- 汽車底盤構(gòu)造與維修
- 劉東亞 王清娟
- 15061字
- 2019-12-25 17:32:28
5.1 驅(qū)動(dòng)橋構(gòu)造
5.1.1 主減速器
主減速器將輸入轉(zhuǎn)速降低并相應(yīng)增大輸入轉(zhuǎn)矩,還可以改變轉(zhuǎn)矩的方向,滿足車輛行駛要求。
根據(jù)不同的使用要求,主減速器有不同的結(jié)構(gòu)型式。按齒輪傳動(dòng)副的數(shù)目分有單級(jí)式和雙級(jí)式。目前,轎車、小型客車、輕型和中型貨車一般采用單級(jí)式主減速器;大型和重型貨車不僅要求較大的主減速比,而且要求較大的離地間隙,故多采用雙級(jí)式主減速器。
按主減速器傳動(dòng)比擋數(shù)有單速式和雙速式。前者的傳動(dòng)比是固定的,后者有兩個(gè)傳動(dòng)比供駕駛員選擇,以適應(yīng)不同行駛條件的需要。
按齒輪傳動(dòng)副的結(jié)構(gòu)型式分,主減速器有圓柱齒輪式、圓錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面齒輪式等。圓柱齒輪式又可分為定軸輪系和行星輪系,定軸輪系圓柱齒輪式主減速器適用于發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的汽車,行星輪系式主減速器適用于大型和重型汽車輪邊減速器,其主減速器采用螺旋圓錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪。螺旋圓錐齒輪傳動(dòng)主、從動(dòng)齒輪軸線交叉,如圖5.3(a)所示。準(zhǔn)雙曲面齒輪允許主動(dòng)齒輪軸線相對從動(dòng)齒輪軸線偏移,如圖5.3(b)所示。若主動(dòng)齒輪軸線向下偏移,在保證必須有離地間隙的情況下,可使車輛質(zhì)心降低,提高了行駛穩(wěn)定性。

圖5.3 主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪軸線位置
(a)主、從動(dòng)齒輪軸線交叉;(b)主動(dòng)齒輪軸線相對從動(dòng)出輪軸線偏移
1.單級(jí)主減速器
目前,轎車和一般輕、中型貨車均采用單級(jí)式主減速器即可滿足汽車驅(qū)動(dòng)性的要求。它具結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。
1)上海桑塔納轎車單級(jí)式主減速器
上海桑塔納轎車驅(qū)動(dòng)橋因發(fā)動(dòng)機(jī)縱向前置、前輪驅(qū)動(dòng)放于汽車前部,并且整個(gè)傳動(dòng)系都集中布置在汽車的前部,如圖5.4所示。它將變速器、主減速器和差速器安裝于一個(gè)3件組合的外殼之內(nèi),沒有專用的主減速殼體。變速器的輸出軸即為主減速器的主動(dòng)軸,動(dòng)力由變速器直接傳遞給主減速器,省去了萬向傳動(dòng)裝置。主減速器為單級(jí)減速器,主減速齒輪由一對雙曲面錐齒輪組成。主動(dòng)錐齒輪4的齒數(shù)為9,從動(dòng)錐齒輪9的齒數(shù)為37,因此其傳動(dòng)比io=37/9=4.11。主動(dòng)錐齒輪4和變速器輸出軸制成一體,用雙列圓錐滾子軸承6和圓柱滾子軸承8支承在變速器后殼體5內(nèi)。環(huán)狀的從動(dòng)錐齒輪靠凸緣定位,并用螺釘與差速器殼連接,差速器殼由一對圓錐滾子軸承12支承在變速器前殼體1上。

圖5.4 上海桑塔納轎車單級(jí)式主減速器剖面圖
1—變速器前殼體;2—差速器;3、7、11—調(diào)整墊;4—主動(dòng)錐齒輪;5—變速器后殼;6—雙列圓錐滾子軸承;8—圓柱滾子軸承;9—從動(dòng)錐齒輪;10—主減速器蓋;12—圓錐滾子軸承
主減速器的調(diào)整包括軸承預(yù)緊度和齒輪嚙合調(diào)整。主、從動(dòng)錐齒輪軸承安裝時(shí)有一定的預(yù)緊度,以消除多余的軸向間隙,平衡一部分前后軸承的軸向負(fù)荷,這使主、從動(dòng)錐齒輪工作時(shí)保持正確的嚙合和前后軸承獲得均勻磨損。軸承預(yù)緊度不宜過大,過大會(huì)使軸承載荷增加,工作溫度過高而降低其使用壽命;軸承預(yù)緊度過小,則使主、從動(dòng)錐齒輪軸向間隙增大,破壞了正確嚙合位置和間隙,并造成沖擊異響。主動(dòng)錐齒輪軸上的軸承預(yù)緊度不需調(diào)整,從動(dòng)錐齒輪軸承的預(yù)緊度可通過調(diào)整墊片3和墊片11的總厚度來調(diào)整,在裝好左、右半軸后,從動(dòng)齒輪應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,又沒有軸向間隙感覺。
齒輪嚙合調(diào)整包括嚙合間隙和嚙合印痕的調(diào)整,適當(dāng)?shù)膰Ш祥g隙保證嚙合齒輪的潤滑和散熱,桑塔納轎車單級(jí)主減速器齒輪的標(biāo)準(zhǔn)嚙合間隙為0.08~0.15mm,齒輪嚙合間隙的調(diào)整通過調(diào)整墊片3和墊片11進(jìn)行調(diào)整,一側(cè)減的墊片應(yīng)加到另一側(cè),就可在保證已調(diào)整好的軸承預(yù)緊度不變的情況下,達(dá)到嚙合間隙調(diào)整目的。正確的嚙合印痕保證嚙合齒輪工作強(qiáng)度;齒輪嚙合印痕的調(diào)整通過調(diào)整墊片7進(jìn)行,調(diào)整好后,轉(zhuǎn)動(dòng)主、從動(dòng)齒輪的扭矩為1.47~2.45N·m的力矩。
2)東風(fēng)EQ1090E型汽車單級(jí)式主減速器
東風(fēng)EQ1090E型汽車主減速器也是單級(jí)式主減速器,如圖5.5所示,由一對準(zhǔn)雙曲面齒輪18和7及其支承調(diào)整裝置6、主減速器殼4等組成,主減速器主、從動(dòng)錐齒輪分別為6、38,其傳動(dòng)比為6.33,為保證主動(dòng)錐齒輪有足夠的支承剛度,采用了前后兩點(diǎn)支承。主動(dòng)錐齒輪與輸入軸制成一體,其前端支承在相互貼近且小端相向的兩個(gè)圓錐滾子軸承13和17上;后端支承在圓錐滾子軸承19上,形成可靠的跨置式支承。從動(dòng)錐齒輪7用12個(gè)螺栓和差速器左殼體5連接,螺栓要按規(guī)定的擰緊力矩?cái)Q緊。而差速器左右殼體的兩端用兩個(gè)圓錐滾子軸承支承在主減速器殼的座孔中。

圖5.5 東風(fēng)EQ1090 E型汽車單級(jí)主減速器
1—差速器軸承蓋;2—軸承調(diào)整螺母;3、13、17—圓錐滾子軸承;4—主減速器殼;5—差速器殼;6—支撐螺栓;7—從動(dòng)錐齒輪;8—進(jìn)油道;9、14—調(diào)整墊片;10—防塵罩;11—叉形凸緣;12—油封;15—軸承座;16—回油道;18—主動(dòng)錐齒輪;19—圓柱滾子軸承;20—行星齒輪球面墊片;21—形星齒輪;22—半軸齒輪推力墊片;23—半軸齒輪;24—行星齒輪軸;25—螺栓
裝配主減速器時(shí),圓錐滾子軸承裝配時(shí)應(yīng)使其具有一定的預(yù)緊度,即在消除軸承間隙的基礎(chǔ)上,再給予一定的壓緊力,其目的是為了減小在錐齒輪傳動(dòng)過程中軸向力所引起的軸向位移,以提高輪軸的支承剛度,保證錐齒輪副的正常嚙合。為此,在軸承13和17之間的隔離套一端裝有一組厚度不同的調(diào)整墊片14。若增加墊片厚度則軸承預(yù)緊度減小,反之預(yù)緊度則增大。支承差速器殼的一對圓錐滾子軸承3的預(yù)緊度,可利用其各自側(cè)面調(diào)整螺母2分別調(diào)整,若擰入調(diào)整螺母則軸承預(yù)緊度增加,反之預(yù)緊度則增大。調(diào)整時(shí)應(yīng)用手轉(zhuǎn)動(dòng)從動(dòng)錐齒輪,使?jié)L子軸承處于正確位置。調(diào)好后應(yīng)能以1.5~2.5N·m的力矩轉(zhuǎn)動(dòng)差速器組件。特別說明的是圓錐滾子軸承預(yù)緊度的調(diào)整必須在齒輪嚙合調(diào)整之前進(jìn)行。
錐齒輪嚙合的調(diào)整包括嚙合印痕和齒側(cè)間隙兩個(gè)方面。嚙合印痕可以通過增減主減速器殼4與主動(dòng)錐齒輪軸承座15之間的調(diào)整墊片9的厚度來調(diào)整,若增加墊片厚度,主動(dòng)錐齒輪軸前移,反之則后移。齒側(cè)間隙通過擰動(dòng)差速器殼兩端調(diào)整螺母2來實(shí)現(xiàn),當(dāng)一端螺母擰入時(shí),另一端螺母應(yīng)擰出,即使從動(dòng)錐齒輪軸發(fā)生軸向位移。此時(shí),若使從動(dòng)錐齒輪靠近主動(dòng)錐齒輪,則嚙合間隙減小,反之則增大。應(yīng)特別注意的是在調(diào)整嚙合間隙時(shí),為保證已調(diào)整好的軸承預(yù)緊度不變,應(yīng)使一端螺母擰入的圈數(shù)等于另一端螺母擰出的圈數(shù)。
東風(fēng)EQ1090E型汽車主減速器為了提高齒輪副的強(qiáng)度和嚙合平穩(wěn)性,減小噪聲,采用了準(zhǔn)雙曲面齒輪,主動(dòng)錐齒輪軸心線比從動(dòng)錐齒輪的軸心線下偏38mm。雙曲面錐齒輪的主、從動(dòng)齒輪軸線不相交,主動(dòng)錐齒輪軸線可低于從動(dòng)錐齒輪軸線,在保證一定離地間隙的情況下,相連的傳動(dòng)軸位置也相應(yīng)降低,從而使汽車質(zhì)心降低,提高了行駛的平穩(wěn)性。其次,雙曲面齒輪發(fā)生根切的齒數(shù)較少,因此主動(dòng)齒輪在滿足傳動(dòng)比和強(qiáng)度要求的條件下尺寸可盡量小一些,相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪的尺寸也可減小,從而減小了主減速器殼外形輪廓尺寸,有利于車身布置和提高最小離地間隙。此外,雙曲面齒輪的嚙合系數(shù)大,同時(shí)參加嚙合的齒數(shù)多,傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲小,承載能力大。缺點(diǎn)是準(zhǔn)雙曲面齒輪工作時(shí),由于齒面間的相對滑移量大,且齒面間的壓力也大,齒面油膜易被破壞,必須使用專門的雙曲面齒輪油,決不能用普通齒輪油代替,否則會(huì)使齒面迅速擦傷和磨損,大大降低主減速器的使用壽命。并且雙曲面齒輪螺旋角較大,傳動(dòng)時(shí)軸向力大,易造成軸的支承定位件的損壞而引起軸向竄動(dòng),因此對這些機(jī)件的強(qiáng)度、剛度要求高,相應(yīng)地調(diào)整精度要求也較高。
為了限制從動(dòng)錐齒輪因過度變形而影響正常嚙合,故在其背面設(shè)置了可調(diào)支承螺栓6,并使該螺栓與齒輪背面間隙為0.3~0.5mm為宜。為了提高主動(dòng)錐齒輪支承剛度,其前、后兩端都支承在圓錐滾子軸承上,形成了可靠的跨置式支承。
主動(dòng)錐齒輪的支撐有跨置式和懸臂式兩種方式,如圖5.6所示。

圖5.6 主動(dòng)錐齒輪的支承方式
(a)跨置式;(b)懸臂式;(c)3軸承支承式1—主動(dòng)錐齒輪調(diào)整墊片;2—調(diào)整隔套;3—軸承預(yù)緊度調(diào)整墊片;4—軸承座;5—主動(dòng)錐齒輪軸;6—叉形凸緣;7—主減速器殼;8—軸承蓋
跨置式是指主動(dòng)錐齒輪前后方均有軸承支承,如圖5.6(a)所示,采用這種形式的主動(dòng)錐齒輪支承剛度大,適用于負(fù)荷較大的單級(jí)式主減速器。當(dāng)前方兩錐軸承出現(xiàn)間隙時(shí),齒輪將會(huì)軸向竄動(dòng)而導(dǎo)致齒面嚙合印痕發(fā)生變化,但變化較小。而懸臂式是指主動(dòng)錐齒輪只在前方有支承,后方?jīng)]有支承,如圖5.6(b)所示,其支承剛度較差,多用于負(fù)荷較小的單級(jí)式主減速器,部分中、重型汽車的雙級(jí)主減速器主動(dòng)錐齒輪也采用這種支承形式。有的重型汽車為提高其支承剛度,主減速器主動(dòng)錐齒輪采用3個(gè)軸承支承,如圖5.6(c)所示。
3)依維柯S系列汽車單級(jí)式主減速器
南京依維柯S系列汽車主減速器由一對螺旋錐齒輪組成,如圖5.7所示,即主動(dòng)錐齒輪5與從動(dòng)錐齒輪6。主減速器主動(dòng)錐齒輪5由兩個(gè)錐形軸承固定在橋殼內(nèi),并用墊片調(diào)整主動(dòng)錐齒輪與從動(dòng)錐齒輪的嚙合間隙和位置。從動(dòng)錐齒輪6通過軸承裝在后橋殼內(nèi),也裝有調(diào)整墊片。主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊度由后橋凸緣8的緊固螺母7來調(diào)整,首先要調(diào)整隔套9的長度,例如將隔套縮短,然后按規(guī)定扭矩將后橋凸緣8的緊固螺母擰緊,軸承預(yù)緊度就緊,反之則松。從動(dòng)錐齒輪則由差速器軸承調(diào)整墊片來調(diào)整。

圖5.7 依維柯S系列汽車驅(qū)動(dòng)橋剖面圖
1—橋殼;2—主減速器;3—差速器;4—半軸;5—主動(dòng)錐齒輪;6—從動(dòng)錐齒輪;7—緊固螺母;8—凸緣;9—調(diào)整隔套
2.雙級(jí)式主減速器
根據(jù)汽車使用條件不同,有時(shí)要求主減速器具有較大的傳動(dòng)比,若汽車仍采用單級(jí)式主減速器,則主動(dòng)錐齒輪受強(qiáng)度、最小齒數(shù)的限制,其尺寸不能太小,相應(yīng)的從動(dòng)錐齒輪尺寸將增大,這不僅使從動(dòng)錐齒輪剛度降低,而且會(huì)使主減速器殼及驅(qū)動(dòng)橋外形輪廓尺寸增大,難以保證足夠的離地間隙。為保證汽車具有較好的通過性,采用一對錐齒輪構(gòu)成的單級(jí)式主減速器已不能保證足夠需要,故采用兩對齒輪降速的雙級(jí)主減速器。
解放CA1092型汽車采用的是雙級(jí)式主減速器,如圖5.8所示。第一級(jí)減速傳動(dòng)由螺旋錐齒輪11和16構(gòu)成;第二級(jí)減速傳動(dòng)由斜齒圓柱齒輪1和5構(gòu)成。該主減速器主傳動(dòng)比有3種可供選擇,分別為5.77、6.25和7.63。傳動(dòng)比為6.25的第一級(jí)減速傳動(dòng)的主動(dòng)螺旋錐齒輪11、從動(dòng)螺旋錐齒輪16齒數(shù)為13和25,第一級(jí)傳動(dòng)比i1=25/13=1.923;第二級(jí)減速傳動(dòng)的主動(dòng)斜齒圓柱齒輪5、從動(dòng)斜齒圓柱齒輪1齒數(shù)為15和45,第二級(jí)傳動(dòng)比i2=45/15=3,主減速器的傳動(dòng)比等于兩級(jí)齒輪傳動(dòng)比的乘積,即:i0=i1×i2=1.923 ×3=6.25。

圖5.8 解放CA1092型汽車雙級(jí)式主減速器
1—第二級(jí)從動(dòng)齒輪;2—差速器殼;3—調(diào)整螺母;4、15—軸承蓋;5—第二級(jí)主動(dòng)齒輪;6、7、8、13—調(diào)整墊片;9—主動(dòng)軸;10—軸承座;11—第一級(jí)主動(dòng)齒輪;12—主減速器殼;14—中間軸;16—第一級(jí)從動(dòng)齒輪;17—后蓋
第一級(jí)主動(dòng)螺旋錐齒輪11與主動(dòng)軸9制成一體,依靠相距盡可能遠(yuǎn)的兩個(gè)圓錐滾子軸承懸臂式支承在軸承座10內(nèi);環(huán)狀從動(dòng)錐齒輪齒圈用鉚釘固接在中間軸14的凸緣上。第二級(jí)主動(dòng)斜齒圓柱齒輪與中間軸制成一體,該軸兩端分別采用圓錐滾子軸承支承在主減速器殼12兩側(cè)的軸承蓋4和15內(nèi);從動(dòng)斜齒圓柱齒輪采用螺栓固接在差速器殼2上。
主動(dòng)錐齒輪軸承的預(yù)緊度可通過增減調(diào)整墊片8的厚度來調(diào)整,中間軸圓錐滾子軸承的預(yù)緊度是通過改變調(diào)整墊片6和13的總厚度來調(diào)整。同樣,為了便于齒輪嚙合的調(diào)整,軸9、14的位置都可以移動(dòng)。通過增減調(diào)整墊片7可以移動(dòng)主動(dòng)齒輪軸向位置;從動(dòng)齒輪軸向移動(dòng)通過左右調(diào)換調(diào)整墊片6和13來完成,若減少左軸承蓋處的調(diào)整墊片6,并隨即將減下的墊片全都加到右軸承蓋處的調(diào)整墊片13中,則使從動(dòng)錐齒輪右移,反之則左移。若左右兩組墊片的增量和減量不等,必將破壞已調(diào)好的中間軸軸承預(yù)緊度。第二級(jí)傳動(dòng)的圓柱齒輪間的間隙不可調(diào)整。差速器殼軸承的預(yù)緊度通過擰動(dòng)調(diào)整螺母3來調(diào)整。
3.輪邊減速器
根據(jù)汽車使用條件不同,有時(shí)需有較大的主傳動(dòng)比和較大的離地間隙時(shí),雙級(jí)主減速器的傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)已滿足不了使用需要,可將雙級(jí)式主減速器的第二級(jí)減速齒輪機(jī)構(gòu)制成結(jié)構(gòu)相同的兩套,其安裝位置靠近兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪,稱為輪邊減速器。目前輪邊減速器分為兩種類型:①圓錐行星齒輪式輪邊減速器,沃爾沃、雷諾等都采用此類輪邊減速器;②圓柱行星齒輪式輪邊減速器,奔馳、斯堪尼亞、中國重汽、重慶重汽等都采用此類輪邊減速器。按照齒輪嚙合方式,輪邊減速器又分為外嚙合圓柱齒輪式、內(nèi)嚙合齒輪齒圈式和行星齒輪式等形式,行星齒輪式輪邊減速器采用較多。
1)上海SH3540A自卸型汽車輪邊減速器
上海SH3540A自卸型汽車輪邊減速器是行星齒輪式輪邊減速器。其第一級(jí)減速傳動(dòng)類似上述的螺旋錐齒輪傳動(dòng),其傳動(dòng)比為I1=3.73。增大了的轉(zhuǎn)矩由差速器從動(dòng)錐齒輪經(jīng)差速器及半軸輸入到該車兩側(cè)的行星齒輪式輪邊減速器,如圖5.9所示。

圖5.9 上海SH3540A型汽車輪邊減速器
1—半軸套管;2—齒圈座;3—齒圈;4—行星齒輪;5—行星齒輪架;6—行星齒輪軸;7—太陽齒輪;8—鎖緊螺母;9、10—螺釘;11—輪轂;12—半軸;13—盤式制動(dòng)器
行星齒輪式輪邊減速器的太陽齒輪7與半軸12花鍵連接并隨半軸轉(zhuǎn)動(dòng);齒圈3與齒圈座2用螺釘連接;齒圈座與半軸套管1花鍵連接,并用鎖緊螺母8固定其軸向位置,因而齒圈不能轉(zhuǎn)動(dòng)。太陽齒輪和齒圈之間的3個(gè)行星齒輪4分別通過圓錐滾子軸承的行星齒輪軸6支承在行星齒輪架5上;行星齒輪架與輪轂11用螺釘9固聯(lián);為固定半軸和太陽齒輪的軸向位置,在半軸外端面裝有調(diào)止推螺釘,并用可調(diào)止推螺釘頂住。
第一級(jí)主減速器將動(dòng)力傳至半軸后,接著經(jīng)過半軸制成的太陽齒輪以及行星齒輪、行星齒輪軸、行星齒輪架和輪轂,最終傳至車輪。太陽齒輪為主動(dòng)件,行星架為從動(dòng)件,齒圈固定不動(dòng)。太陽齒輪齒數(shù)Z7,齒圈齒數(shù)Z3,此輪邊減速器傳動(dòng)比為I2=1 +Z3/Z7=5,故總傳動(dòng)比I0=I1×I2=3.73 ×5=18.65。
在同級(jí)越野車上,還經(jīng)常采用一對外嚙合圓柱齒輪組成輪邊減速器。其主動(dòng)齒輪與半軸連接,從動(dòng)大齒輪與輪轂連接。當(dāng)主動(dòng)齒輪位于上方時(shí),驅(qū)動(dòng)橋離地間隙增大,有利于提高越野車和拖拉機(jī)的通過性。在大型客車上,驅(qū)動(dòng)橋殼離地高度降低,有利于降低客車地板的高度。采用輪邊減速器,減小了主減速器的尺寸,提高汽車的通過性;作用在半軸和差速器上的轉(zhuǎn)矩較小;有較大的主傳動(dòng)比,同時(shí)結(jié)構(gòu)比較緊湊。
2)斯太爾91系列重型汽車輪邊減速器
斯太爾91系列重型汽車前驅(qū)動(dòng)橋的輪邊減速器也是一套行星齒輪式減速機(jī)構(gòu),如圖5.10所示。

圖5.10 斯太爾91系列重型汽車的輪邊減速器
1—制動(dòng)鼓;2—外半軸;3—太陽齒輪;4—行星架;5—外齒圈;6—輪轂
太陽齒輪內(nèi)花鍵孔與半軸的外側(cè)花鍵軸相配合,半軸旋轉(zhuǎn)時(shí),即將差速器傳來的動(dòng)力傳給太陽齒輪。與太陽齒輪相嚙合的是5個(gè)行星齒輪,5個(gè)行星齒輪軸與減速器罩及行星齒輪架上的相應(yīng)軸孔靜配合,且同時(shí)與齒圈相嚙合。太陽齒輪帶動(dòng)行星齒輪自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn),行星齒輪軸隨著公轉(zhuǎn),通過行星架帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn),起到減速作用。
因齒圈為固定元件,故該減速器的傳動(dòng)比為
I輪邊=1+K
K=Z3/Z1
式中:Z3為齒圈齒數(shù),Z1為太陽齒輪齒數(shù)。
主減速器傳動(dòng)比與輪邊減速器傳動(dòng)比就構(gòu)成了驅(qū)動(dòng)橋的總傳動(dòng)比,即
I0=I輪邊×I主
輪邊減速器內(nèi)各機(jī)件及輪轂軸承是依靠飛濺潤滑的。在減速器罩的端面上用螺栓固定著端蓋,在端蓋上有加油螺孔,減速器罩的邊緣開有放油螺孔,平時(shí)用螺塞封閉。為防止密封元件因減速器內(nèi)壓升高而漏油,該減速器內(nèi)腔與驅(qū)動(dòng)橋殼內(nèi)腔相通,驅(qū)動(dòng)橋殼上又有一通氣孔,保證兩內(nèi)腔與大氣相通。
4.貫通式主減速器
汽車在行駛中各車輪的運(yùn)行情況很復(fù)雜,如車輪的半徑、路面的狀況、輪胎氣壓等因素對各車輪的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速要求并不相同,不易達(dá)到運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致,這種運(yùn)動(dòng)的不協(xié)調(diào)將會(huì)引起傳動(dòng)系零件、輪胎等附加磨損,燃料的附加消耗。一些多軸越野汽車和重型汽車前面或后面兩驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)軸需要串聯(lián),傳動(dòng)軸從距分動(dòng)器較近的驅(qū)動(dòng)橋中穿過,并通往另一驅(qū)動(dòng)橋。通常將這種布置方案中的驅(qū)動(dòng)橋稱為貫通式驅(qū)動(dòng)橋。
斯太爾汽車除了在各車橋上裝置了輪間差速器以外,還在中橋傳動(dòng)箱內(nèi)設(shè)置了軸間差速器,它既可使中、后橋經(jīng)常處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài),又可保證各橋之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)。在附著條件較差的泥濘或冰雪地等路面上行駛會(huì)降低通行能力。各橋輪間差速器增設(shè)了輪間差速鎖,中橋傳動(dòng)箱增設(shè)了軸間差速器,當(dāng)汽車行駛在附著條件較差的路面上時(shí),駕駛員可將差速鎖鎖止,使其失去差速作用,以提高汽車的通過能力。但通過后,必須立即將差速鎖解除。
在6 ×4或6 ×6驅(qū)動(dòng)形式的斯太爾汽車上,后驅(qū)動(dòng)采用貫通式驅(qū)動(dòng)橋,貫通式驅(qū)動(dòng)橋是由中橋和后橋組成的,傳動(dòng)軸將動(dòng)力輸入中橋,中橋設(shè)置有橋間差速器,也稱軸間差速器。軸間差速器把動(dòng)力分別傳遞給中橋和后橋。其中貫通式驅(qū)動(dòng)橋的后橋與前面所述的后橋沒有任何區(qū)別,貫通式驅(qū)動(dòng)橋的中橋是由中央傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)和行星齒輪式輪邊減速器組成。中央傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)除有一級(jí)中央減速傳動(dòng)外還有分配中、后橋傳動(dòng)扭矩的過渡傳動(dòng)箱。斯太爾6 ×4車型是一基本車型,中、后橋均為13噸級(jí)、傳動(dòng)比為5.73的驅(qū)動(dòng)橋,如圖5.11所示。它具有螺旋錐齒輪式單級(jí)式主減速器,圓柱行星齒輪式輪邊減速器,普通圓錐行星齒輪式差速器及其閉鎖裝置和全浮式支承半軸等機(jī)件。中橋主傳動(dòng)箱由連接螺栓9、11、12、13與傳動(dòng)齒輪、中橋主減速器、中橋差速器連成一體的,前半部分為傳動(dòng)部分,后半部分為減速器部分。傳動(dòng)部分主要由軸間差速器2、輸入軸1、貫通軸7、傳動(dòng)齒輪3以及與這些軸、齒輪有關(guān)的軸承8、10等零件組成。動(dòng)力從輸入軸1,經(jīng)軸間差速器2分配給傳動(dòng)齒輪3和貫通軸7,貫通軸7將動(dòng)力傳給后驅(qū)動(dòng)橋;傳動(dòng)齒輪3再將動(dòng)力傳給中橋主減速器、中橋差速器,最后分配給中橋左右半軸。

圖5.11 斯太爾6 ×4汽車貫通式驅(qū)動(dòng)橋剖面圖
1—輸入軸;2—軸間差速器;3—傳動(dòng)齒輪;4—花鍵套固定螺母;5—差速鎖套;6—中驅(qū)動(dòng)橋差速器;7—貫通軸;8、10—圓錐滾子軸承;9、11、12、13—連接螺栓
5.1.2 差速器
汽車差速器是驅(qū)動(dòng)橋的主要部件,其功用使左右車輪能以不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行滾動(dòng)行駛,將主減速器傳來的扭矩平均分給兩半軸,盡量使兩側(cè)車輪驅(qū)動(dòng)力相等,滿足汽車行駛需要。
當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí),兩側(cè)車輪走過的距離是不相等的,在差速器還未起作用時(shí),兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪以同樣的速度行駛,為了滿足汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)車輪行程大于內(nèi)側(cè)車輪行程的要求,內(nèi)側(cè)車輪必然產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)的趨勢,而外側(cè)車輪則會(huì)產(chǎn)生拖滑的趨勢;這樣路面將對滑轉(zhuǎn)的車輪作用一個(gè)向前的附加阻力,而作用在拖滑車輪上的附加阻力是向后的,這時(shí)附加阻力轉(zhuǎn)移到差速器,同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)半軸齒輪向不同方向旋轉(zhuǎn),使內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速減小,外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速增大,滿足兩邊車輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛,汽車順利完成轉(zhuǎn)彎行駛并減輕輪胎與地面的摩擦。
差速器分類方法有多種,按其用途可分為軸間差速器和輪間差速器,按功能可分為普通齒輪差速器和防滑差速器。
1.普通齒輪差速器
普通齒輪差速器有錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種,由于錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作平穩(wěn),目前應(yīng)用最為廣泛。
1)行星錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)組成
行星錐齒輪式差速器由行星錐齒輪4、十字軸7、兩個(gè)半軸錐齒輪2、兩個(gè)差速器殼1和5及墊片3和6組成,如圖5.12所示。主減速器從動(dòng)圓柱齒輪8夾在兩差速器殼1和5之間,用螺栓四周均勻?qū)⑺鼈児潭ㄔ谝黄穑皇州S的兩個(gè)軸頸嵌在兩個(gè)半差速器殼端面半圓槽所形成的孔中;行星錐齒輪4分別松套在4個(gè)軸頸上;兩個(gè)半軸錐齒輪2分別與行星錐齒輪嚙合,以其軸頸支承在差速器殼中,并以花鍵孔與半軸連接。行星錐齒輪背面和差速器殼的內(nèi)表面均制成球面,保證行星錐齒輪對準(zhǔn)正中心,以利于和兩個(gè)半軸錐齒輪正確地嚙合。

圖5.12 行星錐齒輪式差速器
1、5—差速器殼;2—半軸錐齒輪;3、6—墊片;4—行星錐齒輪;7—十字軸;8—從動(dòng)圓柱齒輪;9—主動(dòng)圓柱齒輪;10—從動(dòng)圓錐齒輪
行星錐齒輪和半軸錐齒輪背面與差速器殼之間裝有推力墊片3和推力墊片6,用以減輕摩擦,降低磨損,延長差速器的使用壽命,同時(shí)還可以用來調(diào)整齒輪的嚙合間隙。調(diào)整后,應(yīng)使半軸錐齒輪大端端面的球面與4個(gè)行星錐齒輪背面的球面相吻合,并在同一球面上,不合適時(shí),應(yīng)通過改變行星錐齒輪背面球形墊圈的厚度來調(diào)整。差速器殼的十字軸孔是在左、右殼裝合后加工而成的,裝配時(shí)不能圓周方向錯(cuò)位。
差速器靠主減速器殼內(nèi)的潤滑油來潤滑,因此差速器上開有供潤滑油進(jìn)出的孔。為了保證行星錐齒輪和十字軸軸頸之間的潤滑,在十字軸軸頸上銑有平面,并在行星錐齒輪的齒間鉆有油孔與其中心孔相通。同樣,半軸錐齒輪上也鉆有油孔,與其背面相通,以加強(qiáng)背面與差速器殼之間的潤滑。
差速器動(dòng)力傳遞情況:發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸、主減速器進(jìn)入差速器,傳至差速器殼,依次經(jīng)十字軸7、行星錐齒輪4、半軸錐齒輪2傳給左、右兩根半軸,再分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。
在中型以下的貨車或轎車上,因傳遞的轉(zhuǎn)矩較小,故可采用兩個(gè)行星錐齒輪,相應(yīng)的行星錐齒輪軸是一根直軸,如圖5.13所示為桑塔納轎車的差速器,其差速器殼為一整體框架結(jié)構(gòu)。行星錐齒輪軸5裝入差速器殼后用止動(dòng)銷6定位,保證行星錐齒輪的對中性,行星錐齒輪和半軸錐齒輪2背面也制成球形。半軸錐齒輪背面的推力墊片與行錐星齒輪背面的推力墊片制成一個(gè)整體,稱為復(fù)合式推力墊片。螺紋套3用來緊固半軸錐齒輪。

圖5.13 桑塔納轎車差速器
1—復(fù)合式推力墊片;2—半軸錐齒輪;3—螺紋套;4—行星錐齒輪;5—行星錐齒輪軸;6—止動(dòng)銷;7—圓錐滾子軸承;8—從動(dòng)圓錐齒輪;9—差速器殼;10—連接螺栓;11—車速表齒輪;12—車速表齒輪鎖緊套筒
2)行星錐齒輪式差速器差速原理
行星錐齒輪式差速器差速原理如圖5.14所示。差速器殼7與行星錐齒輪軸6連成一體,并由主減速器從動(dòng)錐齒輪2帶動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng),是差速器的主動(dòng)件,設(shè)其轉(zhuǎn)速為no。半軸錐齒輪1和5為從動(dòng)件,設(shè)其轉(zhuǎn)速分別為n1、n2, A、B兩點(diǎn)分別為行星錐齒輪4與半軸錐齒輪1和5的嚙合點(diǎn),C為行星錐齒輪4的中心,A、B、C到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離相等。

圖5.14 行星錐齒輪式差速器差速原理示意
1、5—半軸錐齒輪;2—從動(dòng)錐齒輪;3—行星錐齒輪;4—行星錐齒輪中心C;6—行星錐齒輪軸;7—差速器殼
行星錐齒輪式差速器的行星錐齒輪有3種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即“公轉(zhuǎn)”、“自轉(zhuǎn)”和既“公轉(zhuǎn)”又“自轉(zhuǎn)”。“公轉(zhuǎn)”指行星錐齒輪繞半軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng);自轉(zhuǎn)指行星錐齒輪繞行星錐齒輪軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)汽車直線行駛時(shí)行星錐齒輪相當(dāng)于一個(gè)等臂的杠桿保持平衡,即行星錐齒輪不“自轉(zhuǎn)”,而只隨行星齒錐輪軸6及差速器殼7一起“公轉(zhuǎn)”,左右兩半軸無轉(zhuǎn)速差,如圖5.14(b)所示,此時(shí)差速器不起差速作用。
當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),由于外側(cè)輪有滑拖、內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的附加力,破壞了行星錐齒輪、差速器殼、半軸錐齒輪3者的平衡關(guān)系,迫使行星錐齒輪產(chǎn)生“自轉(zhuǎn)”。設(shè)其自轉(zhuǎn)的速度為n4,方向如圖5.14(c)中箭頭方向所示,則半軸錐齒輪1的轉(zhuǎn)速加快,半軸錐齒輪5的轉(zhuǎn)速減慢,因AC=CB,所以,半軸錐齒輪1轉(zhuǎn)速的增加值等于半輪錐齒輪5轉(zhuǎn)速的減小值。設(shè)半軸錐齒輪轉(zhuǎn)速的增加值為Δn,則兩半軸齒輪轉(zhuǎn)速分別為:
n1=n0+Δn
n2=n0-Δn
這就是差速器的差速作用,即汽車在轉(zhuǎn)彎或道路不平的情況下行駛時(shí),兩側(cè)車輪以不同的轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng),這樣就有如下的轉(zhuǎn)速關(guān)系
n1+n2=2n0
上式稱為行星錐齒輪式差速器的運(yùn)動(dòng)特性方程式。它表明差速器無論是否起差速作用,兩半軸錐齒輪轉(zhuǎn)速之和始終等于差速器殼體轉(zhuǎn)速的兩倍,而與行星錐齒輪“自轉(zhuǎn)”轉(zhuǎn)速無關(guān)。
當(dāng)任何一側(cè)半軸錐齒輪的轉(zhuǎn)速為零時(shí),另一側(cè)半軸錐齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼體的兩倍;當(dāng)差速器殼體轉(zhuǎn)速為零時(shí),若一側(cè)半軸錐齒輪受其他力矩而轉(zhuǎn)動(dòng),則另一側(cè)半軸齒輪以相同的速度反轉(zhuǎn)。差速器起差速作用的同時(shí),還要分配轉(zhuǎn)矩給左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪,行星錐齒輪式差速器轉(zhuǎn)矩分配示意如圖5.15所示。
設(shè)主減速器傳至差速器殼體的轉(zhuǎn)矩為M0,經(jīng)行星齒錐輪軸3和行星錐齒輪傳給兩半軸錐齒輪的轉(zhuǎn)矩分別為M1、M2。當(dāng)行星齒輪2不自轉(zhuǎn)時(shí),即n4=0, MT=0, MT為行星錐齒輪自轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)孔和背面所受的摩擦力矩。行星錐齒輪2相當(dāng)于一個(gè)等臂杠桿,均衡撥動(dòng)兩半軸錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),所以,差速器將轉(zhuǎn)矩M0平均分配給兩半軸錐齒輪,即
當(dāng)行星錐齒輪2按圖5.15中n4方向自轉(zhuǎn)時(shí),即n1>n2,行星齒輪所受的摩擦力矩MT與其自轉(zhuǎn)方向相反,從而使行星錐齒輪分別對半軸錐齒輪1、4附加作用了兩個(gè)大小相等、方向相反的圓周力F1和F2, F1使轉(zhuǎn)得快的半軸錐齒輪1上的轉(zhuǎn)矩M1減小使轉(zhuǎn)得慢的半軸錐齒輪4上的轉(zhuǎn)矩M2增大,且M1的減小值等于M2的增大值,等于MT/2。所以,當(dāng)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪存在差速時(shí),即n1>n2,則

圖5.15 行星錐齒輪式差速器轉(zhuǎn)矩分配示意
1、4—半軸錐齒輪;2—行星錐齒輪;3—行星錐齒輪軸
M1=(M0-MT)/2
M2=(M0+MT)/2
即轉(zhuǎn)得慢的車輪分配到的轉(zhuǎn)矩大于轉(zhuǎn)得快的車輪分配到的轉(zhuǎn)矩,差值為差速器內(nèi)部摩擦力矩MT。由于MT很小,可忽略不計(jì),則有
M1=M2=M0/2
由此可見,無論差速器是否起差速作用,行星錐齒輪差速器都具有轉(zhuǎn)矩等量分配的特性。
2.防滑差速器
普通錐齒輪式差速器轉(zhuǎn)矩等量分配的特性對于汽車在良好路面上行駛是有利的,但汽車在路況差路面上行駛卻會(huì)嚴(yán)重影響其通過能力。當(dāng)汽車一個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪接觸泥濘或冰雪等附著力較小的路面時(shí),而另一驅(qū)動(dòng)車輪接觸在良好路面上時(shí),在泥濘或冰雪等路面上的車輪在原地滑轉(zhuǎn),而在良好路面上的車輪卻靜止不動(dòng)。這是因?yàn)樵谀酀艋虮┑嚷访嫔宪囕喤c路面之間的附著力很小,路面只能對此半軸作用很小的反作用力矩,雖然另一車輪與良好路面之間附著力較大,但由于行星齒錐輪式差速器轉(zhuǎn)矩平均分配的特點(diǎn),使這一車輪分配到的轉(zhuǎn)矩只能與傳到滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪上很小的轉(zhuǎn)矩相等,以致錐產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力不足以克服行駛阻力,汽車不能前進(jìn),而大部分動(dòng)力則消耗在高速旋轉(zhuǎn)的車輪上。由于行星錐齒輪式差速器轉(zhuǎn)矩平均分配這一特性,當(dāng)汽車一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪附著力下降,則另一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪所能獲得的轉(zhuǎn)矩受打滑一側(cè)車輪所限,總驅(qū)動(dòng)力往往不足以驅(qū)動(dòng)汽車行駛,使汽車行駛穿越差路面的能力及通過能力受到限制。另外,當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí),由于質(zhì)量轉(zhuǎn)移形成內(nèi)輪附著力下降而滑轉(zhuǎn),不僅使汽車行駛驅(qū)動(dòng)力不足,而且影響了汽車的操縱穩(wěn)定性。因此一些越野汽車、高速小客車和載重汽車都裝用了防滑差速器。
汽車上常用的防滑差速器有人工強(qiáng)制鎖止式和自動(dòng)鎖止式兩大類。前者通過駕駛員操縱差速鎖,人為地將差速器暫時(shí)鎖住,使差速器不起差速作用;后者是在汽車行駛過程中,根據(jù)路面情況自動(dòng)改變驅(qū)動(dòng)輪間的轉(zhuǎn)矩分配。自動(dòng)鎖止式又有摩擦片式、滑塊凸輪式和托森式等多種結(jié)構(gòu)型式。
人工強(qiáng)制鎖止式差速器就是在普通行星錐齒輪式差速器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí),利用差速鎖使差速器不起作用,保證了汽車的正常行駛。奔馳2026A型汽車采用的就是人工強(qiáng)制鎖止式差速器,如圖5.16所示。它的差速鎖由牙嵌式接合器及操縱機(jī)構(gòu)兩大部分組成。牙嵌式接合器的固定接合套26用花鍵與差速器24左端連接,并用彈性擋圈27軸向限位。滑動(dòng)接合套28用花鍵與半軸29連接,并可軸向滑動(dòng)。操縱機(jī)構(gòu)的撥叉37裝在撥叉軸36上并可沿導(dǎo)向軸39軸向滑動(dòng),其叉形部分插入滑動(dòng)接合套28的環(huán)槽中。

圖5.16 奔馳2026A型汽車人工強(qiáng)制鎖止式差速器
1—傳動(dòng)凸緣;2—油封;3、6、16—軸承;4—調(diào)整墊圈;5—主動(dòng)齒輪;7—調(diào)整墊片;8—主減速器殼;9—擋油盤;10—橋殼;11、29—半軸;12、25—調(diào)整螺母;13—軸承蓋;14—定位銷;15—集油槽;17、24—差速器;18、44—推力墊片;19—半軸齒輪;20—從動(dòng)齒輪;21—鎖板;22—襯套;23、42—螺栓;26—固定接合套;27—彈性擋圈;28—滑動(dòng)接合套;30—?dú)夤芙宇^;31—活塞;32—差速鎖指示燈開關(guān);33—調(diào)整螺釘及鎖緊螺母;34—缸蓋;35—缸體;36—撥叉軸;37—撥叉;38—回位彈簧;39—導(dǎo)向軸;40—行星錐齒輪;41—密封圈;43—十字軸;45—軸承座;46—螺母
當(dāng)汽車行駛在泥濘或冰雪等附著力較小的路面時(shí),通過駕駛員控制操縱機(jī)構(gòu)撥叉37使滑動(dòng)接合套28與固定接合套26接合,差速鎖將差速器殼與半軸鎖緊成一體,使差速器失去差速作用,進(jìn)而把扭矩轉(zhuǎn)移到另一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪上,防止驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn),以致產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力克服行駛阻力,提高汽車的行駛通過性。
斯太爾91系列重型汽車為了消除汽車在不良路面行駛由于差速器的作用而打滑,提高車輛的通過能力,在軸間和輪間安裝了差速鎖。其中4 ×2、6 ×2型的車輛只安裝了輪間差速鎖,6 ×4、6 ×6、8 ×4型的車輛安裝了軸間和輪間差速鎖。
軸間差速器未閉鎖時(shí),差速鎖機(jī)構(gòu)均保持在最前方位置。此時(shí),前后差速齒輪可根據(jù)汽車行駛情況,既可等速運(yùn)轉(zhuǎn),也可以不同轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)各車輪的滾動(dòng)半徑基本相等、汽車沿平坦道路作直線行駛時(shí),汽車各車輪所受的滾動(dòng)阻力基本相同,各車輪以相同的轉(zhuǎn)速滾動(dòng)。此時(shí),行星齒輪只隨十字軸及差速器殼作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),不起差速作用。當(dāng)汽車各車輪的運(yùn)行情況出現(xiàn)差異時(shí),如汽車在轉(zhuǎn)向行駛或在凸凹不平的路面上行駛時(shí),車輪滾動(dòng)半徑不相等,各橋車輪所受阻力不等,行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí),還繞十字軸轉(zhuǎn)動(dòng),即在公轉(zhuǎn)的同時(shí)發(fā)生自轉(zhuǎn),從而使動(dòng)力以不同的轉(zhuǎn)速輸出,差速器在傳遞扭矩的同時(shí)起差速作用。
當(dāng)軸間差速器閉鎖時(shí),動(dòng)力分流處被差速鎖鎖上,即前后輸出軸成為一剛性連接的軸,動(dòng)力平均向兩條路線傳遞,各橋車輪以相等轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng),差速器不再起差速作用,車輪不易打滑,車輛的通過能力得到顯著提高(注意接合差速鎖時(shí)車輛必須處于直線行駛,并且離合器要分離)。
斯太爾91系列輪間差速鎖是通過電磁閥和氣缸的動(dòng)作,使差速器鎖搖臂帶動(dòng)差速鎖接合套與差速器外殼接合,起差速鎖作用,左右輪以相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)汽車通過泥濘路段后,尤其行駛在堅(jiān)硬良好的路面上或作大角度轉(zhuǎn)向行駛時(shí),嚴(yán)禁使用差速鎖,否則會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)件的損壞。
3.軸間差速器
為了提高汽車的通過性,保證在濕滑路面上輪胎發(fā)生打滑時(shí)驅(qū)動(dòng)輪始終保持有足夠的扭矩輸出從而獲得良好的操控,在前后驅(qū)動(dòng)橋間設(shè)置的差速器就是軸間差速器。
對于全輪驅(qū)動(dòng)的轎車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其基本構(gòu)成是具有3個(gè)差速器,它們分別控制前輪、后輪和前后驅(qū)動(dòng)軸的扭矩分配。控制前后驅(qū)動(dòng)軸扭矩分配的就是帶有自鎖功能的軸間差速器,常用的就是托森式差速器。奧迪轎車的軸間差速器采用的就是托森式差速器,其所在位置如圖5.17所示。

圖5.17 奧迪轎車托森軸間差速器位置
1—輸入軸;2—三、四擋傳動(dòng)齒輪副;3—托森軸間差速器;4—凸緣盤;5—五擋和倒擋傳動(dòng)齒輪副;6—空心軸;7—一、二擋傳動(dòng)齒輪副;8—主減速器齒輪
托森式差速器是一種軸間差速器,適用于全輪驅(qū)動(dòng)轎車,其結(jié)構(gòu)如圖5.18所示。托森式差速器主要由空心軸2、差速器外殼3、后軸蝸桿5、前軸蝸桿9、渦輪軸7和渦輪8等組成。

圖5.18 托森式差速器結(jié)構(gòu)
1—差速器齒輪軸;2—空心軸;3—差速器外殼;4—驅(qū)動(dòng)軸凸緣盤;5—后軸蝸桿;6—直齒圓柱齒輪;7—渦輪軸;8—渦輪;9—前軸蝸桿
托森式差速器采用了渦輪—蝸桿傳動(dòng)的基本原理,當(dāng)汽車驅(qū)動(dòng)時(shí),來自發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力通過空心軸2傳至差速器外殼3,差速器外殼3通過渦輪軸7傳到渦輪8,再傳到蝸桿,前軸蝸桿9通過差速器齒輪軸1將驅(qū)動(dòng)力傳至前橋,后軸蝸桿5通過驅(qū)動(dòng)軸凸緣盤4將驅(qū)動(dòng)力傳至后橋,從而實(shí)現(xiàn)了前后驅(qū)動(dòng)橋的牽引作用。
當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí),前、后驅(qū)動(dòng)軸出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差,通過嚙合的直齒圓柱齒輪相對轉(zhuǎn)動(dòng),使一軸轉(zhuǎn)速加快,另一軸轉(zhuǎn)速下降,實(shí)現(xiàn)差速作用。差速器可使轉(zhuǎn)速低的軸比轉(zhuǎn)速高的軸分配得到的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,即附著力大的軸比附著力小的軸得到的驅(qū)動(dòng)扭矩大。
從托森式差速器的結(jié)構(gòu)圖中可以看到雙渦輪、蝸桿結(jié)構(gòu),正是它們的相互嚙合互鎖以及扭矩單向地從渦輪傳送到蝸桿齒輪的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了差速器鎖止功能。
托森式差速器特點(diǎn)是恒時(shí)四驅(qū),牽引力被分配到了每個(gè)車輪,差速器確保了前后輪均一的動(dòng)力分配。如前輪遇到冰面時(shí),系統(tǒng)會(huì)快速做出反應(yīng),75%的扭矩會(huì)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)速慢的車輪,具有良好的可靠性。
5.1.3 半軸構(gòu)造
半軸是將差速器傳來的動(dòng)力傳給左右驅(qū)動(dòng)輪。半軸是差速器與驅(qū)動(dòng)橋之間傳遞較大轉(zhuǎn)矩的實(shí)心軸,其內(nèi)端一般采用花鍵與差速器的半軸齒輪連接,外端通過凸緣盤或花鍵等方式與驅(qū)動(dòng)輪的輪轂相連。
半軸結(jié)構(gòu)因驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式的不同而不同,非斷開式驅(qū)動(dòng)橋中的半軸為剛性整軸;轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋中的半軸分段并用萬向節(jié)連接。
根據(jù)半軸與驅(qū)動(dòng)輪的輪轂在橋殼上的支承形式及半軸受力情況的不同,現(xiàn)代汽車基本上采用了全浮式半軸和半浮式半軸兩種形式。
全浮式半軸受力情況如圖5.19(a)所示,其垂直反作用力FZ、切向反作用力FX、側(cè)向反作用力FY均為路面對驅(qū)動(dòng)輪的反作用力。其中,FX和FY形成使驅(qū)動(dòng)橋在垂直于車輛縱軸線的橫向平面內(nèi)彎曲的彎矩;FX不僅形成對半軸的反轉(zhuǎn)矩,而且形成使驅(qū)動(dòng)橋在水平面內(nèi)彎曲的彎矩。可見,半軸僅承受轉(zhuǎn)矩,3個(gè)反作用力及其形成的彎矩均靠輪轂通過軸承傳給橋殼,作用在主減速器從動(dòng)錐齒輪上的力及彎矩全由差速器殼承受,即與半軸無關(guān)。這種半軸兩端只承受轉(zhuǎn)矩,而不承受其他力矩的半軸稱為全浮式半軸。

圖5.19 半軸受力圖
(a)全浮式半軸;(b)半浮式半軸
1—驅(qū)動(dòng)橋殼;2—半軸;3—半軸凸緣;4—輪轂;5—軸承;6—主減速器從動(dòng)錐齒輪
半浮式半軸受力情況如圖5.19(b)所示,其垂直反作用力FZ、切向反作用力FX、側(cè)向反作用力FY均為路面對驅(qū)動(dòng)輪的反作用力,其中FX和FY形成使驅(qū)動(dòng)橋在垂直于車輛縱軸線的橫向平面內(nèi)彎曲的彎矩;FX不僅形成對半軸的反轉(zhuǎn)矩,而且形成使驅(qū)動(dòng)橋在水平面內(nèi)彎曲的彎矩。半軸不僅承受反轉(zhuǎn)矩,而3個(gè)反力及其形成的彎矩均靠輪轂通過半軸傳給橋殼,這種使既承受轉(zhuǎn)矩又承受轉(zhuǎn)矩的半軸稱為半浮式半軸。
1.全浮式半軸
全浮式半軸廣泛應(yīng)用于各種類型的載重汽車上。東風(fēng)EQ1090E型汽車全浮式半軸結(jié)構(gòu),如圖5.20所示。半軸6外端帶有直接鍛造出的凸緣盤;輪轂9通過螺栓7與凸緣盤連接;輪轂通過兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的圓錐滾子軸承8和10支承在半軸套管1上;半軸套管與驅(qū)動(dòng)橋殼12壓配成一體,半軸與驅(qū)動(dòng)橋殼無直接聯(lián)系。輪轂內(nèi)的兩個(gè)圓錐滾子軸承的安裝方向務(wù)必使其能分別承受向內(nèi)和向外的軸向力,以防止輪轂連同半軸在側(cè)向力作用下發(fā)生軸向位移。軸承預(yù)緊度可通過調(diào)整螺母2調(diào)整,并用鎖緊墊圈4和鎖緊螺母5將其鎖定。

圖5.20 東風(fēng)EQ1090 E型汽車全浮式半軸結(jié)構(gòu)
1—半軸套管;2—調(diào)整螺母;3、11—油封;4—鎖緊墊圈;5—鎖緊螺母;6—半軸;7—輪轂螺栓;8、10—圓錐滾子軸承;9—輪轂;12—驅(qū)動(dòng)橋殼
2.半浮式半軸
半浮式半軸多用于各類小轎車上,紅旗CA7560型轎車的半浮式半軸結(jié)構(gòu),如圖5.21所示,其半軸2內(nèi)端支承與全浮式支承相同,即半軸內(nèi)端不承受彎矩。半軸外端錐面上有縱向鍵槽及螺紋,輪轂6通過鍵5與半軸錐部連接,并用鎖緊螺母4緊固。半軸通過圓錐滾子軸承3直接支承在驅(qū)動(dòng)橋殼凸緣7內(nèi)。可見,路面作用在驅(qū)動(dòng)輪上的各方向反作用力都必須經(jīng)半軸傳遞給驅(qū)動(dòng)橋殼。軸承3除了承受徑向力外,還要承受向外的軸向力。因此,在差速器行星錐齒輪軸的中部設(shè)置有浮套止推塊1,可防止車輪受到向內(nèi)的側(cè)向力作用時(shí)使半軸向內(nèi)竄動(dòng)。

圖5.21 紅旗CA7560型轎車半浮式半軸
1—止推塊;2—半軸;3—圓錐滾子軸承;4—鎖緊螺母;5—鍵;6—輪轂;7—橋殼凸緣
北京切諾基汽車半軸為半浮式結(jié)構(gòu),在橋殼兩端壓入鋼制的半軸套管組成整體式后驅(qū)動(dòng)橋殼。主減速器的主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪和差速器總成安裝在鑄鐵驅(qū)動(dòng)橋殼內(nèi),其結(jié)構(gòu)類型與BJ2020后驅(qū)動(dòng)橋相似。半軸套管上裝有通氣裝置和軟管,防止驅(qū)動(dòng)橋殼內(nèi)部壓力過高造成潤滑油滲漏。在半軸套管中左右各裝有一根半軸,半軸的外端裝有半軸軸承和油封,因此在拆卸半軸時(shí)必須將車身抬起使半軸由后驅(qū)動(dòng)橋套管中拉出。
5.1.4 驅(qū)動(dòng)橋殼
驅(qū)動(dòng)橋殼是汽車主減速器、差速器和半軸的基礎(chǔ)件,是用來支承并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等部件,并通過懸架或輪轂的安裝使左右驅(qū)動(dòng)輪的相對位置得以固定。同時(shí)與從動(dòng)橋一起支承車架及其上各部件的質(zhì)量,以及承受車輪傳來的地面反作用力和力矩,直至傳給車架。
驅(qū)動(dòng)橋殼分為整體式橋殼和分段式橋殼兩類。由于整體式橋殼便于主減速器的裝配、調(diào)整和維修,故普遍用于各類汽車上。
1.整體式橋殼
整體式橋殼有整體鑄造、鋼板沖壓焊接、中段鑄造與半軸套管壓配等型式。
解放CA1091型汽車采用的是整體式橋殼,是中段鑄造與半軸套管壓配,其結(jié)構(gòu)如圖5.22所示,由中部空心梁7、半軸套管8、主減速器殼3和后蓋6等組成。空心梁用球墨鑄鐵鑄造,其兩端壓配鋼制無縫套管并用止動(dòng)螺釘2定位,空心梁上凸緣盤1用來固定制動(dòng)器底板;預(yù)先裝有主減速器和差速器的主減速器殼3,通過螺釘4與空心梁中部的前端面連接;空心梁中部的后端面大孔用來檢查主減速器和差速器的工作狀態(tài)。半軸套管最外端軸頸用來安裝輪轂軸承。帶有油面檢查螺塞5的后蓋6用螺釘與空心梁中部的后端面連接。同時(shí),主減速器孔上還有加油孔和放油孔。

圖5.22 整體式驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)
1—凸緣盤;2—止動(dòng)螺釘;3—主減速器殼;4—螺釘;5—油面檢查螺塞;6—后蓋;7—空心梁;8—半軸套管
北京BJ1040型汽車采用的是鋼板沖壓焊接整體式橋殼,如圖5.23所示。它由沖壓成型的上下橋殼主件1和8、4塊三角鑲塊2、前后加強(qiáng)環(huán)5和6、后蓋7和兩端兩個(gè)半軸套管4等組合焊接而成。為防止橋殼內(nèi)潤滑油外溢,有的汽車在橋殼軸管處焊有擋油環(huán)或加裝油封。

圖5.23 北京BJ1040型汽車驅(qū)動(dòng)橋殼
1、8—驅(qū)動(dòng)橋殼主件;2—三角鑲塊;3—鋼板彈簧座;4—半軸套管;5—前加強(qiáng)環(huán);6—后加強(qiáng)環(huán);7—后蓋
依維柯S系列汽車的驅(qū)動(dòng)橋殼也屬于整體式結(jié)構(gòu),橋殼外端借一對錐軸承安裝有輪轂,橋殼的凸緣上用螺栓安裝有制動(dòng)器的制動(dòng)底板,在其中部有加油孔和磁性放油螺塞。
2.分段式橋殼
分段式驅(qū)動(dòng)橋殼一般通過螺栓將兩段連接成一體,如圖5.24所示。該橋殼由主減速器殼10、殼蓋13、兩個(gè)半軸套管4和凸緣盤8等組成。它易于制造、加工簡便,但維修不便,且拆卸、檢查主減速器時(shí),必須從汽車上卸下整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋,故目前應(yīng)用較少。

圖5.24 汽車分段式驅(qū)動(dòng)橋殼
1—螺栓;2—注油孔;3—主減速器頸部;4—半軸套管;5—調(diào)整螺母;6—止動(dòng)墊片;7—鎖緊螺母;8—凸緣盤;9—彈簧座;10—主減速器殼;11—墊片;12—油封;13—?dú)どw
橋殼經(jīng)常承受沖擊性載荷,應(yīng)允許有少量變形,防止斷裂,因此,鑄造式橋殼多用可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵制造,但也有的汽車橋殼為了減輕質(zhì)量,也采用鋁合金制造。
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