汽车驱动桥的详细结构及分类

精品文档 1欢迎下载 驱动桥的详细结构及分类 我爱车网 类型 转载 来源 腾讯汽车 时间 2011 03 02 作者 驱动桥主要由主减速器 差速器 半轴和驱动桥壳等组成 它的作用是将万向传动装置传来的动力折过 90 角 改变力的传递方向 并由主减速器降低转速 增大转矩后 经差速器分配给左右半轴和驱动轮 驱动桥的结构型式按工作特性分 可以归并为两大类 即非断开式驱动桥和断开式驱动桥 当驱动车轮采用非 独立悬架时 应该选用非断开式驱动桥 当驱动车轮采用独立悬架时 则应该选用断开式驱动桥 因此 前者又称为 非独立悬架驱动桥 后者称为独立悬架驱动桥 独立悬架驱动桥结构较复杂 但可以大大提高汽车在不平路面上的行 驶平顺性 1 1 非断开式驱动桥 非断开式驱动桥 普通非断开式驱动桥 由于结构简单 造价低廉 工作可靠 广泛用在各种载货汽车 客车和公共汽车上 在 多数的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构 他们的具体结构 特别是桥壳结构虽然各不相同 但是有一个共同特 点 即桥壳是一根支承在左右驱动车轮上的刚性空心梁 齿轮及半轴等传动部件安装在其中 这时整个驱动桥 驱动 车轮及部分传动轴均属于簧下质量 汽车簧下质量较大 这是它的一个缺点 整体式驱动桥即非断开式驱动桥组成 驱动桥的轮廓尺寸主要取决于主减速器的型式 在汽车轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下 也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸 在给定速比的条件下 如果单级主减速器不能满足离地间隙要求 可该用 双级结构 在双级主减速器中 通常把两级减速器齿轮放在一个主减速器壳体内 也可以将第二级减速齿轮作为轮边 减速器 对于轮边减速器 越野汽车为了提高离地间隙 可以将一对圆柱齿轮构成的轮边减速器的主动齿轮置于其从 动齿轮的垂直上方 公共汽车为了降低汽车的质心高度和车厢地板高度 以提高稳定性和乘客上下车的方便 可将轮 边减速器的主动齿轮置于其从动齿轮的垂直下方 有些双层公共汽车为了进一步降低车厢地板高度 在采用圆柱齿轮 轮边减速器的同时 将主减速器及差速器总成也移到一个驱动车轮的旁边 在少数具有高速发动机的大型公共汽车 多桥驱动汽车和超重型载货汽车上 有时采用蜗轮式主减速器 它不 仅具有在质量小 尺寸紧凑的情况下可以得到大的传动比以及工作平滑无声的优点 而且对汽车的总体布置很方便 精品文档 2欢迎下载 2 2 断开式驱动桥 断开式驱动桥 断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁 断 开式驱动桥的桥壳是分段的 并且彼此之间可以做相对运动 所以这种桥称为断开式的 另外 它又总是与独立悬挂 相匹配 故又称为独立悬挂驱动桥 这种桥的中段 主减速器及差速器等是悬置在车架横粱或车厢底板上 或与脊梁 式车架相联 主减速器 差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量 两侧的驱动车轮由于采用 独立悬挂则可以彼此致立地相对于车架或车厢作上下摆动 相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管作相应 摆动 断开式驱动桥 汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素 而汽车簧下部分 质量的大小 对其平顺性也有显著的影响 断开式驱动桥的簧下质量较小 又与独立悬挂相配合 致使驱动车轮与地 面的接触情况及对各种地形的适应性比较好 由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜 提高汽 车的行驶平顺性和平均行驶速度 减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏 提高其可靠性及使用寿命 但是 由于 断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂 故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分轿车及一些越 野汽车上 且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车 3 3 多桥驱动的布置 多桥驱动的布置 为了提高装载量和通过性 有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动 常采用的有 4 4 6 6 8 8 等驱动型式 在多桥驱动的情况下 动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种 相应这两种动力传 递方式 多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式 前者为了把动力经分动器传给各驱动桥 需分别 由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力 这样不仅使传动轴的数量增多 且造成各驱动桥的零件特别是桥壳 半轴等主要零件不能通用 而对 8 8 汽车来说 这种非贯通式驱动桥就更不适宜 也难于布置了 为了解决上述问题 现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式 精品文档 3欢迎下载 在贯通式驱动桥的布置中 各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内 并且各驱动桥不是分别用自己的传动轴 与分动器直接联接 而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴 是串联布置的 汽车前后两端的驱动桥的 动力 是经分动器并贯通中间桥而传递的 其优点是 不仅减少了传动轴的数量 而且提高了各驱动桥零件的相互通 用性 并且简化了结构 减小了体积和质量 这对于汽车的设计 如汽车的变型 制造和维修 都带来方便 按结构形式 驱动桥可分为三大类 按结构形式 驱动桥可分为三大类 1 中央单级减速驱动桥 是驱动桥结构中最为简单的一种 是驱动桥的基本形式 在重型卡车中占主导地位 一般在主传动比小于 6 的 情况下 应尽量采用中央单级减速驱动桥 目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮 主动小齿轮采用骑马 式支承 有差速锁装置供选用 2 中央双级减速驱动桥 在国内目前的市场上 中央双级驱动桥主要有 2 种类型 一类载重汽车后桥设计 如伊 顿系列产品 事先就在单级减速器中预留好空间 当要求增大牵引力与速比时 可装入圆柱行星齿轮减速机构 将原 中央单级改成中央双级驱动桥 这种改制 三化 即系列化 通用化 标准化 程度高 桥壳 主减速器等均可通 用 锥齿轮直径不变 另一类如洛克威尔系列产品 当要增大牵引力与速比时 需要改制第一级伞齿轮后 再装入第 二级圆柱直齿轮或斜齿轮 变成要求的中央双级驱动桥 这时桥壳可通用 主减速器不通用 锥齿轮有 2 个规格 由 于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时 作为系列产品而派生出来的一种 型号 它们很难变型为前驱动桥 使用受到一定限制 因此 综合来说 双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥 来发展 而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在 3 中央单级 轮边减速驱动桥 轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田 建筑工地 矿山等非公路车与军用车上 当前轮边减速桥可分为 2 类 一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥 另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥 圆锥行 星齿轮式轮边减速桥由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器 轮边减速比为固定值 2 它一般均与中央单级桥组成为 一系列 在该系列中 中央单级桥仍具有独立性 可单独使用 需要增大桥的输出转矩 使牵引力增大或速比增大时 可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥 这类桥与中央双级减速桥的区别在于 降低半轴传递的转矩 把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边减速器上 其 三化 程度较高 但这类桥因轮边减速 比为固定值 2 因此 中央主减速器的尺寸仍较大 一般用于公路 非公路军用车 圆柱行星齿轮式轮边减速桥 单排 齿圈固定式圆柱行星齿轮减速桥 一般减速比在 3 至 4 2 之间 由于轮边减速比大 因此 中央主减速器的速比一般 均小于 3 这样大锥齿轮就可取较小的直径 以保证重型卡车对离地问隙的要求 这类桥比单级减速器的质量大 价格 也要贵些 而且轮谷内具有齿轮传动 长时间在公路上行驶会产生大量的热量而引起过热 因此 作为公路车用驱动 桥 它不如中央单级减速桥 随着我国公路条件的改善和物流业对车辆性能要求的变化 载重汽车驱动桥技术已呈现出向单级化发展的趋势 单级减速驱动车桥是驱动桥中结构最简单的一种 制造工艺较简单 成本较低 是驱动桥的基本型 在重型卡车上占 有重要地位 目前重型卡车发动机向低速大扭矩发展的趋势使得驱动桥的传动比向小速比发展 随着公路状况的改善 特别是高速公路的迅猛发展 许多重型卡车使用条件对汽车通过性的要求降低 因此 重型卡车产品不必像过去一样 采用复杂的结构提高其的通过性 与带轮边减速器的驱动桥相比 由于产品结构简化 单级减速驱动桥机械传动效率 提高 易损件减少 可靠性增加 发动机的动力经过变速器输出后 必须经过主减速器和差速器才能传递车轮 对于前轮驱动的汽车 如我们常 见的轿车 主减速器和差速器设计在变速器壳体内 对于后轮驱动的汽车 如客车和货车 主减速器和差速器安装在 后轿内 精品文档 4欢迎下载 1 1 主减速器 主减速器 主减速器一般用来改变传动方向 降低转速 增大扭矩 保证汽车有足够的驱动力和适当的速度 主减速器类型较多 有单级 双级 双速 轮边减速器等 1 单级主减速器 由一对减速齿轮实现减速的装置 称为单级减速器 其结构简单 重量轻 东风 BQl090 型等轻 中型载重汽车 上应用广泛 大部分汽车的主减速器为单级主减速器 减速型式为普通斜齿轮式或锥形齿轮式 锥形齿轮式主减速器图 其中锥形齿轮式主减速器如图所示 广泛的应用于后驱汽车的后轿中 变速器输出动力经过传动轴传给主动锥 齿轮 经从动锥齿轮减速后传给差速器 普通斜齿轮式主减速器应用于前驱汽车的变速器中 注 对于前驱汽车的变速器中的主减速器 如果发动机在机舱在横置 则主减速器为普通斜齿轮式 如果发动 机在机舱内纵置 则主减速器为锥形齿轮式 如桑塔纳 帕萨特等 2 双级主减速器 双级主减速器结构图 第一级为锥形齿轮减速 第二级为普通斜齿轮减速 对一些载重较大的载重汽车 要求较大的减速比 用单级主减速器传动 则从动齿轮的直径就必须增大 会影 响驱动桥的离地间隙 所以采用两次减速 通常称为双级减速器 精品文档 5欢迎下载 双级减速器有两组减速齿轮 实现两次减速增扭 为提高锥形齿轮副的啮合平稳性和强度 第一级减速齿轮副 是螺旋锥齿轮 二级齿轮副是斜齿圆柱齿轮 主动圆锥齿轮旋转 带动从动圆锥齿轮旋转 从而完成一级减速 第二 级减速的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转 并带动从动圆柱齿轮旋转 进行第二级减速 因从动圆柱齿 轮安装于差速器外壳上 所以 当从动圆柱齿轮转动时 通过差速器和半轴即驱动车轮转动 2 2 差速器 差速器 汽车在直线行驶时 左右车轮转速几乎相同 而在转弯时 左右车轮转速不同 差速器能实现左右车轮转速的 自动调节 即允许左右车轮以不同的转速旋转 外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长 外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长 汽车在不平路面上直线行驶时 两侧车轮走过的曲线长短也不相等 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 若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上 两轮角速度相等 则车轮必然出现边滚动边滑动的现象 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 若主减 速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮 则两侧车轮只能同样的转速转动 为了保证两侧驱动轮处于纯滚动 状态 就必须改用两根半轴分别连接两侧车轮 而由主减速器从动齿轮通过差速器分别驱动两侧半轴和车轮 使它们 可用不同角速度旋转 这种装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器称为轮间差速器 差速器结构图 1 差速器壳轴承 2 和 8 差速器壳体 3 和 5 调整垫片 4 半轴齿轮 两 个 6 行星齿轮 两个或四个 7 主减速器从动锥齿轮 9 行星齿轮轴 差速器用以连接左右半轴 可使两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩 保证车轮的正常滚动 有的多桥驱 动的汽车 在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器 称为桥间差速器 其作用是在汽车转弯或在不平坦的路 面上行驶时 使前后驱动车轮之间产生差速作用 精品文档 6欢迎下载 前驱车差速器 后驱车差速器 精品文档 7欢迎下载 分时四驱车差速器 全时四驱差速器 精品文档 8欢迎下载 差速器 差速器可分为普通差速器和限滑差速器两大类差速器可分为普通差速器和限滑差速器两大类 普通差速器普通差速器 目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器 对称式锥齿轮差速器由行星齿轮 半轴齿 轮 行星齿轮轴 十字轴或一根直销轴 和差速器壳等组成 目前大多数汽车采用行星齿轮式差速器 普通锥齿轮差速器由两个或四个圆锥行星齿轮 行星齿轮轴 两个圆 锥半轴齿轮和左右差速器壳等组成 切诺基的开式差速器的结构 是典型的行星齿轮组结构 只不过太阳轮和外齿圈的齿数是一样的 在这套行星 齿轮组里 主动轮是行星架 被动轮是两个太阳轮 通过行星齿轮组的传动特性我们知道 如果行星架作为主动轴 两个太阳轮的转速和转动方向是不确定的 甚至两个太阳轮的转动方向是相反的 车辆直行状态下 这种差速器的特性就是 给两个半轴传递的扭矩相同 在一个驱动轮悬空情况下 如果传动轴 是匀速转动 有附着力的驱动轮是没有驱动力的 如果传动轴是加速转动 有附着力的驱动轮的驱动力等于悬空车轮 的角加速度和转动惯量的乘积 车辆转弯轮胎不打滑的状态下 差速器连接的两个半轴的扭矩方向是相反的 给车辆提供向前驱动力的 只有内 侧的车轮 行星架和内侧的太阳轮之间由等速传动变成了减速传动 驾驶感觉就是弯道加速比直道加速更有力 开式差速器的优点就是在铺装路面上转行行驶的效果最好 缺点就是在一个驱动轮丧失附着力的情况下 另外一 个也没有驱动力 开式差速器的适用范围是所有铺装路面行驶的车辆 前桥驱动和后桥驱动都可以安装 限滑差速器种类限滑差速器种类 精品文档 9欢迎下载 限滑差速器用于部分弥补开式差速器在越野路面的传动缺陷 它是在开式差速器的机构上加以改进 在差速器 壳的边齿轮之间增加摩擦片 对应于行星齿轮组来讲 就是在行星架和太阳轮之间增加了摩擦片 增加太阳轮与行星 架自由转动的阻力力矩 限滑差速器提供的附加扭矩 与摩擦片传递的动力和两驱动轮的转速差有关 在开式差速器结构上改进产生的 LSD 是 Limited Slip Differential 的缩写 中文翻译为限滑差速器 不能 做到 100 的限滑 因为限滑系数越高 车辆的转向特性越差 LSD 具备开式差速器的传动特性和机械结构 优点就是提供一定的限滑力矩 缺点是转向特性变差 摩擦片寿命 有限 LSD 的适用范围是铺装路面和轻度越野路面 通常用于后驱车 前驱车一般不装 因为 LSD 会干涉转向 限滑系 数越大 转向越困难 常用的抗滑差速器有 强制锁止式差速器 高摩擦自锁式差速器 有摩擦片式 滑块凸轮式等结构型式 牙 嵌式自由轮差速器和托森差速器等 强制锁止式差速器 精品文档 10欢迎下载 托森轮间差速器 1 差速器壳 2 直齿轮轴 3 半轴 4 直齿轮 5 主减速器被动齿轮 6 蜗 伦 7 蜗杆 锁止差速器应用于真正的越野车辆 这类差速器和开式差速器的组件相同 但是其中添加了电子 气动或液压 机械装置 从而将两个输出小齿轮锁在一起 此机械装置通常通过开关手动激活 并且在激活时 两个车轮将以相同 的速度旋转 当一个车轮离开地面时 其他车轮将不受影响 两个车轮将继续以相同的速度旋转 仿佛没有发生过任 何改变 Torsen 差速器是一种纯粹的机械设备 它没有电子装置 离合器或粘性液体 当每个车轮承受的扭矩相等时 Torsen Torque Sensing 的缩写 差速器与开式差速器的原理相同 当一个车轮开始失去摩擦力时 扭矩的差异导致 Torsen 差速器中的齿轮捆绑到一起 差速器中的齿轮的设计了决定扭矩斜交比 例如 如果设计了一个斜交比为 5 1 的 Torsen 差速器 则具有良好牵引的那个车轮将要承受多于 5 倍的扭矩 这些设备通常应用于高性能全轮驱动的车辆上 类似于黏性耦合器 它们常被用于在前轮和后轮之间传输动力 在此应用中 Torsen 优于粘性耦合器 因为它在实际打滑发生之前已向稳定的车轮传输扭矩 然而 如果一组车轮完全失去牵引 Torsen 差速器将不能对其他组车轮施加扭矩 斜交比确定可以传输的扭矩 的大小 而 0 的五倍仍是 0 差速器的工作原理和工作状态 差速器的工作原理和工作状态 行星齿轮的自转 差速器工作时 行星齿轮绕行星齿轮轴的旋转称为行星齿轮的自转 行星齿轮的公转 差速器工作时 行星齿轮绕半轴轴线的旋转称为行星齿轮的公转 精品文档 11欢迎下载 1 汽车直线行驶时 主减速器的从动锥齿轮驱动差速器壳旋转 差速器差驱动行星齿轮轴旋转 行星齿轮轴 驱动行星齿轮公转 半轴齿轮在行星齿轮的夹持下同速同向旋转 此时 行星齿轮只公转 不自动 左右车轮和转速 等于从动锥齿轮的转速 2 汽车转弯时 行星齿轮在公转的同时 产生了自转 即绕行星齿轮轴的旋转 造成一侧半轴齿轮转速的增 加 而加一侧半轴齿轮转速的降低 两侧车轮以不同的转速旋转 此时 一侧车轮增加的转速等于另一侧车轮减少的 转速 3 当将两个驱动轮支起后 车轮离地 如果我们转一侧的车轮 另一侧车轮反方向同速旋转 这时 差速器 内的行星齿轮只自转 不公转 两侧半轴齿轮以相反的方向旋转 从而带动两侧车轮反方向同速旋转 3 3 半轴 半轴 半轴是将差速器传来的扭矩再传给车轮 驱动车轮旋转 推动汽车行驶的实心轴 由于轮毂的安装结构不同 而半轴的受力情况也不同 所以 半轴分为全浮式 半浮式 3 4 浮式三种型式 1 全浮式半轴 全浮式半轴 一般大 中型汽车均采用全浮式结构 半轴的内端用花键与差速器的半轴齿轮相连接 半轴的外端锻出凸缘 用螺栓和轮毂连接 轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子轴承文承在半轴套管上 半轴套管与后桥壳压配成一体 组成 驱动桥壳 用这样的支承形式 半轴与桥壳没有直接联系 使半轴只承受两端驱动扭矩而不承受任何弯矩 这种半轴 称为 全浮式 半轴 所谓 浮 意即半轴不受弯曲载荷 全浮式半轴 外端为凸缘盘与轴制成一体 但也有一些载 重汽车把凸缘制成单独零件 并借花键套合在半轴外端 因而 半轴的两端都是花键 可以换头使用 2 半浮式半轴 精品文档 12欢迎下载 半浮式半轴 半浮式半轴的内端与全浮式的一样 不承受弯扭 其外端通过一个轴承直接支承在半轴外壳的内侧 这种支承 方式将使半轴外端承受弯矩 因此 这种半袖除传递扭矩外 还局部地承受弯矩 故称为半浮式半轴