第五章（一）轮式桥

工程机械驱动桥第二节驱动桥的结构方案分析图5-1非断开式驱动桥(整体)1-主减速器2-套筒3-差速器4、7半轴5-调整螺母8-桥壳断开式驱动桥二、主减速器主、从动锥齿轮的支承方案第三节主减速器设计一、主减速器结构方案分析（一）齿轮类型a)螺旋锥齿轮传b)双曲面齿轮传动;c)圆柱齿轮传动d)蜗杆传动（二）主减速器的减速形式:单级减速、双级减速、双速减速、单双级贯通、单级减速配以轮边减速双级减速配以轮边减速等。三、主减速器锥齿轮主要参数的选择四、主减速器锥齿轮强度计算五、主减速器锥齿轮轴承的载荷计算六、锥齿轮的材料第三节主减速器设计一、主减速器结构方案分析图5—3主减速器齿轮传动形式a)螺旋锥齿轮传b)双曲面齿轮传动c)圆柱齿轮传动d)蜗杆传动一、主减速器结构方案分析主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。（一）齿轮类型螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。但是在工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。1.螺旋锥齿轮传动螺旋锥齿轮螺旋角是指在锥齿轮节锥表面展开图上的齿线任意一点c的切线TT与该点和节锥顶点连线oL之间的夹角。在齿面宽中点处的螺旋角称为中点螺旋角。通常不特殊说明，则螺旋角系指中点螺旋角

2.双曲面齿轮传动

双曲面齿轮1)当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比（主动齿轮大）。2)当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮有较大的直径D1，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。3)当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮为小，因而有较大的离地间隙。1)双曲面齿轮传动比螺旋锥齿轮传动有如下优点：

双曲面齿轮传动比螺旋锥齿轮传动有如下优点：3．圆柱齿轮传动(主减速器)圆柱齿轮传动(图5—3c)一般采用斜齿轮，广泛应用于发动机横置且前置前驱动的轿车驱动桥(图5—5)和双级主减速器贯通式驱动桥。（二）主减速器的减速形式:单级减速、双级减速、双速减速、单双级贯通、单级减速配以轮边减速双级减速配以轮边减速等。单级减速螺旋锥齿轮双级主减速器螺旋锥齿轮圆柱齿轮双级主减速器布置方案3.双速主减速器双速主减速器内由齿轮的不同组合可获得两种传动比。它与普通变速器相配合，可得到双倍于变速器的挡位。双速主减速器的高低挡减速比是根据车辆的使用条件、发动机功率及变速器各挡速比的大小来选定的。双速主减速器的换挡是由远距离操纵机构实现的，一般有电磁式、气压式和电一气压综合式操纵机构。由于双速主减速器无换挡同步装置，因此其主减速比的变换是在停车时进行的。双速主减速器主要在一些单桥驱动的重型汽车上采用。操纵a)圆柱齿轮式b)行星齿轮式两种传动比双速主减速单级贯通式主减速器a)双曲面齿轮式b)蜗轮蜗杆式4．贯通式主减速器贯通式主减速器根据其减速形式可分成单级和双级两种。单级贯通式主减速器具有结构简单，体积小，质量小，并可使中、后桥的大部分零件，尤其是使桥壳、半轴等主要零件具有互换性等优点，主要用于轻型多桥驱动的汽车上。根据减速齿轮形式不同，单级贯通式主减速器又可分为双曲面齿轮式及蜗轮蜗杆式两种结构。双级贯通式主减速器a)锥齿轮一圆柱齿轮式b)圆柱齿轮一锥齿轮式1-贯通轴2-轴间差速器5.单双级减速配轮边减速器由于传动系总传动比较大，为了使变速器、分动器、传动轴等总成所受载荷尽量小，往往将驱动桥的速比分配得较大。当主减速比大于12时，一般的整体式双级主减速器难以达到要求，此时常采用轮边减速器(图5—12)。这样，不仅使驱动桥的中间尺寸减小，保证了足够的离地间隙图5—12轮边减速器a)圆柱行星齿轮式

b)圆锥行星齿轮式

c)普通外啮合圆柱齿轮式二、主减速器主、从动锥齿轮的支承方案a)主动锥齿轮悬臂式b)主动锥齿轮跨置式c)从动锥齿轮主减速器锥齿轮的支承形式主减速器壳体结构复杂

从动锥齿轮的支承:其支承刚度与轴承的形式、支承间的距离及轴承之间的分布比例有关。多用圆锥滚子轴承支承。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性，c+d应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70％。为了使载荷能尽量均匀分配在两轴承上，应尽量使尺寸c等于或大于尺寸d。辅助支承与从动锥齿轮背面之间的间隙，应保证偏移量达到允许极限时能制止从动锥齿轮继续变形。主、从动齿轮受载变形或移动的许用偏移量如图所示。从动锥齿轮辅助支承

主、从动锥齿轮的许用偏移量

辅助支承在具有大的主传动比和径向尺寸较大的从动锥齿轮的主减速器中，为了限制从动锥齿轮因受轴向力作用而产生偏移，在从动锥齿轮的外缘背面加设辅助支承三、主减速器锥齿轮主要参数的选择2.逆左顺右偏移角偏移角双曲面齿轮副的中点螺旋角是不相等双曲面齿轮的偏移和螺旋方向a)、b)主动齿轮轴线下偏移c)、d)主动齿轮轴线上偏移6.螺旋方向(影响轴向力方向)（从锥齿轮锥顶看:(从小端到大端)

逆左顺右;大小齿轮旋向相反)双曲面齿轮小锥左旋大锥右旋例例小锥左旋小锥左旋小锥左旋例大锥右旋大锥右旋相同的驱动桥前进时：可使主、从动齿轮有分离趋势。倒退时：主、从动齿轮有卡紧的趋势。7.

法向压力角标准压力角为22度例。35度螺旋锥齿轮的设计计算四、主减速器锥齿轮强度计算（一）主减速器锥齿轮计算载荷（一）主减速器锥齿轮计算载荷其它见下页。其它见下页。见下页。格里森齿制锥齿轮计算载荷的三种确定方法。主要有格里森和奥利康两种方法

轮齿损坏形式主要有弯曲疲劳折断、过载折断、齿面点蚀及剥落、齿面胶合、齿面磨损等。轮齿弯曲强度和接触强度。下面所介绍的强度验算是近似的，在实际设计中还要依据台架和道路试验及实际使用情况等来检验。1.轮齿弯曲强度锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为]2.轮齿接触强度锥齿轮轮齿的齿面接触应力为求径向力和轴向力五、主减速器锥齿轮受力分析园周力p补充园周力p补充园周力p补充五、主减速器锥齿轮轴承的载荷计算若主动锥齿轮的螺旋方向和旋转方向改变时，主、从动齿轮齿面上所受的轴向力和径向力会不同，查相关表。轴承上的载荷确定后，很容易根据轴承型号来计算其寿命，或根据寿命要求来选择轴承型号六、锥齿轮的材料驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长,变化多,有冲击等特点.它是传动系中的薄弱环节.锥齿轮材料应满足如下要求：1)具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度,齿面具有高的硬度以保证有高的耐磨性.2)轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下齿根折断。3)锻造性能、切削加工性能及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制。4)选择合金材料时，尽量少用含镍、铬元素的材料，而选用含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。主减速器锥齿轮目前常用渗碳合金钢制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和l6SiMn2WMoV等。渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量较高的硬化层(一般碳的质量分数为0.8％一1.2％)，具有相当高的耐磨性和抗压性，而芯部较软，具有良好的韧性，故这类材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力均较好。由于较低的含碳量，使锻造性能和切削加工性能较好。其主要缺点是热处理费用高，表面硬化层以下的基底较软，在承受很大压力时可能产生塑性变形，如果渗透层与芯部的含碳量相差过多，便会引起表面硬化层剥落。工艺：为改善新齿轮的磨合，防止其在运行初期出现早期的磨损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理及精加工后，作厚度为0.005～0.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面壶行应力喷丸处理，可提高25％的齿轮寿命。对于滑动速度高的齿轮，可进行渗硫处理以击高耐磨性。渗硫后摩擦因数可显著降低，即使润滑条件较差，也能防止齿面擦伤、咬死习胶合。第四节差速器设计一差速器结构形式选择轮间差速器

轴间差速器二防滑差速器三普通锥齿轮差速器齿轮设计一、差速器结构形式选择(一)对称锥齿轮式差速器

1.普通锥齿轮式差速器2.摩擦片式差速器3.强制锁止式差速器

(二)滑块凸轮式差速器

(三)蜗轮式差速器

(四)牙嵌式自由轮差速器

1.普通锥齿轮式差速器1.普通锥齿轮式差速器差速齿轮半轴齿轮转动传递普通差速器Ty较小，不差扭运动特性方程;n0差速器壳转速n1=n2=n0直线行驶n1+n2=2n0机械转弯,扭矩特性普通锥齿轮式差速器二防滑差速器普通锥齿轮差速器的锁紧系数一般为．O.05～O.15，这说明左、右半轴的转矩差别不大，可以认为分配给两半轴的转矩大致相等，这样的分配比例对于在良好路面上行驶是合适的。但当越野行驶或在泥泞、冰雪路面上行驶，一侧驱动车轮与地面的附着系数很小时，尽管另一侧车轮与地面有良好的附着性，其驱动转矩也不得不随附着系数小的一侧同样地减小，无法发挥牵引力，以致停驶。1）差速锁。临时刚性连接，T1=T2。2）防滑差速器。控制与改变锁紧系数k防滑差速器差速锁T1=T2差速锁2.摩擦片式差速器（限滑差速器）为了增加差速器的内摩擦力矩，在半轴齿轮7与差速器壳1之间装上了摩擦片2；两根行星齿轮轴5互相垂直，轴的两端制成V形面4与差速器壳孔上的V形面相配，两个行星齿轮轴5的V形面是反向安装的。每个半轴齿轮背面有压盘3和主、从动摩擦片2，主、从动摩擦片2分别经花键与差速器壳1和压盘3相连。当传递转矩时，差速器壳通过斜面对行星齿轮轴产生沿行星齿轮轴线方向的轴向力，该轴向力推动行星齿轮使压盘将摩擦片压紧。当左、右半轴转速不等时，主、从动摩擦片间产生相对滑转，从而产生摩擦力矩。此摩擦力矩与差速器所传递的转矩成正比，可表示为摩擦片式差速器1-差速器壳2-摩擦片3-压盘4-V形面5-行星齿轮轴6-行星齿轮7-半轴齿轮

摩擦片式防滑差速器判定：前后驱动桥的车速不等，即有循环功率三普通锥齿轮差速器齿轮设计第五节半轴形式；设计（计算载荷，结构设计）半轴的设计。半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、3／4浮式和全浮式三种形式。（传递转矩外，路面对车轮的反力引起的力和力矩。）第六节