第7章汽车知识

第七章驱动桥第七章驱动桥第一节概述第二节主减速器第三节差速器第四节半轴和桥壳第五节驱动桥的检修第六节驱动桥的故障诊断第七章驱动桥第一节概述图7-1-1驱动桥的组成一、驱动桥的组成第七章驱动桥二、驱动桥的功用驱动桥的功用是将由万向传动装置传来的发动机转矩传给驱动车轮，并经降速增矩，改变动力传动方向，使汽车行驶，而且允许左、右驱动车轮以不同的转速旋转。具体来说，主减速器的功用为降速增矩，改变动力传动方向；差速器的功用是允许左、右驱动车轮以不同的转速旋转；半轴的功用是将动力由差速器传给驱动车轮。需要说明的是，如果汽车采用前横置发动机、前轮驱动的布置形式，则主减速器并不需要改变动力的传动方向。第七章驱动桥三、驱动桥的分类1．整体式驱动桥整体式驱动桥如图7-1-1所示，与非独立悬架配用。其驱动桥壳为一刚性的整体，所以称为整体式驱动桥。驱动桥两端通过悬架与车架或车身连接，左、右半轴始终在一条直线上，即左、右驱动轮不能相互独立地跳动。当某一侧车轮通过地面的凸出物或凹坑升高或下降时，整个驱动桥及车身都要随之发生倾斜，车身波动大。第七章驱动桥2．断开式驱动桥断开式驱动桥如图7-1-2所示，与独立悬架配用。其主减速器固定在车架或车身上，驱动桥壳分段制成并用铰链连接，所以称为断开式驱动桥。半轴也分段并用万向节连接。驱动桥两端分别用悬架与车架或车身连接。这样，两侧驱动车轮及桥壳可以彼此独立地相对于车架或车身上下跳动，提高了汽车的平顺性和通过性。第七章驱动桥图7-1-2断开式驱动桥第七章驱动桥第二节主减速器一、概述1．主减速器的功用主减速器的功用为：(1)将万向传动装置传来的发动机转矩传给差速器。(2)在动力的传动过程中将转矩增大并相应降低转速。(3)对于纵置发动机，还要将转矩的旋转方向改变90°。第七章驱动桥2．主减速器的类型(1)按参加减速传动的齿轮副数目，主减速器可分为单级主减速器和双级主减速器。有些重型汽车又将双级主减速器的第二级圆柱齿轮传动设置在两侧驱动车轮附近，称为轮边减速器。(2)按主减速器传动比的个数，主减速器可分为单速主减速器和双速主减速器。单速主减速器的传动比是固定的，而双速主减速器则有两个传动比。第七章驱动桥(3)按齿轮副结构形式，主减速器可分为圆柱齿轮主减速器和圆锥齿轮主减速器。圆柱齿轮主减速器又可分为定轴轮系和行星轮系主减速器。圆锥齿轮主减速器又可分为螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮主减速器。目前，在轿车中主要应用单级、准双曲面齿轮主减速器。第七章驱动桥二、单级主减速器1.东风EQ1090单级主减速器1)结构图7-2-1所示为东风EQ1090型汽车单级主减速器。它由主动锥齿轮、从动锥齿轮、轴承、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，该主减速器的传动比i为6.33。第七章驱动桥图7-2-1东风EQ1090型汽车单级主减速器第七章驱动桥主、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(0.3～0.5 mm)，转动支承螺柱可以调整此间隙。第七章驱动桥由于准双曲面齿轮的主、从动齿轮轴线不相交，使主动锥齿轮轴线可以低于从动锥齿轮轴线，从而可以降低汽车重心。此外，准双曲面齿轮的啮合系数大，传动平稳，噪声小，承载能力大，所以准双曲面齿轮在汽车上应用越来越多。但由于准双曲面齿轮啮合时相对滑动速度大，接触压力大，摩擦面的油膜容易被破坏，因此必须使用专门的准双曲面齿轮油。第七章驱动桥2)调整为了保证主减速器正常工作，主减速器拆检、装配后要进行调整，包括轴承预紧度的调整和锥齿轮啮合的调整。(1)轴承预紧度的调整。圆锥滚子轴承一般都是成对使用的，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，减速器还设有轴承预紧度的调整装置。第七章驱动桥轴承预紧度调整之前应先检查。一般采用经验法，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。也可以按规定力矩紧固叉形凸缘固定螺母，然后用弹簧秤测量使叉形凸缘转动的力矩。如果力矩大于标准值，说明轴承过紧；如果力矩小于标准值，则说明轴承过松。主动锥齿轮轴承预紧度由调整垫片14来调整。增加垫片的厚度，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。第七章驱动桥(2)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。①齿面啮合印痕的调整。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痕。正确的啮合印痕如图7-2-2所示，应位于齿高的中间偏小端，并占齿宽的60%以上。第七章驱动桥图7-2-2正确的啮合印痕第七章驱动桥②齿侧啮合间隙的调整。为调整啮合印痕而移动主动锥齿轮后，主、从动锥齿轮的啮合间隙要发生变化。啮合间隙的检查方法为：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、重型汽车的间隙值应为0.15～0.50 mm，轻型车应为0.10～0.18 mm，使用极限为1.00 mm。如果啮合间隙不符合要求，则需要进行调整，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。第七章驱动桥2.上海桑塔纳2000轿车单级主减速器桑塔纳2000轿车单级主减速器的结构如图7-2-3所示。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。第七章驱动桥图7-2-3桑塔纳2000轿车单级主减速器的结构第七章驱动桥三、双级主减速器有些汽车需要较大的主减速器传动比，如果采用单级主减速器会由于从动锥齿轮过大而使驱动桥离地间隙过小，这就需要采用由两对齿轮降速的双级主减速器。图7-2-4所示为解放CA1091汽车的双级主减速器。第七章驱动桥图7-2-4解放CA1091汽车的双级主减速器第七章驱动桥1．结构第一级传动结构包括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汽车的主减速器所采用的准双曲面齿轮，其传动比为25/13＝1.923；第二级传动结构包括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45/15＝3。第七章驱动桥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EQ1090型汽车主减速器中差速器壳的支承形式相同。第七章驱动桥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。第七章驱动桥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汽车的主减速器不同。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7-2-5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。第七章驱动桥图7-2-5螺旋锥齿轮啮合的调整第七章驱动桥第三节差速器一、差速器概述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。第七章驱动桥汽车行驶过程中，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情况。设车轮中心相对路面的速度为v，车轮旋转角速度为ω，车轮滚动半径为r。如果v＝ωr，则车轮对路面的运动为滚动，这是最理想的运动状态；如果ω＞0，但v＝0，则车轮的运动为滑转；如果v＞0，但ω＝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，外侧车轮移过的距离大于内侧车轮，如图7-3-1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。第七章驱动桥图7-3-1汽车转向时驱动车轮的运动示意图第七章驱动桥2．类型差速器按其功能可分为轮间差速器和轴间差速器。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；在多轴驱动汽车的驱动桥之间装设的差速器称为轴间差速器。无论是轴间差速器还是轮间差速器，按其工作特性都可分为普通齿轮差速器和防滑差速器两大类。防滑差速器常见的有强制锁止差速器、高摩擦自锁差速器和托森差速器。第七章驱动桥二、普通齿轮差速器图7-3-2桑塔纳2000轿车差速器第七章驱动桥1．结构锥齿轮差速器由差速器壳、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，差速器壳体上通过螺栓装有主减速器从动锥齿轮。第七章驱动桥2．工作原理差速器的工作原理如图7-3-3和图7-3-4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。第七章驱动桥图7-3-3差速器运动原理第七章驱动桥图7-3-4差速器转矩分配原理第七章驱动桥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7-3-3)。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n1＝n2＝n0，n1＋n2＝2n0。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M1＝M2＝M0/2。第七章驱动桥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7-3-3)，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