轮式装载机驱动桥构造及原理简介

（2）差速器的构造和原理
差速器由四个行星锥齿轮、十字轴、两个半轴齿轮、差速器左壳及右壳等主要 零件组成。左、右两个直齿圆锥半轴齿轮装于半轴齿轮垫片后，分别装入左右 差速器壳的相应座孔之中。四个行星锥齿轮浮套于十字轴轴颈上，并装上球面 垫片，然后将十字轴的四个轴颈嵌在差速器壳两半端面上相应的凹槽所形成的 孔内，差速器壳的剖分面通过十字轴各轴颈的中心线，用螺栓将左、右差速器 壳紧固在一起，整个差速器再用两个圆锥滚子轴承支承在主传动器托架的座孔 中。动力自主传动大螺旋伞齿轮依次经差速器壳、十字轴、行星锥齿轮、半轴 齿轮、半轴和太阳轮、轮边减速器传给车轮。当两边车轮以相同的转速转动时， 行星锥齿轮只绕半轴轴线做公转运动。若两边车轮阻力不同，则行星锥齿轮除 作上述公转运动的同时，还可绕自身轴线做自转运动。当行星锥齿轮自转时， 两半轴齿轮就可以以不同的转速转动。差速器此时就可以起到差速作用。
图2
装载机传动系统简图
装载机的动力是由发动机提供的，发动机的额定转速为 装载机的动力是由发动机提供的，发动机的额定转速为2200r/min， ， 而轮胎的最大转速只有140r/min左右。根据使用要求，轮胎在工地行驶和 左右。 而轮胎的最大转速只有 r 左右 根据使用要求， 铲土过程中不需要很高的转速，但需要承受的驱动力相当大， 铲土过程中不需要很高的转速，但需要承受的驱动力相当大，只有驱动力 足够才能使装载机进行行驶和铲装工作。所以， 足够才能使装载机进行行驶和铲装工作。所以，装载机必须具备这样的传 动系统，这种传动系统具有相当大的传动比， 动系统，这种传动系统具有相当大的传动比，从而能将发动机的转速逐级 降低，同时扭矩不断增大，大到可以满足实际工作需要。 降低，同时扭矩不断增大，大到可以满足实际工作需要。
图6 ZL50主传动剖视图 主传动剖视图
（1）主传动和差速器的功用 主传动是一级螺旋伞齿轮减速器，传递由传动轴传来的扭矩 和运动。 差速器可使左右半轴和左右驱动轮任何时候都有一个合理的 转速差，同时向两半轴传递转矩，再由半轴将转矩传给驱动轮。 它能使同一驱动桥两端的轮胎以不同的转速在地面上滚动，而车 轮不会因两端的速度差而产生“滑磨”，即能起差速作用。但它 无法使同一驱动桥两端的轮胎按不同的扭矩传力，即差速器能差 速不能“差力”。 如装载机行驶在泥泞路面时，若一侧轮胎掉入泥坑，则由于 轮胎与泥泞的附着力小，该轮胎在泥泞中打滑，这时作用在该车 轮上的牵引力将大大减小；另一侧轮胎虽然与路面可以有很大的 附着力，但由于差速器扭矩在驱动桥两端的分配是均等的，所以 较大附着力的轮胎与陷入泥泞的轮胎扭矩相等，而不可能更大， 故未陷入泥泞的轮胎原地不动，陷入泥泞的轮胎以两倍于差速器 壳的转速打滑。
为什么装载机的后桥安装要采用副车架或摆动桥，为何不能象 前桥一样刚性联接在车架上呢？ 这是因为，如果前后桥都刚性联接在车架上，那么装载机 行驶过程中就有四个点要与地面同时接触，遇到不平整地面 的时候，由于三个点（车轮）可以确定一个平面，第四个轮 子很可能悬空，起不到支撑整机的作用，同时另外三个车轮 由于承受载荷偏大，必然导致各零件容易损坏。所以就通过 副车架或摆动桥将后桥与车架处于非刚性联接状态，行驶过 程中可以摆动，这样后驱动桥两个车轮就可以同时与地面接 触，不论地面是否平整。 由于XG962装载机的自重和额定铲斗容量比XG953大很多， 所以驱动桥的各齿轮件和壳体件的尺寸均相应加大，轴承型 号也加大，各螺栓规格和锁紧力矩也有所加大，以满足在高 强度高负荷的工作条件。
图3 装载机功率传递路线图
装载机是通过一系列的传动机构，将发动机的转速降低，扭矩增大， 装载机是通过一系列的传动机构，将发动机的转速降低，扭矩增大， 也就是牵引力增大。由于发动机总功率N分为两部分 分为两部分， 也就是牵引力增大。由于发动机总功率 分为两部分，一部分提供 给工作装置（ ），另一部分提供给底盘产生牵引力 另一部分提供给底盘产生牵引力（ ），假设 给工作装置（N1），另一部分提供给底盘产生牵引力（N2），假设 发动机的牵引功率N 在传递过程中不发生损耗， 发动机的牵引功率 2在传递过程中不发生损耗，则装载机在非联合 工况，即行驶状态下传递到每个轮胎的功率则为N ，各占1/4。 工况，即行驶状态下传递到每个轮胎的功率则为 2/4，各占 。 为什么手扶拖拉机在爬坡时候总是选择慢档？） （为什么手扶拖拉机在爬坡时候总是选择慢档？）
4．驱动桥的另一个关键部位就是主传动。根据整桥速比调整的需要，我们 将主传动部分主动螺旋伞齿轮增加一个齿，使主传动速比由5.286减小为 4.625，这样虽然差速器等转速略有提高，但其承受扭矩减少12.5%，同时差 速器壳体、半轴齿轮、锥齿轮尺寸加大，十字轴直径由Ø28加大为Ø32，各 零件所受应力明显降低，强度得到很大提高，大大提高了可靠性和使用寿命。 同时主传动的轴承尺寸规格也加大，提高了使用寿命。差速器输出到半轴的 扭矩也降低，提高了轮边各齿轮件的使用寿命。 5．根据用户的反馈，我们还对主传动中的半轴齿轮垫片形式做了改变， 老式的半轴齿轮垫片采用无固定形式，在半轴齿轮高速旋转的时候经常会发 生严重的磨损，逐步将垫片磨损，以至于严重的时候磨成环状，这样就会影 响半轴齿轮和锥齿轮的啮合齿侧间隙，进而影响其使用寿命。
4．轮边减速器 轮边减速器为行星齿 轮机构，内齿圈经花 键固定在桥壳两端的 轮边支承轴上，它是 固定不动的。行星轮 架和轮辋由轮辋螺栓 固定在一起，因此轮 辋和行星轮架一起转 动，其动力是通过半 轴、太阳轮传到行星 轮架上的。
图9 轮边减速器机构
图10 轮边行星传动原理图 半轴通过花键带动与之联成一体的太阳轮以n太转速顺时针转动，与 太阳轮相啮合的行星轮则以相反方向转动，由于内齿轮固定不动， 因此行星轮架以转速n架与太阳轮相同的方向转动，n架小于n太，因 而得到减速。
图12 XG953驱动桥轮边外形图
1．老式驱动桥中行架和轮壳通过10个M22轮辋螺栓相联接，然后与轮 辋联接，对于维修人员来讲，最大的问题就是当轮边部件，如行星轮发 生故障需要维修时，必须将轮胎拆卸，这对于户外操作来说是极其不方 便的。 新的方案是改变轮壳和行架零件结构，通过32个高强度的M12螺栓将两 者连接，不涉及轮辋螺栓，使得行星机构在不拆卸轮胎的情况下可以拆 卸维修，并且轮壳转动间隙容易调整，大大减轻了用户劳动强度。
一．轮式装载机的动力是如何从发动机传递到驱动桥和车轮的？
图1 装载机动力与传动系统组成 动力传递路线： 动力传递路线： 发动机→变矩器→变速箱→万向传动轴→前后驱动桥（ 发动机→变矩器→变速箱→万向传动轴→前后驱动桥（主被动 螺旋伞齿轮→差速器→半轴→太阳轮→行星减速器） 螺旋伞齿轮→差速器→半轴→太阳轮→行星减速器）→轮胎轮 辋总成
四．简述配套于XG962装载机上的前后驱动桥特点，后桥为Leabharlann Baidu动桥。 XG962装载机驱动桥前、后桥有较大的区别，前桥结构同XG953驱 动桥，但安装采用长螺栓；后桥安装不采用副车架，而是采用摆动 桥。后桥除了桥壳、主传动（包括差速器）、半轴、轮边减速器外， 增加了摆动架；摆动架的作用与副车架相似，摆动架与驱动桥的托 架和桥壳相联接，确保驱动桥可以围绕摆动架中心线摆动，所以称 为摆动桥。
图13 XG953驱动桥轮边减速器机构
２．老式驱动桥中轮边行星机构采用三个行星轮，而改进后的行星机构采用四 个行星轮，新方案使太阳轮扭矩不是由三点而是由四点承担，降低单个齿所受 载荷。采用四个行星轮和三个行星轮还有一点需要注意，也就是齿的啮合问题， 由于三点决定一个圆，现在采用四个行星轮后，如果行星轮架上安装行星轮的 四个孔加工位置精度不够，将导致传动干涉反而增加轮齿的载荷，所以我们采 用加工中心来加工行星轮架四孔，以保证加工精度及制造工艺水平，大大增加 了产品的技术含量。
主要内容：
一．轮式装载机的动力是如何从发动机传递到驱动桥 和车轮的？ 二．轮式装载机驱动桥的构造和工作原理。 三．配套于XG953装载机上的驱动桥与普通XG951驱 动桥有哪些不同和优点。 四．简要阐述配套于XG962装载机上的前后驱动桥特 点，后桥为摆动桥。 五．XG953驱动桥在维修过程中的一些注意事项。
录
图11 XG953驱动桥总成外形图和装配图 驱动桥总成外形图和装配图 图12 XG953驱动桥轮边外形图 驱动桥轮边外形图 图13 XG953驱动桥轮边减速器机构 驱动桥轮边减速器机构 图14 内齿轮和内齿圈 半轴齿轮垫片（固定式与非固定式） 图15 半轴齿轮垫片（固定式与非固定式） 图16 拉具拆圆锥滚子轴承 图17 旋转力矩的测量 图18 螺旋伞齿轮安装接触区及间隙的调整 图19 主传动啮合间隙的测量 图20 XG953驱动桥轮边减速机构 驱动桥轮边减速机构
3.主传动和差速器
图5 ZL50主传动分解图
1-输入法兰；2-油封； 3-密封盖；4-调整垫片； 5-主动螺旋伞齿轮；6-轴承套； 7-27311轴承；8-92607轴承； 9-托架；10-锥齿轮垫片； 11-锥齿轮；12-调整螺母； 13-7515轴承；14-差速器左壳； 15-半轴齿轮；16-半轴齿轮垫片； 17-轴承座；18-锁紧片； 19-十字轴；20-大螺旋伞齿轮； 21-差速器右壳；22-半轴； 23-止推螺栓；24-垫片
二．轮式装载机驱动桥的构造和工作原理。
图4 驱动桥总成（分解图）
图4 驱动桥总成
1．驱动桥的功用 （1）通过主传动中相互垂直安装的主动螺旋伞齿轮和与之啮 合的被动螺旋伞齿轮改变传递力矩的方向（使传递扭矩的轴 线互成90°方向），并通过桥上的主传动、差速器、半轴及 轮边减速传动机构将变速箱输出轴的转速降低，扭矩增大， 产生牵引力。 （2）差速器能使转装载机在转弯行驶时左右驱动轮有合理的 转速差，使车轮既不产生滑移也不产生滑转，而是在地上保 持纯滚动。 （3）驱动桥的桥壳还起承重和传力的作用。 2．驱动桥组成 装载机驱动桥分前桥和后桥，一般来讲，其区别在于主传动 中的螺旋伞齿轮副的螺旋方向不同。前桥的主动螺旋伞齿轮为 左旋，后桥的主动螺旋伞齿轮为右旋，其余结构相同。 （XG962前后桥差异大，后桥为摆动桥。）驱动桥的结构如图4 所示。主要有桥壳、主传动（包括差速器）、半轴、轮边减速 器和轮胎轮辋总成等组成。
XG951驱动桥主要损坏形式： 主传动轴承损坏、螺旋伞齿轮损坏、差速器十字轴断裂和半 轴断裂、轮边行星减速机构损坏 三．配套于XG953装载机上的驱动桥与普通XG951驱动桥有哪些 不同和优点。
XG953驱动桥
图11 XG953驱动桥总成装配图
从驱动桥的传动比着手，在总速比不变的前提下减小主减速比，增大轮边 减速比，这样一来主减速比由原来的5.286调整为4.625，在发动机性能参 数不变的前提下，主传动零件的转速相对变快，但扭矩减小，主被动螺旋 伞齿轮、半轴、太阳轮等零件承受的力矩降低，提高了使用寿命。
轮式装载机驱动桥 构造及原理简介
2006年9月15日 厦门
目
图1 装载机动力与传动系统组成图 图2 装载机传动系统简图 图3 装载机功率传递路线 图4 驱动桥总成 图5 ZL50主传动分解图 主传动分解图 图6 ZL50主传动剖视图 主传动剖视图 图7 ZL50差速器分解图 差速器分解图 图8 差速器运动原理示意 图9 轮边减速器机构 图10 轮边行星传动原理图
图14 内齿轮和内齿圈
３．XG951装载机驱动桥内齿轮采用整体式，轮毂轴承间隙的不当将导致 内齿轮受力过大，齿面磨损加剧。而XG953驱动桥是将内齿轮一分为二，由 内齿圈和齿圈支架采用浮动型式组成，当轮毂轴承间隙变大时内齿圈中心 相对支承轴中心可以浮动，从构造上保证了内齿圈与行星轮之间受力的均 匀分布，也就减少了内齿圈轮齿的磨损量，延长了齿轮件的使用寿命。同 时内齿圈热处理工艺采用中频感应淬火，将热处理后齿部变形量控制在很 小的范围内，齿面硬度高，耐磨。
图15 半轴齿轮垫片（固定式与非固定式）
通过以上改进，大大降低了主传动部件、半轴及太阳轮所承受扭矩， 轮边部件采用浮动型式后，当轮毂轴承间隙变大时内齿圈轮齿及行星 轮齿的磨损量减少，延长了内齿圈使用寿命，使驱动桥的可靠性显著 提高；并且重新设计的轮边机构方便了用户拆卸、维修。改进后的 XG953驱动桥在使用性能、维修等方面与国内同行业的厂家比较处于 领先水平，目前已投入市场三年多，三包故障率比以前下降了不少。