第17章 驱动桥

在两半轴齿轮背面 与差速器壳间装一套 摩擦式离合器：其推 力盘以内花键与半轴 联接，外花键与从动 片内花键联接；主动 片的外花键与差速器 壳的内花键联接。 十字轴与半轴端部加 工成凸或凹V形斜面.
直线行驶时，转矩平均分配，转矩经两路传给半轴：一路经行星齿轮、 半轴齿轮；另一路由差速器壳、主从动摩擦片、推力盘。 转弯时，行星齿轮自转使两半轴转速不等，由于转速差和轴向力作 用，使主从动片间产生摩擦力矩，且经从动片及推力盘传给两半轴的摩擦力 矩方向相反；与快转半轴旋向相反，与慢转半轴旋向相同，故能够自动地向 慢转一方多分配一些转矩。
圆锥轴承 行星齿轮
双速主减速器
特点:为了提高汽车的动力性和经济性，有些重型车辆或 越野车辆采用具有两个传动比的主减速器。 在好路面, 用小传动比的档位行驶，提高经济性。该档位 常接合。 在坏路面或大载荷时，用大传动比档位，提高车辆的经济 性。该档位需要时接合。
×
2、差速器(differential)
转弯时
△P
由于自转力矩 的产生，行星 齿轮与行星齿 轮轴之间产生 摩擦力矩。
△P
路面对车轮的附 加力△P使行星齿 轮受力不平衡， 产生自转力矩。
△P △P
由于行星齿轮的公转与自转同时发生，转弯时外 轮快转，内轮慢转，两轮产生差速。
差速器直线行驶时工作演示
差速器转弯行驶时工作演示
2）防滑差速器
固定接合套 滑动接合套 由牙嵌式接合器及操纵机 构构成差速锁。 牙嵌式接合器的固定接合 套用花键与差速器壳左端联 接，其滑动接合套用花键与 半轴联接。 当需锁止时，驾驶员操纵 使活塞右移，拨动滑动接合 套右移与固定接合套嵌合， 使左半轴与差速器壳连成一 体，则左右半轴锁止。
II. 自锁式差速器
2、主、从动摩擦片 3、推力压盘
齿轮副的正常啮合。
调整办法: 调整垫片、波形套 （主动锥齿轮）； 调整螺母、调整垫片 （从动锥齿轮）。
C.圆锥齿轮正确啮合： 啮合印迹位于齿高的中间靠 近小齿端，并超过齿宽的60%。
从动锥齿轮的正确啮合区
齿轮啮合印迹的调整:
目的：通过调整使啮合齿处于正确的啮合位置。 调整办法: 通过调整垫片9(如上图)，调整主动齿轮的位置。 齿轮啮合间隙的调整：
差速器壳
半轴 半轴齿轮
锥齿轮的齿形 分类：螺旋锥齿轮、等高齿锥齿轮、双曲面锥齿轮、双曲面 齿轮 特点：主从动锥齿轮轴线不相交，主动锥齿轮轴线低于或高 于从动锥齿轮。 优点：同时啮合齿数多，传动平稳，强度大。 缺点：啮合齿面的相对滑动速度大， 齿面压力大，齿面油膜 易被破坏。应采用专用含防刮伤添加剂的双曲面齿轮油。
第17章
驱动桥
一、驱动桥(drive axle)功用：
将万向传动装置输入的动力经减速增扭后，改变传动方 向，然后分配给左右驱动轮，且允许左右驱动轮以不同转速 旋转。
二、组成：

桥壳(real axle housing):是主减速器、差速器等装置的安装 基础； 主减速器(Main gear box) :降低转速、增加扭矩、改变扭矩 的传递方向； 差速器(differential):使两侧车轮不等速旋转，以适应不同路 面； 半轴(Rear axle) :将扭矩从差速器传给车轮。
分析： 当任意一侧车轮转速为零时，另一侧车轮转速为差速 器壳（行星齿轮轴）转速的2倍； 当差速器壳的速度为零时，若一则半轴受其他外力矩 转动，另一侧半轴齿轮则以相同转速反向转动。
IV. 差速器的转矩分配：
设主减速器传来的扭矩为：M0 左右半轴的转矩分别为：M1,M2 当左右半轴转速相等时： M1=M2=1/2 M0； 当左右半轴转速不相等时： 行星齿轮因为自转而产生力 矩Mr.
（3）主减速器基本结构与工作原理
单级主减速器
叉形凸缘
从动锥齿轮 主动锥齿轮 支承螺柱 只有一对锥齿 轮副传动，零件少， 结构紧凑，重量轻， 传动效率高。 支承螺柱作用是对 从动锥齿轮定位,在大 负荷时，抵靠从动锥 齿轮背面，保证从动 齿轮的刚度限制其过 度变形,支承螺柱与从 动锥齿轮背面间隙为 0.3-0.5mm,超过此值 应调整。方法是调螺 柱顶住从动锥齿轮背 面,然后退1/4圈.
行星齿轮运动： 公转 自转
III. 差速器工作原理 A点为左半轴锥齿轮 与行星齿轮的啮合点； B点为右半轴锥齿轮 与行星齿轮的啮合点； C点为行星齿轮的回 转中心，C点的速度永远 与行星齿轮轴速度相同。
主动件：从动齿轮、差速器壳、行星齿轮轴 从动件：半轴齿轮。
设：行星齿轮轴的速度为： ω 0 A、B、C三点到差速器旋转中心的距离相等，均为：r 当左右车轮速度相等时，行星齿轮不自转： A、B、C线速度相同，则有：ω 1=ω 2=ω 0 当左右车轮速度不相等时，假设左车轮速度较大，则行星齿轮自转，设 其自转速度为ω 3，则：
e.主减速器对离地间隙和地板高度的影响
最小离地间隙h：汽车最低点到地面的距离。
为了避免汽车的离地间隙太小和地板高度太高，应尽量减 小驱动桥的高度，即尽量减小从动齿轮的齿数。
双级主减速器 特点： 第二级主 动齿轮
由两级齿轮传动。
在实现较大传动比的前 提下，提高离地间隙。
主动锥 齿轮轴
主动锥齿轮
可以通过更换不同的齿 轮副实现不同的传动比， 中间轴 提高零部件的通用性。
3）托森差速器 托森差速器是一种新型的中央轴间差速器,在四轮驱 动的轿车上应用日益广泛。 托森差速器
发动机输出的转矩经输入轴1输入变速器,经变速后由空心轴6输 出到托森差速器3的外壳,经差速作用,一部分转矩通过齿轮8传至前 桥,另一部分转矩经凸缘4传至后桥,实现前、后桥同时驱动和前、后 轴转矩自动调节。
M1=1/2(M0－Mr)；
M2=1/2(M0＋Mr) 因对称式行星齿轮差速器的 Mr很小，可近似认为： M1=M2=M0/2 因此，普通差速器具有差速不差 力的特性，利于在好路面行驶；但 在差的路面时，通过能力受到严重 影响。
速度特性：
直线行驶时
n1=n2=nk
△P
路面对两侧车轮的附加力△P相等，行星齿轮受力平衡， 随两半轴齿轮公转。两侧车轮转速相同。
托森差速器工作原理 当车辆直线行驶的时候，左右侧车轮没有转速差，差 速器壳转动，带动两个蜗杆转动，此时两个蜗杆不自转， 之间也没有相对转动，于是两侧的输出半轴被涡型齿轮带 动并以同一个速度旋转。 当一侧车轴遇到较大的阻力或另一侧车轴打滑空转的 时候，则受阻侧一开始静止不动，由于差速器壳的旋转， 将带动这一侧蜗杆齿轮沿着此侧输出半轴转动，这一侧的 蜗杆齿轮转动的同时又带动另一侧蜗杆齿轮的旋转，但是 另一侧蜗杆蜗杆齿轮与另一侧的输出半轴有自锁的效果， 所以另一侧的输出半轴并不能转动，迫使另一侧蜗杆齿轮 停止转动，同时也使得这一侧的蜗杆齿轮只能随着差速器 壳的转动带动此侧半轴进行旋转，即将扭矩分配给了受阻 侧的车轴，车辆得以脱困。
作用：
为提高汽车在不良路面的通过能力，当汽车一侧驱 动轮发生滑转时，利用锁止装置将差速器锁止，从而将 大部分或全部转矩分配给未滑转的驱动轮，充分利用未 滑转车轮与地面的附着力，产生牵引力驱动汽车行驶。
类型： 汽车上常用的有强制锁住式差速器和自锁式差速器两类
I.强制锁住式差速器 在路况不好时，通过使用差速锁，使两根半轴连成一 体，防止一侧车轮打滑使另一侧车轮不能驱动。
托森差速器结构
将普通差速器的齿轮 由齿轮改成涡轮蜗杆， 而安装位置和形式并不 变，借由蜗轮蜗杆传动 的自锁功能（蜗杆可以 向蜗轮传递扭矩，而蜗 轮向涡杆施以扭矩时齿 间摩擦力大于所传递的 扭矩，而无法旋转）来 实现防滑功能。 空心轴与差速器壳通过花键连接；蜗轮轴上，中部装蜗轮，两 侧各装一直齿圆柱齿轮，蜗轮分别与前、后轴蜗杆啮合，实现前、 后动力输出。

螺旋锥齿轮、等 高齿锥齿轮
双曲面锥 齿轮
单级主减速器结构特点
a. 齿轮的支承 目的：增加支承刚 度，便于拆卸、调 整。 主动齿轮(drive gear) 的支承： 跨置式（本机型） 悬臂式（有的机型） 从动齿轮(ring gear) 的支承： 跨置式
b. 轴承的预紧 目的：减小锥齿轮传 动过程中的轴向力引 起的轴向位移，保证
目的：使啮合齿轮副之间有合适的间隙，以消除热变形，
过大的间隙将产生冲击噪音。 调整办法: 通过调整点片9，调整主动齿轮的位置。
d.主减速器的润滑:
主减速器采用 飞溅润滑的方式, 从动齿轮将润滑油 甩到主减速器需要 润滑的部位。 主减速器上设 有通气孔、加油孔 和放油孔。 润滑油：一般 采用含防刮伤添Βιβλιοθήκη Baidu 剂的齿轮油。
A点的线速度为： B点的线速度为：
ω 1×r ω 2×r
= =
ω 0×r ω 0×r
＋ －
ω 3×r’ ω 3×r’
ω 1×r 即： ω
1＋
＋
ω 2×r
= 2ω 0×r
ω
2 = 2ω 0
对ω 1 ＋ ω 2 = 2ω 0 结论：
左右两侧半轴的速度之和等于差速器壳速度的2倍，与 行星齿轮的速度无关。
托森差速器运动分析
直线行驶时（n1=n2）：来自发动机的动力通过空心轴2传至差 速器外3，再通过蜗轮轴7传到蜗轮8，最后传到蜗杆，前、后蜗杆轴 将动力分别传至前、后桥。由于两蜗杆轴转速相等，故蜗轮与蜗杆 之间无相对运动，两相啮合的直齿圆柱齿轮之间亦无相对转动，差 速器壳与两蜗杆轴均绕蜗杆轴线同步转动，即n1=n2=n0。其转矩平 均分配，设差速器壳接受转矩为M0，前、后蜗杆轴上相应驱动转矩 分别为M1， M2，则有M1 +M2＝M0。
桥壳
主减速器 差速器
半轴
轮毂
三、结构类型
1）非断开(整体)式驱动桥：
(dead axle)
2）断开式驱动桥：
(live axle)
1、主减速器

（1）功用： 将输入的转矩增大并相应减速增扭，当发动机纵置时还具 有改变转矩旋转方向的作用。

（2）分类：
按传动齿轮副的数目分：单级主减速器； 双级主减速器； 轮边减速器。 按主减速器档位数目分: 单速式：固定的传动比； 双速式：有两个档位。 按齿轮副结构形式分: 圆柱齿轮式； 圆锥齿轮式。
全浮式半轴支承
II. 半浮式半轴(semi floating)支承
半轴内端与半轴齿轮联接,外端与轮毂用锥面及键联接,半轴用轴承直 接支承在桥壳座孔内；半轴外端除承受车轮传来的弯矩外，还承受弯矩； 但内部不承担弯矩。结构比全浮式简单。
(1)功用： 使左右车轮可以不同的车速进行纯滚动或直线行驶。 将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴，使两侧的车 轮驱动力相等。 (2)分类： 按安装位置不同分: 轮间差速器 ；轴间差速器 按工作特性不同分: 普通差速器 ；防滑差速器

1）普通齿轮差速器
I. 差速器结构
II. 工作情况
传动方式： 第一级：锥齿轮传动 第二级：圆柱斜齿轮传动 半轴
从动锥齿轮
第二级从动齿轮
轮边减速器 特点:为获得较大的传动 比和离地间隙时,将双级主 减速器的第二级放在驱动车 轮侧，称之为轮边减速器。 外齿圈 半轴 管套 半轴
行星架
一般采用行星齿轮变速器。
应用：重型货车; 越野车; 大型客车
中心 齿轮
举例：桑塔纳轿车的主减速器
从动锥齿轮
差速器齿轮
主动锥齿轮 行星齿轮
差速器壳
行星齿轮轴
圆锥轴承
桑塔纳轿车差速器分解图
3、半轴与桥壳
（1）半轴 作用： 将动力直接传递给驱动轮。 结构：实心圆轴。
支承方式：全浮式半轴支承；半浮式半轴支承。
I. 全浮式半轴(full floating)支承
半轴内端与半轴齿轮联接,外端与轮毂用螺栓联接；半轴内外端均不 承受外来弯矩；半轴可以从半轴套管中抽出，拆卸容易。
汽车转弯或某侧车轮陷于泥泞路面时（ n1≠n2 ）： 假设n1＞n2，在n1作用下，前轴蜗杆1将使前端蜗轮转动， 蜗轮轴上的直齿圆柱齿轮3也将转动，带动与之啮合的后端 直齿圆柱齿轮4同步转动，而与后端直齿圆柱齿轮同轴的蜗 轮也将转动，则后端蜗轮带动后轴蜗杆2转动。当n1、n2转 速差比较小时，后端蜗轮带动蜗杆摩擦力亦较小，通过差 速器直齿圆柱齿轮吸收两侧输出轴的转速差。 当前轴蜗杆n1较高时，蜗轮驱动蜗杆的摩擦力矩也较大， 差速器将抑制该车轮的空转，将输人转矩M0多分配到后端 输出轴上，转矩分配为M1=（M0 -Mr）/2， M2 = （M0 +Mr） /2。当n2 = 0，前轴蜗杆空转时，由于后端蜗轮与蜗杆之 间的内摩擦力矩Mr过高，使M0全部分配到后轴蜗杆上，此 时，相当于差速器锁死不起差速作用。