图6-4看出，帕萨特B5轿车为四轮驱动车型，该断开式驱动桥为采用双横臂式独立悬架的后驱动桥。由于为双横臂独立悬架和螺旋弹簧，左右两个车轮相对于主减速器可以有相对独立运动。驱动桥带有焊接式的管形副车架，双横臂固定在副车架上起着车轮导向作用，差速器也固定在副车架上，通过采用金属橡胶支架来实现与车身的降噪。图6-5为PQ35系列轿车（包括宝来A5和高尔夫A5等车型）的断开式后驱动桥。图6-5 PQ35系列轿车（BoraA5、GolfA5）断开式驱动桥1-传动轴；2-主减速器及差速器；3-车轮支架；4-半轴；5-车轮轴承；6-螺旋弹簧；7-副车架；8-减振器；9-驱动车轮；10-稳定杆；图6-6为AudiA4轿车的断开式驱动桥。图6-6 AudiA4轿车的断开式驱动桥1-传动轴；2-主减速器及差速器；3-前束调节；4-弹簧；5-车轮；6-车轮外倾调节；7-半轴；8-副车架；9-减振器；断开式驱动桥的工作特点如图6-7所示。主减速器1固定在车架或车身上，两侧车轮5分别通过各自的弹性元件3、减振器4和摆臂6组成的弹性悬架与车架相连。为适应车轮绕摆臂轴7上下跳动的需要，差速器与轮毂之间的半轴2两端用万向节连接。图6-7 断开式驱动桥1-主减速器；2-半轴；3-弹性元件；4-减振器；5-车轮；6-摆臂；7-摆臂轴驱动桥可以布置在汽车前轴，也可以布置于汽车后轴，或者前后轴同时为驱动桥。当驱动桥与发动机在汽车前后布置形式相互关联时，分别形成了发动机前置前轴驱动形式、发动机前置后轴驱动形式或发动机后置后轴驱动等几种布置形式。图6-8桑塔纳2000GSI轿车的驱动桥，为发动机前置前轮驱动形式。它由变速驱动桥壳、主传动器和差速器4、等速万向节5、半轴（传动轴）6、驱动轮7等组成。从变速器3经传动装置输入驱动桥的转矩首先传至主减速器，在此增大转矩并相应降低转速，并改变了输入转矩的传递方向（呈90），经差速器分配给左右内半轴，再通过等速万向节、传动轴至外半轴，经车轮轮毂，驱动左右车轮行驶。图6-8 桑塔纳2000GSI轿车驱动桥1-发动机；2-离合器；3-变速器；4-主传动与差速器；5-等速万向节；6-传动轴；7-前驱动轮；8-盘式制动器（前轮）6.2 主减速器1.主减速器功用与分类主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。为满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级式主减速器和双级式主减速器。在双级式主减速器中，若第二级减速器齿轮有两副，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称为轮边减速器。按主减速器传动比档数分，有单速式和双速式。前者的传动比是固定的，后者有两个传动比供驾驶员选择，以适应不同行驶条件的需要。按齿轮副结构形式分，有圆柱齿轮式（又可分为轴线固定式和轴线旋转式即行星齿轮式），圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式。目前，在轿车中主要是应用单级式主减速器。2.单级主减速器结构与调整单级主减速器结构简单，质量小，体积小，传动效率高，主要用于轿车及中型以下客货车。对于发动机纵向布置的汽车，由于需要改变动力传递方向，单级主减速器都采用一对圆锥齿轮传动，如桑塔纳2000、东风EQ1090等；对于发动机横向布置的汽车，单级主减速器采用一对圆柱齿轮即可，如夏利7130、宝来1.8T等。（1）上海桑塔纳2000轿车单级主减速器1) 结构如图6-9所示为桑塔纳2000轿车单级主减速器的装配图、图6-10所示为桑塔纳2000轿车主减速器和差速器的零件分解图。由于发动机纵向前置前轮驱动，整个传动系都集中布置在汽车前部，因此其主减速器装于变速器壳体内，没有专门的主减速器壳体。由于省去了变速器到主减速器之间的万向传动装置，所以变速器输出轴即为主减速器主动轴。图6-9 桑塔纳2000轿车单级主减速器1差速器 2变速器前壳体 3主动锥齿轮 4变速器后壳体 5双列圆锥滚子轴承 6圆柱滚子轴承 7从动锥齿轮 8圆锥滚子轴承s1调整垫片(从动锥齿轮一侧) s2调整垫片(与从动锥齿轮相对的一侧) s3调整垫片 r与理论上的尺寸R成比例的偏差(偏差r用1/100mm表示，例如：25表示 r=0.25mm) R一主动锥齿轮理论上的尺寸(R=50.7mm)图6-10 桑塔纳2000轿车主减速器和差速器的零件分解图1密封圈 2主减速器盖 3从动锥齿轮的调整垫片 4轴承外座圈 5差速器轴承 6锁紧套筒 7车速表主动齿轮 8差速器轴承 9螺栓(拧紧力矩70Nm) 10从动锥齿轮 11夹紧销 12行星齿轮轴 13行星齿轮 14半轴齿轮 15螺纹套 16复合式止推垫片 17差速器壳 18磁铁固定销 19磁铁图6-11 桑塔纳2000轿车主减速器及差速器1-主减速器主动锥齿轮及轴；2-从动锥齿轮；3-差速器侧齿轮（半轴齿轮）；4-防转螺母；5-行星齿轮轴；6-行星齿轮；7-差速器壳；8-差速器圆锥滚子轴承；9-凸缘轴螺栓；10-凸缘轴；11-里程表主动齿轮衬套；12- 里程表主动齿轮；13-螺栓；14-弹性锁销；15-球形垫圈主减速器由一对准双曲面锥齿轮组成，主动锥齿轮的齿数为9，从动锥齿轮的齿数为40，其传动比为4.444。主动锥齿轮与变速器输出轴制为一体，用双列圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承支承在变速器壳体内，属于悬臂式支承。环状的从动锥齿轮靠凸缘定位，并用螺栓与差速器壳连接。差速器壳由一对圆锥滚子轴承支承在变速器壳体上。2) 主减速器的调整主动锥齿轮和从动锥齿轮的调整正确与否，对于主减速器的使用寿命和运转平稳性起着决定性作用，主减速器和差速器总成拆装后，特别是更换某些零部件后，必须通过精确的测量、计算，选出合适的调整垫片；通过改变垫片的厚度来轴向移动变速器输出轴上的主动齿轮，使啮合印痕在最佳位置；通过改变垫片的厚度来轴向移动从动齿轮，使啮合间隙在规定的公差范围。从动锥齿轮和主动锥齿轮总成的调整部位如图6-3所示。与理论上的尺寸R成比例的偏差r，在生产过程中已经测量好了，并把它刻在从动锥齿轮的外侧。主动锥齿轮和从动锥齿轮只能一起更换。根据零件的排列情况，会出现“间隙”，这在调整主动锥齿轮和从动锥齿轮时应该考虑。因此，在拆卸变速器之前，最好测量齿面的平均间隙以及偏差r。只要修理影响到主动锥齿轮和从动锥齿轮位置的零部件，必须重新测定调整垫片厚度s1、s2和s3。主动锥齿轮的调整只要轴承座、主动锥齿轮的后轴承、一档齿轮的滚针轴承外座圈、输出轴的后轴承外座圈被更换，就必须通过调整垫片s3的厚度来调整主动锥齿轮，使主、从动锥齿轮的啮合印痕在最佳位置。具体方法如下：a装上轴承座的后轴承外座圈(无调整垫片)。装上轴承的保持架，并用25Nm的力矩旋紧螺栓。装上输出轴和外后轴承。将输出轴用铝质的夹具固定在台虎钳上，装上螺母并用100Nm的力矩拧紧。将变速器后盖装在轴承座上，装上新的衬垫。用四个螺栓将其固定。b将专用工具VW385/1支承在VW406上，通过调节环测量A的尺寸，如图6-5所示。再装上专用工具VW385/2，如图6-13所示。图6-12 测量A的尺寸图6-13 安装专用工具VW385/2c将专用工具VW5385/D和5385/C装在VW385/1上，接着放上无调整垫片s1的主减速器盖。装上百分表，将百分表调到零，起始压力与距离2.0mm相一致。百分表的表盘和VW5385/D应是同一方向，转动螺母将活动调节环移至中心，如图6-14所示。图6-14 安装专用工具和百分表d将专用磁板VW385/17装在主动锥齿轮上，这样上面的缝隙朝向放油螺塞一边。将专用工具VW385/1放入变速器的内部并装配好，如图6-15所示。装上调整垫片s1和主减速器盖的紧固螺栓，用25Nm的力矩拧紧螺栓。图6-15 安装专用工具VW385/17和VW385/1e转动螺母调节专用工具VW385/1，保证装配正确。将VW385/1转到表的测量触头碰到磁板并使表的指针达到最大偏差(倒转)。所取得的值即e尺寸(从逆时针方向读看)，如图6-16所示。当转动VW385/1时，表的测量触头(VW385/C)应碰到磁板，而且总是在缝隙相对的一侧。图6-16 测量e尺寸f取下主减速器盖。将VW385/1放在VW406上，用VW5385/C标准(样板)检查百分表是否在零位上，起始压力与距离2.0mm一致。计算主动锥齿轮调整垫片s3的厚度：s3er式中e测量的结果(用百分表的逆时针刻度检验出的指针最大偏差)；r偏差(用1/100mm为单位刻在从动锥齿轮上)。r值只用于新的从动锥齿轮和主动锥齿轮。例如：e0.99mm，r0.48mm，则s3er0.99mm0.48mm0.51mm。注意：如果需要将两只调整垫片连在一起获得需要的厚度，较薄的调整垫片应装在输出轴轴承外座圈和较厚的调整垫片之间。下列厚度的调整垫片可供选择：0.15mm、0.20mm、0.25mm、0.30mm、0.40mm、0.50mm、0.60mm、0.70mm、0.80mm、0.90mm、1.00mm、1.10mm和1.20mm。g装上输出轴和计算好厚度的调整垫片s3。如果计算好的调整垫片是正确的。百分表现在应指在偏差r(刻在从动锥齿轮上)的值上，公差为0.04mm。如果测量在规定的公差范围之内，完成安装。否则重新安装主动锥齿轮。从动锥齿轮的调整当主动锥齿轮、从动锥齿轮总成、变速器壳体、主减速器盖、差速器罩壳或轴承更换时，必需对从动锥齿轮进行调整，从动锥齿轮的调整包括从动锥齿轮（差速器）轴承预紧度的调整和主、从动锥齿轮之间的啮合间隙的调整。a从动锥齿轮轴承预紧度的调整从动锥齿轮轴承预紧度的调整也称为从动锥齿轮调整垫片总厚度的调整，通过垫片的调整使从动锥齿轮（差速器）转动自如，且轴向推动无间隙。具体步骤如下：拆下主减速器盖。拆下密封圈和差速器轴承的外座圈，取出调整垫片。将轴承的外座圈装在变速器壳体上，同时装上厚度为1.2mm的标准(样板)垫片，将另一侧轴承的外座圈装在主减速器盖上，不用调整垫片。将设有车速里程表主动齿轮的差速器装在变速器壳体上。将主减速器盖装在变速器壳体上，用25Nm的力矩拧紧螺栓。如图6-17所示装上专用工具，调节百分表使压力与距离1.0mm相一致。图6-17 安装专用工具将专用工具VW521/8装在与从动锥齿轮相对的一侧，如图6-18所示。其中A为1.20mm的调整垫片。图6-18 安装专用工具VW521/8用专用工具VW521/4将差速器向上和向下(箭头)移动，如图6-19所示，记下百分表的变化(例如：记下的间隙为0.50mm)。图6-19 上下移动差速器注意：测量时，不要转动差速器，因为它可能影响测量值。将测量值记录下来，并加上0.04mm的安装压力(定值)，即0.50mm+0.40mm=0.90mm。这个值再加上标准(样板)调整垫片的厚度(1.20mm)，即s合计=0.90mm+1.20mm=2.10mm。拆下主减速器盖和工具。拆下主减速器盖上的差速器轴承外座圈。将与测量值和安装压力的和(0.90mm)一致的调整垫片连同轴承外座圈一起装在盖上。装上主减速器盖。将装配好的输入轴装上变速器壳体，用四个螺栓将其固定并用20Nm的力矩拧紧。b从动锥齿轮和主动锥齿轮啮合间隙调整啮合间隙的调整是通过移动从动锥齿轮实现的，具体步骤如下：如图6-20所示，装上专用工具。安装的位置：尺寸A为71mm，角约为90。图6-20 安装专用工具锁住输入轴，如图6-21所示。图6-21 锁住输入轴将从动锥齿轮转至挡块位置，将百分比表的指针对准零，倒转从动齿轮，读出齿面间实际的间隙，将测得的值记录下来。松开输入轴，转动专用工具VW521/4和VW521/8约90，结果差速器也转动90。重新锁住输入轴。旋松VW521/4的螺栓，将其退回约90，直至VW521/8碰到百分表的测量触头，拧紧VW521/4的螺栓。将上步反复操作四次，并记录下测得的值。如果在这些测量中，测量值偏差超过0.05mm，可能从动锥齿轮没有装对或者从动锥齿轮和主动锥齿轮总成啮合不良。在这种情况下，如需要应更换从动锥齿轮和主动锥齿轮总成。计算平均啮合间隙：如四次测量的啮合间隙分别为0.39mm、0.40mm、0.39mm、0.42mm，其和为0.39mm0.40mm0.39mm0.42mm1.60mm，则平均啮合间隙为1.60mm/40.40mm。计算调整垫片s2的厚度(与从动锥齿轮相对的一侧)：标准(样板)调整垫片平均间隙抬起值(稳定值)。如果不更换从动锥齿轮和主动锥齿轮总成，应使用在拆下前测得的平均间隙值。例如：s2标准(样板)调整垫片1.20mm平均间隙0.40mm抬起值(稳定值)0.15mm0.95mm。计算调整垫片s1的厚度(从动锥齿轮一侧)。s1s合计s22.10mm0.95mm1.15mm。下列厚度的调整垫片可供选择0.15mm、0.20mm、0.25mm、0.30mm、0.40mm、0.50mm、0.60mm、0.70mm、0.80mm、0.90mm、1.00mm、1.10mm和1.20mm。拆下差速器和差速器轴承的外座圈。将调整垫片s1装在主减速器盖上，将调整垫片s2连同轴承外座圈一起装在变速器壳体上。将密封圈装在主减速器盖和壳体上。装上车速里程表的主动齿轮和锁紧套筒，如图6-22所示，并使图中的X1.8mm(大约)。图6-22 安装车速里程表的主动齿轮和锁紧套筒装上差速器，重新测量齿面间隙，各次测量的间隙偏差应不超过0.05mm；正确的平均啮合间隙应在0.100.20mm之间。（2）东风EQ1090单级主减速器1) 结 构如图6-23所示为东风EQ1090型汽车单级主减速器。它由主、从动锥齿轮及其支承调整装置、主减速器壳等组成。主动锥齿轮的齿数为6，从动锥齿轮的齿数为38，因此其传动比i6.33。图6-23 东风EQ1090型汽车单级主减速器l差速器轴承盖 2轴承调整螺母 3、13、17圆锥滚子轴承 4主减速器壳 5差速器壳 6支承螺柱 7从动锥齿轮 8进油道 9、14调整垫片 10防尘罩 11叉形凸缘 12油封 15轴承座 16回油道 18主动锥齿轮 19圆柱滚子轴承 20行星齿轮垫片 21行星齿轮 22半轴齿轮推力垫片 23半轴齿轮 24行星齿轮轴(十字轴) 25螺栓主、从动锥齿轮采用准双曲面齿轮。主动锥齿轮与主动轴制成一体。为了保证主动锥齿轮有足够的支承刚度，改善啮合条件，其前端支承在两个距离较近的圆锥滚子轴承13和17上，后端支承在圆柱滚子轴承19上，形成跨置式支承。圆锥滚子轴承13和17的外座圈支承在轴承座15上，内座圈之间有隔套和调整垫片14。轴承座依靠凸缘定位，用螺栓固装在主减速器壳体的前端，两者之间有调整垫片9。从动锥齿轮靠凸缘定位，用螺栓紧固在差速器壳上，而差速器壳则用两个圆锥滚子轴承3支承在主减速器壳体中，并用轴承调整螺母2进行轴向定位。在从动锥齿轮啮合处背面的主减速器壳体上，装有支承螺柱，用以限制大负荷下从动锥齿轮过度变形而影响正常啮合。装配时，应在支承螺柱与从动锥齿轮背面之间预留一定间隙(0.30.5mm)，转动支承螺柱可以调整此间隙。操作：此处可现场观看实物。2) 调 整轴承预紧度的调整圆锥滚子轴承一般都是成对使用，装配时应使其具有一定的预紧度，以减小锥齿轮在传动过程中因轴向力而引起的轴向位移，提高轴的支承刚度，保证锥齿轮副的正确啮合。但轴承预紧度又不能过大，否则摩擦和磨损增大，传动效率低。为此，设有轴承预紧度的调整装置。主动锥齿轮轴承预紧度由调整垫片14来调整。增加垫片2的厚度，轴承预紧度减小；反之，轴承预紧度增加。从动锥齿轮（差速器壳）轴承预紧度则是通过拧动两侧的轴承调整螺母2来调整的。拧入调整螺母，轴承预紧度增加；反之，轴承预紧度减小。提示：只有圆锥滚子轴承的预紧度可调，而圆柱滚子轴承无须调整。轴承预紧度调整之前应先检查。一般是采用经验法，即用手转动主动（或从动）锥齿轮应转动自如，轴向推动无间隙。 锥齿轮啮合的调整为了使齿轮传动工作正常、磨损均匀、延长其使用寿命，必须保证齿轮副正确的啮合。为此，需要对锥齿轮的啮合进行调整。锥齿轮啮合的调整是指齿面啮合印痕和齿侧啮合间隙的调整。a齿面啮合印痕先检查齿面啮合印痕，方法为：在主动锥齿轮上相隔120的三处用红丹油在齿的正反面各涂23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痕。正确的啮合印痕如图6-24所示，应位于齿高的中间偏小端，并占齿宽60%以上。图6-24 正确的啮合印痕如果啮合印痕位置不正确，应进行调整，方法是移动主动锥齿轮。增加调整垫片9的厚度，使主动锥齿轮前移；反之则后移。b齿侧啮合间隙调整啮合印痕移动主动锥齿轮后，主、从动锥齿轮的啮合间隙要发生变化。啮合间隙的检查：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。中、重型汽车应为0.150.50mm，轻型车约为0.100.18mm，使用极限1.00mm。如果啮合间隙不符合要求，需要进行调整，方法是移动从动锥齿轮。当从动锥齿轮远离主动锥齿轮时间隙变大，反之则变小。移动从动锥齿轮的方法是将一侧的轴承调整螺母2旋入几圈，另一侧就旋出几圈。注意：调整前应先将从动锥齿轮的轴承预紧度调整好。图6-25 解放CA1092汽车的双级主减速器1第二级从动齿轮 2差速器 3调整螺母 4、15轴承盖 5第二级主动齿轮 6、7、8、13调整垫片 9第一级主动锥齿轮轴 l0轴承座 11第一级主动锥齿轮 12主减速器 14中间轴 16第一级从动锥齿轮 17后盖3.双级主减速器的结构与调整有些汽车需要较大的主减速器传动比，单级主减速器已不能满足足够的离地间隙，这就需要采用由两对齿轮降速的双级主减速器。如图6-18所示为解放CA1092汽车的双级主减速器。（1）结 构第一级传动为第一级主动锥齿轮和第一级从动锥齿轮，这是一对螺旋锥齿轮，而不是桑塔纳2000和东风EQ1090主减速器采用的准双曲面齿轮，其传动比为25/131.923；第二级传动为第二级主动齿轮和第二级从动齿轮，这是一对斜齿圆柱齿轮，其传动比为45/153。第一级主动锥齿轮和第一级主动齿轮轴制成一体，用两个圆锥滚子轴承(相距较远)支承在轴承座的座孔中，因主动锥齿轮悬伸在两轴承之后，故称为悬臂式支承。第一级从动锥齿轮用铆钉铆接在中间轴的凸缘上。第二级主动齿轮与中间轴制成一体，用两个圆锥滚子轴承支承在两端轴承盖的座孔中，轴承盖用螺栓与主减速器壳固定连接。第二级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，其支承形式与东风EQl090型汽车主减速器中差速器壳的支承形式相同。（2）调 整1) 轴承预紧度的调整主动锥齿轮轴承预紧度，可通过增减调整垫片8的厚度来调整。加垫片则变松，减垫片则变紧。中间轴轴承的预紧度则是通过改变调整垫片6和调整垫片13的总厚度来调整。加垫片则变松，减垫片则变紧。差速器壳轴承预紧度靠拧动调整螺母3来调整。旋入调整螺母则变紧，旋出则变松。轴承预紧度的检查方法同上面所讲的东风EQ1090汽车。2) 锥齿轮啮合的调整由于采用螺旋锥齿轮，所以锥齿轮啮合的调整方法与采用准双曲面齿轮的桑塔纳2000和EQ1090的主减速器不同。啮合印痕和啮合间隙是同时进行调整的。先检查啮合印痕，方法同上面所讲的东风EQ1090汽车。然后按照下述原则进行调整：“大进从、小出从、顶进主、根出主”，如图6-26所示。啮合印痕合适后若间隙不符，则通过轴向移动另一锥齿轮进行调整。图6-26 螺旋锥齿轮啮合的调整当啮合印痕位于从动锥齿轮轮齿大端时，如图6-19 a)所示，应将从动锥齿轮向主动锥齿轮靠拢，假如因此而使啮合间隙变小，可将主动锥齿轮向外移动。当啮合印痕位于从动锥齿轮轮齿小端时，如图6-19 b)所示，应将从动锥齿轮移离主动锥齿轮，假如因此而使啮合间隙变大，可将主动锥齿轮向内移动。当啮合印痕位于从动锥齿轮轮齿顶部时，如图6-19 c)所示，应将主动锥齿轮向从动锥齿轮靠拢，假如因此而使啮合间隙变小，可将从动锥齿轮向外移动。当啮合印痕位于从动锥齿轮轮齿根部时，如图6-19 d)所示，应将从动锥齿轮移离主动锥齿轮，假如因此而使啮合间隙变大，可将从动锥齿轮向内移动。4.主减速器调整总结主减速器的调整包括圆锥滚子轴承预紧度的调整和锥齿轮啮合的调整，锥齿轮啮合的调整包括啮合印痕和啮合间隙的调整。轴承预紧度的调整有一定规律所遵循，首先弄清楚圆锥滚子轴承内、外座圈中哪对座圈的位置是固定的，然后调整另一对座圈的相对位置即可，一般是通过调整垫片和调整螺母进行调整。例如，东风EQ1090汽车单级主减速器主动锥齿轮圆锥滚子轴承的外座圈支承在轴承座上，两外座圈的相对位置是不变的，所以只能调整两内座圈的相对位置，使两内座圈的距离减小（减少两内座圈之间调整垫片的厚度）则轴承预紧度增大（变紧），反之则轴承预紧度减小（变松）。对于解放CA1092双级主减速器差速器壳的圆锥滚子轴承来说，两内座圈是支承在差速器壳上，相对位置是不变的，所以可以旋转两外座圈外侧的调整螺母来改变两外座圈的相对位置，从而调整轴承预紧度。锥齿轮啮合的调整与锥齿轮的类型有关。对于准双曲面锥齿轮，啮合印痕的调整是通过移动主动锥齿轮，啮合间隙的调整是移动从动锥齿轮。如桑塔纳2000和EQ1090的主减速器。对于螺旋锥齿轮，啮合印痕的调整是按照“大进从、小出从、顶进主、根出主”方法进行，啮合印痕合适后若间隙不符，则通过轴向移动另一锥齿轮进行调整。主减速器调整注意事项：1) 要先进行轴承预紧度的调整，再进行锥齿轮啮合的调整。2) 锥齿轮啮合调整时，啮合印痕首要，啮合间隙次要，否则将加剧齿轮磨损。但当啮合间隙超过规定时，应成对更换。 测试题：1.对照实物或图片说明常见主减速器的结构组成。 2.说明主减速器的调整内容和方法。3.针对某常见汽车主减速器的实物或图片，实操或说明主减速器如何调整。3996.3 差速器1.差速器的功用、类型（1）功 用差速器的功用是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、右半轴以不同转速旋转，使左、右驱动车轮相对地面纯滚动而不是滑动。汽车行驶过程中，车轮相对路面有两种运动状态：滚动和滑动。滑动又有滑转和滑移两种。设车轮中心相对路面的速度为v，车轮旋转角速度为，车轮滚动半径为r。如果vr，则车轮对路面的运动为滚动，这是最理想的运动状态；如果0，但v0，则车轮的运动为滑转；如果v0，但0，则车轮的运动为滑移。当汽车转弯行驶时，内外两侧车轮中心在同一时间内移过的曲线距离显然不同，即外侧车轮移过的距离大于内侧车轮，如图6-27所示。若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上，两轮角速度相等，则此时外轮必然是边滚动边滑移，内轮必然是边滚动边滑转。图6-27 汽车转向时驱动车轮的运动示意图同样，汽车在不平路面上直线行驶时，两侧车轮实际移过的曲线距离也不相等。因此在角速度相同的条件下，在波形较显著的路面上运动的一侧车轮是边滚动边滑移，另一侧车轮则是边滚动边滑转。即使路面非常平直，但由于轮胎制造尺寸误差，磨损程度不同，承受的载荷不同或充气压力不等，各个轮胎的滚动半径实际上不可能相等，因此，只要各轮角速度相等，车轮对路面的滑动就必然存在。车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致转向和制动性能的恶化。所以，在正常行驶条件下，应使车轮尽可能不发生滑动，差速器的作用就在于此。（2）类 型差速器按其工作特性可分为普通齿轮式差速器和防滑差速器两大类。2.普通齿轮差速器应用最广泛的普通齿轮差速器为锥齿轮差速器。如图6-28所示为桑塔纳2000轿车差速器。图6-28 桑塔纳2000轿车差速器1复合式推力垫片 2半轴齿轮 3螺纹套 4行星齿轮 5行星齿轮轴 6止动销 7圆锥滚子轴承 8主减速器从动锥齿轮 9差速器壳 10螺栓 11车速表齿轮 12车速表齿轮锁紧套筒（1）结 构由差速器壳、行星齿轮轴、2个行星齿轮、2个半轴齿轮、复合式推力垫片等组成。行星齿轮轴装入差速器壳体后用止动销定位。行星齿轮和半轴齿轮的背面制成球面，与复合式的推力垫片相配合，以减摩、耐磨。螺纹套用于紧固半轴齿轮。差速器通过一对圆锥滚子轴承支承在变速器壳体中。（2）工作原理差速器的工作原理如图6-29、6-30所示。主减速器传来的动力带动差速器壳（转速为n0）转动，经过行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮、半轴（转速分别为n1和n2），最后传给两侧驱动车轮。图6-29 差速器运动原理1、2半轴齿轮 3差速器壳 4行星齿轮 5行星齿轮轴 6主减速器从动齿轮图6-30 差速器转矩分配原理1、2半轴齿轮 3行星齿轮轴 4行星齿轮1) 汽车直线行驶时此时两侧驱动车轮所受到的地面阻力相同，并经半轴、半轴齿轮反作用于行星齿轮两啮合点A和B（见图6-29）。这时行星齿轮相当于等臂杠杆，即行星齿轮不自转，只随差速器壳和行星齿轮轴一起公转，两半轴无转速差，即n1n2n0，n1n22n0。同样，由于行星齿轮相当于等臂杠杆，主减速器传动差速器壳体上的转矩M0等分给两半轴齿轮（半轴），即M1M2M0/2。2) 汽车转向行驶时此时两侧驱动车轮所受到的地面阻力不同。如果车辆右转，右侧（内侧）驱动车轮所受的阻力大，左侧（外侧）驱动车轮所受的阻力小。这两个阻力经半轴、半轴齿轮反作用于行星齿轮两啮合点A和B（见图6-22），使行星齿轮除了随差速器壳公转外还顺时针自转，设自转转速为n4，则左半轴齿轮的转速增加，右半轴齿轮的转速降低，且左半轴齿轮增加的转速等于右半轴齿轮降低的转速。设半轴齿轮的转速变化为n，则n1n0n，n2n0n，即汽车右转时，左侧（外侧）车轮转的快，右侧（内侧）车轮转的慢，实现纯滚动。此时依然有n1n22n0。由于行星齿轮的自转，行星齿轮孔与行星齿轮轴轴径间以及齿轮背部与差速器壳体之间都产生摩擦。如图6-23所示，行星齿轮所受的摩擦力矩MT方向与其自转方向相反，并传到左、右半轴齿轮，使转的快的左半轴的转矩减小，转的慢的右半轴的转矩增加。所以当左、右驱动车轮存在转速差时，M1(M0MT)/2，M2(M0MT)/2。但由于有推力垫片的存在，实际中的MT很小，可以忽略不计，则M1M2M0/2。总结：a普通锥齿轮差速器的运动特性：n1n22n0。b普通锥齿轮差速器的转矩分配特性：M1M2M0/2，即转矩等量分配特性。普通锥齿轮式差速器转矩等量分配的特性对于汽车在好路面上行驶是有利的。但汽车在坏路面上行驶时却会严重影响其通过能力。例如当汽车的一个驱动轮处于泥泞路面因附着力小而原地打滑时，即使另一驱动轮处于附着力大的路面上未滑转，汽车仍不能行驶。这是因为附着力小的路面只能对驱动车轮作用一个很小的反作用力矩，而驱动转矩也只能等于这一很小的反作用力矩。由于差速器等量分配转矩的特性，附着力好的驱动轮也只能分配到同样小的转矩，以致于总的牵引力不足以克服行驶阻力，汽车便不能前进。为了提高汽车通过坏路面的能力，可采用防滑差速器。当汽车某一侧驱动轮发生滑转时，差速器的差速作用即被锁止，并将大部分或全部转矩分配给未滑转的驱动轮，充分利用未滑转车轮与地面之间的附着力，以产生足够的牵引力使汽车继续行驶。6.4 限滑差速器1.限滑差速器的分类普通圆锥行星齿轮式差速器的结构特点，决定了其只能在驱动轮间平均分配驱动转矩，而无法实现按需分配，这在很大程度上影响了汽车的通过性，特别是在附着系数较低或者附着条件不均匀路面上行驶时，将严重影响汽车行驶安全性、稳定性和动力性。为解决这一问题，限滑差速器（英文名称Limited slip differential，简称LSD）被开发和应用，最早在赛车上使用，随后在轿车、越野汽车、载货汽车上也逐渐开始得到广泛应用。根据其工作原理，目前主要使用的限滑差速器可以分为三大类：转矩敏感式、转速敏感式和主动控制式。（1）转矩敏感式限滑差速器转矩敏感式限滑差速器，简称转矩式限滑差速器，是指差速器的限滑转矩主要与差速器壳的输入转矩密切相关联的限滑差速器。一般此类差速器的限滑转矩与差速器壳输入转矩成递增函数关系，即随着差速器壳输入转矩的增加，其限滑转矩也将增大。（2）转速敏感式限滑差速器转速敏感式限滑差速器，简称转速式限滑差速器，是指差速器的限滑转矩主要与差速器左右半轴的转速差密切相关联的限滑差速器。一般此类差速器的限滑转矩与差速器左右半轴的转速差成递增函数关系，即随着差速器左右半轴的转速差的增加，其限滑转矩也将增大。(3)主动控制式主动控制式是指通过电子装置或电液控制装置来实现限滑的限滑差速器，能使两侧驱动轮实时获得更好驱动附着效果。转速式限滑差速器一般是借助于液体的粘摩擦特性（如粘性式、Gerodise式）或是特殊齿形（如NO-SPIN式）来实现对差动速度的感知。转矩式限滑差速器具有性能优越、价格适中等优点而获得市场的青睐，成为商用车限滑差速器的主导产品。但随着科技发展和电子技术的突破，主动控制式限滑差速器将有良好的发展空间。2.转矩式限滑差速器转矩式限滑差速器的种类有多种，按其结构主要可以分为锥盘式、轮齿式、摩擦片式三种，下面对目前几种主流转矩式限滑差速器的结构性能与工作原理进行介绍和分析。(1).锥盘式AuburnGear公司生产的锥盘限滑差速器广泛应用于通用、福特、克莱斯勒等各大汽车公司的多款车型中，其结构如图6-31所示。图6-31AuburnGear锥盘式限滑差速器1-差速器壳；2-半轴齿轮及锥盘总成；3-弹簧；4-行星齿轮轴；5-锁销；6-行星齿轮垫圈；7-行星齿轮；8-弹簧保持架该型限滑差速器由行星齿轮7、行星齿轮轴4、半轴齿轮及锥盘总成2、弹簧3、弹簧保持架8、差速器壳1及锁销5、行星齿轮垫圈6等组成，其主要特征在于它的锥盘外部呈一定角度的锥形，与差速器壳内部相应的锥形相配合，锥盘内部也呈锥形，与半轴齿轮背部相应的齿形相配合。当左右半轴无转速差时，转矩是经过两条传递路线传给半轴的，一条路线是由差速器壳通过行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮等传给半轴及驱动车轮，这与普通锥齿轮差速器的转矩传动路径相同；另一条路线由差速器壳传给在驱动转矩作用下被弹簧压紧的锥盘与半轴齿轮总成，然后经左右半轴传给驱动车轮。由此可见，此时传递转矩能力要比普通差速器的要大。当左右半轴产生转速差时，差速器壳的转速与左右半轴齿轮的转速将不相等，由于此时锥盘和半轴齿轮总成被压向差速器壳，故在左右两侧的锥盘与差速器之间必将分别产生一个转动摩擦力矩，其大小与摩擦因数及压紧力有关，其方向则于差速器壳与左右两侧半轴的相对转速有关。容易知道，快转侧的摩擦力矩与旋转方向相反，而慢转侧的摩擦力矩与旋转方向相同，这就实现了对快转车轮的限滑作用。(2) 轮齿式利用不同轮齿的特性来实现限滑，也是转矩式限滑差速器广泛采用的一种结构，较常见的轮齿形式有蜗轮式、螺旋齿式、直齿式等。最为人们熟悉的是True Trac限滑差速器和托森式限滑差速器。托森式差速器将在后面其它形式差速器中做详细地介绍和分析。目前，用得较多的轮齿式限滑差速器是TracTech公司生产的TrueTrac限滑差速器，其结构如图6-32所示。图6-32 Truetrac限滑差速器1-差速器壳左盖；2-左半轴齿轮；3-左行星齿轮；4-差速器壳中体；5-右半轴齿轮；6-右行星齿轮；7-差速器壳右盖；8-螺栓该型限滑差速器主要由行星齿轮3、6、半轴齿轮2、5及差速器壳中体4、差速器壳左盖1、差速器壳右盖7等组成，其主要特征在于它采用螺旋齿形的行星齿轮和半轴齿轮，其中行星齿轮分为左行星齿轮和右行星齿轮，左行星齿轮与左半轴齿轮相啮合，右行星齿轮与右半轴齿轮相啮合，同时左行星齿轮与右行星齿轮也一一对应相啮合。当左右半轴无转速差时，左、右半轴转速与差速器壳转速均相等，此时左右行星齿轮和相应的半轴齿轮之间无相对转动，差速器、左右半轴如同整体在一起转动，此时从差速器壳上分配到左右半轴上的转矩是等分的。当左右半轴产生转速差时，左右行星齿轮产生相对转动，且快转侧的旋转方向与相应侧半轴齿轮加快旋转相符合，而慢转侧的旋转方向与相应侧半轴齿轮减慢旋转相符合。即左右半轴齿轮的转速差是通过左右行星齿轮之间的相对转动来实现的。由上述分析可以知道，快转侧半轴齿轮使快转侧的行星齿轮转动，从而迫使慢转侧行星齿轮带动慢转侧半轴齿轮转动，由于螺旋齿传动的特点，此时会在齿面间产生很大的摩擦力，限制了慢转侧行星齿轮转速的增加，也就阻止了快转侧行星齿轮及快转侧半轴齿轮转速的增加，这就实现了对快转侧驱动车轮的限滑作用。(3) 摩擦片式摩擦片式限滑差速器是转矩式限滑差速器中所占比例最高的一种，它不仅最早被开发为产品，而且也是应用最为广泛的。1）SureTrac式TracTech公司生产的SureTrac式限滑差速器是最为典型的摩擦片式差速器。SureTrac式GA型限滑差速器其结构如图6-33所示。图6-33 SureTrac GA型限滑差速器1-差速器壳；2-止推垫圈；3-主动摩擦片；4-半轴齿轮；5-行星齿轮轴；6-行星齿轮；7-压力环；8-从动摩擦片；9-差速器壳盖SureTrac GA型限滑差速器的主要特征在于它采用压力环7和主从动摩擦片3、8结构。压力环由对称的左右两部分组成，压力环的外部有凸耳，与差速器壳内相应的槽配合，可以做微小的轴向移动；压力环的内部呈球面，与行星齿轮背部相适应，压力环与行星齿轮轴利用v型楔槽相配合；主动摩擦片利用外部凸耳与差速器壳内相应的槽相配合，从动摩擦片利用内凹耳与半轴齿轮轴端上的键相配合。其工作原理与锥盘式限滑差速器相似。当左右半轴无转速差时，驱动转矩是由差速器壳通过行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮等传给半轴及驱动车轮，可见，此时与普通差速器相同。当左右半轴产生转速差时，差速器壳的转速与左右半轴齿轮的转速不相等，主从动摩擦片之间会产生相对转动，而此时压力环的v型楔槽会产生一个轴向压力，将主从动摩擦片向差速器壳压紧，故在左右两侧主、从摩擦片之间将产生一个转动摩擦力矩，其大小与摩擦因数及压紧力有关，其方向则于差速器壳与左右半轴两侧的相对转速有关。容易知道，快转侧的摩擦力矩与旋转方向相反，而慢转侧的摩擦力矩与旋转方向相同，这就实现了对快转车轮的限滑。2）摩擦片自锁差速器摩擦片自锁限滑差速器是在对称式锥齿轮差速器的基础上发展而成的（图6-34）。为增加差速器内摩擦力矩，在半轴齿轮与差速器壳1之间装有摩擦片组2。十字轴由两根互相垂直的行星齿轮轴组成，其端部均切出凸V形斜面6，相应地差速器壳孔上也有凹V形斜面，两根行星齿轮轴的V形面是反向安装的。每个半轴齿轮的背面有推力压盘3和主、从动摩擦片组2。主从动摩擦片组2由弹簧钢片7和若干间隔排列的主动摩擦片8及从动摩擦片9组成，见图6-32b。主、从动摩擦片上均加工出许多油槽（两面均有），但主、从动摩擦片上油槽（线）形状是不一样的，以利于增大摩擦减小噪声和有利润滑。推力压盘以内花键与半轴相连，而且轴颈处用外花键与从动摩擦片连接。主动摩擦片则用花键与差速器壳1内键槽相配。推力压盘和主、从动摩擦片均可作微小的轴向移动。当汽车直线行驶，两半轴无转速差时，转矩平均分配给两半轴，由于差速器壳通过斜面对行星齿轮两端压紧，斜面上产生的轴向力迫使两行星齿轮轴分别向左、右方向（向外）略微移动，通过行星齿轮使推力压盘压紧摩擦片。此时转矩经两条路线传给半轴：一路由差速器壳经行星齿轮轴、行星齿轮和半轴齿轮将大部分转矩传给半轴；另一路则由差速器壳经主、从动摩擦片、推力压盘传给半轴。图6-34 摩擦片式限滑差速式a）结构剖面图；b）摩擦片组1-差速器壳；2-主、从动摩擦片组；3-推力压盘；4-十字轴；5-行星齿轮；6-V形斜面；7-弹簧钢片；8-主动摩擦片；9-从动摩擦片当汽车转弯或一侧车轮在路面上滑转时，行星齿轮自转，起差速作用，左、右半轴齿轮的转速不等。由于转速差的存在和轴向力的作用，主、从动摩擦片间在滑转的同时产生摩擦力矩。其数值大小与差速器传递的转矩和摩擦片数量成正比。而摩擦力矩的方向与快转半轴的旋转方向相反，与慢转半轴的旋转方向相同。较大数值内摩擦力矩作用的结果，使慢转半轴传递的转矩明显增加。摩擦片式差速器结构简单，工作平稳，锁紧系数K可达0.60.7或更高。常用于轿车和轻型汽车上。图6-35为大众高尔夫（Golf）轿车摩擦片式转矩限滑差速器结构剖图面，1为摩擦片限滑装置，它也是由主、从动摩擦片组和推力压盘8组成。图6-35 大众高尔夫（Golf）轿车摩擦片式自锁差速器1-摩擦片限滑装置；2-半轴；3-半轴齿轮；4-差速器行星齿轮；5-主减速器从动齿轮；6-主减速器主动齿轮；7-减速器壳；8-推力压盘3.转速敏感式限滑差速器限滑差速作用取决于两轮转速之差，往往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，实现差速器的限滑作用。粘性式限滑差速器即为典型的转速敏感式限滑差速器。该限滑差速器在四轮驱动轿车上得到了广泛采用。目前，有些四轮驱动的轿车上还采用了粘性联轴器（简称VC）作为轴间差速器。如高尔夫-辛克罗（Golf Syncro）型轿车的前后驱动轴间，即采用了这种粘性联轴器。(1)粘性联轴器的结构及工作原理粘性联轴器的结构如图6-36所示。它是由壳体4、传动轴1、5和交替排列的内叶片（花键轴传力片）3、外叶片（壳体传力片）6及隔环构成。内叶片通过内花键与后传动轴5上的外花键连接，外叶片通过外花键与壳体4上的内花键连接，外叶片之间置有隔环，以限制外叶片的轴向移动。隔环厚度决定内、外叶片间的间隙。内、外叶片上还加工有孔和槽，以利硅油的流动。粘性联轴器的密封空间内，注满高粘度的