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密封:
润滑油从油嘴注入十字轴内腔,为避免润滑油流出及尘垢进入轴承,在十字轴的轴径上套装着带金属座圈的毛毡油封。
2、十字轴万向节的不等速性
为了说明普通十字万向节不能等角速传动的特点.先分析十字轴万向节传动过程中两个特殊位置时的情况。
(1)主动叉在垂直位置,十字轴平面与主动轴垂直时的情况。
(2)主动叉在水平位置,十字轴平面与从动轴垂直时的情况。
由以上可知,若主动轴以等角速度转动,从动轴时快时慢,但其平均转速是相等的。
两轴夹角越大,从动轴的不等速性越严重。
十字轴万向节的不等速性会使从动轴及与其相联的传动部件产生扭转振动,产生附加的反复载荷,影响部件寿命。
3、双万向节等角速传动的条件:
(1)第一个万向节的夹角等于第二个万向节的夹角。
(2)传动轴两端的万向节叉在同一平面内。
第三节等角速万向节
1、准等速方向节:
有双联式和三销轴式两种
原理:
使两个不等速万向节靠拢组成一个万向节。
(1)双联式等角速度万向节
1)基本结构:
由定心球头、锥形杯组成的一副球铰结构、中间架、两个十字轴、分度机构。
2)特点:
允许两轴有较大的夹角,最大可达50°
,工作可靠,但结构比较复杂,外形尺寸较大。
2、等角速万向节
使两轴之间的传力点总是处于两轴夹角的平分面上。
(1)球叉式等角速万向节
两个球叉、五个球(其中一个是中心钢球)、定位销及锁止销。
允许两轴夹角不大于32-33°
工作时,只有两个球参加传力,反转时,则另外两个球传力。
易于磨损,加工复杂,装配麻烦,但结构简单。
(2)球笼式等角速万向节
六个钢球、外壳、星形套、球笼、球形盘、弹簧等。
2)工作原理:
第四节传动轴
1、作用:
在两个部件之间传递动力,当两部件之间距离发生变化时,保证正常运转。
2、基本组成:
套管、花键接头轴、传动轴等
3、特点:
(1)采用空心传动轴。
(2)由于转速较高,装配后须进行动平衡。
(3)传动轴上有花键连接部分。
第六章驱动桥
第一节驱动桥的功用与组成
1、驱动桥的功用:
指变速箱或传动轴之后,驱动轮或驱动链轮之前所有传力机件与壳体的总称。
功用:
增扭减速、改变扭矩方向、实现差速等。
2、驱动桥的分类:
根据行驶系的不同,可分为:
轮式驱动桥、履带式驱动桥。
第二节轮式驱动桥
一、驱动桥的组成:
主传动器、差速器、半轴、最终传动(轮边减速器)等。
变速箱传来的动力经主传动器大小锥齿轮传到差速器上,再经差速器的十字轴、行星齿轮、半轴齿轮和半轴传到最终传动,又经最终传动的太阳轮、行星齿轮和行星架最后传动到驱动轮上,驱动机械行驶。
二、功用:
改变扭矩方向、减速增扭、解决差速、通过差速器和半轴传递动力、驱动桥壳起承重和传力作用。
三、主传动器
1、功用:
把变速箱传来的动力降低转速,并将转矩的旋转轴线由纵向改变为横向后经差速器或转向离合器传出。
2、主传动器的类型
(1)按主传动器的减速型式分:
1)单级减速主传动器:
通常由一对圆锥齿轮组成。
由于结构简单,因此一般机械均采用这种传动型式,但由于主动小锥齿轮的最少齿数受到限制,传动比不能太大,否则从动锥齿轮及其壳体结构尺寸大,离地间隙小,机械通过性能差。
2)两级减速主传动器:
两级减速主传动器通常由一对圆锥齿轮副和一对圆柱齿轮副所组成。
它可以获得较大的传动比和离地间隙,但结构复杂,采用较少。
(2)按锥齿轮的齿型:
主传动器锥齿轮的齿型,常见的以下5种:
1)直齿锥齿轮:
齿线形状为直线,制造简单,轴向力小,没有附加轴向力;
但它不发生根切的最少齿数多(最少12个),齿轮重叠系数小,齿面接触区小,故传动噪声大,承载能力小,在主传动器上使用较少。
2)零度圆弧锥齿轮:
齿型是圆弧形,螺旋角(在锥齿轮的平均半径处,圆弧的切线与过该切点的圆锥母线之间的夹角)等于零。
它的轴向力和最少齿数同直齿锥齿轮,传动性能介于直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮之间,即同时啮合的齿数比直齿锥齿轮多,传递载荷能力较大,传动较平稳。
3)螺旋锥齿轮:
齿形是圆弧形,螺旋角不等于零,这种齿轮最少齿数可为5—6个,故结构尺寸小,且同时啮合齿数多,重叠系数大,传动平稳,噪声小,承载能力高,使用广泛。
缺点是由于有附加轴向推力,因此轴向推力大,加重了支承轴承的负荷。
4)延伸外摆线锥齿轮:
齿线开头为延伸外摆线,其性能和特点与螺旋锥齿轮相似。
5)双曲线齿轮:
齿轮最少齿数可少到5个,啮合平稳性优于螺旋锥齿轮,故噪声最小。
(3)按主从动锥齿轮轴的相互位置
1)两轴垂直相交;
2)两轴相交但不垂直;
3)两轴垂直但不相交。
(4)按主动锥齿轮的支承形式分:
1)悬臂式支承:
结构简单,容易布置,但承载能力受限制;
2)跨置式支承:
支承刚度好,故在大、中型轮式机械上采用较多,但结构复杂。
3、ZL50装载机的主传动器
(1)组成:
一对螺旋锥齿轮。
(2)要求:
动力输入轴应有足够的支撑刚度、锥齿轮副啮合部位与啮合间隙的调整应方便、润滑充分、足够的传动比。
(3)结构特点:
为保证主动锥齿轮支撑刚度,主动锥齿轮与轴制成一体,并采用跨置式支承;
齿轮均用锥轴承支承;
齿轮的轴向位置可调。
主传动器通过托架用螺栓固定在桥壳上,形成密封空间,内有齿轮油,借从动锥齿轮的旋转飞溅润滑齿轮及轴承。
(4)主传动器的调整:
1)调整原因:
主传动器由于传递转矩大,受力复杂,既有切向力、径向力,又有轴向力,在机械作业中有时还产生较大的冲击载荷,因此要求主传动器除了在设计制造上要保证具有较高的承裁能力外,在装配时还必须保证正确的啮合关系,否则在使用中将会造成噪声大,磨损快,齿面剥落,甚至轮齿折断,故对主传动器必须进行调整,调整项目包括锥柱轴承的安装紧度,主从动锥齿轮的啮合印痕和齿侧间隙。
2)要求:
(a)合适的啮合位置:
保证两个锥齿轮的节锥母线重合。
可采用检查两齿轮啮合印痕的方法。
印痕长度约为齿宽的60%,并靠近小端,在齿高方向上位于中部。
(b)合适的啮合间隙:
检查方法是在齿轮的非工作齿面间放入比齿侧间隙稍厚的铅片,转动齿轮后,取出挤压过的铅片,最薄处的厚度即是齿侧间隙。
新齿轮的齿侧间隙一般为0.2~0.5mm,必须注意的是,工作中因齿面磨损而使齿侧间隙增大是正常现象,这时不须对锥齿轮进行调整。
否则调整后反而会改变啮合位置.破坏正确啮合关系。
齿侧间隙调整可通过左右移动大锥齿轮实现。
(c)合适的轴承预紧度:
锥齿轮传动由于有较大轴向力作用,因此一般采用锥柱轴承支承。
但这种轴承当有少量磨损时对轴向位置影响较大,这将破坏锥齿轮的正确啮合关系。
为消除因轴承磨损而增大的轴向间隙,恢复锥齿轮的正确啮合关系,在使用中要注意调整轴承紧度。
3)调整顺序:
一般是先调整好滚锥轴承的安装预紧度,然后调整主从动锥齿轮的啮合印痕,最后检查齿侧间隙。
四、半轴:
在差速器和最终传动或车轮之间传递动力的实心轴。
半轴与驱动轮毂在桥壳上的支承形式决定了它的受力情况。
分为:
1、半浮式:
所谓“浮”是指卸除了半轴的弯曲载荷而言。
半轴除了传递转矩外,还要承受作用在驱动桥上的垂直力、侧向力和纵向力以及由它们产生的弯矩。
这种半轴受到载荷较大,但优点是结构简单,故多用在小轿车等轻型车辆上。
2、3/4浮式:
反力偏离轴承中心的距离较小,因此半轴承受各反力产生的弯矩也较小但仍然承受有侧向力产生的弯矩作用。
由于这种半轴除传递转矩外又受到不大的弯矩作用,故称为3/4浮式。
3、全浮式:
驱动轮上受到的各反力及其由它们产生的弯矩均由桥壳承受,半轴只承受转矩而不受任何弯矩作用。
这种半轴受力条件好,只是结构较复杂。
工程机械多采用。
五、终传动:
终传动是传动系的最后一级减速增扭,轮式机械一般采用行星齿轮机构。
优点:
外形尺寸小、可获得较大的传动比、可布置在车轮轮毂内部。
方案1:
太阳轮主动、行星架从动、齿圈固定。
传动比为i=K+1,多采用。
方案2:
太阳轮主动、齿圈从动、行星架固定。
传动比为i=-K
六、桥壳:
为一空心梁。
支承并保护主传动器、差速器、半轴等;
支承整机的重量;
承受车轮传来的路面反作用力和力矩,并传给机架。
类型:
整体式、分段式
第三节转向驱动桥
兼起转向作用的驱动桥。
结构特点:
主传动、差速器和最终传动等与驱动桥相同。
半轴分成外半轴和内半轴,并用球叉式等角速万向节联结。
第四节差速器
一、功用:
使两侧车轮根据路面情况自动调整转速,减少轮胎的磨损、功率的消耗、传动零件的的损伤。
安装位置:
轮间、轴间。
轮式机械在行驶过程中,为了避免两侧驱动轮在滚动方向上产生滑动,经常要求它们能够分别以不同的角速度旋转。
这是因为:
(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行驶时,左右车轮接触地面所经过的实际路必然是不相等的;
(3)即使在平路上直线行驶,由于轮胎气压不等、胎面磨损程度不同,或左右两侧载荷不等时,则车轮的滚动半径不相等。
在上述情况下,若左右两侧车轮用同一根轴驱动,则势必不会作纯滚动,而是边滚动边滑动,即产生了驱动轮的滑磨现象。
由于滑磨将导致轮胎磨损加快,转向困难,功率消耗增加,同时减小了转向时机械的抗侧滑能力,稳定性变坏。
为了使车轮相对地面的滑磨尽量减少,因此在驱动桥中安装差速器,并通过两侧半轴分别驱动车轮,使两侧驱动轮以不同转速旋转,尽可能接近纯滚动。
二、类型:
普通锥齿轮式差速器、强制锁住式差速器、牙嵌式自由轮差速器、滑块凸轮式差速器
三、普通锥齿轮式差速器
1、组成:
差速器壳体、十字轴、行星齿轮、半轴齿轮。
左右差速器壳用螺钉连为一体,在分界面处固定安装着十字轴,两端通过锥柱轴承支承在主传动器壳体上,行星齿轮与左右半轴齿轮啮合,行星齿轮空套在十字轴上,齿轮背面加工成球形,便于对正中心,并装有球形垫片。
半轴齿轮的颈部滑动支承在差速器壳的座孔中,并通过内孔花键和半轴相连,齿轮背面与壳体之间安装有垫片。
差速器壳体上有窗孔,靠壳体内的润滑油经由窗孔来润滑各零件。
2、普通锥齿轮差速器的工作原理
(1)差速器运动学
1)行星齿轮只有公转时:
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,即差速器此时不起差速作用,两半轴如同一根整轴一样运动,其角速度等于差速器壳的角速度。
2)行星齿轮既有公转又有自转时:
啮合点A的圆周速度为:
啮合点B的圆周速度为:
两式相加:
上式为两半轴齿轮直径相等的普通锥齿轮式差速器的运动特性方程式。
它表明,左右两半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的2倍。
不论行星齿轮的运动状态如何,该公式都是正确的。
因此,轮式车辆在转弯或其它行驶情况下,都可以借行星齿轮以相应转速自转,使两侧驱动车轮以不同转速在地面上滚动而不滑磨。
(2)差速器的动力学
1)当机械直线行驶时,行星齿轮没有自转,由于左右半轴齿轮给行星齿轮的反作用力都是P/2,且两半轴齿轮的半径r相等,因此若半轴齿轮分传给左右半轴的转矩为T1和T2,则T1=T2=Pr/2;
而主传动器传给差速器壳的转矩To=Pr,所以Tl=T2=T/2。
即直线行驶时差速器把主传动器传给其壳体的转矩To平均分配给两半轴齿轮。
2)当机械右转弯时,行星齿轮产生自转,所以分传给左右半轴的转矩将发生变化。
左半轴齿轮上的转矩为:
右半轴齿轮上的转矩为:
式中:
Fr=2⊿Pr;
为行星齿轮的内摩擦力
上两式表明当机械转弯时,两侧驱动轮得到的转矩之和仍等于传到差速器壳上的转矩;
内侧车轮得到的转矩比外侧车轮得到的转矩大,但转矩的差值只能等于差速器的内摩擦阻力。
故得:
3)差速器的特性:
差速不差扭
四、强制锁止式差速器:
普通锥齿轮差速器的工作特性在某些情况下会给机械带来缺陷。
例如当一侧驱动轮陷入泥坑中,由于附着力小而产生滑转,则牵引力很小;
另一侧驱动轮虽然在好的路面上,本来能够提供较大的附着力,但因差速器平均分配转矩的特性,使这侧驱动轮也只能得到与滑转侧驱动轮相同的一半转矩,故机械得到的总牵引力很小,于是一侧车轮静止,另一侧车轮以差速器壳的两倍转速滑转,机械不能前进。
为了克服普通锥齿轮差速器的上述缺陷,提高车辆的通过性,因此出现了不同形式的防滑差速器。
1、基本原理:
在普通锥齿轮差速器上安装一个差速锁。
2、基本结构:
在半轴上通过花键安装着带牙嵌的滑动套,在差速器壳体上固定牙嵌。
带牙嵌的滑动套可以通过机械式或气力、电力、液力式机构操纵。
三、牙嵌式自由轮差速器
美国966D装载机后驱动桥中装有的NOSPIN差速器。
1、基本特点:
当两侧车轮的转速相同时,差速器可根据两侧车轮的阻力分配主传动器传来的扭矩。
当两侧车轮转速不同时,差速器把扭矩传给转速慢的车轮,而转速快的车轮脱开传动系自由转动。
主动环(十字轴)、左右从动环、弹簧、弹簧挡圈、两个花键毂、中心环、左右保持环。
3、工作原理:
(1)当机械直线行驶时,主动环带动左右从动环和花键毂以及半轴一起旋转,扭矩平分。
并可根据地面附着力分配扭矩。
(2)当机械转向时,由于内侧的车轮有慢转的趋势,则内侧从动环与主动环的传力齿之间压的很紧,主动环与内侧从动环同速旋转,传递动力。
外侧车轮因走过的路程长,有快转趋势,则外侧从动环相对主动环也有快转趋势,使从动环上的梯形齿沿中心环上的梯形齿移动,外侧从动环克服弹簧阻力产生轴向移动,传力齿脱离接触,终断扭矩传递。
第五节履带式驱动桥
一、转向原理:
借助于转向离合器改变两侧履带的牵引力,使两侧履带能以不同的速度前进实现转向。
二、布置形式:
1、大锥齿轮、左右转向离合器共一根轴。
2、左右转向离合器与大锥齿轮分别装在三根轴上。
接盘及锥形花键连接,便于拆装。
3、取消离合器轴,由接盘止口定位。
三、主传动器:
同轮式驱动桥。
四、转向离合器
基本形式:
多片式摩擦离合器
1、结构:
主动片、从动片、主动鼓、从动鼓、压紧弹簧、分离拉杆、压盘、分离机构
2、类型:
(1)按压紧方式,转向离合器有:
弹簧压紧、液压压紧、弹簧和液压同时压紧;
(2)按分离方式有:
液压分离和杠杆分离两种。
3、TY180型推土机转向离合器:
属于弹簧压紧湿式转向离合器
(1)结构:
(2)工作原理:
4、D85A-12推土机转向离合器:
属于液压压紧湿式转向离合器
五、履带式机械的最终传动:
1、型式:
外啮合圆柱齿轮式最终传动(有一级减速和两级减速两种)和行星齿轮式两类。
2、D85-18A型推土机的最终传动:
属于外啮合圆柱齿轮式最终传动
3、行星齿轮式最终传动
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- 底盘 第五