第六章 轮式工程机械驱动桥

2、太阳轮为主动件与半轴用花键相连，被动件为齿圈与 车轮相连，行星架固定不动与桥壳相连。 传动比
i zq zt
方案比较 第一方案可得到较大的传 动比和较高的传动效率，故轮 式机械的轮边减速大多采用此 方案。
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为了改善太阳轮与行星轮的啮合条件，使载荷比较均匀， 太阳轮连半轴完全是浮动的不加任何轴承，如图6-6所示。 半轴为全浮 动式只传递 扭矩，不承 受弯矩。 ZL50为铰 接式车架，前 后桥结构完全 相同，行驶时 用前桥驱动， 作业时用双桥 驱动。
2 2 M c max 152 .2m3 yz b zb z x
( N .cm )
式中 y – 相应于行星齿轮齿数的齿形系数； zb – 半轴齿轮齿数； zx – 行星齿轮齿数。 C、差速器齿轮齿数 半轴齿轮齿数zb=16～22，行星齿轮齿数zx=10 ～12。 设计时应先选定行星齿轮齿数q。
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表6-1为某些常用机械差速器的Dq值。
B、差速器齿轮模数m 差速成器常用压力角为200、齿高系数为0.8的标准短 齿，在选择模数m时可参考下列近似公式。
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当行星齿轮数q=2时
2 2 M c max 84.8m3 yz b zb z x
( N .cm )
当行星齿轮数q=4时
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断开式驱动桥（采用独立悬架）
断开式驱动桥无刚性的整体外壳，主减速器及其壳 体装在车架或车身上，两侧驱动车轮装置采用万向节传 动（见右上图）。为了防止运动干涉，应采用滑动花键 轴或一种允许两轴能有适量轴向移动的万向传动机构。 独立悬架
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一般双轴载重汽车多为单轴驱动。
货车底盘结构 1-前轴 2-前悬架 3-前轮 4-离合器 5-变速器 6-驻车制动器 7-传动轴 8-驱动桥 9-后悬架 10-后轮 11-车架 12-转向盘
第六章 轮式工程机械驱动桥
轮式工程机械驱动桥
传动轴之后，驱动轮之 前的传动机构的总称。
驱动桥视频
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驱动桥的作用：
1、通过主传动装置锥齿轮改变传力方向；
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2、通过主 传动装置 和轮边减 速装置将 变速箱输 出轴的转 速降低、 扭矩增加；
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3、通过差速器解 决左右轮差速问 题；
从动大齿轮22用螺栓 固定在差速器右壳21 的突缘上。
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为了增加整体刚度， 在差速器右壳突缘背 部有加强筋，一直延 伸到差速器轴承座的 附近。 从动大齿轮22的 背面设有止推螺柱8。 齿轮背面和止推螺 柱末端的间隙应调整 到0.25～0.4之间。 止推螺柱用以在大 负荷时限制从动大齿 轮的变形。
式中 r’ – 行星齿轮平均半径； ’ – 行星齿轮自转角速度。
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上式可写成 化简
1r r ' r ' 2 r r ' r '
r' 1 r r' 2 ' r
'
两式相加 两式相减
1+ 2=2
r' 1 2 2 r ' 1 ' 2 r 2r
因为在一般路况下已具备足够的附着牵引力。
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轿车底盘结构 1-前悬架 2-前轮制动器 3-前轮 4-离合器踏板 5-变速器操纵机 构 6-驻车制动手柄 7-传动轴 8-后桥 9-后悬架 10-后轮制动 器 11-后轮 12-后保险丝 13-备胎 14-横向稳定器 15-转向 杨忠炯制作 盘
在路面状况不佳或野地行驶的车辆，则作成越野型全 轮驱动，如军用车辆。
三、限滑差器
图6-3为ZF公司的DL系列多片 盘式限滑差速器。
它是在普通差速器上加 装多片盘式制动器并改变其 结构而成。 限滑差速器还可以有其它结 构形式，但原理相同。它特别适 用于在非硬质路面上运行的越野 车辆，如轮式挖掘机、起重机、 装载机、集材机与越野汽车。
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四、牙嵌式差速器 图6-4（a）为装有牙嵌式差速器的主传动。
如图所示，左半轴角速度 v1 1
r
右半轴角速度
2
v2 r
左右半轴乃以同一角速度旋转。
当差速器行星轮有自转时，轮齿啮合点的线速度除了速度v以外， 还要加上行星齿轮自转所产生的相对运动速度’r’。假设车辆右
转
v1 v ' r ' v2 v ' r '
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轮式工程机 械驱动桥的 组成(五大部 分)：
主传动、差速器、半轴、轮边减速器、后桥壳。
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第一节
差速器
一、差速器原理 轮式工程机械动力由传动轴、主传动并经差速器传给左 右半轴，再由左右半轴传给轮边减速器进而传给轮胎。 轮胎式机械左右 两侧的驱动轮不 能由一根整轴驱 动。 因为轮式机械在 运行过程中，左右两 侧的驱动轮经常需要 以不同的角速度旋转。 差速器视频
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二、ZL30型铰接式装载机驱动桥
成都ZL30型装 载机驱动桥见 图6-8所示。
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特点： 1、动力是从传动轴首先经 主动轴8传到差速器的行星 架上,带动三个行星齿轮绕 主动轴8轴线公转,驱动前 后两个传动锥齿轮12,动力 分别经前后从动轴套传给 前后主动圆弧锥齿轮13， 从动圆弧锥齿轮10传给左 右半轴。 因此在正常情况下，左右车 轮分别由一对主传动圆弧齿 锥齿轮传动；
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左右驱动轮以不同速度运行的工况： （1）、转弯时，外侧车轮走过的距离 要比内侧车轮走过的距离大；
（2）、在高低不平的道路上运行时，左
右车轮走过的距离总是不等的；
（3）、当左右驱动轮轮胎气压平等，胎面磨损程度不同时，轮胎的滚动半径总 是不绝对相等的。 正是由于上述原因，无论转弯或直行，如果左右车轮由同一根轴驱动，轮 胎在地面上滚动的同时，必然还发生滑动现象，使轮胎无谓地磨损、功率消耗、 燃料浪费，同时使转向困难、转向操纵性变坏，这就是必须设置差速器以自动实 杨忠炯制作 现左右轮差速运动，以不同角速度旋转的原因。
十字轴装在差速器壳内随其转动。而在十字轴圆环部的两个侧面，制有沿圆周分 布的若干梯形面的径向传力齿。
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牙嵌式差速器 虽然结构复杂， 制造时对零件尺 寸、材料、热处 理、加工精度、 光洁度等要求严， 但能自动将力矩 全部传到不滑转 的车轮，无需手 动操作，故在铲 运机、集材机、 压路机等工程机 械中得到了广泛 采用。
为了提高工程机械的越野性能，克服普通差速来自百度文库这 一不足，限滑差速器，带差速锁的差速器就属于前一种。
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现代的轮式自行式铲运 机的差速器，前桥多采用 带气控差速成锁的普通差 速器（如图6-2所示），后 桥多采用牙嵌自锁式差速 器，亦称牙嵌式自由轮差 速器。当一侧车轮打滑， 后者可自动将扭矩全部传 到另一侧车轮，无需操纵， 国外常称之为不打滑型 （NoSPIN型）。 这种牙嵌离合器式差速锁结构简单、制造容易。但 要在打滑停车后或即将过泥泞路时，停车接合。行驶到 杨忠炯制作 良好地面时及时分离，并且不宜接合过早与分离过晚。
'
从上面的公式可以得到如下结论 1、当左右半轴转速不等时，角速度就不等，行星齿轮除 以角速度公转外，并以角速度’绕自身轴线自转，实现 差速作用； 杨忠炯制作
2、快速半轴增加的转速 （或角速度）等于慢速半轴 减少的转速（或角速度）， 快慢半轴转速（或角速度） 之和为差速器壳转速（或角 速度）的两倍，这一点是由 轮式机械差速成器的具体结 构决定的，因为左右半轴齿 轮齿数相等； 3、当=0， 1=- 2，相当于架修驱动桥时，刹住传动 轴，扳动车轮的情况，这时差速器由行星轮系变成了定轴 轮系； 4、当2=0， 1=2 ，相当于机械左轮陷入泥泞中，左 轮附着系数太小，就以两倍于差速器壳的转速旋转，右半 杨忠炯制作 轴不转，差速器成为速比为2的行星齿轮传动。
各种轮式 土方工程 机械采用 全轮驱动。
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这类车辆经常行驶作业在路面不良或无路的工地，为 了把全部重量用作附着重量以得到最大的附着牵引力， 常常采用全轮驱动。
所有车桥都是驱 动桥，其中同时起转 向作用的驱动桥称为 转向驱动桥。
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若干工程机械为了提高越野性能，采用低压大轮胎。 加上比汽车要求牵引力大而车速低，故其驱动桥的减速比 比汽车大，一般为12～38，而中型载重汽车的驱动桥减速 比一般为6 ～11（跃进为6.67,解放为7.63)，这是工程机械 和重型汽车多半采用轮边减速的原因之一。 采用轮边减速和 不采用轮边减速相比 较，可以降低主传动、 差速器的齿轮、半轴 上传递的扭矩、减小 这些部件的尺寸，减 轻重和减少金属消耗， 保证一定的离地间隙。
二、带差速锁的差速器 对于普通差速器，经 传动轴、主传动锥齿轮对， 传到差速器壳的力矩M， 经差速成器十字轴，差速 器行星齿轮分传给左右半 轴齿轮。
当行星齿轮只有公转没有自转（或自转不大）时， 左右半轴分配到相等的力矩，即
M1 M 2 1 M 2
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当左右车轮也就是半 轴齿轮有转速差，则差速 器壳内各零件之间、零件 与壳体之间产生一定的内 摩擦力矩MT，但该值很小。 这样当一侧车轮与路面之 间的附着力很小时，如越 过泥泞冰雪路面时，附着 力不足以产生足够的反力 矩时，该侧车轮就打滑， 机械不能前进。
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图6-5为洛阳YZJ10 铰接式振动压路机驱动 桥主传动，其牙嵌式差 速器工作原理同前。
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五、差速器的设计 1、结构方案与选型 普通锥齿轮差速器具有结构简单、工作平稳可靠等 优点，在现代工程机械和汽车中得到了广泛使用。但在 不良路面如冰雪泥泞地带运行时，轮式工程机械容易因 左右驱动轮负荷不均匀或附着系数改变而陷住，使机械 的通过性不好。 为了使左右驱动轮传递附着力确定的全部力矩，有 的机械设计了差速器，必要时将锥齿轮差速器强制锁住。 为了充分利用机械左右驱动轮的附着力，并避免出现 打滑现象，差速器最好有自锁性能，或者在一侧车轮附着 力不够而出现打滑时，自动将力矩传到另一侧车轮。于是 出现了各种“自锁式”差速成器如凸轮式、蜗轮式、牙嵌 式等，其中以牙嵌式差速器最为常见。 杨忠炯制作
2、锥齿轮行星差速器主要参数的确定
A、差速器球面直径Dq
球面直径Dq表示了差速器的大小，球面半径Dq/2则为 差速器的强度。 Dq之值可由下面的经验公式选取
Dq kq 2.15
3
M c max
mm
式中 kq – 差速器球面直径系数， kq=1.1～1.3; Mcmax - 差速器承受的最大力矩（N.mm);
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图6-4（b）为牙嵌式差速器结构图。 当车轮同速旋转,此差速器经十字轴、左右 从动环分送相同的力矩到左右车轮。 转弯时车轮旋转速度不同，差速器仅向慢 速车轮传递力矩。 花键毂5与12的内花键和左右半轴联接，外 花键上分别滑装着左右从动环6与11，5和 12又支承在差速器壳上。 弹簧座圈13、14的外花键分别与从动环6、 11的内花键联接，随从动环旋转。弹簧力 迫使从动环压向十字轴17、花键毂压向差 速器壳。
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轮边减速的优点：可以 以较小的轮廓尺寸获得 较大的传动比，可以布 置在车轮轮毂内部而不 使外形尺寸增加。
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轮边减速器的行星齿轮传动有两种方案：
1、太阳轮为主动件与半轴用花键相连，被动件为行星架 与车轮相连，齿圈与桥壳相连固定不动，如下图6-6所示。
传动比
i 1
zq zt
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注意：当q=3时zb必须为3 的倍数，当q=2或 4时zb必须为 杨忠炯制作 偶数，否则无法差速器安装。
第二节 铰接式装载机的驱动桥
一、ZL50铰接式装载机驱动桥
图6-6为ZL50铰接式装载机驱动桥。
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其主传动见图6-7。
为提高支承刚度，改 善锥齿轮的啮合条件， 主动小齿轮5采用跨置 式支承，一端支承在 滚柱轴轴9上，另一端 支承在两个圆锥滚柱 轴承7上。
图6-1为差速器工作原理。
当差速器壳随大齿轮以角 速度ω旋转时，行星齿轮轮心的 旋转线速度为
v = ωr 式中 r — 半轴齿轮的平均半径。
当行星齿轮由差速器壳体带动绕车轴公转无自转时， 行星齿轮轮齿与左右半轴齿轮轮齿啮合点的旋转线速度v1、 v2与行星齿轮轮心速度v相等：
v1=v2=v=r
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4、通过差速器和半轴将动力分传给左右驱动轮；
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5、为整车的承重装置和行走支承装置。
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驱动桥类型 按结构不同分 ：整体式驱动桥（采用非独立悬架）
非断开式驱动桥(或称为整体式)，即驱动桥壳是一根 连接左右驱动车轮的刚性空心梁(见上图)，而主减整器、 差速器及车轮传动装置(由左右半轴组成)都装在桥壳内。 非独立悬架