【正文】 ，但與國外相比差距較大，沒有形成自已的核心競爭力，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1） 技術含量較低 我國汽車車橋制造企業(yè)除少數(shù)企業(yè)規(guī)模較大外，普遍規(guī)模較小，生產(chǎn)能力強弱不均，技術力量參差不齊。 2） 開發(fā)模式落后 我國汽車車橋制造企業(yè)的開發(fā)模式主要由測繪、引進、自主開發(fā)三種組成。特別是一些小型企業(yè)或民營企業(yè)。 3） 技術創(chuàng)新能力不夠 我國汽車零部件企業(yè)長期沒有重視技術創(chuàng)新能力，大中型企業(yè)普遍存在技術引進經(jīng)費占技術開發(fā)經(jīng)費的比例較高的問題。 4） CAD 應用落后 計算機輔助設計 (CAD： Computer Aided Design)技術一般指以計算機 作為輔助工具的各種應用技術， 是以計算機外圍設備及其系統(tǒng)軟件為基礎，包括二維繪圖設計、三維幾何造型設計、有限元分析 (FEA)及優(yōu)化設計、數(shù)控加工編程 (NCP)、仿真模擬及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 (PDM)等內(nèi)容。 然而，我國汽車零部件企業(yè)的 CAD 應用大部分只是停留在計算機繪圖階段，產(chǎn)品設計還局限于幾何尺寸設計。從某些方面來說這成了制約企業(yè)快速發(fā)展的主要因素。 2 我國汽車零部件的發(fā)展趨勢 隨著電子計算機的出現(xiàn)和在工程設計中的應用，使汽車零部件 設計技術飛躍發(fā)展，設計過程將完全改觀。采用電子計算機作分析計算手段，由于其計算速度很快且數(shù)據(jù)容量很大，就可采用較為準確的多自由度的數(shù)學模型來模擬汽車零部件在各種工況下的運動，采用現(xiàn)代先進的數(shù)學方法進行分析，可取得較準確的結果，這就為設計人員分析各種方案和進行創(chuàng)造性的工作提供了很大的方便。 我國在驅動橋 的開發(fā)水平上與國外同類企業(yè)相比還比較落后，不適應新的發(fā)展，計算機輔助設計只局限于二維制圖，對所設計的產(chǎn)品不能進行建模和 CAE 分析，致使產(chǎn)品設計風險大，成本高，效率低。 (3)運用 CATIA 軟件 對 驅動橋 的 差速器及半軸 進行建模分析， 并 驗證 差速器 設計的合理性。 一般的驅動后橋由主減速器 總成，差速器總成，橋殼總成及半軸總成等零部件組成，如圖 21 所示。當車輪采用非獨立懸架時，采用的非斷開式 (整體式 )驅動橋。非斷開式驅動后橋的橋殼多采用整體式 (如沖焊結構，鑄造結構 )，也可以采用可分式的，但由于后者在維修，調整主減速器時拆裝 的 不便，故 已很少采用。這種驅動橋無剛性整體橋殼，如德國梅賽德斯 — 奔馳 200 型轎車，左、右兩段橋殼僅由一銷軸相聯(lián)，且僅有一側的半軸為分段式的，可相對的主減速器做上、下擺動和雙鉸節(jié)式 ， 如德國 Audi 80 Quattro 的后驅動橋左、右兩半軸均可相對主減速器做上、下擺動。在一般汽車的機械式傳動中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動機特性與汽車行駛需求間的矛盾和結構布置上的問題。其次是因為變速器的主要任務僅在于通過選擇適應的排擋數(shù)目及各擋傳動比，以使內(nèi)燃機的轉矩一轉速特性能適應汽車在各種行駛阻力下對動力性和燃料經(jīng)濟性要求，而驅動橋主減速器 (有時還有輪邊減速器 )的功用則在于當變速器處于最高擋位 (通常為直接擋，有時還有超速擋 )時，使汽車有足夠的牽引力，適當?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟性，為此，需將經(jīng)過變速器、傳動軸傳來的動力，通過驅動橋的主減速器作進一步增大轉矩，降低轉速的變化。當變速器處于直接擋位時，汽車的動力性及燃料經(jīng)濟性主要取決于主減速器比。采用優(yōu)化設計方法使傳動系各傳動比與發(fā)動性能參數(shù)作最佳匹配，可得到最佳效果。雙速主減速器具有兩個固定的主減比，并可根據(jù)汽車行駛條件來選擇檔位。在大型汽車上，為了得到大的主減速器比同時又不減小離地間隙，常采用另加一對斜齒 (或人字形齒 )圓柱齒輪或行星輪系的雙級主減速器的方法。微型汽車驅動橋采用的是雙曲面齒輪。另外，即使汽車在平坦路面上直線行駛左、右輪行程相同，但有時也會由于輪胎外徑的制造誤差，輪胎磨損程度，輪胎氣壓或輪胎負荷的不同，而引起它們的滾動半徑不相等，導致轉速也不相同。這一要求是由差速器來實現(xiàn)的。如果不計其不大的內(nèi)摩擦，則這種差速器是將轉矩平均地分配到左、右半軸上，因此，裝用這種簡單的對稱式圓錐行星齒輪差速器的汽車，當左、右驅動車輪與道路的附著系數(shù)不同是一個驅動車輪滑轉而失去牽引力時，另一個附著驅動車輪也得喪失牽引功能。 在普通的驅動橋上，如果驅動車輪不是轉向輪，則車輪直接由聯(lián)接差速器和輪轂的半軸來驅動。 根據(jù)所承受載荷的不同半軸分為全浮式、半浮式和 3／ 4 浮式三種。由于引起彎矩的所有載荷都經(jīng)過這些軸承傳遞，因此半軸只承受轉矩，但實際上由于加工精度及裝 配精度的影響及橋殼、軸承等的支承剛度不足等原因，使全浮式半軸在使用條件下仍可能承受不大的、可忽略不計的彎矩。因此，它不僅承受轉矩，而且承受作用車輪與路面間的鉛垂力、縱向力、橫向力所引起的彎矩。微型車后橋采用半浮式半軸。 汽車驅動 橋 的設計要求 驅動橋是汽車傳動系統(tǒng)中主要總成之一。因此，設計中要保證： 所選擇的主減速比應保證汽車在給定使用條件下有最佳的動力性能和燃料經(jīng)濟性： (1)當左、右兩車輪的附著系數(shù)不同時，驅動橋必須能合理的解決左右車輪的轉矩分配問題，以充分利用汽車的牽引力； (2)具有必要的離地間隙以滿足通過性的要求： (3)驅動橋的各零部件在滿足足夠的強度和剛度的條件下，應力求做到質量輕，特別是應盡可能做到非簧載質量，以改善汽車的行駛平順性； (4)能承受和傳遞作用于車輪上的各 種力和轉矩： (5) 齒輪及其它傳動部件應工作平穩(wěn)，噪聲?。? (6)對傳動件應進行良好的潤滑，傳動效率要高； (7)結構簡單，拆裝調整方便： (8)設計中應盡量滿足“三化”。 差速器的組成與工作原理 普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成 [3]。差速器的設計要求滿足：（左半軸轉速） +（右半軸轉速） =2（行星輪架轉速）。 汽 車 在行 駛過 程中左，右 車輪 在同一 時間內(nèi) 所 滾過 的路程往往不等。 驅動橋兩側的驅 動輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角度旋轉。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動，在結構上必須保證各車輪能以不同的角度轉動。例如把一粒豆子放進一個碗內(nèi)，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置（位能），它自動選擇靜止（動能最小）而不會不斷運動。 差速器用 來 在 兩輸 出 軸間 分配 轉矩 ，并保 證兩輸 出 軸 有可能以不同的角速度 轉動 ， 差速器 構造有多種形式。 普通齒輪式差速器的傳動機構為齒輪式 ， 齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種 ，汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結構簡單、質量較小等優(yōu)點，應用廣泛。 當一側驅動輪滑轉時，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。 普 通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼， 2個半軸齒輪 ， 4個 行星 齒輪 (少數(shù)汽車采用 3 個行星齒輪，小型、微型汽車多采用 2個 行星齒輪 )，行星齒輪 軸 (不少裝 4個行星齒輪的差逮器采用十字軸結構 )，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。 對稱錐 齒輪式差速器 汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結構簡單、質量較小等優(yōu)點，應用廣泛。圖 22 為其示意圖，圖中 0w 為差速器殼的角速度； 1w 、 2w 分別為左、右兩半軸的角速度； 0T 為差速器殼接受的轉矩； rT 為差速器的內(nèi)摩擦力矩； 1T 、 2T 分別為左、右兩半軸對差速器的反轉矩。 根據(jù)力矩平衡可得 ? 1 2 02 1 0T T TT T T???? (22) 差速器性能常以鎖緊系數(shù) k 是來表征，定義為差速器的內(nèi)摩擦力矩與差速器殼接受的 轉矩之比，由下式確定 10/k T T? (23) 結合式 (2— 2)可得 ? 10200 . 5 ( 1 )0 . 5 ( 1 )T T kT T k???? (24) 定義快慢轉半軸的轉矩比 kb=T2/T1,則 kb 與 k 之間有 11 kkb k?? ? 。一般為 0． 05～ 0． 15，兩半軸轉矩比 kb=1． 11～ 1． 35，這說明左、右半軸的轉矩差別不大，故可以認為分配給兩半軸的轉矩大致相等，這樣的分配比例對于在良好路面上行駛的汽車來說是合適的。 2)摩擦片式差速器 8 為了增 加差速器的內(nèi)摩擦力矩，在半軸齒輪 7 與差速器殼 1 之間裝上了摩擦片 2(圖 2—3)。每個半軸齒輪背面有壓盤 3 和主、從動摩擦片 2，主、從動摩擦片 2分別經(jīng)花鍵與差速器殼 1和壓盤 3相連。當左、右半軸轉速不等時，主、從動摩擦片間產(chǎn)生相對滑轉，從而產(chǎn)生摩 擦力矩。成正比，可表示為示為 0 ta nfrzdTrTfr ?? (26) 式中， fr 為摩擦片平均摩擦半徑； dr 為差速器殼 V形面中點到半軸齒輪中心線的距離； f為摩擦因數(shù)； z 為摩擦面數(shù)； ? 為 V 形面的半角。這種差速器結構簡單，工作平穩(wěn)，可明顯提高汽車通過性。 如果差速器完全鎖住，則汽車所能發(fā)揮的最大牽引力 tF 為 2 2 2m in m in()2 2 2t G G GF ? ? ? ?? ? ? ? (28) 可見，采用差速鎖將普通錐齒輪差速器鎖住，可使汽車的牽引力提高 min min( ) / 2? ? ?? 倍，從而提高了汽車通過性。 強制鎖止式差速器可充分利用原差速器結構，其結構簡單，操作方便。 滑塊凸輪式差速器 圖 2— 4為雙排徑向滑塊凸輪式差速器?；瑝K兩端分別與差速器的從動元件內(nèi)凸輪 4 和外凸輪 3 接觸。當差速器傳遞動力時，主動套帶動滑塊并通過滑塊帶動內(nèi)、外凸輪旋轉，同時允許內(nèi)、外凸輪轉速不等。 10 滑塊凸輪式差速 器址一種高摩擦自鎖差速器，其結構緊湊、質量小。 蝸輪式差速器 蝸輪式差速器 (圖 2— 5)也是 一種高摩擦自鎖差速器。這種差速器半軸的轉矩比為 11 ta n( )ta n( )bk??????? (29) 式中， ? 為蝸桿螺旋角； ? 為摩擦角。但在如此高的內(nèi)摩擦情況下，差速器磨損快、壽命短。由于這種差速器結構復雜，制造精度要求高，因而限制了它的應用。裝有這種差速器的汽車在直線行駛時，主動環(huán)可將由主減速器傳來的轉矩按左、右輪阻力的大小分配給左、右從動環(huán) (即左、右 半軸 )。當轉彎行駛時，外側車輪有快轉的趨勢，使外側從動環(huán)與主動環(huán)脫開，即中斷對外輪的轉矩傳遞；內(nèi)側車輪有慢轉的趨勢，使內(nèi)側從動環(huán)與主動環(huán)壓得更緊，即主動環(huán)轉矩全部傳給內(nèi)輪。此外，由于左、右車輪的轉矩時斷時續(xù)，車輪傳動裝置受的動載荷較大，單邊傳動也使其受較大的載荷。該差速器工作可靠，使用 壽命長，鎖緊性能穩(wěn)定，制造加工也不復雜。如果驅動橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時不可避免地會產(chǎn)生驅動輪在路面上的滑移或滑轉。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅動輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅動橋兩側車輪在行程不等時具有不同的旋轉角速度，滿足了汽車行駛運動學要求。差速器有多種形式，在此設計普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。差速器殼 3 與行星齒輪軸 5連成一體，形成行星架。 A、 B 兩點分別為行星齒輪 4 與半軸齒輪 1 和 2 的嚙合點。 當行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉軸線公轉時，顯 然，處在同一半徑 r 上的 A、 B、C 三點的圓周速度都相等（圖 31），其值為 0wr。 當行星齒輪 4 除公轉外，還繞本身的軸 5 以角速度 4w 自轉時，嚙合點 A 的圓周速度為1 0 4w r w r w r??，嚙合點 B的圓周速度為 2 0 4w r w r w r??， 于是 1 2 0 4 0 4( ) ( )w r w r w r w r w r w r? ? ? ? ? （ 31） 14 即 1 2 02w w w?? （ 32） 若角速度以每分鐘轉數(shù) n 表示，則 021 2nnn ?? （ 33） 式（ 33）為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式圓錐齒輪差速器的運動特征方程式，它表明左右兩側半軸齒輪的轉速之和等于差速器殼轉速的兩倍，而與行星齒輪轉速無關。 有式 （ 33）還可以得知： ① 當任何一側半軸齒輪的轉速為零時，另一側半軸齒輪的轉速為差速器殼轉速的兩倍； ② 當差速器殼的轉速為零（例如中央制動器制動傳動軸時），若一側半軸齒輪受其它外 來力矩而轉動，則另一側半軸齒輪即以相同的轉速反向轉動。如圖 32 所示。 圖 32 普通圓錐齒輪 式 差速器 1軸承； 2差速器左殼 ； 3鎖止墊片； 4半軸齒輪 ； 5行星齒輪墊片 ； 6行星齒輪； 7減速器齒輪 ； 8差速器右殼 ； 9十字軸； 10螺栓 普通 圓錐齒輪 式 差速器的 設計和計算 由于在