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第十八章驱动桥
第十八章驱动桥
驱动桥由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。
其功用是:
①将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器,茶俗气,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,保证内外侧车轮以不同转速转向。
驱动桥的类型有断开式驱动桥和非断开式驱动桥。
一般汽车的驱动桥总体构成如图18-1所示。
他由驱动桥壳1、主减速器2、差速器3、半轴4和轮毂5组成。
从变速器或分动器经万向传动装置输入驱动桥的转矩首先传到主减速器2,经差速器3分配给左右两半轴4,最后经过半轴外段的凸缘盘传至驱动车轮轮彀5。
驱动桥壳1由主减速器壳合半轴套管组成。
轮彀5借助轴承支承在半轴套管上。
整个驱动桥通过弹性悬架与车架连接,由于半轴套管与主减速器壳是刚性的连成一体的,因而两侧的半轴和驱动轮不可能在横向平面内作相对运动,故称这种驱动桥为非断开式驱动桥,亦称为整体式驱动桥。
为了提高汽车行驶平顺性和通过性,有些轿车和越野车全部或部分驱动轮采用独立悬架,即将两侧的驱动轮分别用弹性悬架与车架相连,两轮可彼此独立的相对于车架上下跳动。
与此相应,主减速器壳固定在车架上。
驱动桥壳应制成分段并通过铰链连接,这种驱动桥称为断开式驱动桥,如图18-2所示。
主减速器1固定在车架货车生上,两侧车轮5分别通过各自的弹性原件3,减速器4和摆臂6组成的弹性悬架与车架相连。
为适应车轮绕摆臂7上下跳动的需要,差速器与轮彀间的半轴2两端用万向节连接。
第一节主减速器
主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应降低转速,以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。
为满足不同的使用要求,主减速器的结构形式也不同。
按参加减速传动的齿轮副数目分,有单级式主减速器和双级式主减速器。
在双级式主减速器中,若第二级减速器齿轮有两对,并分置于两侧车轮附近,实际上成为独立部件,则称为轮边减速器。
按主减速器传动比挡数分,又单速式和双速式。
前者的传动比是固定的,后者有两个传动比供驾驶者选择,以适应不同行驶条件的需要。
按齿轮副结构形式分,有圆柱齿轮式(又可分为轴线固定式和轴线旋转式即兴性齿轮式),圆柱齿轮式和准双曲面齿轮式。
一、单级主减速器
目前,轿车和一般轻、中型轿车采用单级主减速器,即可满足汽车动力性要求。
它具有结构简单,体积小,重量轻和效率高等优点。
图18-3a为东风EQ1090E型汽车主减速器差速器总成图,图18-3b为总成的零件分解图。
主减速器(图18-3a)的减速传动机构为一对准双曲面锥齿轮18和7。
主动准双曲面齿轮18有6个齿,从动锥齿轮7有38个齿,顾主传动比
38/6=6.33
主动和从动锥齿轮之间必须有相对的正确位置,方能使两齿轮啮合传动时冲击噪声较轻,而且沿轮齿沿其长度方向磨损较均匀。
为此,在结构上一方面要和主动锥齿轮和从动锥齿轮有足够的支撑刚度,使其在传动过程中不至于发生较大变形而影响正常啮合;另一方面因有必要啮合的啮合调整装置。
为保证主动锥齿轮有足够的支撑刚度,主动锥齿轮18与轴制成一体,前端制成在互相贴近而小端相向的两个圆锥滚子轴承19上,形成跨置式支车承。
环状的从动锥齿轮7连接在差速器壳5上,而差速器壳则用两个圆锥滚子轴承3支承在主减速器壳4的座孔中。
在从动锥齿轮的背面,装有支承螺栓6,以限制从动锥齿轮过度变形而影响齿轮的正常工作。
装配时,支承螺栓与从动锥齿轮端面之间的间隙0.3—0.5mm。
装配主减速器时,圆锥滚子轴承应有一定的装配预紧度,即在消除轴承间隙的基础上,在给予一定的压紧力。
其目的是为了减小在锥齿轮传动过程中产生的轴向力所引起的齿轮轴的轴向位移,以提高轴的支承刚度,保证锥齿轮的正常啮合。
但预紧度也不能过大,过大则传动效率低,且加速轴承磨损。
为调整圆锥滚子轴承13和17的预紧度,在两轴承内座圈之间的隔离套的一端装有一组厚度不同的调整垫片14。
如发现预紧度过大,则增加垫片14的总厚度;反之,减小垫片的总厚度。
工程上用预紧力矩表示预紧力的大小。
在本例中,调整到能以1.0—1.5
的力矩转动叉形凸缘11,预紧度即为合适。
支撑差速器壳的圆锥滚子轴承3的预紧度靠拧动两端轴承调整螺母2调整。
调整是应用手转动从动锥齿轮,使滚子轴承处于适宜的预紧度。
调好后应能以1.5—2.5
的力矩转动差速器组件。
应该指出:
圆锥滚子轴承预紧度的调整必须在齿轮啮合调整之前进行。
锥齿轮啮合的调整,是指齿面啮合印迹和齿侧间隙的调整。
现在主动锥齿轮轮齿上涂以红色颜料(红丹粉与润滑油的混合物),然后用手使主动锥齿轮往复转动,于是从动锥齿轮轮齿的两侧工作面上便出现红色印迹。
若从动齿轮轮齿正传和逆转工作面上的印迹位于齿高的中间偏于小端,并占齿宽的60%以上,则为正确啮合(图18-4)。
正确啮合的印迹位置可通过主减速器壳与主动锥齿轮轴承座15(图18-3a)之间的调整垫片9的总厚度(即移动主动锥齿轮的位置)而获得。
啮合间隙的调整方法是拧动调整螺母2(图18-3a),以改变从动锥齿轮的位置。
轮齿啮合间隙应在0.15—0.40mm范围内。
若间隙大于规定值,应使从动锥齿轮靠近主动锥齿轮,反之则离开。
为保证已调好的差速器圆锥滚子轴承预紧度不变,一端调整螺母拧入的圈数应等于另一端调整螺母拧出的圈数。
有时,也可以通过同时调整垫片9的厚度和调整螺母2的位置来保证齿轮副正确的啮合区和啮合间隙。
当选定车轮规格后,驱动桥中间部分在高度方向的尺寸H(图18-5),对上影响车身底板高度,对下决定了汽车最小离地间隙h。
h太小,将使驱动桥易与路面凸起的障碍物碰撞,降低了汽车在坏路面上的通过能力。
驱动桥的尺寸H主要取决于主减速器从动锥齿轮的直径大小。
在同样的主传动比
情况下,若主动锥齿轮齿数越多,相应从动锥齿轮齿数也越多,直径也越大。
因此,在保证所要求的传动比及足够的轮齿强度条件下,应尽可能减少主动齿轮的齿数,从而减少从动齿轮的直径,以保证足够的汽车最小离地间隙。
近年来,准双曲面齿轮在广泛应用于轿车,轻型货车的基础上,越来越多的在中型、重型货车上也得到采用。
这是因为它与曲线齿锥齿轮相比,不仅齿轮的工作平稳性好,轮齿的弯曲强度和接触强度更高,还具有主动齿轮的轴线可相对从动齿轮轴线偏移的特点。
当主动轴线向下偏移时(图18-6),在保证一定离地间隙的情况下,可降低主动锥齿轮和传动轴的位置,因而使车身和整个重心降低,这有利于提高汽车行驶稳定性。
东风EQ1090E型汽车主减速器即采用了这种偏移的准双曲面齿轮(车辆行业中把准双面齿轮简称为双曲面齿轮)。
准双曲面齿轮副布置上,分为上偏移和下偏移,如图18-7所示。
上、下偏移是这样判定的:
从大齿轮锥顶看,并把小齿轮置于右侧,如果小齿轮轴线位于大齿轮中心线之下为下偏移(图18-7a、b);如果小齿轮轴线位于大齿轮中心线之上为上偏移(图18-7c、d)。
但准双曲面工作时,齿面间有较大的相对滑动,且齿免间压力很大,齿面油膜易被破坏。
为减少摩擦,提高效率,必须用含防刮伤添加剂的准双曲面齿轮油,决不允许用普通齿轮油代替,否则将是齿轮面迅速擦伤和磨损,大大降低使用寿命。
主减速器壳中所储齿轮油,靠从动锥齿轮传动时甩溅到各齿轮,轴和轴承上进行润滑。
为保证主动齿轮轴前端的圆锥滚子轴承13和17(图18-3a)得到可靠润滑,在主减速器壳体中铸出了进油道8和回油道16。
齿轮转动时,飞溅起的润滑油从
进油道8通过轴乘座15的孔进入两圆锥轴承小端之间(见图中箭头所示),在离心力作用下,润滑油自轴承小端流向大端。
流出圆锥滚子轴承13大端的润滑油经回油道16流回主减速器内。
在主减速器壳体上装有通气塞,以防止壳内气压过高而使润滑油渗漏。
红旗CA7220型和奥迪100型轿车的主减速器也是单级式准双曲面齿轮传动,如图18-8所示。
它的主减速器及差速器装于变速器前壳体内,主减速器的主动锥齿轮2和从动锥齿轮3的轴线不相交,且有一偏心距,主动锥齿轮2与变速器的输出轴制成一体。
主减速器有5个可供选择的主传动比,本车选用的主传动比为4.111(其主动锥齿轮2的齿数为9,从动锥齿轮3的齿数为37)。
主减速器采用准双曲面齿轮,使结构更为紧凑,啮合平稳,噪声小。
主动锥齿轮和从动锥齿轮成下偏置布置。
主动锥齿轮用两个圆锥滚子轴承制成在变速器前后壳体上,并悬置在两个轴承之外,为悬臂式支承结构。
从动锥齿轮3与差速器壳4用螺栓5连接,差速器壳两端用圆锥滚子轴承7、10支撑在变速器前壳体9上。
主减速器主、从动齿轮的调整,对其使用寿命和运转平稳性有着决定性作用。
为保证主、从动齿轮啮合区正确并处于最佳工作位置,无噪声运转,在生产中主、从动齿轮除用专用机床加工,并配对安装外,在驱动桥总承装配时,或在使用中维修保养时,都应进行齿轮啮合位置的调整和轴承的预紧。
主减速器调整垫片的布置如图18-9所示。
主动锥齿轮2的调整,靠分别装在圆锥滚子轴承外侧的调整垫片
和
来实现。
从动锥齿轮3靠两个分别装在差速器4上的圆锥滚子轴承的外调整垫片
和
来调整。
增加或减少垫片使两对轴承相互接近或离开,以达到调整轴承预紧度的目的,或者使主动锥齿轮2和从动锥齿轮3相对接近或离开,以达到正确啮合的位置。
图18-10为斯太尔(STEYR)91系列驱动桥主减速器剖面图。
其主减速器为单级主减速器,第二级减速器为轮边减速器。
二.双级主减速器
根据发动机特性和汽车使用条件,要求主减速器具有较大的传动比时,有一对锥齿轮构成的单级主减速器已不能保证足够的离地间隙,这是则需要用两对齿轮将速的双级主减速器。
解放CA1091型汽车驱动桥即为双级主减速器,其构造如图18-11所示。
剖面图见图18-12。
解放CA1091型汽车主减速器的第一级传动比有一对曲线齿锥齿轮副11和16所决定(图18-12),第二级传动比有一对斜齿圆柱齿轮副5和1所决定。
目前该车主减速传动比由三种:
其一,主动圆锥齿轮和从动圆锥齿轮的齿数比分别为13和25,第二级主,从动斜齿圆柱齿轮齿数分别为15和45,主传动比为
;其二,主传动比为
;其三,
。
主动锥齿轮与轴制成一体,采用悬臂式支承。
即主动锥齿轮轴支承位于齿轮同一侧的两个相距较远的圆锥滚子轴承上,而主动锥齿轮悬伸在轴承之外。
这种支承形式结构比较简单,但支承刚度不如跨距式的大。
一般双级主减速器中,主动锥齿轮轴多用悬臂式支承的原因有两点:
一是第一级齿轮传动比较小,相应的从动锥齿轮直径较小,因而在主动锥齿轮的外端要在加一个支承,布置上很困难;二是因传动比较小,主动锥齿轮即轴颈尺寸有可能作的较大,同时尽可能将两轴承的距离加大,同样可得到足够的支承刚度。
主动锥齿轮轴轴承的预紧度,可借增减调整垫片8的厚度来调整,中间轴圆锥滚子轴承预紧度则借改变两边侧向轴承盖4、15和主减器壳12间的调整片6和13的总厚度来调整。
支承差速器壳的滚子轴承的预紧度是靠旋动调节螺母3调整的。
为了便于进行锥齿轮副的啮合调整,主动和从动锥齿轮的轴向位置都可以略加移动。
增加轴承座10和主减速器壳12间的调整垫片7的厚度,第一级主动锥齿轮11则沿轴向离开从动锥齿轮;反之则靠近。
若减小作轴承盖4处的调整垫片6,同时将这些卸下来的垫片都加到右轴承盖15处,则第一级从动锥齿轮16右移,反之则左移。
若两组调整垫片6和13的总厚度的减两和增量不相等,则将破坏已调整好的中间轴轴承预紧度。
图18-13所示为菲亚特(Fiat)628N3汽车的双级主减速器。
第一级减速齿轮副为曲线齿锥齿轮,第二级减速齿轮副为斜齿圆柱齿轮。
曲线齿锥齿轮副中,主,从动锥齿轮齿数分别为19和29(还有17和29及13和29两种),圆柱齿轮副的主,从动圆柱斜齿轮齿数分别为14和59。
该车驱动桥双级主减速器三种主传动比供选择使用,即6.432,7.189和9.401。
三.轮边减速器
在重型载货车、越野汽车和大型客车上,当要求有较大的主传动比和较大的离地间隙时,往往将双级主减速器中的第二级减速齿轮机构制成同样的两套,分别安装在两侧驱动齿轮的近旁,称为轮边减速器,而第一级即称为主减速器。
图18-14为某国产32t自卸车驱动桥的轮边减速器。
驱动桥减速机构分为两级。
第一级是一对曲线齿锥齿轮,装在驱动桥中部驱动桥壳体中,传动比
i
=14/11=3.73。
被增大了的转矩由从动锥齿轮经差速器,半轴12输入两侧的第二级减速机构——行星齿轮式轮边减速器。
他由齿圈,行星齿轮,行星架和太阳轮等组成。
轮边减速器的太阳轮7以花键与半轴12连接,随半轴转动。
齿圈3与齿圈座2用螺钉连接,而齿圈座2用花键与半轴套管1连接,并以锁紧螺母8固定其轴向位置,因而不能转动。
在太阳轮7和齿圈3之间装有三个行星齿轮4。
行星齿轮是通过圆锥滚子轴承和行星齿轮轴6支承在行星架5上。
行星架5用螺栓9与轮毂11相连。
差速器输出的动力即从半轴12经太阳轮7、行星齿轮4、行星架5等,传给轮毂11而驱动车轮转动。
其中,太阳轮7为主动件,行星架是从动件,齿圈3固定不动,其传动比
。
为固定半轴和太阳轮的轴向位置,在半轴端面中心孔位置处装有止推销钉,并用可调的止推螺钉顶住。
轮边减速器的润滑系统是独立的,在行星架的端盖上设有加油孔和螺塞,而行星架端面上有放油孔和螺塞。
为了便于加油和放油,装配时应将他们位于车轮中心线的同一侧。
图18-15所式汽车轮边减速器的结构示意图。
由图可知,轮边减速器为一行星齿轮减速机构,齿圈6和半轴套筒1固定在一起,半轴2传来的动力经太阳轮3,行星齿轮4,行星齿轮轴5及行星架7传给车轮。
其传动比
。
其中
为齿圈齿数,
为太阳轮齿数,则总传动比
。
斯太尔汽车的前后驱动桥均为带轮边减速器的主减速器,如图18-16所示。
其结构示意图见图18-17,轮边减速器由齿圈1,行星齿轮2,太阳轮3和行星架4等组成。
齿圈1固定在空心的半轴套管7上,它本身不能转动,为行星齿轮中的固定元件。
太阳轮3与半轴连接,随半轴一起旋转,为主动件。
行星架4为从动件,轮毂6固定在行星架上。
由半轴传来的动力经太阳轮3,行星齿轮2和行星架4传给轮毂6。
其传动比为
斯太尔汽车的轮边减速器传动比有多种,对应的减速器传动比也有多种,故驱动桥可供选用的总传动比也相应有多种,如5.73、6.72、7.49、8.46、9.49等。
由上可知,采用轮边减速器使驱动桥中的主减速器尺寸减小,保证了足够的离地间隙;可得到比较大的主传动比;由于半轴在轮边减速器之前,所承受的转矩大为减小,因而半轴和差速器等零件尺寸可以减小。
但是需要两套轮边减速器,结构较复杂,制造成本也高。
在大型客车和同级越野汽车上,还常采用由一对外啮合圆
柱齿轮组成的轮边减速器。
主动小齿轮与半轴相连,从动大齿轮与轮毂相连。
当主动齿轮位于上方时,可增大驱动桥离地间隙,以适应提高越野汽车通过性的需要;当主动齿轮为于下方时,能降低驱动桥壳的离地高度,以利于降低客车地盘的高度。
但采用这种布置时,由于轴向和径向空间的限制,轮边减速器的传动比是有限的。
四.双速主减速器
为充分提高车轮的动力性和经济性,有些汽车装用具有两挡传动比的主减速器。
图18-18为一种常见的结构形式,其结构示意图如图18-19所示。
它有一对圆锥齿轮和一个行星齿轮机构组成。
齿圈8与从动锥齿轮7联在一起,行星架9则与差速器6的壳体刚性的连接。
动力由锥齿轮副经行星齿轮机构传给差速器,最后由半轴传输给驱动轮。
在左半轴2上滑套着一个接合套1。
接合套上有短池结合齿圈A和长齿接合齿圈D(即太阳轮)。
一般行驶条件下,用高速挡传动。
此时,拨叉3将接合套1保持在左方位置(图18-19a)。
接合套短齿接合齿圈A与固定在主减速器壳上的接合齿圈B分离,而长接合齿圈D与行星齿轮4和行星架9的齿圈C同时啮合,从而使行星齿轮不能自转,行星齿轮机构不起减速作用。
于是,差速器壳体和从动锥齿轮7以相同转速运转。
显然,高速挡主传动比即为从动锥齿轮齿数与主动锥齿轮齿数之比
。
当行驶条件有较大的牵引力时,驾驶员可通过气压或电动操纵系统转动拨叉3,将接合套1推向右方(图18-19b),使接合套的短齿接合齿圈A与齿圈B接合,接合套即与主减速壳连成一体;其长齿接合齿圈D与行星架的内齿圈C分离,而仅与行星齿轮4啮合,于是,行星机构的太阳轮D被固定。
与从动锥齿轮7连在一起的齿圈8是主动件,与差速器壳连在一起的行星架9则是从动件,行星齿轮机构起减速作用。
整个主减速器的主传动比为圆锥齿轮副的传动比与行星齿轮机构传动比值乘积即
。
五.贯通式主减速器
有些多轴越野汽车,为使结构简单,部件通用好以及便于形成系列产品,常采用贯通式驱动桥,如图18-20所示.前面(或后面)两驱动桥的传动轴是串联的,传动轴从距分动器较近的驱动桥中穿过,通往另一驱动桥.这种布置方案中的驱动桥,称为贯通式驱动桥.图18-21为延安SX2150型6
6越野汽车的贯通式双级主减速器.第一级是斜齿圆柱齿轮传动(齿轮8和1),传动比为1.19。
图示的中驱动桥的主动斜齿轮用花键套装在贯通轴12上,而贯通轴穿过主减速器壳11通向后驱动桥。
第二级是准双曲面传动(齿轮15和13),传动比为5.429。
因此,主传动比
。
差速器壳与从动双曲面铆接。
因为从动齿轮13可相对主动齿轮15上移一段距离,故可保证足够的离地间隙,又使结构紧凑。
在某些结构中,也有第一级用锥齿轮传动,第二级用圆柱齿轮传动。
图18-22所示为斯太尔汽车贯通驱动桥,其结构是以图18-23所示。
它由主减速器10、过渡箱齿轮4、轴间差速器3、轮间差速器9、输入轴凸缘1、输出轴7、半轴6和8即桥壳等组成。
动力从输入轴凸缘1输入,并通过轴间差速器3将动力分配给过渡箱齿轮4和输出轴7。
传给过渡箱齿轮4的动力在经主减速器10,轮间差速器9传给两根半轴6和8。
其中,输出轴7又称为贯通轴,它将动力传给后面的驱动桥。
此外,还有轴间差速器锁2和轮间差速器锁5。
第二节差速器
差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时,使左右驱动车轮以不同的转速滚动,即保证两侧驱动车轮座纯滚动运动。
汽车行驶过程中,车轮与路面的相对运动有两种状态——滚动和滑动,其中滑动又有滑转和滑移两种。
当汽车转弯行驶时,内外两侧车轮中心在同一时间内滑过的曲线距离显然不同,即外侧车轮移过的距离大于内侧的车轮。
若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上,两轮角速度相同,则此时外轮必然是边滚动边滑移,内轮必然是边滚动边滑转。
同样,汽车在轮面上直线行驶时,两侧车轮实际移过曲线距离也不相同。
即使路面非常平直,但由于轮胎尺寸误差,磨损程度不同,承受载荷不同或充气压力不等,各个轮胎的滚动半径不可能相等。
因此,只要各车轮角速度相等,车轮对地面的滑动就必然存在。
车轮对地面的滑动不仅会加速轮胎磨损,增加汽车的动力消耗,而且导致转向和制动性能的恶化。
所以,在正常行驶条件下,应使车轮尽可能不会发生滑动。
为此,在汽车结构上,必须保证各个车轮以不同角速度旋转,若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两驱动轮,则两轮角速度只能相同。
因此,为是两驱动轮以不同角速度旋转,以保证其纯滚动状态,就必须将两侧车轮的驱动轴断开(称为半轴),而又主减速器从动齿轮通过一个差速齿轮系统——差速器分别驱动两侧半轴和驱动轮。
这种装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器,称为轮间差速器。
多轴驱动的汽车,各驱动桥间有传动轴相连。
若各桥的驱动轮均以相同的角速度旋转,同样也会发生上述无轮间差速器的类似现象。
为使各驱动桥有可能具有不同的输入角速度,以消除各桥驱动轮的滑动现象,可在各驱动桥之间装设轮间差速器。
当遇到左右或前后驱动轮与路面之间的附着条件相差较大的情况下,简单齿轮式差速器将不能保证汽车得到足够的牵引力。
此时,只是附着较差的驱动轮高速滑转而汽车却不能前进(详见后述),故通常遇到这种情况的汽车应当采用抗滑差速器。
抗滑差速器常见的形式由强制锁止式齿轮差速器,高摩擦自锁差速器(包括摩擦片式,滑块凸轮式等),牙嵌式自由轮差速器,托森差速器即粘性联轴(差速)器等。
一、齿轮式差速器
齿轮式差速器有圆锥齿轮式(图18-24a,b)和圆柱齿轮式(图18-24c)两种。
按两侧的输出转矩是否相等,齿轮差速器有对称式(等转矩式)和不对称式(不等转矩式)两类。
对称式(图18-24b)用作轮间差速器或由两平衡悬架联系的两驱动桥(6
6或6
4汽车的中,后驱动桥)之间的轴间差速器。
不对称式(图18-24a和图18-24c)用作前后驱动桥之间(4
4汽车)或前驱动桥与中,后驱动桥之间(6
6汽车)的轴间差速器。
目前,汽车上广泛应用的是对称式锥齿轮差速器,其结构如图18-25所示。
对称式锥齿轮轮间差速器由圆锥行星齿轮,行星齿轮轴(十字轴),圆锥半轴齿轮和差速器壳等组成。
装配关系参看图18-3和图18-25。
差速器壳由用螺栓固紧的左壳1和右壳5组成。
主减速器的从动齿轮用铆钉和螺栓固定在差速器左壳1的凸缘上。
装合时,是自行行星齿轮轴8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
通过行星齿轮轴各轴颈的中心线。
每个轴颈上浮套着一个齿圆锥行星齿轮4,他们均与两个直齿圆锥半轴齿轮3啮合。
而半轴齿轮的轴颈分别支承在差速器壳相应的左右座孔中,并借花键与半轴相连。
动力由主减速器从动齿轮依次经差速器壳,十字轴,行星齿轮,半轴齿轮,半轴输出给驱动车轮。
当两侧的车轮以相同转速转动时,行星齿轮绕半轴轴线转动——公转。
若两侧车轮阻力不同,则行星齿轮在上述公转运动的同时,还绕自身轴线转动——自转,因而,两半轴齿轮带动两侧车轮以不同转速转动。
行星齿轮的背面与差速器壳的相应位置的内表面,均做成球形,保证行星齿轮对正中心,以有利于两个半轴正确啮合。
由于行星齿轮和半轴齿轮式锥齿轮传动,在传递转矩时,沿行星齿轮和半轴齿轮的轴线作用着很大的轴向力,而齿轮和差速器壳之间由有相对运动。
为减少齿轮对壳的磨损,在半轴齿轮和差速器壳之间,装有软钢的半轴齿轮推力垫片2;而行星齿轮和差速器壳之间,装有软钢的行星齿轮球面垫片7。
当汽车行驶一定里程,垫片磨损后,可换上新垫片,以提高差速器寿命。
垫片通常用铜或聚甲醛塑料等制成。
差速器靠主减速器壳体中的润滑油润滑。
在差速器壳体上开有窗口,供润滑油进出。
为保证行星齿轮和十字轴轴颈之间有良好的润滑,在十字轴轴颈上铣出一平面,并有时在行星齿轮的齿间钻有油孔。
微型,轻型载货汽车和大部分轿车的车桥,因主减速器输出的转矩不大,可用两个行星齿轮,因而行星齿轮轴相应为一直销轴,差速器壳也不必分成左右两半,而制成整体式的,器前后两侧都开有大窗孔,一边拆装行星齿轮和半轴齿轮。
奥迪100型轿车差速器即为这种结构,如图18-26所示。
差速器5为一整体式壳体,从动锥齿轮4通过螺栓6与差速器壳5连接,在行星齿轮轴14上装有两个行星锥齿轮13,通过弹性圆柱销12固定齿轮轴于差速器壳体中。
两个半轴锥齿轮15的背面也是球面,因此,两半轴齿轮和两行星齿轮背面的垫片制成一整体球形耐磨垫片11,装配于差速器壳体中。
左,右轴承架及内圈3,7通过左右调整垫片1,9来调整轴承预紧力和齿轮的正确啮合。
差速器中各元件的运动关系——差速原理,可用图18-27来说明。
对称式锥齿轮差速器是一种行星齿轮机构。
差速器壳3与行星齿轮轴5连成一体,形成行星架,因为他又与主减速器从动齿轮6固连,固为主动件,设其角速度为
;半轴齿轮1和2为从动件,其角速度为
。
A,B两点分别为行星齿轮4与半轴齿轮1和2的啮合点。
行星齿轮的中心点为C、A、B、C三点到差速器旋转轴线的距离均为r。
当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时,显然,处在同一半径r上的A、B、C三点的圆周速度都相等(图18-27b),其值为
。
于是,
,即差速器不起差速作用,而半轴角速度等于差速器壳3的角速度。
当行星齿轮4除公转外,还绕本身的轴5以角速度
自转时(图18-27c),啮合点A的圆周速度为
,
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