【文章內容簡介】 間隙已經(jīng)確定的情況下，也就限定了主減速器從動齒輪直徑的尺寸。在給定速比的條件下，如果單級主減速器不能滿足離地間隙要求，可該用雙級結構。在雙級主減速器中，通常把兩級減速器齒輪放在一個主減速器殼體內，也可以將第二級減速齒輪作為輪邊減速器。對于輪邊減速器：越野汽車為了提高離地間隙，可 以將一對圓柱齒輪構成的輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直上方；公共汽車為了降低汽車的質心高度和車廂地板高度，以提高穩(wěn)定性和乘客上下車的方便，可將輪邊減速器的主動齒輪置于其從動齒輪的垂直下方；有些雙層公共汽車為了進一步降低車廂地板高度，在采用圓柱齒輪輪邊減速器的同時，將主減速器及差速器總成也移到一個驅動車輪的旁邊。 在少數(shù)具有高速發(fā)動機的大型公共汽車、多橋驅動汽車和超重型載貨汽車上，有時采用蝸輪式主減速器，它不僅具有在質量小、尺寸緊湊的情況下可以得到大的傳動比以及工作平滑無聲的優(yōu)點，而且對汽車的總體布置 很方便。 斷開式驅動橋 斷開式驅動橋區(qū)別于非斷開式驅動橋的明顯特點在于前者沒有一個連接左右驅動車輪的剛性整體外殼或梁。斷開式驅動橋的橋殼是分段的，并且彼此之間可以做相對運動，所以這種橋稱為斷開式的。另外，它又總是與獨立懸掛相匹配，故又稱為獨立懸掛驅動橋。這種橋的中段，主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上，或與脊梁式車架相聯(lián)。主減速器、差速器與傳動軸及一部分驅動車輪傳動裝置的質量均為簧上質量。兩側的驅動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動，相應地就要求驅動車輪的 傳動裝置及其外殼或套管作相應擺動。 汽車懸掛總成的類型及其彈性元件與減振裝置的工作特性是決定汽車行駛平順性的主要因素，而汽車簧下部分質量的大小，對其平順性也有顯著的影響。斷開式驅動橋的簧下質量較小，又與獨立懸掛相配合，致使驅動車輪與地面的接觸情況及對各種地形的適應性比較好，由此可大大地減小汽車在不平路面上行駛時的振動和車廂傾斜， 5 提高汽車的行駛平順性和平均行駛速度，減小車輪和車橋上的動載荷及零件的損壞，提高其可靠性及使用壽命。但是，由于斷開式驅動橋及與其相配的獨立懸掛的結構復雜，故這種結構主要見于對行駛平順性 要求較高的一部分轎車及一些越野汽車上，且后者多屬于輕型以下的越野汽車或多橋驅動的重型越野汽車。 故 本次設計 采用非獨立懸架， 非斷開 式 驅動橋。這種類型的車一般的設計多采用雙級減速器，它與單級減速器相比，在保證離地間隙的同時可以增大主傳動比。 驅動橋結構組成 主減速器 主減速器的結構形式，主要是根據(jù)其齒輪類型、 減速形式以及 主動齒輪和從動齒輪的 支承形式不同分類。 （ 1） 主減速器齒輪的類型 主減速器的齒輪有弧齒錐齒輪，雙曲面齒輪，圓柱齒輪和渦輪蝸桿等形式。 弧齒錐齒輪的特點是主 ，從動齒輪的軸線垂直相交于一點。由于齒輪斷面重疊影響，至少有兩對以上的齒輪同時嚙合，因此可以承受較大的載荷，加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合，而是逐漸由齒的一端連續(xù)平穩(wěn)地轉向另一端，所以工作平穩(wěn)，噪聲和震動小，但弧齒錐齒輪對嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍不吻合就會使工作條件急劇變壞，并加劇齒輪的磨損和使噪聲變大。 雙曲面齒輪傳動的特點是主從動齒輪的軸線相互垂直但不相交，且主動齒輪軸線相對從動齒輪軸線向上或向下偏移一距離 E，稱為偏移距，當偏移距大到一定程度時，可使一個齒輪軸從另一個齒輪軸旁 通過。這樣就能在每個齒輪的兩邊布置尺寸緊凄的支承。這對于增強支承剛度、保證輪齒正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處。雙曲面齒輪的偏移距使得其主動齒輪的螺旋角大于從動齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃育X輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。主動齒輪的端面模數(shù)或端面周節(jié)大于從動齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動的主動齒輪比相應的螺旋錐齒輪傳動的主動齒輪有更大的直徑和更好的強度和剛度。其增大的程度與偏移距的大小有關。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃拥闹鲃育X輪的直徑及螺旋角都較大，所以相嚙合齒輪的當量曲率半徑 較相應的螺旋錐齒輪當量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應力降低。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應力相當?shù)穆菪F齒輪比較，負荷可提高至 175％。雙曲面主動齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有利于大傳動比傳動。當要求傳動比大而輪廓尺寸又有限 6 時，采用雙曲面齒輪更為合理。因為如果保持兩種傳動的主動齒輪直徑一樣，則雙曲面從動齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對于主減速比 i0≥ 的傳動有其優(yōu)越性。當傳動比小于 2 時，雙曲面主動齒輪相對于螺旋錐齒輪主動齒輪就顯得過大，這時選用螺旋錐 齒輪更合理，因為后者具有較大的差速器可利用空間。 由于雙曲面主動齒輪螺旋角的增大，還導致其進入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應的齒數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪傳動工作得更加平穩(wěn)、無噪聲，強度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來方便。 圓柱齒輪傳動廣泛應用于發(fā)動機橫置的前置前驅動乘用車驅動橋和雙級主減速器驅動橋以及輪邊減速器。 蝸桿 蝸輪傳動簡稱蝸輪傳動，在汽車驅動橋上也得到了一定應用。在超重型汽車上，當高速發(fā)動機與相對較低車速和較大輪胎之間的配合要求有大的主減 速比 (通常8～ 14)時，主減速器采用一級蝸輪傳動最為方便，而采用其他齒輪時就需要結構較復雜、輪廓尺寸及質量均較大、效率較低的雙級減速。與其他齒輪傳動相比，它具有體積及質量小、傳動比大、運轉非常平穩(wěn)、最為靜寂無噪聲、便于汽車的總體布置及貫通式多橋驅動的布置、能傳遞大載荷、使用壽命長、傳動效率高、結構簡單、拆裝方便、調整容易等一系列的優(yōu)點。其惟一的缺點是耍用昂貴的有色金屬的合金 (青銅 )制造，材料成本高，因此未能在大批量生產(chǎn)的汽車上推廣。 在現(xiàn)代汽車驅動橋中，主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪 。 螺旋錐齒輪 如圖 （ a） 所示 主、從動齒輪軸線交于一點，交角都采用 90 度。螺旋錐齒輪的重合度大，嚙合過程是由點到線，因此，螺旋錐齒輪能承受大的載荷，而且工作平穩(wěn)，即使在高速運轉時其噪聲和振動也是很小的。 雙曲面齒輪如圖 （ b） 所示 主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。和螺旋錐齒輪相比，雙曲面齒輪的優(yōu)點有： ① 尺寸相同時，雙曲面齒輪有更大的傳動比。 ② 傳動比一定時，如果主動齒輪尺寸相同，雙曲面齒輪比螺旋錐齒輪有較大軸徑，較高的輪齒強度以及較大的主動齒輪軸和軸承剛度。 ③ 當傳動比一定，主動齒輪尺寸相同時， 雙曲面從動齒輪的直徑較小，有較大的離地間隙。 ④ 工作過程中，雙曲面齒輪副既存在沿齒高方向的側向滑動，又有沿齒長方向的縱向滑動，這可以改善齒輪的磨合過程，使其具有更高的運轉平穩(wěn)性。 7 圖 螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪 雙曲面齒輪傳動有如下缺點： ① 長方向的縱向滑動使摩擦損失增加，降低了傳動效率。 ② 齒面間有大的壓力和摩擦功，使齒輪抗嚙合能力降低。 ③ 雙曲面主動齒輪具有較大的軸向力，使其軸承負荷增大。 ④ 雙曲面齒輪必須采用可改善油膜強度和防刮傷添加劑的特種潤滑油。 （ 2） 主減速器主動錐齒輪的支承形式及安裝方 式的選擇 現(xiàn)在汽車主減速器主動錐齒輪的支承形式有如下兩種： ① 懸臂式 懸臂式支承結構如圖 所示，其特點是在錐齒輪大端一側采用較長的軸徑，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度 a 和增加兩端的距離 b，以改善支承剛度，應使兩軸承圓錐滾子向外。懸臂式支承結構簡單，支承剛度較差，多用于傳遞轉鉅較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及許多雙級主減速器中。 圖 錐齒輪懸臂式支承 ② 騎馬式 騎馬式支承結構如圖 所示，其特點是在錐齒輪的兩端均有軸承支承，這樣可大大增加支承剛度，又使軸承負 荷減小，齒輪嚙合條件改善，在需要傳遞較大轉矩情況下，最好采用騎馬式支承。 8 圖 主動錐齒輪騎馬式支承 （ 3） 從動錐齒輪的支承方式和安裝方式的選擇 從動錐齒輪的兩端支承多采用圓錐滾子軸承，安裝時應使它們的圓錐滾子大端相向朝內，而小端相向朝外。為了防止從動錐齒輪在軸向載荷作用下的偏移，圓錐滾子軸承應用兩端的調整螺母調整。主減速器從動錐齒輪采用無輻式結構并用細牙螺釘以精度較高的緊配固定在差速器殼的凸緣上。 （ 4） 主減速器的軸承預緊及齒輪嚙合調整 支承主減速器的圓錐滾子軸承需預緊以消除安裝的原始間隙、磨合期 間該間隙的增大及增強支承剛度。分析可知，當軸向力于彈簧變形呈線性關系時，預緊使軸向位移減小至原來的 1/2。預緊力雖然可以增大支承剛度，改善齒輪的嚙合和軸承工作條件，但當預緊力超過某一理想值時，軸承壽命會急劇下降。主減速器軸承的預緊值可取為以發(fā)動機最大轉矩時換算所得軸向力的 30％。 （ a） 單級主減速器 （ b） 雙級主減速器 圖 主減速器 主動錐齒輪軸承預緊度的調整采用套筒與墊片，從動錐齒輪軸承預緊度的調整采 9 用調整螺母。 （ 5） 主減速器的減速形式 主減速器的減速形式分為單級減速（如圖 ）、雙級減速 （ 如圖 ） 、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。減速形式的選擇與汽車的類型及使用條件有關，有時也與制造廠的產(chǎn)品系列及制造條件有關，但它主要取決于由動力性、經(jīng)濟性等整車性能所要求的主減速比 io 的大小及驅動橋下的離地間隙、驅動橋的數(shù)目及布置形式等。通常單極減速器用于主減速比 io≤ 的各種中小型汽車上。 差速器 根據(jù)汽車行 駛運動學的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互聯(lián)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內所滾過的行程往往是有差別的。例如，拐彎時外側車輪行駛總要比內側長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右車輪的轉速雖然相等而行程卻又不同的這一運動學上的矛盾， 引起某一驅動車輪產(chǎn)生滑轉或滑移。這不僅會是輪胎過早磨、無益地消耗功率和燃料及使驅動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉彎時有大的滑轉或滑移，易使汽車在轉向時失去抗側滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學上的不協(xié)調而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅動輪間都有差速器，后者保證了汽車驅動橋兩側車輪在行程不等時具有以下不同速度旋轉的特性，從而滿足了汽車行駛運動學的要求。 差速器的結構型式有多種，大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車 來說，由于路面較好，各驅動車輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結構簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅動車輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常 行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側驅動車輪滑轉而陷車，則可采用防滑差速器。后者又分為強制鎖止式和自然鎖止式兩類。自鎖式差速器又有多種結構式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的。 半軸 驅動車輪的傳動裝置置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉矩由差速器半軸齒輪傳 給驅動車輪。在斷開式驅動橋和轉向驅動橋中 ， 驅動車輪的傳動裝置包括半軸和萬向接傳動裝置且多采用等速萬向節(jié)。在一般非斷開式驅動橋上，驅動車輪的傳動裝 10 置就是半軸，這時半軸將差速器半鈾齒輪與輪 轂 連接起來。在裝有輪邊減速器的驅動橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動齒輪連接起來。 半浮式半軸具有結構簡單、質量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。主要用于質量較小，使用條件好， 承載負荷也不大的轎車和輕型載貨汽車 。 3/4 浮式半軸，因其側向力引起彎矩使軸承有歪斜的趨勢，這將急劇降低軸承的壽命，故未得到推廣。 全浮式半軸廣泛應用于 輕型以上的各類汽車上 ， 本設計采用此種半軸 。 橋殼 驅動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，非斷開式驅動橋的橋殼起著支承汽車荷重的作用，并將載荷傳給車輪。作用在驅動車輪上的牽引力、制動力、側向力和垂向力也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或車廂上。因此橋完既是承載件又是傳力件，同時它又是主減速器、差速器及驅動車輪傳動裝置 （ 如半軸 ） 的外殼。 在汽車行駛過程中，橋殼承受繁重的載荷，設計時必須考慮在動載荷下橋殼有足夠的強度和剛度。為了減小汽車的簧下質量以利于降低動載荷、提高汽車的行駛平順性，在保證強度和剛度的前提下應力 求減小橋殼的質量。橋殼還應結構簡單、制造方便以利于降低成本。其結構還應保證主減速器的拆裝、調整、維修和保養(yǎng)方便。在選擇橋殼的結構型式時，還應考慮汽車的類型、使用要求、制造條件、材料供應等。 結構形式分類：可分式 、 整體式 、 組合式 。 按制造工藝不同分類： 鑄造式 —— 強度、剛度較大，但質量大，加工面多，制造工藝復雜，用于中重型貨車 ，本設計采用鑄造橋殼。 鋼板焊接沖壓式 —— 質量小，材料利用率高，制造成本低， 適于大量生產(chǎn)，轎車和中小型貨車，部分重型貨車。 設計 的 主要內容 汽車工業(yè)一直是 CAD／ CAM／ CAE 系 統(tǒng)應用的先鋒，應用 AUTOCAD 軟件對重型驅動橋進行設計，