轻型货车驱动桥设计【毕设含CAD图纸、说明书】
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毕业设计开题论证报告专专 业业 学生姓名学生姓名 班班 级级 学学 号号 指导教师指导教师 完成日期完成日期 1课题名称：课题名称：低速载货汽车驱动桥的设计低速载货汽车驱动桥的设计一、一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述驱动桥的设计在低速载货汽车设计中占有很重要的地位，该课题来源于生产实际。为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及加入世贸组织后国内外汽车产业发展的新形势，推进汽车产业结构调整和升级，全面提高汽车产业国际竞争力，满足消费者对汽车产品日益增长的需求，促进汽车产业健康发展，特制定汽车产业发展政策。通过该政策的实施，使我国汽车产业在 2010 年前发展成为国民经济的支柱产业，为实现全面建设小康社会的目标做出更大的贡献。政府职能部门依据行政法规和技术规范的强制性要求，对汽车、农用运输车(低速载货车及三轮汽车，下同)、摩托车和零部件生产企业及其产品实施管理，规范各类经济主体在汽车产业领域的市场行为。低速载货汽车，在汽车发展趋势中，有着很好的发展前途。生产出质量好，操作简便，价格便宜的低速载货汽车将适合大多数消费者的要求。在国家积极投入和支持发展汽车产业的同时，能研制出适合中国国情，包括道路条件和经济条件的车辆，将大大推动汽车产业的发展和社会经济的提高。二、本课题拟解决的问题二、本课题拟解决的问题协调总体设计驱动桥结构型式分析和主要参数的确定后驱动桥结构设计三、解决方案及预期效果三、解决方案及预期效果 设计出小型低速载货汽车的驱动桥，包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件，配合其他同组同学，协调设计车辆的全局。使设计出的产品使用方便，材料使用最少，经济性能最高 2四、课题进度安排四、课题进度安排10.03.0610.03.07 布置任务10.03.0610.03.17 调查研究，收集资料，熟悉课题,毕业实习10.03.1810.03.31 总体设计，方案论证10.04.0110.05.10 部件、零件设计阶段10.05.1110.06.04 编写说明书10.06.0510.06.07 毕业设计预答辩10.06.0810.06.11 修改整理10.06.1210.06.13 复查材料10.06.1410.06.16 毕业答辩10.06.1710.06.18 材料整理装袋五、指导教师意见五、指导教师意见 年年 月月日日六、专业系意见六、专业系意见 年年 月月日日七、学院意见七、学院意见 年年 月月日日动动力力传动传动系系A 动力传动系有两个作用：它把动力从发动机传送到驱动轮上，动力传动系有两个作用：它把动力从发动机传送到驱动轮上，并且改变扭矩的大小。动力传动系包括：并且改变扭矩的大小。动力传动系包括：1.1.发动机：制造动力发动机：制造动力2.2.变速器变速器: :不是手动就是自动不是手动就是自动 3.3.离合器：仅用在手动变速器或者离合器：仅用在手动变速器或者液力变矩器液力变矩器 4.4.驱动轴：把动力从变速器传到差速器驱动轴：把动力从变速器传到差速器 5.5.差速器：差速器：将动力传到两个驱动轴上。将动力传到两个驱动轴上。 手动变速器手动变速器 手动变速器的作用是，把发动机动力传送到传动轴和驱手动变速器的作用是，把发动机动力传送到传动轴和驱动轮动轮。变速器内的齿轮，改变车辆驱动轮和发动机之间转变速器内的齿轮，改变车辆驱动轮和发动机之间转速和扭矩的比例。这样保持发动机的输出尽可能的靠近改速和扭矩的比例。这样保持发动机的输出尽可能的靠近改变路面速度和最低速度。变路面速度和最低速度。 一个手动的驱动桥，是一个由手动变速器，差速器，传一个手动的驱动桥，是一个由手动变速器，差速器，传动轴组成的。大多数前轮驱动汽车装有一个驱动桥。这样动轴组成的。大多数前轮驱动汽车装有一个驱动桥。这样的驱动桥也能在一些前置引擎或者后轮驱动，四轮驱动的的驱动桥也能在一些前置引擎或者后轮驱动，四轮驱动的汽车，在后置引擎和后轮驱动的汽车上看到。汽车，在后置引擎和后轮驱动的汽车上看到。 一个手动变速器包括使用一个离合器来消除发动机扭矩一个手动变速器包括使用一个离合器来消除发动机扭矩到变速器输入轴。离合器允许这样渐渐发生以至于汽车能到变速器输入轴。离合器允许这样渐渐发生以至于汽车能够启动。够启动。 手动变速器通常有四到五个档位，而且一般有手动变速器通常有四到五个档位，而且一般有“超速档超速档”，对于在路上的燃油经济性这样就意味着输出轴比输入轴转对于在路上的燃油经济性这样就意味着输出轴比输入轴转的更快。当你使用变速器的时候，要维持同样的速度，将的更快。当你使用变速器的时候，要维持同样的速度，将减少发动机转速的三分之一。减少发动机转速的三分之一。 离合器离合器 驾驶手动挡汽车，你踩下离合器，啮合了齿轮，然后松掉驾驶手动挡汽车，你踩下离合器，啮合了齿轮，然后松掉离合器而汽车会适应动力前进。离合器而汽车会适应动力前进。离合器可使车辆启动后发动机离合器可使车辆启动后发动机的动力被逐渐的加载，并可通过切断动力防止换挡时齿轮被咬的动力被逐渐的加载，并可通过切断动力防止换挡时齿轮被咬碎。离合器啮合时把发动机动力传送到变速器和驱动轮。离合碎。离合器啮合时把发动机动力传送到变速器和驱动轮。离合器分离停止动力传输，在没有动力传到驱动轮上的情况下，发器分离停止动力传输，在没有动力传到驱动轮上的情况下，发动机可以持续运转。动机可以持续运转。 离合器基本的部件是：飞轮，离合器盘，压力盘，分离轴承离合器基本的部件是：飞轮，离合器盘，压力盘，分离轴承和联接装置。和联接装置。 飞轮被螺栓固定在发动机的曲轴上。它的主要作用是传送发飞轮被螺栓固定在发动机的曲轴上。它的主要作用是传送发动机扭矩从发动机到变速器。动机扭矩从发动机到变速器。 离合器盘基本就是一块钢板，在飞轮和压力盘中间覆盖了一离合器盘基本就是一块钢板，在飞轮和压力盘中间覆盖了一种耐摩擦材料。种耐摩擦材料。 离合器盘螺栓连接在飞轮上。它包括一张薄片金属封盖，弹离合器盘螺栓连接在飞轮上。它包括一张薄片金属封盖，弹簧，一个给离合器盘提供摩擦表面的金属压力环。簧，一个给离合器盘提供摩擦表面的金属压力环。 分离轴承是离合器操纵机构的中心。当离合器踏板踩下时，分离轴承是离合器操纵机构的中心。当离合器踏板踩下时，分离轴承指向飞轮，压盘推进释放了挡板然后移动压盘弹簧片分离轴承指向飞轮，压盘推进释放了挡板然后移动压盘弹簧片到压盘弹簧弹力顶。到压盘弹簧弹力顶。 联接装置成倍地传送驾驶员腿部力量到离合器压盘的膜片。联接装置成倍地传送驾驶员腿部力量到离合器压盘的膜片。一个机械离合器连接装置通常由离合器踏板，一系列连接杆臂一个机械离合器连接装置通常由离合器踏板，一系列连接杆臂或者一组电缆。一个液压离合器联接装置大体上是由一个离合或者一组电缆。一个液压离合器联接装置大体上是由一个离合器制动缸和储存器，一组液压管路和一个从动缸。器制动缸和储存器，一组液压管路和一个从动缸。 自动变速器自动变速器 自动变速器和手动变速器严格的讲都能完成一样的工作，但自动变速器和手动变速器严格的讲都能完成一样的工作，但他们完成工作的方法完全不一样。手动变速器和自动变速器的他们完成工作的方法完全不一样。手动变速器和自动变速器的之间的根本区别在于手动变速器锁与不锁在不同的输出轴来实之间的根本区别在于手动变速器锁与不锁在不同的输出轴来实现各种传动比；而在自动变速器上，同一套齿轮装置能够提供现各种传动比；而在自动变速器上，同一套齿轮装置能够提供所有的不同传动比。行星齿轮副给这样的自动变速器制造了可所有的不同传动比。行星齿轮副给这样的自动变速器制造了可能。能。 自动变速器运用在许多后轮驱动和四轮驱动汽车上。自动驱自动变速器运用在许多后轮驱动和四轮驱动汽车上。自动驱动桥运用在大多数前轮驱动汽车上。一个驱动桥的主要零部件动桥运用在大多数前轮驱动汽车上。一个驱动桥的主要零部件和一个变速器的差不多，除了驱动桥拥有主减速器和差速器而和一个变速器的差不多，除了驱动桥拥有主减速器和差速器而变速器没有。变速器没有。 自动变速器通过液力变矩器接受发动机动力，被发动机曲轴自动变速器通过液力变矩器接受发动机动力，被发动机曲轴驱使。变换器的液压允许动力从液力变矩器传到变速器输入轴。驱使。变换器的液压允许动力从液力变矩器传到变速器输入轴。输入轴带动行星齿轮副提供不同的前进挡，空挡和倒档。通过输入轴带动行星齿轮副提供不同的前进挡，空挡和倒档。通过传动装置的功率由盘式离合器，单片离合器和摩擦片控制。传动装置的功率由盘式离合器，单片离合器和摩擦片控制。B 液力变矩器液力变矩器 现代自动变速器的核心是液力变矩器。它代替了手动变速器现代自动变速器的核心是液力变矩器。它代替了手动变速器的离合器来传输从发动机到变速器输出轴的动力。液力变矩器的离合器来传输从发动机到变速器输出轴的动力。液力变矩器提供了有利的成倍转速动力。提供了有利的成倍转速动力。 液力变矩器有三个部分帮助成倍提高动力：联接在发动机曲液力变矩器有三个部分帮助成倍提高动力：联接在发动机曲轴上的叶轮，一个涡轮连接在齿轮上的涡轮轴和在两者之间的轴上的叶轮，一个涡轮连接在齿轮上的涡轮轴和在两者之间的导向轮。导向轮。 液力变矩器里面充满了变速器液体，那些液体被泵轮叶片驱液力变矩器里面充满了变速器液体，那些液体被泵轮叶片驱动。当叶轮旋转到一定速度时，涡轮被叶轮带动开始旋转。动。当叶轮旋转到一定速度时，涡轮被叶轮带动开始旋转。 行星齿轮组行星齿轮组 行星齿轮组提供不同的齿轮传动比，使汽车在正确的方向正行星齿轮组提供不同的齿轮传动比，使汽车在正确的方向正确的速度上行驶。一个行星齿轮组由一个太阳轮，行星齿轮和确的速度上行驶。一个行星齿轮组由一个太阳轮，行星齿轮和一个齿圈组成。一个齿圈组成。 行星齿轮组的中心是太阳轮。行星齿轮围绕着太阳轮，就像行星齿轮组的中心是太阳轮。行星齿轮围绕着太阳轮，就像我们的地球和其他行星在我们的太阳系。这些齿轮被安装在行我们的地球和其他行星在我们的太阳系。这些齿轮被安装在行星齿轮架上而且每个齿轮都在独立的轴上旋转。行星齿轮是恒星齿轮架上而且每个齿轮都在独立的轴上旋转。行星齿轮是恒定不变的啮合在太阳轮和齿圈上。齿圈是行星齿轮组远离中心定不变的啮合在太阳轮和齿圈上。齿圈是行星齿轮组远离中心的齿。的齿。它有内齿而且围绕着其余的齿轮组。它的齿被恒定不变的啮合它有内齿而且围绕着其余的齿轮组。它的齿被恒定不变的啮合在在行星齿轮上。许多星系齿轮根据变速器所设计面对的负荷来运行星齿轮上。许多星系齿轮根据变速器所设计面对的负荷来运用在行星齿轮组上。对于高负荷，许多星系齿轮提高比内齿更用在行星齿轮组上。对于高负荷，许多星系齿轮提高比内齿更高的负荷来带动工作。高的负荷来带动工作。 星系齿轮组能够提供一个齿轮减速或者齿轮超速，前进挡或星系齿轮组能够提供一个齿轮减速或者齿轮超速，前进挡或者倒档，或者一个空挡。因为齿轮固定不变的啮合，变速齿轮者倒档，或者一个空挡。因为齿轮固定不变的啮合，变速齿轮被制造了而不再需要接合齿轮或者分离齿轮，它被运用在手动被制造了而不再需要接合齿轮或者分离齿轮，它被运用在手动变速器上。相反，离合器被运用的既要保持或者释放不同的齿变速器上。相反，离合器被运用的既要保持或者释放不同的齿轮组数量又要获得合适的旋转度和齿轮比。轮组数量又要获得合适的旋转度和齿轮比。 差速器差速器 在前轮驱动汽车上，差速器装置一般是变速驱动桥的部分组在前轮驱动汽车上，差速器装置一般是变速驱动桥的部分组成。在后轮驱动桥上，它是后桥的组成部分。在差速器壳内，成。在后轮驱动桥上，它是后桥的组成部分。在差速器壳内，是差速器行星齿轮轴，行星齿轮和差速器齿轮半轴。是差速器行星齿轮轴，行星齿轮和差速器齿轮半轴。 差速器围绕着齿圈旋转。轮轴边上的齿轮用花键联接在前桥差速器围绕着齿圈旋转。轮轴边上的齿轮用花键联接在前桥驱动桥或者后桥驱动桥上。驱动桥或者后桥驱动桥上。 当一辆汽车一直往前走，它的轮子也是自由旋转。引擎动力当一辆汽车一直往前走，它的轮子也是自由旋转。引擎动力被运用在行星齿轮，使它旋转行星齿轮。斜行星齿轮被围绕着被运用在行星齿轮，使它旋转行星齿轮。斜行星齿轮被围绕着齿圈旋转就像一个整体在旋转。各个车轴接收一样的动力，所齿圈旋转就像一个整体在旋转。各个车轴接收一样的动力，所以各个车轮以一样的速度旋转。以各个车轮以一样的速度旋转。 当汽车开到一个狭窄的角落，只有一个轮子自由地转动。扭当汽车开到一个狭窄的角落，只有一个轮子自由地转动。扭矩依然参与在行星齿轮间和齿圈间旋转，并使斜齿轮围绕着它矩依然参与在行星齿轮间和齿圈间旋转，并使斜齿轮围绕着它旋转。然而，一个轮轴被固定着和一个斜齿轮被迫在他们的轴旋转。然而，一个轮轴被固定着和一个斜齿轮被迫在他们的轴线上旋转和在他们齿轮上线上旋转和在他们齿轮上“漫游漫游” 。另一边被迫旋转因为它受到。另一边被迫旋转因为它受到齿轮旋转的力量，这些力量通过小齿轮传递。齿轮旋转的力量，这些力量通过小齿轮传递。 驱动轴驱动轴 一个驱动轴和万向节联接了变速器与后轮传动轴在大多数后一个驱动轴和万向节联接了变速器与后轮传动轴在大多数后轮驱动汽车上。许多四轮驱动汽车也用驱动轴和万向节，用第轮驱动汽车上。许多四轮驱动汽车也用驱动轴和万向节，用第一驱动轴放在分动器和后轮驱动轴间和第二驱动轴放在分动器一驱动轴放在分动器和后轮驱动轴间和第二驱动轴放在分动器和前轮驱动轴间。驱动轴有时称为螺旋轴。和前轮驱动轴间。驱动轴有时称为螺旋轴。 驱动轴和驱动轴和 U 型节提供了一种传递发动机扭矩到传动轴的方型节提供了一种传递发动机扭矩到传动轴的方法。万向节允许了驱动轴向上或下的移动，考虑到了悬架行程。法。万向节允许了驱动轴向上或下的移动，考虑到了悬架行程。一些驱动轴也有一个滑节，用来给驱动轴改变细小的长度变化一些驱动轴也有一个滑节，用来给驱动轴改变细小的长度变化来使汽车悬架高度改变。来使汽车悬架高度改变。 文 献 资 料专专 业业 学学 生生 姓姓 名名 班班 级级 学学 号号 指指 导导 教教 师师 .1文文 献献 资资 料料1温芳,黄华梁. 2004.6.基于模糊可靠度约束的差速器行星齿轮传动优化设计J. 2褚志刚,邓兆祥,李伟,陈德兵,周政平.汽车驱动桥壳结构破坏机理分析研究J. 3高杰,王俊奇.驱动桥单级主减速器总成装配技巧J.4陈朝阳,石琴,钱锋,温千虹,张翔. 2000.8.驱动桥壳多输入/多输出时域模态分析J.5王建中. 2004.6.提高汽车差速器壳螺栓冷镦冲头使用寿命的研究J. 6 王忠会,骆雨,贾毅.行星齿轮式桥间差速器的差速特性分析J.7 冯刚年,杨春永.装载机驱动桥主减速器壳体组件的结构改进J. 2345 PASSAGE A Power Train The power train serves two functions： it transmits power from the engine to the drive wheels, and it varies the amount of torque. The power train includes：1.engine：that produces power；2.transmission：either manual or automatic；3.clutch：used only on manual transmission, or torque converter.：used only on automatic transmission; 4.drive shaft：that transmits the power from transmission todifferential；5.that carries the power to the two wheel axles.See Fig.5-1. Manual transmission The function of a manual transmission,shown in Fig.5-2, is to transfer engine power to the drive shaft and rear wheels. Gears inside the transmission change the cars drive-wheel speed and torque in relation to engine speed and torque.This keeps the engines output matched as close as possible to varying road speeds and loads. A manual transaxle，shown in the Fig.5-3.,is a single unit composed of a manual transmission, differential, and drive axles. Most front-wheel-drive（FWD） carsare equipped with a transaxle. Such transaxle are also found on some front-engined or rear-wheel-drive （RWD）,four-wheel-drive（4WD）cars and on rear-enginedand rear-wheel-drive cars. A manual transmission requires use of a clutch to apply and remove engine torque to the transmission input shaft.The clutch allows this to happpen gradually so that the car can be started from a complete stop. Manual transmission usually have four or five speeds, and often have “overdrive”, which means that the output shaft can turn faster than the inputShaft for fuel economy on the highway. When you use it, it will reduce the engine speed by one-third,while maintaining the same road speed. Clutch Driving a car with a manual transmission, you depress the clutch, select a gear, and release the clutch while applying power to get the car to move. The clutch allows engine power to be applied gradually when a vehicle is starting out, and interrupts power to avoid gear crunching when shifting. Engaging the clutch allows power to transfer from the engine to transmissionand drive wheel. Disengaging the clutch stops the power transfer and allows the engine to continue turning without force to the drive wheels. The clutch basic components are：the flywheel, clutch disk, pressure plate, release bearing and linkage. See Fig.5-4. The flywheel is bolted to the crankshaft of the engine. Its main function is to transfer engine torque from the engine to the transmission. The clutch disk is basically a steel plate, covered with a frictional material that goes between the flywheel and the pressure plate. A pressure plate is bolted to the flywheel. It includes a sheet metal cover, heavy release springs, a metal pressure ring that provides a friction surface for the clutch disk. The release bearing is the heart of clutch operation. When the clutch pedalis depressed, the throw-out bearing moves toward the flywheel, pushing in the pressure plates release fingers and moving the pressure plate fingers or levers against pressure plate spring force. The linkage transmits and multiplies the drivers leg force to the fork ofthe clutch pressure plate. A mechanical clutch linkage usually consists of the clutch pedal, a series of linkage rods and arms, or a cable. A hydraulic clutch linkage typically includes a clutch master cylinder and reservoir, a hydraulic line and a slave cylinder. Automatic transmission Both an automatic transmission and a manual transmission accomplish exactly the same thing, but they do it in totally different ways. The key difference between a manual and an automatic transmissions is that the manual transmission locks and unlocks and different sets of gears to the output shaft to achieve the various gear ratios, while in an automatic transmission, the same set of gears produces all of different gear ratios. The planetary gear-set is the device that makes this possible in an automatic. Automatic transmissions are used in many rear-wheel-drive and four-wheel-drive vehicles. Automatic transaxles are used in most front-wheel-drive vehicles. The major components of a transaxle are the same as those in a transmission, except the transaxle assembly includes the final drive and differential gears, in addition to the transmission. An automatic transmission receives engine power through a torque converter,which is driven by the engines crankshaft. Hydraulic pressure in the converter allows power to flow from the torque converter to the transmissions input shaft. The input shaft drives a planetary gear set that provides the different forward gears, a neutral position, and one reverse gear. Power flow through the gears is controlled by multiple-disk clutches, one-way clutches, and friction bands.Passage B Power TrainTorque Converter The key to the modern automatic transmission is the torque converter. It takes the place of a clutch in a manual transmission to send the power from the engine to the transmission input shaft. The torque converter offers the advantage of multiplying the turning power provided by the engine. It has three parts that help multiply the power：an impeller（or pump）connected to the engines crankshaft, a turbine to turn the turbine shaft which is connected to the gears, and a stator（or guide wheel）between the two. See Fig. 5-6. The torque converter is filled with transmission fluid that is moved by impeller blades. When the impeller spins above a certain speed, the turbine spins, driven by the impeller. Planetary Gearing Planetary gears provide for the different gear ratios needed to move a vehicle in the desired direction at the correct speed. A planetary gear set consists of a sun gear, planet gears, and a internal ring. See Fig. 5-7. In the center of the planetary gear set is the sun gear.Planet gears surround the sun gear, just like the earth and other planets in our solar system. These gears are mounted and supported by the planet carrier and eachgear spins on its own separate shaft. The planet gears are in constant mesh with the sun and ring gears. The ring gear is the outer gear of the gear set. Its has internal teeth and surrounds the rest of the gear set. Its gear teeth are in constant mesh with the planet gears. The number of planet gearsused in a planetary gear set varies according to the loads the transmission is designed to face. For heavy loads, the number of planet gears is increased to spread the work load over more gear teeth. The planetary gear set can provide a gear reduction or overdrive, direct drive or reverse, or a neutral position. Because the gears in constant mesh, gear changes are made without engaging or disengaging gears, as is required in a manual transmission. Rather, clutches and bands are used to either hold or release different members of the gear set to get the proper direction of rotation and/or gear ratio. Different On FWD cars, the differential unit is normally part of the transaxle assembly. On RWD cars, it is part of the rear axle assembly. Located inside the differential case are the differential pinion shafts and gears and the differential side gears. See Fig.5-8 The differential assembly revolves with the ring gear. Axle side gears are splined to the rear axle or front axle drive shafts. When an automobile is moving straight ahead, both wheels are free to rotate. Engine power is applied to the pinion gear, which rotates the ring gear.Beveled pinion gears are carried around by the ring gear and rotate as one unit. Each axle receives the same power, so each wheel turns at the same speed. See Fig. 5-9. When the car turns a sharp corner, only one wheel rotates freely. Torque still comes in on the pinion gear and rotates the ring gear, carrying the beveled pinions around with it. However, one axle is held stationary and the beveled pinions are forced to rotate on their own axis and “walk around” their gear. The other side is forced to rotate because it is subjected to the turning force of the ring gear, which is transmitted through the pinions. See Fig. 5-10. Drive shaft A drive shaft and universal joints（U-joints） connect the transmission to the rear drive axle on most rear-wheel-drive vehicles. Many four-wheel-drive vehicles also use drive shafts and universal joints, with one drive shaft between the transfer case and rear drive axle and a second drive shaft between the transfer case and the front drive axle. The drive shaft is sometimes called a propeller shaft. The drive shaft and U-joints provide a means of transferring engine torqueto drive axles. The universal joints allow the drive shaft to move up and down, to allow for suspension travel. Some drive shaft also have a slip joints that allows the drive shaft to make minor length changes as the vehicle suspension height changes. 驱动桥综述 汽车驱动桥的现状及发展趋势摘要汽车驱动桥的现状及发展趋势摘要:随着我国汽车工业的高随着我国汽车工业的高速发展速发展,作为汽车主要零部件之一的车桥系统也得到相应的发展。作为汽车主要零部件之一的车桥系统也得到相应的发展。各车桥生产厂家为了能在激烈的车桥产品市场中占有一定的份各车桥生产厂家为了能在激烈的车桥产品市场中占有一定的份额额,纷纷推出承载能力强、技术含量高、质量好的车桥总成。本纷纷推出承载能力强、技术含量高、质量好的车桥总成。本文从众多的车桥生产厂生产的产品中总结、归纳文从众多的车桥生产厂生产的产品中总结、归纳,分析了今后商分析了今后商用车车桥的发展。关键词用车车桥的发展。关键词:商用车；车桥；法规；发展；车桥现商用车；车桥；法规；发展；车桥现状引言：状引言： 近十几年来近十几年来,我国汽车工业发展迅猛我国汽车工业发展迅猛,特别是在我国加特别是在我国加入世贸后的这两三年时间里入世贸后的这两三年时间里,商用车的发展和乘用车一样的快速。商用车的发展和乘用车一样的快速。从从 2000 年到年到 2003 年年,全国商用车年销售量由全国商用车年销售量由 774901 辆增加到辆增加到了了 1211411 辆辆,总增长率高达总增长率高达 56.3%。汽车工业的发展带动了零。汽车工业的发展带动了零部件及相关产业的发展部件及相关产业的发展,作为汽车关键零部件之一的车桥系统也作为汽车关键零部件之一的车桥系统也得到相应的发展得到相应的发展,各生产厂家基本上形成了专业化、系列化、批各生产厂家基本上形成了专业化、系列化、批量化生产的局面。量化生产的局面。1 驱动桥的组成驱动桥主要由主减速器、差驱动桥的组成驱动桥主要由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。1）主减速器：主减速）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皮。主减速器类型较多，有单级、双足够的驱动力和适当的速皮。主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。由一对减速齿轮实现减速的装置，级、双速、轮边减速器等。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，东风称为单级减速器。其结构简单，重量轻，东风 BQl090 型等轻、型等轻、中型载重汽车上应用广泛。但是对一些载重较大的载重汽车，中型载重汽车上应用广泛。但是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。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。双级减速器有两组减速齿轮，实现两次通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮，实现两次减速增扭。减速增扭。2)差速器：差速器用以连接左右半轴，可使两侧车差速器：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。目前国产路面上行驶时，使前后驱动车轮之间产生差速作用。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。轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。3）半轴：它是将差速器）半轴：它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、以，半轴分为全浮式、半浮式、34 浮式三种型式。一般大、浮式三种型式。一般大、中型汽车均采用全浮式结构。而半浮式半轴这种结构型式主要中型汽车均采用全浮式结构。而半浮式半轴这种结构型式主要用于小客车。用于小客车。34 浮式半轴是受弯短的程度介于半浮式和全浮浮式半轴是受弯短的程度介于半浮式和全浮式之间。此式半轴目前应用不多，只在个别小卧车上应用，如式之间。此式半轴目前应用不多，只在个别小卧车上应用，如华沙华沙 M20 型汽车。型汽车。4）桥壳：整体式桥壳因强度和刚度性能好，）桥壳：整体式桥壳因强度和刚度性能好，便于主减速器的安装、调整和维修，而得到广泛应用。整体式便于主减速器的安装、调整和维修，而得到广泛应用。整体式桥壳因制造方法不同，可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管桥壳因制造方法不同，可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。分段式桥壳一般分为两段，由螺栓式和钢板冲压焊接式等。分段式桥壳一般分为两段，由螺栓 1将两段连成一体。分段式桥壳比较易于铸造和加工。目前应用将两段连成一体。分段式桥壳比较易于铸造和加工。目前应用整体式较多。整体式较多。2 汽车驱动桥现状现在，世界上货车普遍采用两汽车驱动桥现状现在，世界上货车普遍采用两种驱动桥结构种驱动桥结构单级减速双曲线螺旋锥齿轮副单级减速双曲线螺旋锥齿轮副;带轮边减速带轮边减速(行星行星齿轮传动齿轮传动)的双级主减速器。后者更适宜于最大程度地满足用户的双级主减速器。后者更适宜于最大程度地满足用户不同需要。在西欧，带轮边减速的双级主减速器后驱动桥只占不同需要。在西欧，带轮边减速的双级主减速器后驱动桥只占整个产品的整个产品的 40%，且有呈下降趋势，在美国只占，且有呈下降趋势，在美国只占 10%。其原因。其原因是这些地区的道路较好，采用单级减速双曲线螺旋锥齿轮副成是这些地区的道路较好，采用单级减速双曲线螺旋锥齿轮副成本较低，故大部分均采用这种结构。而亚洲、非洲和南美国家本较低，故大部分均采用这种结构。而亚洲、非洲和南美国家则采用带轮边减速的双级主减速器的驱动桥，用于非道路和恶则采用带轮边减速的双级主减速器的驱动桥，用于非道路和恶劣道路使用的车辆劣道路使用的车辆(工程自卸车、运水车等工程自卸车、运水车等)。因此可以得出结论。因此可以得出结论:一一个国家的道路愈差，则采用带轮边减速双级主减速器驱动桥愈个国家的道路愈差，则采用带轮边减速双级主减速器驱动桥愈多，反之，则愈少。国外汽车驱动桥已普遍采用限滑差速器多，反之，则愈少。国外汽车驱动桥已普遍采用限滑差速器N 一一 Pin 牙嵌式或多片摩擦盘式牙嵌式或多片摩擦盘式 、湿式行车制动器等先进技、湿式行车制动器等先进技术。限滑差速器大大减少了轮胎的磨损，而湿式行车制动器则术。限滑差速器大大减少了轮胎的磨损，而湿式行车制动器则提高了主机的安全性能，简化了维修工作。国内仅一部分车使提高了主机的安全性能，简化了维修工作。国内仅一部分车使用用 N。一。一 Pin 牙嵌式差速器。限滑差速器成本较高，因而在多牙嵌式差速器。限滑差速器成本较高，因而在多数国产驱动桥上一直没有得到应用。目前向国内提供限滑差速数国产驱动桥上一直没有得到应用。目前向国内提供限滑差速器的制造商主要是美国器的制造商主要是美国 TraCtech 公司和德国采埃孚公司。美国公司和德国采埃孚公司。美国Tractech 公司在苏州的工厂即将建成投产，主要生产公司在苏州的工厂即将建成投产，主要生产 N。一。一sPin 牙嵌式、多片摩擦盘式和户下牙嵌式、多片摩擦盘式和户下 O 比例扭矩比例扭矩(三周节三周节)差速器差速器(锁紧系数锁紧系数 3.5)。国内如徐工、鼎盛天工等主机制造商等原来自。国内如徐工、鼎盛天工等主机制造商等原来自制一部分制一部分 N。一。一 sPin 牙嵌式差速器，后因质量不过关而放弃。牙嵌式差速器，后因质量不过关而放弃。国内有几个制造商生产比例扭矩差速器，但均为单周节，锁紧国内有几个制造商生产比例扭矩差速器，但均为单周节，锁紧系数系数 138，较三周节要小得多。徐州良羽传动机械有限公司在，较三周节要小得多。徐州良羽传动机械有限公司在停车制动器停车制动器(液压液压)上也做了一些工作，主要用于重型卡车产品，上也做了一些工作，主要用于重型卡车产品，但国产此类产品的可靠性还有待提高。美国戴纳但国产此类产品的可靠性还有待提高。美国戴纳(Dana)公司斯公司斯皮赛尔皮赛尔(饰饰 icer)重型车桥和制动器部最近研制成新一代货车用中重型车桥和制动器部最近研制成新一代货车用中型和重型科尔德型和重型科尔德(Gold)系列车桥，其中一种重型单级减速驱动系列车桥，其中一种重型单级减速驱动桥和两种中型单级减速驱动桥已投人生产。除供应纳维斯塔桥和两种中型单级减速驱动桥已投人生产。除供应纳维斯塔(Navi-star)国际公司和麦克国际公司和麦克(众众 ack)货车公司用外，并将积极开货车公司用外，并将积极开拓世界市场。新型科尔德重型拓世界市场。新型科尔德重型 523 压压 S 单级桥标定载荷单级桥标定载荷1044Okg，采用新设计的恒齿高准双曲面齿轮，直径，采用新设计的恒齿高准双曲面齿轮，直径 470m 垃。垃。该齿轮采用专利工艺加工，齿根全圆弧倒角，比传统的准双曲该齿轮采用专利工艺加工，齿根全圆弧倒角，比传统的准双曲面齿轮更坚固。该齿轮具有表面塑性变形小，产生的热量少，面齿轮更坚固。该齿轮具有表面塑性变形小，产生的热量少，使用寿命长，效率高等优点，据试验表明，新的使用寿命长，效率高等优点，据试验表明，新的 523 作作 S 车桥车桥比先前比先前 10440kg 车桥的使用寿命提高车桥的使用寿命提高 2 倍，如在倍，如在 523 于于 S 车轿车轿上加装控制式差速锁上加装控制式差速锁(5230 一一 SL 型型)还能大大提高在恶劣环境下还能大大提高在恶劣环境下的牵引力。来用整体式球墨铸铁外壳制成的的牵引力。来用整体式球墨铸铁外壳制成的 5135 一和一和 5150 一一S 两种型号的中型桥，额定载荷分别为两种型号的中型桥，额定载荷分别为 6129kg 和和 6810kg，传动，传动比值范围比值范围 3.07、4.78。这两种车桥是为低断面轮胎，较高速度。这两种车桥是为低断面轮胎，较高速度车辆而设计的。其为快速和长途运输需求而安装锥形滚柱轴承车辆而设计的。其为快速和长途运输需求而安装锥形滚柱轴承具有较高承载能力具有较高承载能力;其高频淬火的车桥轴使用寿命长，适用多种其高频淬火的车桥轴使用寿命长，适用多种润滑剂的三唇橡胶油封密封性能好。润滑剂的三唇橡胶油封密封性能好。3 驱动桥的发展方向驱动桥的发展方向 3.1 驱动桥向重载方向发展驱动桥向重载方向发展 随着我国基础设施建设投资的不断随着我国基础设施建设投资的不断加大以及水电、矿业、油田、公路、城市交通运输和环保工程加大以及水电、矿业、油田、公路、城市交通运输和环保工程建设等项目的增加建设等项目的增加,加大了重型车的需要加大了重型车的需要,为重型车的发展创造了为重型车的发展创造了广阔的市场空间。重型汽车近年来生产总量直线上升广阔的市场空间。重型汽车近年来生产总量直线上升,2001 年全年全国重型汽车比上年同期增长国重型汽车比上年同期增长 91.67%,2002 年为年为 60.97%,2003 年年为为 3.22%,重型汽车的用车环境及其它各项指标发生了很多的变重型汽车的用车环境及其它各项指标发生了很多的变化化,标载吨位不断向大的方向发展标载吨位不断向大的方向发展,多轴车上升明显。我国多轴车上升明显。我国汽车汽车工业工业“十五十五”规划规划指出指出,载货车要重点发展适应高速公路需要的载货车要重点发展适应高速公路需要的(排量排量 9L 以上以上,输出功率输出功率 220kW 以上以上)重型车重型车,主要为大功率牵引主要为大功率牵引车及其它大型化、长途化、高速化、专用化等重型专用车。各车及其它大型化、长途化、高速化、专用化等重型专用车。各汽车生产厂家为了实现汽车的高吨位汽车生产厂家为了实现汽车的高吨位,对车辆的行驶系进行了加对车辆的行驶系进行了加强强,通过采用多轴行驶系或空气悬架结构通过采用多轴行驶系或空气悬架结构,满足车辆的轴荷限值和满足车辆的轴荷限值和提高行驶平顺性。针对重型车的发展提高行驶平顺性。针对重型车的发展,为了不断满足重型车的需为了不断满足重型车的需要要,车桥也必须向着重载、高速的方向发展。许多车桥专业生产车桥也必须向着重载、高速的方向发展。许多车桥专业生产厂也针对重型车发展的趋势厂也针对重型车发展的趋势,通过加强桥壳、强化传动齿轮等方通过加强桥壳、强化传动齿轮等方式式,纷纷推出重吨位的前纷纷推出重吨位的前/后桥总成后桥总成,最大载重量达最大载重量达 26 吨。吨。3.2 驱驱动桥向多联驱动桥发展动桥向多联驱动桥发展 为了规范道路车辆的制造为了规范道路车辆的制造,为治理超为治理超限超载提供技术上的准则限超载提供技术上的准则,由国家发改委、交通部、公安部共同由国家发改委、交通部、公安部共同提出的强制性标准提出的强制性标准 GB1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值质量限值于于 2004 年年 4 月月 28 日发布日发布,该标准对汽车车桥的载荷该标准对汽车车桥的载荷进行了明确规定进行了明确规定:单轴挂车轴荷的最大限值每侧单胎为单轴挂车轴荷的最大限值每侧单胎为 6000kg,每侧双胎为每侧双胎为 10000kg,并装双轴挂车轴荷的最大限值为并装双轴挂车轴荷的最大限值为 20000kg,并装三轴挂车轴荷的最大限值为并装三轴挂车轴荷的最大限值为 24000kg。这样。这样,为了实现车辆为了实现车辆多拉快跑又不违反国家法规多拉快跑又不违反国家法规,各汽车生产厂家在各汽车生产厂家在 6X4、8X4 等多等多轴车的基础上推出了轴车的基础上推出了 10X6 以上的多轴重型车。但这些多轴车以上的多轴重型车。但这些多轴车都是在双联驱动桥的基础上增加浮动桥而成都是在双联驱动桥的基础上增加浮动桥而成,虽然其称虽然其称 10X6,但但实际起驱动作用的只有两个驱动桥实际起驱动作用的只有两个驱动桥,这样这样,由于驱动桥不能对车轮由于驱动桥不能对车轮进行合理的扭矩分配进行合理的扭矩分配,使得增加浮动桥后的整车行驶系没有很好使得增加浮动桥后的整车行驶系没有很好地发挥车桥驱动的作用。为了能合理地分配扭矩地发挥车桥驱动的作用。为了能合理地分配扭矩,以满足某些独以满足某些独立悬挂多轴驱动车型的使用立悬挂多轴驱动车型的使用,一些车桥生产厂家自主研发了三联一些车桥生产厂家自主研发了三联驱动桥驱动桥,三联驱动桥的扭矩分配原理是三联驱动桥的扭矩分配原理是:每一个驱动桥都可以得到每一个驱动桥都可以得到从发动机传出的扭矩的从发动机传出的扭矩的 1/3。这样就可以在很大限度上满足多轴。这样就可以在很大限度上满足多轴车的需要车的需要,合理分配从发动机传到车轮上的扭矩合理分配从发动机传到车轮上的扭矩,提高这类车型的提高这类车型的可靠性和安全性可靠性和安全性,并为以后的四联、五联驱动桥打下科学基础。并为以后的四联、五联驱动桥打下科学基础。3.3 增加驱动桥附件的技术含量增加驱动桥附件的技术含量 据分析据分析,不管重型车的技术不管重型车的技术含量提升得多快含量提升得多快,在未来在未来 1015 年内大多数重型车的车桥和悬架年内大多数重型车的车桥和悬架结构不会有明显的改变结构不会有明显的改变,传统的结构和型式仍处于主导地位。那传统的结构和型式仍处于主导地位。那怎样在相同结构的基础上推出各自车桥的亮点呢怎样在相同结构的基础上推出各自车桥的亮点呢?这是每一个专这是每一个专业厂必须不断研究的问题。以前业厂必须不断研究的问题。以前,各厂家主要是在载重吨位上进各厂家主要是在载重吨位上进行竞争行竞争,但在国家法规的限定下但在国家法规的限定下,车桥的载重能力不可能有太多的车桥的载重能力不可能有太多的增加增加,现在各专业厂采用最多的方法是现在各专业厂采用最多的方法是:不断增加车桥及其附件的不断增加车桥及其附件的技术含量技术含量,从桥壳的制造工艺、车桥的减速形式、车轮的制动方从桥壳的制造工艺、车桥的减速形式、车轮的制动方式等方面入手式等方面入手,通过吸收国外一些先进的技术通过吸收国外一些先进的技术,推出具有本企业特推出具有本企业特色、结构先进、承载能力强的车桥色、结构先进、承载能力强的车桥,不断提升产品的制造质量及不断提升产品的制造质量及服务质量。服务质量。3.3.1 从桥壳的制造技术上从桥壳的制造技术上 寻求制造工艺先进、寻求制造工艺先进、制造效率高、成本低的方法制造效率高、成本低的方法,使桥壳在原有的基础上具有结构先使桥壳在原有的基础上具有结构先进、简单、强度高的特点。目前进、简单、强度高的特点。目前,桥壳的制造方法主要有桥壳的制造方法主要有: (1)冲冲焊桥壳焊桥壳:冲焊桥壳工艺是经过气割下料后冲焊桥壳工艺是经过气割下料后,中频加热冲压成型后两中频加热冲压成型后两半对焊。这是一种传统的桥壳加工形式半对焊。这是一种传统的桥壳加工形式,具有工艺简单、材料利具有工艺简单、材料利用率高、质量小、韧性高、弹性好、成本低的优点。但由于冲用率高、质量小、韧性高、弹性好、成本低的优点。但由于冲焊过程中焊过程中,材料受热材料受热,使得材料分子结构发生了变化使得材料分子结构发生了变化,失去了原有失去了原有的状态致使强度降低。同时的状态致使强度降低。同时,由于在焊接过程中由于在焊接过程中,不可避免地出现不可避免地出现焊接缺陷焊接缺陷,而焊接缺陷是影响整体强度的主要原因之一。而焊接缺陷是影响整体强度的主要原因之一。 (2)铸造桥壳铸造桥壳:具有刚性好、强度高、塑性变形小、易铸成等强度梁具有刚性好、强度高、塑性变形小、易铸成等强度梁等优点等优点,但韧性及弹性没有冲焊桥壳好。为了达到更大的承载能但韧性及弹性没有冲焊桥壳好。为了达到更大的承载能力力,往往以加大截面、增加安装尺寸的方式进行局部加强往往以加大截面、增加安装尺寸的方式进行局部加强,这就使这就使得整体质量大、铸造质量不易保证、成本较高得整体质量大、铸造质量不易保证、成本较高,不适合整车进行不适合整车进行轻量化及降成本设计。轻量化及降成本设计。 (3)整体冷成型无焊缝桥壳整体冷成型无焊缝桥壳:这是一种这是一种新型的桥壳成型方式新型的桥壳成型方式,其特点是采用国际最先进的低合金无缝钢其特点是采用国际最先进的低合金无缝钢管整体冷成形管整体冷成形,无纵向焊缝无纵向焊缝,消除了由于材料受热而使晶格发生变消除了由于材料受热而使晶格发生变化后强度下降的影响。在冷成形的过程中化后强度下降的影响。在冷成形的过程中,反而使强度大幅度提反而使强度大幅度提高高,据实验据实验,冷成形桥壳的抗弯和疲劳强度比热成型两半壳焊接桥冷成形桥壳的抗弯和疲劳强度比热成型两半壳焊接桥壳可提高近一倍。壳可提高近一倍。3.3.2 从齿轮减速形式上从齿轮减速形式上 从传统的中央从传统的中央单级减速发展到了现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器单级减速发展到了现在的中央及轮边双级减速或双级主减速器结构结构,不但扩宽了车桥转速比的范围不但扩宽了车桥转速比的范围,有利于输出转速及输出扭矩有利于输出转速及输
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