长文:车桥分类、功能和结构、技术发展趋势及国内外桥厂介绍(附典型设计案例)

驱动视界2019-04-10 22:30:44

因全文较长,特编辑目录如下,方便同学们学习和查阅:


第一部分、车桥的功能和定义

第二部分、车桥的分类

第三部分、转向前桥结构

第四部分、驱动桥结构

第五部分、国内主流商用车车桥汇总

第六部分、国外主要车桥产品介绍

第七部分、驱动桥的典型设计流程和要求

 

第一部分、车桥的功能和定义

 

1、车桥概述

 

发动机,变速箱和车桥是卡车的三大动力核心总成,三者中车桥虽不像发动机和变速箱一样常被人们提及,但却在汽车动力传输的过程中发挥着纽带的作用,对整车的行驶的动力性和稳定性有着举足轻重的作用。重卡车桥作为重卡4大总成(驾驶室、发动机、变速器、车桥)之一,其行业和技术发展水平在一定程度上关乎着重卡行业的发展。

 

驱动桥是汽车传动系的一个重要系统,它影响着汽车的动力性和经济性。汽车驱动桥技术工艺,是衡量一个企业是否具有先进性,是否具备市场竞争力,是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。

 

随着我国汽车驱动桥市场的迅猛发展,与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。总体而言,现在汽车向节能、环保、舒适等方面发展的趋势,要求车桥向轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。

 

2、车桥的基本功能

 

车桥的功能就是传递车架(或承载式车身)与车轮之间各方向作用力及其力矩,其对汽车的动力性,稳定性,承载能力等性能有着重要的影响。

   

1)将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速胎、差速器、半轴等传到驱动车轮,实现降低转速、增大转矩;

2)通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向;

3)通过差速器实现两侧车轮差速作用,保证内、外侧车轮以不同转速转向。

4)通过主减速器齿轮的传动,降低转速,增大转矩;

5)通过桥壳和车轮,实现承载及传力作用。

 

3、车桥的命名方式

   

按照国家规定是应该用盆齿直径作为驱动桥名称的,我们常见的如457桥,485桥等,这些数字指的是差速器上的盆齿直径,单位为毫米。

 

还有一种常见的如140,153桥等指的就不是盆齿直径了,153其实是东风一种车型,上面装的这个桥就被人们习惯称为153桥,在解放车上就根据盘齿直径叫435桥。

 

什么叫EQ153

 

EQ153是东风公司曾经的一个车型代号,好像是1986-88年上市的,EQ153这个编号类似于现在的车型代号如DFL5123(东风公司)、CA4163(一汽解放)等等,仅仅是一个车型代号而已,就因为当年EQ153的市场反应非常好,几乎独步天下,同时,EQ153的配置在当时的近10年里没有发生较大的变化,所以,大家后来基本就固化了EQ153这个概念。


同时,大家也可以发现,凡是能轻松的叫出EQ153\EQ145的人,要么都是80年代以前的老师傅要么就是80年代以后喜欢钻研卡车的年轻朋友。

 

而EQ153一直使用的都是引进日产柴技术和图纸,然后国产化的435(10T级)车桥。

 

435、460、457、485、300各自情况及之间的区别

 

435、460、457、485、300等等这些数字,都代表了该车桥中间被动齿轮(也就是大家常说的盆齿)的节圆直径,节圆直径这个概念大家可以到网上具体查一下,这里我就不详说了。


只是特别提醒大家的是:由于盆齿的节圆直径和它的最大外径在尺寸上相差不大,因此市场上很多人将这些数字(435、460、457、485、300)理解成盆齿的最大外径,从车桥的理论概念上来讲,这是不对的,只是由于这么多年,市场上一种约定成素的行规,都是这么叫的,因此,我们还将继续这样叫下去,只是希望大家能够明白这些数字在理论概念上,不是最大外径,而是节圆直径,仅仅是因为相差不大(一般在10mm之内)而已。

   

从这些数字本身上来讲,是无法看出来吨位级的。但是,在汽车行业混久了,接触时间长了,当你非常清楚EQ153的435是10T级车桥后,在看上面的数字,只要比435大的,估计从经验上,你也就能够大致对其桥的吨位级做一个判断了,而且判断八九不离十。目前市场上只有10T、13T和16T(16T很少)这三种重型吨位级。

 

车桥发展方向:

 

车桥作为卡车的核心总成,其重要性受到越来越多的关注,科技的迅猛发展也将带领车桥朝着以下几个方向发展:

 

(1)专业化:车桥行业将按车辆的使用条件逐步完善产品型谱分类,针对每一个细分市场提供特定的产品;

 

(2)轻量化:随着计重收费和燃油税政策的推出,轻量化成为卡车发展的大趋势,车桥也将采用更多新型材料,结构设计得以优化。

 

(3)高效率:制造高机械效率的车桥将成为各企业的目标,如德纳公司的双速车桥,可提供两种速比,满载时采用大速比可加大转矩,空载时采用小速比可省油;

 

(4)盘式制动器的广泛应用:盘式制动器散热好、质量轻,欧美地区的货车已经广泛应用盘式制动器;

 

(5)电子系统辅助制动技术的广泛应用:国内客车已广泛应用的ABS系统将逐步推广到货车行业中,ESP、EBD等乘用车技术也将逐渐得到应用。

 

第二部分、车桥的分类

 

车桥(也称车轴)通过悬架和车架(或承载式车身)相连,它的两端安装车轮,其功用是传递车架(或承载式车身)与车轮之间各方向的作用力及其力矩。

 

根据悬架结构的不同,车桥分为整体式和断开式两种。当采用非独立悬架时,车桥中部是刚性的实心或空心梁,这种车桥即为整体式车桥,有如一个巨大的杠铃,两端通过悬架系统支撑着车身,因此整体式车桥通常与非独立悬架配合;

 

车桥也可以是断开式的,象两把雨伞插在车身两侧,再各自通过悬架系统支撑车身,断开式车桥为活动关节式结构,所以断开式车桥与独立悬架配用。

 

根据车桥上车轮的作用,车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。


其中,转向桥和支持桥都属于从动桥。一般汽车多以前桥为转向桥,而以后桥或中、后两桥为驱动桥。


有些现代轿车和越野车的前桥则为转向驱动桥,还有单桥驱动的三轴汽车(汽车)的中桥(或后桥)为驱动桥,则后桥(或中桥)为支持桥。

 

转向桥的结构基本相同,由两个转向节和一根横梁组成。如果把横梁比做身体,转向节就是他左右摇晃的脑袋,脖子就是我们常说的主销,车轮就装在转向节上,仿佛脑袋上带了个草帽。不过,行驶的时候草帽转,脑袋却不转,中间用轴承分隔开,脑袋只管左右晃动。脖子——主销是车轮转动的轴心,这个轴的轴线并非垂直于地面,车轮本身也不是垂直的,我们将在车轮定位一节具体论述。

  

转向驱动桥与转向桥的区别就是一切都是空心的,横梁变成了桥壳,转向节变成了转向节壳体,因为里面多了根驱动轴。这根驱动轴因被位于桥壳中间的差速器一分为二,而变成了两根半轴。两个草帽也不是简单地套在脑袋上,还要与里面的两根半轴直接相连。半轴在“脖子”的位置也多了一个关节—万向节,因此半轴也变成了两部分,内半轴和外半轴。

 

重型汽车驱动桥的基本结构

 

驱动桥是重型汽车的重要标志之一,其基本结构有以下3种:

    

(1)中央单级减速驱动桥

 

是驱动桥结构中最为简单的一种,是驱动桥的基本形式,在载重汽车中占主导地位。一般在主传动比小于6的情况下,应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮,主动小齿轮采用骑马式支承,有差速锁装置供选用。

    

(2)中央双级驱动桥

 

在国内目前的市场上,中央双级驱动桥主要有2种类型:  

 

一类如伊顿系列产品,事先就在单级减速器中预留好空间,当要求增大牵引力与速比时,可装入圆柱行星齿轮减速机构,将原中央单级改成中央双级驱动桥,这种改制”三化”程度高,桥壳、主减速器等均可通用,盆齿轮直径不变;

 


另一类如洛克威尔系列产品,当要增大牵引力与速比时,需要改制第一级伞齿轮后,再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮,变成要求的中央双级驱动桥,这时桥壳可通用,主减速器不通用,盆齿轮有2个规格。

    

由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时,作为系列产品而派生出来的一种型号,它们很难变型为前驱动桥,使用受到一定限制;因此,综合来说,双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展,而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。

    

(3)中央单级、轮边减速驱动桥

 

轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为2类:一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥,沃尔沃、雷诺等都采用此类车桥;


另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥,奔驰、斯太尔、斯堪尼亚等都采用此类车桥。

   

① 圆锥行星齿轮式轮边减速桥


由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器,轮边减速比为固定值2,它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中,中央单级桥仍具有独立性,可单独使用,需要增大桥的输出转矩,使牵引力增大或速比增大时,可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥。


这类桥与中央双级减速桥的区别在于:降低半轴传递的转矩,把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边减速器上,其”三化”程度较高。但这类桥因轮边减速比为固定值2,因此,中央主减速器的尺寸仍较大,一般用于公路、非公路军用车。

   

② 圆柱行星齿轮式轮边减速桥


单排、齿圈固定式圆柱行星齿轮减速桥,一般减速比在3至4.2之间。由于轮边减速比大,因,中央主减速器的速比一般均小于3,这样盆齿轮就可取较小的直径,以保证重型汽车对离地间隙的要求。



这类桥比单级减速器的质量大、价格也要贵些,而且轮毂内具有齿轮传动,长时间在公路上行驶会产生大量的热量而引起过热;因此,作为公路车用驱动桥,它不如中央单级减速侨。

 

根据桥的结构形式,可以分为整体式和断开式两种:

 

整体式车桥:

 

也叫非断开式车桥,其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连成一个整体梁。

 

整体式桥壳因强度和刚度性能好,便于主减速器的安装、调整和维修,而得到广泛应用。整体式桥壳因制造方法不同,可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。

 

当车轮采用非独立悬架时,驱动桥采用非断开式。其特点是半轴套管与主减速器壳刚性连成一体,整个驱动桥通过弹性悬架与车架相连,两侧车轮和半轴不能在横向平面内做相对运动。非断开式驱动桥也称整体式驱动桥。

 

断开式车桥:

 

一般与独立悬挂匹配,轿车中较为常见,卡车一般只有军用卡车才会使用,民用卡车中不常见。

 

当驱动轮采用独立悬架时,两侧的驱动轮分别通过弹性悬架与车架相连,两车轮可彼此独立地相对于车架上下跳动。与此相对应,主减速器壳固定在车架上,半轴与传动轴通过万向节铰接,传动轴又通过万向节与驱动轮铰接,这种驱动桥称为断开式驱动桥。

  

采用独立悬架,即主减速器壳固定在车架上,两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。

 

为了与独立悬架相配合,将主减速器壳固定在车架(或车身)上,驱动桥壳分段并通过铰链连接,或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要,差速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。

   

根据功能区分:

 

转向桥:的前桥为转向桥,转向桥的结构基本相同,由前轴、转向节、主销和轮毂等组成

 

驱动桥:指为卡车提供动力输出的桥。后驱车型一般有单轮驱动和双轮驱动两种形式。

 

支撑桥:没有动力输出,只起到承载作用。某些单桥驱动的三轴汽车(6×2汽车)的中桥或后桥为支持桥,挂车上的车桥都是支撑桥。

 

支撑桥中还有一种悬浮桥形式。

 

悬浮桥指能上下浮动的桥,结构跟普通支持桥基本相似,多了一个举升机构,在卡车重载时将悬浮桥放下,承载重量,空载或轻载是将悬浮桥提升减少油耗。

 

转向驱动桥:具有转向功能的驱动桥,轿车中比较常见,卡车一般在全轮驱动车型中才会有。

 

3、编号与吨位级的对应关系说明

 

435--10T级

440—11.5T~13T级

457--13T级

460--13T级

485--13T级

498--13T~16T级

500--13T~16T级

300H--13T~16T级轮减桥

 

单级减速和轮边减速的选择

 

后桥速比决定最高车速。

 

后桥速比是汽车驱动桥中主减速器的齿轮传动比,它等于传动轴的旋转角速度与车桥半轴的旋转角速度之比,也等于它们的转速之比。

 

卡车的行驶速度=发动机转速/档位速比/驱动桥速比*轮胎直径,当卡车进入最高档时,后桥速比就决定了卡车的最高时速,后桥速比小的最高车速大但扭矩小,反之,车速小但扭矩输出大。

 

如果增大后桥速比,单级主减速桥就需要更大的盆齿,卡车的离地间隙变小,通过性较差。


而轮边减速器则很好的解决了这对矛盾,在车轮半轴轴头和车轮之间再加装一个减速齿轮,主减速器盆齿直径减小,车桥升高了,通过性提高,能适应各种复杂路况。

 

但是,轮减桥因为结构更复杂,导致其自重大,机械效率低,能量损耗大,较费油,同时发热量大使轮端温度高,容易发生爆胎。

 

选择后桥应根据具体的运输需要:单减桥适合公路运输,传动效率高,并能减少油耗。而轮减桥适合路况不好的车辆选用,轮减桥可以提高通过性,并输出较大的扭矩。

 

1、道路条件较好的平原地区:


即经常在较少上下坡,或者坡道较为平缓的一级等级公路和高速公路上行驶的,强烈建议使用单级减速桥,好处在于传动效率高,省油。同于,由于轮减桥的在整车处于高速行驶(100Km/h以上)的情况下,轮端温度较高的问题是目前国内车桥公司暂时无法很好解决的,因此,在此工况下,我坚决不推荐使用轮减桥,高温度容易导致费胎乃至爆胎以及轴承烧死。

 

2、道路条件稍差、或者经常有长上下坡、或者是重载的载货车:


将根据实际的道路条件、坡道大小、超载情况综合判断决定。但总体来说,13T级的¢460单桥轴荷一定要控制在32T以内,也就是说,8X4的载货车在后两个驱动桥上被分配的载荷一定要控制在64T以内。

 

第三部分、转向前桥结构

 

卡车一般采用发动机前置,后轮驱动的布置方法。一般情况下,前桥都是转向桥,而驱动桥在后桥。前桥由主要由前梁,转向节,主销和轮毂等部分组成。车桥两端与转向节绞接。前梁的中部为实心或空心梁。

 

转向桥是利用车桥中的转向节使车轮可以偏转一定角度,以实现汽车的转向。它除承受垂直载荷外,还承受纵向力和侧向力及这些力造成的力矩。转向桥通常位于汽车前部,因此也常称为前桥。

 

各种车型的整体式转向桥结构基本相同,主要有前梁、转向节组成。

 

作为主体零件的前梁是用钢材锻造的,其断面是工字型以提高抗弯强度。为提高抗扭强度,接近两端略成方形。中部加工出两处用以支承钢板弹簧的加宽面——弹簧座。中部向下弯曲,使发动机位置得以降低,从而降低汽车重心,扩展驾驶员视野,并减少传动轴与变速器输出轴之间的夹角。

 


前梁两端各有一个加粗部分,呈拳形,其中有通孔,主销即插入此孔内。用带有螺纹的锲形锁销将主销固定在拳部孔内,使之不能转动。转向节上有销孔的两耳通过主销与前梁的拳部相连,使前轮可以绕主销偏转一定角度而使汽车转向。

 

为了减小磨损,转向节销孔内压入青铜衬套,衬套上的润滑油槽在上面端部是切通的,用装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活轻便起见,在转向节下耳与前梁拳部之间装有推力滚子轴承。在转向节上耳与拳部之间装有调整垫片,以调整其间的间隙。

 

在左转向节的上耳上装有与转向节臂制成一体的凸缘,在下耳上则装着与转向梯形臂制成一体的凸缘,这两个凸缘上均制有一矩形键,因此在左转向节的上下耳上都有与之配合的键槽。转向节通过矩形键及带有锥形套的双头螺栓与转向节臂及梯形臂相连。在键槽端面间装有条形的橡胶密封垫。

 

车轮轮毂通过两个圆锥滚子轴承支承在转向节外端的轴颈上。轴承的松紧度可用调整螺母(装于轴承外端)加以调整。轮毂外端用冲压的金属罩盖住。轮毂内侧装有油封。如果油封漏油,则外面的挡油盘仍足以防止润滑油进入制动器内,转向节上靠近主销孔的一端有方形的凸缘,以固定制动底版。

 

转向轮定位参数

 

转向桥在保证汽车转向功能的同时,应使转向轮有自动回正作用,以保证汽车稳定直线行驶。即当转向轮在偶遇外力作用发生偏转时,一旦作用的外力消失后,应能立即自动回到原来直线行驶的位置。这种自动回正作用是由转向轮的定位参数来保证的,也就是转向轮、主销和前轴之间的安装应具有一定的相对位置。这些转向轮的定位参数有主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束。

 

1、主销后倾角

 

设计转向桥时,使主销在汽车的纵向平面内,其上部有向后的一个倾角,即主销轴线和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角。

 

主销后倾角能形成回正的稳定力矩。当主销具有后倾角时,主销轴线与路面交点将位于车轮与路面接触点的前面,汽车直线行驶时,若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转,将使汽车行驶方向向右偏离。这时,由于汽车本身离心力的作用,在车轮与路面接触点处,路面对车轮作用着一个侧向反作用力,其方向正好与车轮偏转方向相反。

 

在此力矩作用下,将使车轮回到原来中间的位置,从而保证汽车稳定直线行驶,故此力矩称为稳定力矩。但此力矩也不宜过大,否则在转向时为了克服该稳定力矩,驾驶员要在转向盘上施加较大的力(即所谓转向沉重)。因稳定力矩的大小取决于力臂L的数值,而力臂L又取决于后倾角的大小,现代高速汽车由于轮胎气压降低、弹性增加,而引起稳定力矩增大。因此,角可以减小到接近于零,甚至为负值。

 

2、主销内倾角

 

在设计转向桥时,主销在汽车的横向平面内,其上部向内倾斜一个角(即主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角)称为主销内倾角。

 

主销内倾角也有使车轮自动回正的作用,当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度(为了解释方便,图中画成即转到如双点划线所示位置)时,车轮的最低点将陷入路面以下。但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下,而是将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度。这样,汽车本身的重力有使转向轮回到原来中间位置的效应。

 

此外,主销的内倾还使主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离减小,从而可减少转向时驾驶员加在转向盘上的力,使转向操纵轻便,同时也可减小从转向轮传到转向盘上的冲击力。但值也不宜过小,即内倾角不宜过大,否则在转向时车轮绕主销偏转的过程中,轮胎与路面间将产生较大的滑动,因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重,而且加速了轮胎的磨损。因此,一般内倾角不大于 ,距离一般为40~60mm。

 

主销内倾角是在前梁设计中保证的,由机械加工来实现。加工时,将前梁两端主销孔轴线上端向内倾斜就形成内倾角。

 

3、车轮外倾角

 

除上述主销后倾角和内倾角两个角度保证汽车稳定直线行驶外,前轮外倾角也具有定位作用。

 

是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂直线之间的夹角,如果空车时车轮的安装正好垂直于路面,则满载时,车桥将因承载变形而可能出现车轮内倾,这将加速汽车轮胎的偏磨损。另外,加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷,降低了它们的使用寿命。


因此,为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷,安装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角,以防止车轮内倾。同时,车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。但是,外倾角也不宜过大,否则会使车轮产生偏磨损。

 

前轮的外倾角是在转向节设计中确定的。设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成一角度,该角度即为前轮外倾角。

 

4、车轮前束

 

稳定杆和车桥的约束使车轮不可能向外滚开,车轮将在地面上出现边滚边滑的现象,从而增加了轮胎的磨损。为了消除车轮外倾带来的这种不良后果,在安装车轮时,使汽车两前轮的中心面不平行,两轮前边缘距离B小于后边缘距离A,A-B之差称为前轮前束。

 

这样可使车轮在每一瞬时滚动方向接近于向着正前方,从而在很程度上减轻和消除了由于车轮外倾而产生的不良后果。

 

前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整。调整时,可根据各厂家规定的测量位置,使两轮前后距离差A-B符合规定的前束值。一般前束值为0~12mm。测量位置除图示位置外,还通过取两轮胎中心面处的前后差值,也可以选取两车轮钢圈内侧面处前后差值。此外,前束也可用角度——前束角表示。

 

第四部分、驱动桥结构

 

驱动桥位于汽车传动系统的末端,主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。

 

1.主减速器

 

主减速器一般用来改变传动方向,降低转速,增大扭矩,保证汽车有足够的驱动力和适当的速度。主减速器类型较多,有单级、双级、双速、轮边减速器等。


结构型式

 

a.按参加减速传动的齿轮副数目分,有单级主减速器和双级主减速器;

b.按主减速器传动比档数分,有单速式和双速式;

c.按齿轮副结构形式分,有圆柱齿轮式、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式。

 

1)单级主减速器


单级主减速器是指主减速传动是由一对齿轮传动完成的。由一对减速齿轮实现减速的装置,称为单级减速器。其结构简单,重量轻,东风BQl090型等轻、中型载重汽车上应用广泛。


2)双级主减速器


要求主减速器有较大传动比时,由一对锥齿轮传动将会导致尺寸过大,不能保证最小离地间隙的要求,这时多采用两对齿轮传动,即双级主减速器。


对一些载重较大的载重汽车,要求较大的减速比,用单级主减速器传动,则从动齿轮的直径就必须增大,会影响驱动桥的离地间隙,所以采用两次减速。通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮,实现两次减速增扭。

   

为提高锥形齿轮副的啮合平稳性和强度,第一级减速齿轮副是螺旋锥齿轮。二级齿轮副是斜齿因拄齿轮。


主动圆锥齿轮旋转,带动从动圆银齿轮旋转,从而完成一级减速。第二级减速的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转,并带动从动圆柱齿轮旋转,进行第二级减速。因从动圆柱齿轮安装于差速器外壳上,所以,当从动圆柱齿轮转动时,通过差速器和半轴即驱动车轮转动。


3、双速主减速器


为了充分提高汽车的动力性和经济性,有些汽车装用了两档的主减速器,此时,主减速器还兼起了副变速器的作用。

 

4、贯通式主减速器


多轴驱动汽车的各驱动桥的布置有非贯通式和贯通式两种。采用贯通式驱动桥可以减少分动器的动力输出轴数量,简化了结构。

 

主减速器的功用

 

1)降低转速,增大转矩;

2)改变转矩旋转方向;

 

常用的齿轮型式

 

1)斜齿圆柱齿轮特点是主从动齿轮轴线平行。

2)曲线齿锥齿轮特点是主从动锥齿轮轴线垂直且相交。

3)准双曲面锥齿轮特点是主从动锥齿轮轴线垂直但不相交,有轴线偏移。

 

准双曲面锥齿轮的螺旋方向与轴线偏移

 

1)齿轮旋转方向的判断

从齿轮小端向大端看,齿面向左旋为左旋齿轮,右旋为右旋齿轮,一对准双曲面锥齿轮互为左右旋。

 

2)上下偏移的判断

将小齿轮置于大齿轮右侧,小齿轮轴线在大齿轮轴线下方为下偏移,反之,为上偏移。

 

3)轴线偏移的作用

在驱动桥离地间隙h不变的情况下,可以降低主动锥齿轮的轴线位置,从而使整车车身及重心降低。

 

主减速器的特点

  

主减速器传递的转矩较大,受力复杂,具有以下特点。

 

1)主从动锥齿轮要有正确的相对位置,可以通过改变齿轮轴的轴向位置进行调整,以啮合印迹和齿侧间隙来检查;

2) 要求有较高的支承刚度,以确保传递转矩的过程中主从动锥齿轮正确的相对位置不发生改变;

3) 要用圆锥滚子轴承支承,以承受锥齿轮传动的轴向力;

4) 圆锥滚子轴承的预紧度可调。



主减速器的调整

 

主减速器的调整分为原始调整和使用调整。

 

原始调整是指一对新齿轮的调整,包括新车使用的新齿轮和旧车成对更换的一对新齿轮,要求保证合适的齿侧间隙和正确的啮合印迹;

 

使用调整是指齿轮和轴承磨损,齿轮相互位置发生变化时所进行的调整,只要求保证正确的啮合印迹。

 

当齿侧间隙过大时,就要成对更换主从动锥齿轮。

 

调整的内容


1)小齿轮轴承预紧度;

2)大齿轮轴承预紧度;

3)小齿轮位置;

4)大齿轮位置;


调整的部位和方法依车不同而不同。

 

2、轮边减速器

 

轮边减速也可以看作是主减速器的第二级传动。在重型载货车、越野汽车或大型客车上,当要求传动系的传动比值较大,离地间隙较大时,往往在两侧驱动轮附近再增加一级减速传动,称为轮边减速器。


一般来说,采用轮边减速器是为了提高汽车的驱动力,以满足或修正整个传动系统驱动力的匹配。目前采用的轮边减速器,就是为满足整个传动系统匹配的需要,而增加的一套降速增扭的齿轮传动装置。

 

从发动机经离合器、变速器和分动器把动力传递到前、后桥的主减速器,再从主减速器的输出端传递到轮边减速器及车轮,以驱动汽车行驶。在这一过程中,轮边减速器的工作原理就是把主减速器传递的转速和扭矩经过其降速增扭后,再传递到车轮,以便使车轮在地面附着力的反作用下,产生较大驱动力。

 

3.差速器

 

差速器用以连接左右半轴,可使两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证车轮的正常滚动。有的多桥驱动的汽车,在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器,称为桥间差速器。其作用是在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时,使前后驱动车轮之间产生差速作用。

 

目前大多数汽车采用行星齿轮式差速器,普通锥齿轮差速器由两个或四个圆锥行星齿轮、行星齿轮轴、两个圆锥半轴齿轮和左右差速器壳等组成。

 

齿轮式差速器

 

组成:差速器壳体、行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴等。

 

通过运动学分析可以掌握差速器的差速原理;通过动力学分析可以掌握其转矩分配特性。

 

内摩擦力矩很小的对称式锥齿轮差速器的运动学和动力学特性可以概括为“差速但不差转矩”,即可以使两侧驱动轮以不同转速转动,但不能改变传给两侧驱动轮的转矩。

 

强制锁止式差速器

 

差速器的动力学特性不利于汽车的通过性,可以采用强制锁止式差速器克服其缺点。

 

斯堪尼亚LT110型汽车强制锁止式差速器的特点:外接合器与半轴通过花键相连,内接合器与差速器壳体通过花键相连。后面加上下面一段文字:当内外接合器相互接合时,将半轴齿轮与差速器壳体连为一体,差速器失去差速功能,传给两侧驱动轮的转矩可以不同。

  

防滑差速器

 

1)防滑差速器的分类

 

防滑差速器按其工作原理可分为转矩敏感式防滑差速器、转速敏感式限滑差速器和主控制式防滑差速器。

 

2)转矩式防滑差速器

 

按其结构可以分为锥盘式、轮齿式和摩擦片式3种。

 

3)转速敏感式限滑差速器

 

利用液体的粘性摩擦特性,即硅油的粘性摩擦特性感知速度差,实现差速器限滑作用。

 

4)主动控制式限滑差速器

 

5)托森差速器

 

利用蜗轮蜗杆传动的不可逆性原理和齿面高摩擦条件,使差速器根据其内部内摩擦力矩大小而自动锁死或松开。

 

托森差速器常被用于全轮驱动轿车的中央轴间差速器,后驱动桥的轮间差速器,但通常不用于转向驱动桥的轮间差速器。

   

4、半轴

   

半轴的内侧通过花键与半轴齿轮相连,外侧用凸缘与驱动轮的轮毂相连。

 

半轴是将差速器传来的扭矩再传给车轮,驱动车轮旋转,推动汽车行驶的实心轴。由于轮毂的安装结构不同,而半轴的受力情况也不同。所以,半轴分为全浮式、半浮式、3/4浮式三种型式。

 

1)全浮式半轴

 

一般大、中型汽车均采用全浮式结构。半轴的内端用花键与差速器的半轴齿轮相连接,半轴的外端锻出凸缘,用螺栓和轮毂连接。轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子轴承文承在半轴套管上。半轴套管与后桥壳压配成一体,组成驱动桥壳。用这样的支承形式,半轴与桥壳没有直接联系,使半轴只承受驱动扭矩而不承受任何弯矩,这种半轴称为“全浮式”半轴。所谓“浮”意即半轴不受弯曲载荷。

 

全浮式半轴的特点是半轴外端与轮毂相连接,轮毂通过圆锥滚子轴承支承在桥壳的半轴套管上,作用在车轮上的力通过半轴传给轮毂,轮毂又通过轴承将力传给驱动桥壳,半轴只受转矩,不受弯矩。用于轻型、中型、重型货车、越野汽车和客车上。

 

全浮式半轴外端为凸缘盘与轴制成一体。但也有一些载重汽车把凸缘制成单独零件,并借花键套合在半轴外端。因而,半轴的两端都是花键,可以换头使用。

 

2)半浮式半轴

 

特点是半轴外端通过轴承支承在桥壳上,作用在车轮的力都直接传给半轴,再通过轴承传给驱动桥壳体。半轴既受转矩,又受弯矩。常用于轿车、微型客车和微型货车。

 

半浮式半轴的内端与全浮式的一样,不承受弯扭。其外端通过一个轴承直接支承在半轴外壳的内侧。这种支承方式将使半轴外端承受弯矩。因此,这种半袖除传递扭矩外,还局部地承受弯矩,故称为半浮式半轴。这种结构型式主要用于小客车。

 

红旗牌CA7560型高级轿车的驱动桥。其半轴内端不受弯矩,而外端却要承受全部弯矩,所以称为半浮式支承。

 

3)3/4浮式半轴

 

3/4浮式半轴是受弯短的程度介于半浮式和全浮式之间。此式半轴目前应用不多,只在个别小卧车上应用,如华沙M20型汽车。

 

5、桥壳

   

驱动桥桥壳按照制造工艺分为冲焊桥壳、铸造(铸铁、铸钢)桥壳。

   

传统的铸造桥壳具有刚度大,变形小,成本低等优点,但是制造周期长、工艺复杂,效率较低。冲焊桥壳具有外观好、重量轻、清洁度高、故障率低等优点,冲焊技术正在逐步替代铸造技术。

 

驱动桥壳的主要功用是支撑汽车质量,并承受由车轮传来的路面的反力和反力矩,并经悬架传给车架(或车身);同时,它又是主减速器、差速器、半轴的装配基体。

 

1) 整体式桥壳

   

整体式桥壳因强度和刚度性能好,便于主减速器的安装、调整和维修,而得到广泛应用。整体式桥壳因制造方法不同,可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。

 

2) 分段式驱动桥壳

   

分段式桥壳一般分为两段,由螺栓将两段连成一体。分段式桥壳比较易于铸造和加工。

 

第五部分、国内主流商用车车桥品牌汇总

 

车桥是卡车的三大动力核心总成之一,除了有承载车身重量的作用外,还有驱动车辆以及制动等作用。目前国内生产车桥的厂家众多,现为大家介绍下国内比较主流的卡车车桥的厂商及品牌。

 

解放车桥

 

一汽山东汽车改装厂

 

公司介绍:一汽山东汽车改装厂创建于1968年,2003年成为一汽集团公司全资子公司。位于山东省蓬莱市。主要生产各类卡车桥和客车桥,是中国改装车和中重型卡车驱动桥的主要生产基地之一。工厂具有年产15万根冲焊驱动桥的生产能 力.                                        

主要产品:产品有435系列、457系列、DA485系列、300系列的卡车和客车桥,可选装空气悬挂、盘式制动器、ABS防抱死装置、制动间隙自动调整臂等结构。

 

配套厂家:一汽、江淮、联合卡车、华菱等。

 

注:已改为鹏翔车桥

 

一汽解放车桥分公司

 

公司介绍:一汽解放汽车有限公司车桥分公司,前身为第一汽车制造厂底盘厂,始建于1953年7月15日。50多年来,经过三次创业、资源整合,于2003年3月28日组建公司。公司拥有南、北两个厂区,主要生产各类转向桥及驱动桥,每年为用户提供50万套卓越品质的车桥产品。

 

主要产品:轻、中、重、客、挂等8大系列,上千个品种的转向及驱动桥。

配套厂家:主要为解放配套。

 

东风德纳车桥

 

公司介绍:东风德纳车桥有限公司(简称DDAC)成立于2005年6月28日,位于湖北省襄樊市,由东风汽车有限公司与美国德纳公司在原东风车桥有限公司基础上双方各持股50%合资组建,是东风汽车集团下的子公司。下设十堰工厂、襄樊工厂、十堰车桥部件厂三个大型工厂及厦门分公司,具有年生产车桥总成90万根,主从动齿轮100万套的能力。

 

主要产品:重、中、轻、微全系列商用车车桥,包括转向桥、单驱动桥、贯通式驱动双桥、转向驱动桥、支承桥等5大类40多个系列2500余种。

 

配套厂家:主要为东风商用车配套,同时也为中通、宇通、金龙等客车厂商配套。

 

汉德车桥

 

公司介绍:陕西汉德车桥有限公司于2003年3月23日,由潍柴动力与陕汽集团共同投资组建,其前身为陕西汽车制造总厂车桥分厂。公司属高新技术企业,拥有西安、宝鸡两个工厂,厂房面积20万平方米,现有员工4200余人,各类工程技术人员和中级以上专业技术人员600多人,注册资本3.2亿元,年销售额超过50亿元。公司是集研发、制造、销售为一体的中国车桥行业最具科技含量的大型企业,各系列桥总成已批量装备我军重型军用越野车和国内各大知名重卡企业商用车。

 

主要产品:5.5T—13T转向前轴,13T—25T双级减速驱动桥,10T—13T单级减速驱动桥,5T—9T转向驱动前桥,10T—16T挂车桥;产品涵盖了重中型卡车桥、非公路用桥、客车桥、挂车承载轴等五大类100多个品种。其双级减速驱动桥、单级减速驱动桥以独有的技术优势和超强的承载及传扭能力,在国内市场一直处于领先地位。

 

配套厂家:在国内市场与陕西重汽、东风商用车、北汽福田、郑州宇通、苏州金龙、中联重科、陕西同力等国内外十余家重型汽车、客车及特种车企业建立了稳定的合作关系。

 

中国重汽车桥

 

公司介绍:中国重汽集团济南桥箱有限公司(简称“桥箱公司”)是中国重型汽车集团有限公司(简称“中国重汽”)的子公司,位于济南市高新技术产业开发区,厂区占地面积82万平方米,大规模的技术改造,具备年产15万辆整车所需锻件、离合器和车桥总成的生产能力。

 

主要产品:斯太尔技术前桥、前驱动桥、轮边减速驱动桥和离合器总成,HW1249、1279单级减速驱动桥,HW1667、1697单级减速驱动桥;盘式制动器前桥和膜片离合器总成、AC系列驱动桥等,共计一千三百余种产品。

 

配套厂家:主要为中国重汽集团配套。

 

红岩车桥

 

公司介绍:上汽依维柯红岩商用车有限公司车桥厂(简称红岩车桥)是20世纪60年代中期经国务院批准建立,位于重庆市双桥区,主要产品有80年代引进德国曼车桥总成制造技术、成功研发的“红岩”系列桥总成,90年代中国重型汽车集团公司引进奥地利STEYR整车制造技术中,重庆红岩汽车车桥厂为其配套的斯太尔桥。2003年红岩车桥厂技改完成后,具有年生产桥总成10万台的生产能力,可自主开发多种工程车辆及客车所需的转向、单级减速驱动、双级轮边减速驱动、承载等系列桥总成。

 

主要产品:斯太尔冲焊桥系列、红岩铸钢桥系列、各种变形桥系列、鞍座总成、平衡悬架装置及相关底盘零件。

 

配套厂家:主要为上汽依维柯红岩商用车有限公司配套。

 

方盛车桥

 

公司介绍:方盛车桥(柳州)有限公司始建于1979年5月,2009年10月由广西方盛实业股份有限公司与台湾六和机械合资成立。位于广西柳州市阳和工业新区C-18号,产品几乎涵盖所有商用车用桥。

 

主要产品:前桥从3吨至9吨,后桥从4.5吨至16吨,主要有440、452、457、485、500、斯太尔、大轮边双级减速桥、驱动转向桥以及低地板前后桥、独立悬架前产品。

 

配套厂家:东风柳汽公司、东风公司本部、东风公司重型厂、北汽福田、厦门大小金龙、郑州宇通、东风杭汽、东风新疆汽车厂、一汽长春本、东风创普、桂林大宇、黄海客车、杭州恒康、杭州亚星和湖南三一重工集团等。

 

华菱车桥

 

公司介绍:华菱的车桥项目从2005年即已开始启动,先发展了前桥,后重点建设中后桥,于2008年下半年正式投放市场,产品涵盖了国内所有重型车桥品种。2010年1月,安徽华菱汽车股份有限公司和湖南凌风实业有限公司共同出资组建“湖南华菱汽车零部件有限公司”,在湖南衡阳市投建年产1万台重型汽车及7万套车桥项目。主要生产斯太尔技术和奔驰技术系列桥。

 

主要产品:11吨级单级减速驱动桥、13吨级单级减速驱动桥、13吨级带轮边减速驱动桥

 

配套企业:主要为华菱配套。

 

安凯车桥

 

公司介绍:安徽安凯福田曙光车桥有限公司成立于2002年7月26日,位于安徽省合肥市,由安徽安凯汽车股份有限公司、北汽福田汽车股份有限公司、丹东曙光车桥股份有限公司共同创立,其前身是安凯车桥厂。主要生产斯太尔前、中、后桥总成;大、中型客车用前、后桥总成;以及大型豪华高速客车用前、后桥总成。

 

主要产品:7.5吨、8吨级中型汽车驱动桥产品;10吨级大型客车驱动桥产品;13吨、16吨级重型汽车驱动桥、贯通桥产品;4.2吨级中型客车用前桥;5.5吨、6.5吨、7.5吨级斯太尔前桥等,共计十大系列、三十余个品种,是各类重型载货汽车、中型客车、大型客车专用底盘、双层客车专用底盘、大型豪华高速客车的最佳配套产品。

 

配套厂家:福田欧曼重卡、江淮重卡、福田诸城汽车、东风柳汽重卡、南汽凌野重卡、华菱重卡、安凯客车、江淮客车、欧V客车、扬州亚星客车、厦门金旅客车、中通客车等。

 

广东富华车桥

 

公司介绍:广东富华工程机械制造有限公司创始于一九九七年,是亚洲最大的半挂车专用零部件生产商及经营者,拥有世界上最大的半挂车车轴和其他配套零部件制造生产基地,占地总面积30万平方米,供生产用建筑面积18万平方米。拥有轴体PLC热成型自动线与轴体PLC控制热处理自动线各4条,车轴全自动涂装线7条,自动装配线3条,设计生产能力为年产车轴80万支。此外,富华还拥有半挂车支承装置(支腿)10万套。制动摩擦片生产线2条,年产达700万片。

 

主要产品:半挂车车轴、支承装置(支腿)、悬挂、牵引座(鞍座)、牵引销等零部件。

 

青特车桥

 

青岛青特众力车桥有限公司,所生产的青特牌295、300、435、457、459、469、485、498驱动车桥总成及零部件,为北京福田戴姆勒欧曼、一汽解放青岛汽车有限公司等国内各大汽车厂家配套。

 

青特集团有限公司1958年创建于中国青岛,是一家跨地区、跨行业、多元化的大型企业集团。经过52年的开拓进取,已发展成为中国重要的特种汽车和汽车零部件生产基地和出口基地。

 

目前,已建立17家子公司,涉足特种车制造、汽车车桥生产、汽车零部件生产、房地产开发、国际贸易等多个领域。形成了年产特种汽车1万辆,各种轻、中、重卡及大型客车系列车桥45万套,支承车桥10万支,铸件6万吨的能力

 

义和车桥

   

公司介绍:诸城市义和车桥有限公司成立于1993年,位于山东省诸城市泰薛路王家铁钩东临南侧,年产商用车桥100万架,独立悬架10万架,是国内最大的车桥生产基地之一。

 

主要产品:各种轻型、中型、重型汽车、工程车、乘用车、拖拉机车桥总成、空气悬挂转向桥总成及独立悬挂桥总成。


配套厂家:北汽福田、中国重汽、一汽、二汽、陕汽、江淮、长丰猎豹、上海华普、扬子皮卡等十几家国内主要汽车生产厂家。

 

北奔重卡车桥

 

包头北奔车桥有限公司是引进世界一流的德国Datm er Benz车桥全套技术投资五亿元人民币建成的生产重型卡车车桥中高档客车车桥及底盘零部件的专业制造企业技术力量雄厚设备先进现代化管理手段齐备。

 

卡车桥系列主要有7吨、全驱动及7 5吨、非驱动前桥l 3吨、1 60屯双级减速驱动后桥及双级减速贯通传动后桥、l 3吨单级减速驱动后桥、1 3吨随动桥、平衡悬挂分动箱轮式战车轮边总成等零部件系列

 

客车桥系列主要有4.5T、6.5吨前桥和9.5吨,以及13吨单级减速后桥和1 3吨双级减速后桥。

 


第六部分、国外主要车桥产品介绍

 

维斯蒂昂(VISTEON)汽车系统公司

 

维斯蒂昂汽车系统公司位于美国迪尔本。1998年在全球百名汽车零部件厂商排名中位居第三。1998年全球汽车零部件销售额为178亿美元。北美市场占有率达81%,占欧洲市场15%,占亚洲市场1%。其产品范围包括底盘、风洞控制、电子件、内外饰系统及动力系统控制装置。该公司生产整体式独立悬架车桥。

 

车桥特点:

1)独立式悬架和整体梁式设计

2)与ABS和牵引助力装置相兼容

3)齿轮轮毂设计

4)标准,锁止,和粘液偶合差速器:传统,或带牵引控制的差速器 (电动或传统控制锁止装置)

5)铝和铸铁桥壳

6)半浮式和全浮式轮端设计

7)双后轮设计

8)双速技术

9)采用盘式或鼓式制动

10)用于设计试验的全系统服务

 

优点:

 

1)由于采用高寿命齿轮/轴承、延长寿命的密封件和合成材料、以及具有热稳定性的齿轮油,从而提高了车桥的耐久性和可靠性;

2)低噪声、振动与不平顺性(NVH)–调谐车辆响应特性;车辆内部分析目标;

3)由于旋转部件的扭矩能力达到最佳化并且使用寿命延长,因而获得了高额定扭矩;

4)在保持离地间隙的同时,齿毂设计降低了载荷地板;

5)双速技术的应用提高了牵引性能并是燃油经济性得以改善;

6)现代化材料实验技术的应用优化了桥壳强度和重量;

7)独立式前悬架车桥速比

 

美国车桥及制造(AAM)公司

 

该公司位于美国底特律。1998年在全球百名汽车零部件厂商排名(按销售额)中位居第39名。1998年全球汽车零部件销售额为21。7亿美元。北美市场占有率达92%,占欧洲市场7%。

 

该公司的产品包括底盘和传动系统,以及锻件产品。AAM的后桥为坚固的整体式驱动桥,适用于轻型载货车、厢式车、SUV、轿车和其它后轮驱动车辆。AAM的Salisbury、独立式和整体式后驱动桥可适应各种履带宽度,并与AAM的其它传动系零部件和系统易于匹配和结合。

 

前桥产品系列包括四轮驱动和全轮驱动前桥,其设计形式包括独立式、整体式、Salisbury和动力输出装置。为迎接新世纪中、轻型车辆的挑战,AAM还提供了新型前驱动和非驱动车桥。

 

德纳(DANA)公司

 

德纳公司位于美国托莱多。1998年在全球百家汽车零部件制造商排名中位居第八。1998年汽车零部件业务销售额为71.1亿美元。该公司主要生产传动系、结构件、发动机、底盘、密封件、制动器和液压系统产品。

 

中型载货车用单级桥系列: S135-S、S150-S、17060系列、19060 系列、21060 系列、22060 系列。该系列应用到零担运货车,城市运输,牵引餐车,出租车队,轻型客货两用车或任何中型载货车上具有最高的性能和使用寿命。

 

技术特点:

 

1)传动比选择范围大有利于传动系选用最佳化技术参数

2)Viton 机油密封保持润滑剂在里面,尘土和污物在外面

3)在桥轴和驱动小齿轮上的渐开线花键可获得更大的扭矩能力

4)精密流动锻造的差速齿轮可获得更大的强度并耐冲击

5) 整体式可锻铸铁差速器壳具有最大强度

6)选装非自旋差速器可改善牵引效果

7)精加工的差速器壳取消了调整片并简化了保养

8)减少的总成重量用来提高性能和产量

9)强有力的轮边差速总成可抵抗具有损害作用的震动负荷

10)专利性的车轮润滑剂流动系统具有优良延长保护作用

11)可选装司机控制的车轮差速锁在湿滑或不平的路面上可获得最大的牵引力

12)可选装的桥内速度传感器

13)可选装的用于长途客车和公共汽车应用的传动装置

14)由综合Roadranger 服务支持提供商业上的最佳服务

   

美驰(MERITOR)公司

 

公司位于美国特洛伊。1998年在全球百家零部件制造商排名中位居第19名,1998年汽车零部件销售额为35.2亿美元。北美市场占有率达61%,欧洲占29%,亚洲占3%。其主要产品包括车顶组件、座椅调整系统、车轮、车桥和悬架等。

 

公司的新非驱动性前转向桥(FF981)可以应用在长途运输和市内交通等不同的高速线路上。这种新桥是在1996年投入市场的,它完善了现有的容易转向(Easy Steer)前桥系列。通过这种革新设计所生产的转向桥具有轻质量、结实、高度可靠性和无维修性等优良品质。

 

独特的整体轮毂采用一个部件代替了六个轮端元件。每个轮毂都根据用户要求进行生产,这样可以保证最佳的轴承设置。新设计降低了重量,延长了轴承寿命并显著地减少了维修费用。

 

整体万向节不但提高了强度还减少了大约45磅的重量。这种新设计采用了一种不带底板-万向节接头的制动底板,增加了一种整体式横拉杆臂以减少零件的复杂性。它还有一个带螺栓的转向臂以适应独特的汽车结构和一个带螺纹的主销帽以便维护保养。

 

公司额定车桥载质40000磅的RT-40-160并装驱动桥根据用户需要,采用了大扭矩传动系可以高效用于重型长途运输车上。这种驱动桥可以在汽车总重超80000磅时配合新式的2050磅/英尺发动机进行长途运输工作。

 

优点

 

1)3.07—7.17的大范围齿轮传动比

2)可以提供大扭矩处理能力的带螺栓坚固的18英寸环状齿轮

3)可以适应较大拉力的43英寸的厚桥壳

 

RT-40-145并装驱动桥是麦里特性能优良的40000磅(GAWR)驱动桥。考虑到现行工业标准,RT-40-145是专为城市和长途运输车设计和生产的。这种驱动桥具有燃油经济性好、质量轻、传动比范围广等优点。它还可以选择性地配备铝壳体,驾驶员控制的差速锁(DCDL)以及压力润滑系统。

 

第七部分、驱动桥的典型设计流程和要求

 

驱动桥由主减速器、差速器、半轴及桥壳组成。

 

它的作用是将万向传动装置传来的动力折过90°角,改变力的传递方向,并由主减速器降低转速,增大转矩后,经差速器分配给左右半轴和驱动轮。

 

功能:驱动桥处于动力传动系的末端,其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩,并将动力合理的分配给左、右驱动轮,另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直立、纵向力和横向力。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。

 

1、驱动桥的基本功用

 

1将万向传动装置传来的转矩通过主减速器,差速器半轴等传到驱动车轮,实现降速,增大转矩;

2通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向

3通过差速器实现两侧车轮差速作用,保证内外车轮以不同的转速转向

4承受作用于路面和车架或车厢之间的垂向力,纵向力和横向力

 

2、驱动桥设计的基本要求

 

1)所选择的主减速比应能满足汽车在给定条件下具有最佳的燃油经济性和动力性。

2尺寸要小,保证有必要的离地间隙。

3齿轮及其他传动件工作平稳,噪声小。

4在各种转速和负荷下具有高的传动效率。

5在保证足够强度、刚度的要求下,应力求质量小,尤其是簧下质量应尽量小,以改善汽车平顺性。

6差速器在保证左右驱动车轮能以汽车运动学要求的差速滚动外并能将转矩平稳而连续不断地传递给左右驱动车轮。

7结构简单,加工工艺性好,制造容易,拆装、调整方便。

8驱动桥总成及零部件的设计应尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求。

 

3、驱动桥的结构方案分析

 

驱动桥的结构形式与驱动车轮的悬架形式密切相关。当车轮采用非独立悬架时,驱动桥应为非断开式。当采用独立悬架时,为保证运动协调,驱动桥应为断开式。非断开式驱动桥结构简单,制造工艺性好、成本低、工作可靠、维修调整容易,广泛应用于各种载货汽车、乘用车及多数的越野汽车上。

 

但整个驱动桥属于簧下质量,对汽车的平顺性和降低动载荷不利。断开式驱动桥结构较复杂,成本较高,但它大大地增加了离地间隙;减小了簧下质量,从而改善了行驶时作用在车轮和车桥上的动载荷,提高了零部件的使用寿命;由于驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好,大大增强了车轮的抗侧滑能力;与之相配合的独立悬架导向机构设计的合理,可增加汽车的不足转向效应,提高汽车的操纵稳定性。

 

断开式驱动桥结构复杂,成本较高,但它大大增加了离地间隙;减小了簧下质量,从而改善了行驶平顺性,提高了汽车的平均车速;减小了汽车在行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷,提高了零部件的使用寿命;由于驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好,大大增加了车轮的抗侧滑能力;与之相配合的独立悬架导向机构设计得合理,可增中汽车的不足转向效应,提高汽车的操纵稳定性。这种驱动桥在轿车和高通过性的越野汽车上应用相当广泛。

 

4、主减速器结构形式的确定

 

主减速器的结构形式,主要是依据其齿轮类型和主动齿轮的安装方法及减速形式的不同而异。

 

主减速器传动齿轮的类型


1)“格里森”或“奥利康”制螺旋锥齿轮和双曲面齿轮传动;

2)圆柱齿轮传动;

3)涡轮涡杆。

 

螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点,齿轮并不同时在全长上啮合,而是逐渐从一端连接平稳地转向另一端。另外,由于轮齿端面重叠的影响,至少有两对以上的轮齿同时啮合,所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。

 

但是,工作中噪声大,对啮合精度很敏感,齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏,并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合,必须将支承轴承预紧,提高支承刚度,增大壳体刚度。

 

5、主减速器的减速形式主要有:

 

单级主减速器、双级主减速器、双速主减速器、单级贯通式主减速器、双级贯通式主减速器、单级(或双级)主减速器附轮边减速器。

 

由于单级主减速器具有结构简单、质量小、尺寸紧凑及制造成本低等优点,因此,它广泛地用在主减速比小于等于7的各种中、小型汽车上。

 

6、主减速器主、从动锥齿轮的支承方案

 

主动锥齿轮的支承:分悬臂式支承和跨置式支承两种。

 

悬臂式:支承距离b应大于2.5倍的悬臂长度a,且应比齿轮节圆直径的70%还大,另外靠近齿轮的轴径应不小于尺寸a。支承刚度除了与轴承开式、轴径大小、支承间距离和悬臂长度有关以外,还与轴承与轴及轴承与座孔之间的配合紧度有关。结构简单,支承刚度较差,用于传递转矩较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。

 

跨置式:增加支承刚度,减小轴承负荷,改善齿轮啮合条件,增加承载能力,布置紧凑,但是主减速器壳体结构复杂,加工成本提高。

  

7、从动锥齿轮的支承

   

支承刚度与轴承的形式、支承间的距离及轴承之间的分布比例有关。

   

为了增加支承刚度,减小尺寸c+d;为了增强支承稳定性,c+d应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70%;为了使载荷均匀分配,应尽量使尺寸c等于或大于尺寸d。

辅助支承限制从动锥齿轮因受轴向力作用而产生偏  

 

8、主减速器设计

 

主减速比的确定

 

主减速比i0的大小,对主减速器的结构形式、轮廓尺寸及质量的大小影响很大,对汽车的动力性、燃油经济性有非常重大的影响,发动机的工作条件也和传动系的传动比有关为研究主减速比i0对动力性的影响,图给出了变速器位于最高挡时,在三种不同主减速比且i01<i02<i03的情况下的汽车功率平衡图。它是根据汽车行驶时的功率平衡方程绘制的。


发动机功率;

—传动系的机械效率;

—消耗在克服空气阻力上的功率;

—消耗在克服道路阻力上的功率;

—功率储备;

—车轮的滚动半径,m;

—最大功率时的发动机转速,r/min;

—汽车的最高车速,km/h;

—变速器最高档传动比。


主减速器齿轮计算载荷的确定


1、按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩                                         

—计算转矩

—发动机最大转矩

—计算驱动桥数

—分动器传动比

—主减速器传动比

—变速器传动效率

—液力变矩器变矩系数

—由于猛接离合器而产生的动载系数

—变速器最低挡传动比

 

2、按驱动桥打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩

                                     

—汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负荷,后桥所承载 =0.55×(660+750)×9.8=7599.9N的负荷(其中轴荷分配系数取0.55);


—轮胎对地面的附着系数,对于安装一般轮胎的公路用车,取 =0.85;对于越野汽车取1.0;对于安装有专门的防滑宽轮胎的高级轿车,计算时可取1.25。


—车轮的滚动半径


—分别为所计算的主减速器从动锥齿轮到驱动车轮之间的传动效率和传动比, 取0.9,由于没有轮边减速器 取1.0,

 

3、按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩


对于公路车辆来说,使用条件较非公路车辆稳定,其正常持续的转矩根据所谓的平均牵引力的值来确定:

                      

—汽车满载时的总重量

—道路滚动阻力系数,对于轿车可取0.010~0.015

—汽车正常行驶时的平均爬坡能力系数,在此取0.08

—汽车的性能系数在此取0

—主减速器主动齿轮到车轮之间的效率,取0.9

—主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比,取1

—驱动桥数

 

主减速器齿轮基本参数的选择

   

1、技术要求

2、齿数的选择

3、从动齿轮大端分度圆直径

4、主、从动齿轮的齿面宽 

5、螺旋角

6、螺旋角方向的确定

7、法向压力角

 

主减速器螺旋锥齿轮强度计算

 

在选好主减速器锥齿轮主要参数后,需按格里森公司推荐的表格或查用计算机软件计算锥齿轮的几何尺寸,之后进行强度计算,以保证其有足够的强度和寿命。安全可靠的工作。

 

轮齿的破坏形式有多种,常见的有轮齿折断,齿面点蚀及剥落。齿面胶合,齿面磨损等,强度计算是检验设计可靠的方法之一,淡漠前强度计算的方法多时近似的。于圆锥齿轮的验算性的强度计算,因齿轮质不同,其强度的计算方法也不同,一般主要是验算轮齿的弯曲应力和接触应力,弯曲强度表征轮齿的抗折断能力,接触强度表征齿面抗点蚀能力。

 

1、单位齿长上的圆周力

2、轮齿的弯曲强度计算

3、轮齿接触强度计算

 

主减速器螺旋锥齿轮轴承的载荷计算

 

1、齿面宽中点处的圆周力为

2、圆锥齿轮的轴向力与径向力的计算

 

齿轮材料的选择

    

汽车驱动桥锥齿轮的工作条件是相当严重的,与传动系其它齿轮比较,具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。因此,传动系中的主减速器齿轮往往是个薄弱环节。驱动桥齿轮材料应满足如下要求:具有高的弯曲疲强度和票面接触疲劳强度,齿面具有高的硬度而保证由高的耐磨性;


轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷,避免在冲击载荷下齿根折断;刚才锻造性能、切削加工性能及热处理性能良好,热处理变形小或变形规律要易控制;选择齿轮材料要适应我国情况,例如少用镍铬等合金钢,选用锰、钒、硼、钛等元素的合金钢。

 

汽车主减速器与差速器齿轮基本上都是用渗碳合金钢制造。我国目前用于制造主减速器锥齿轮的合金钢是:18CrMnTi。22CrNiMo和16SiMn2WmoV,为拉减少镍铬元素的消耗,近年来我国采用新材料20MnVB和20MnTiB作为取动桥的齿轮材料。

 

渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量很高的硬化层,有相当高的耐磨性和抗压性,而行不较软,友好的韧性。因此,这种材料的弯曲强度,表面接触强度合承受冲击的能力较好。

 

锥齿轮在热处理及精加工后均作厚度为0.005—0.020mm的磷化处理或镀铜,镀锡。对于滑动速度高的齿轮可渗硫处理,以提高其耐磨性。渗硫后摩擦系数可显著降低,即使润滑条件较差,也能防止齿面擦伤,咬死和胶合。

 

9、差速器设计

 

差速器原理

 

差速器由行星齿轮、行星齿轮轴、半轴齿轮、差速器壳体组成。当行星齿轮随差速器转动时,三点圆周速度相等,此时差速器不起作用,而半轴角速度与差速器壳体的角速度相等。当行星齿轮绕行星齿轮轴以角速度自转时,A、B两点的线速度为两式相加,即左、右两半轴齿轮转速之和总是等于差速器壳体转速的2倍。

 

在齿轮差速器中,由主减速器传来的扭矩T0经过差速器壳体行星齿轮传给半轴齿轮,行星齿轮相当于等臂杠杆,而两半轴齿轮的半径相等,当行星齿轮无自转时,总是将扭矩T0平均分配给左、右两半轴齿轮,即T1=T2=T0/2。


如果行星齿轮自转,设ω1>ω2,设行星齿轮所受摩擦力距Tf与其转向相反,此力矩使转速快的半轴扭矩减小,使转速慢的半轴扭矩增大。但摩擦力矩与汽车的传动扭矩相比,可忽略不计,因此可以认为无论两半轴转速是否相等,差速器都可将传动扭矩平均分配到左,右两半轴上。

 

差速器的形式

 

齿轮式差速器分为圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两大类,其中两半轴齿轮直径相等的称为对称式差速器,直径不相等的称为不对称式差速器。不对称式差速器只用在具有高越野性能汽车的各驱动桥之间,使驱动桥间扭矩的分配与该桥上锁受载荷成正比。同一驱动桥上左、右驱动轮之间的差速器都为对称式。其中对称式圆锥齿轮差速器结构简单、效率高等优点,且其工作性能可满足一般要求,目前正被广泛应用。

对称式圆锥齿轮差速器,常以锁紧系数表征差速器性能。

 

普通锥齿轮差速器齿轮的设计

 

差速器齿轮主要参数选择

 

1、普通锥齿轮差速器性行星的个数

2、行星齿轮背面的球面半径,反映了差速器圆锥齿轮的大小和承载能力。

3、锥齿轮的节锥矩

4、齿轮齿数的确定

5、模数及半轴齿轮分度圆的初步确定

6、压力角

7、参数计算

8、行星齿轮轴直径及支承长度的确定

 

差速器齿轮强度计算

 

差速器齿轮工作情况与主减速器齿轮不同,差速器齿轮的齿从所结构的限制,而成所得载荷有比较大,差速器齿轮只有在两轴转速不同是才有啮和运动,因此对差速器齿轮,主要进行轮齿弯曲强度计算

 

10、半轴设计

 

半轴用来传递扭矩,其内端有花键与半轴齿轮连接,外短锻有凸缘或由花键与凸缘连接带动车轮,一般为实心轴。


半轴的安装型式主要有:全浮式、半浮式和3/4浮式三种。

 

全浮式半轴将驱动轮轮毂用两个轴承支承载桥壳上,车轮中心现在量轴承中间,半轴不仅承受车重,有承受扭矩,这种型式多用于载重汽车和大轿车,故在本设计中被采用。

 

半浮式半轴通过一个轴承试办轴值承载桥壳内,这种型式出受扭矩外,其外端还受弯矩,但其结构简单,可运于车中不大的轿车和轻型客货车。

 

3/4浮式试办轴轮故只有一个轴承支承桥壳,车轮中心线之间有一段距离,因此半轴出手扭矩外,还受一部分弯矩。

 

半浮式半轴的设计计算

   

计算时首先应合理地确定作用在半轴上的载荷,应考虑到以下三种可能的载荷工况;

   

1、纵向力 (驱动力或制动力)最大时,其最大值为,附着系数 在计算时取0.8,没有侧向力作用;

   

2、侧向力 最大时,其最大值为(发生汽车侧滑时),侧滑时轮胎与地面的侧向附着系数 在计算时取1.0,没有纵向力作用;

   

3、.垂向力最大时(发生在汽车以可能的告诉通过不平路面时),其值为 ,其中 为车轮对地面的垂直载荷, 为动载荷系数,这时不考虑纵向力和侧向力作用。

半浮式半轴在上述第一种载荷工况下纵向力最大,侧向力 为0。

   

半轴与半轴齿轮常用花键连接,一般采用渐开线花键。

 

半轴多用40Cr或40MB制造,在中、现行汽车上不少采用40或45号钢制造,此时应用中频淬火,试办轴具有适当的硬化层,并在表面形成大的残余应力,从而大大提高了半轴的静扭强度和疲劳强度,这里采用45号钢。

 

半轴齿轮花键基本尺寸(见《机械设计手册》第三卷)

 

11、桥壳设计

 

技术要求

 

驱动桥壳为一空心梁,它将车体上的重力传到车轮并将作用在车轮上的牵引力、制动力、侧向力传给悬架、车架。驱动桥壳又是主减速器、差速器、半轴的装配机体,制动器地板或制动钳固定与其上。驱动桥壳除受上述作用力外,还受牵引或制动时产生的反作用转矩。

 

驱动桥壳应满足如下要求:保护装与其上的传东西部件和防止泥水进入;具有足够的强度和使用寿命,质量与要小;具有高的刚度,二保证主减速器齿轮啮合的正常工作和不是半轴产生附加弯曲应力;保证足够的离地间隙;结构工艺性好,陈本低;拆装,保养,为许方便。

 

驱动桥壳型式和强度计算

 

桥壳大体可分为可分式,整体式和组合式三种形式。

 

1、整体式桥壳的强度和刚度较大,主减速器拆装,调整方便。整体式桥壳按制造工艺方法的不同,有可分为冲压焊接式,扩张成型式和铸造式三种。由于钢板冲压焊接式桥壳具有质量小,工艺简单,材料利用率高,抗冲击性好,成本低等优点,并使用与大批量生产,在轻型货车和轿车上得到了广泛的应用,本次设计采用此种类型。

 

2、强度计算

 

后桥壳在承受垂直载荷时(汽车前进式汽车产生侧滑时)会产生垂直弯曲,汽车制动时,桥壳会产生水平弯曲,同时桥壳在工作是含要承受扭矩作用。因此计算或桥壳的强度时,必须对它所受到的这些载荷进行分析,计算时通常把后桥看成一个钢管,以他在前进时承受车轮作用的反力为最大应力来计算。

 

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