汽车构造系列之十四驱动桥

　　本系列主要针对汽车的构造来进行简单说明，一共分为23个专题，分别为：（1）发动机；（2）曲柄连杆机构；（3）配气机构；（4）燃料供给系；（5）排放控制；（6）冷却系；（7）润滑系；（8）点火系；（9）启动系；（10）传动系；（11）离合器；（12）变速器；（13）万向传动；（14）驱动桥；（15）行驶系；（16）车架；（17）车桥与车轮；（18）悬架；（19）转向系；（20）制动系；（21）车身；（22）电子控制；（23）新能源汽车。
　　前期文章有：汽车构造系列之七---润滑系，汽车构造系列之十三---万向传动，汽车构造系列之十八---悬架，汽车构造系列之十六---车架，汽车构造系列之十七---车桥与车轮，汽车构造系列之十二---变速器，汽车构造系列之九---启动系，汽车构造系列之八--点火系。
　　本篇主要介绍汽车构造系列之十四------驱动桥。一、驱动桥概述
　　驱动桥是位于传动系末端能改变来自变速器的转速和转矩，并将它们传递给驱动轮的机构。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，转向驱动桥还有等速万向节。另外，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力。驱动桥主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。
　　驱动桥与车身的位置关系
　　二、驱动桥的构成
　　上图为主减速器，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。
　　1）单级主减速器
　　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
　　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。二级齿轮副是斜齿圆柱齿轮。
　　主动圆锥齿轮旋转，带动从动圆锥齿轮旋转，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。
　　上图为差速器，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。
　　目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。
　　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。
　　上图为半轴，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支承在半轴套管上。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，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
　　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。
　　3）3/4浮式半轴
　　3/4浮式半轴是受弯矩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。
　　上图为驱动桥壳，驱动桥壳的作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等。同时还具有以下作用：（1）与前桥一起承受汽车的质量。（2）使左右驱动车轮的轴向相对位置固定。（3）汽车行驶时，承受驱动轮传来的各向反力、弯矩和制动时的力矩，并通过悬架传给车架。三、驱动桥的分类
　　1.驱动桥分非断开式与断开式两大类。
　　非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥，其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁，因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动，通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳、主减速器、差速器和半轴组成。
　　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。
　　2.按结构形式，驱动桥可分为三大类：
　　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，在重型卡车中占主导地位。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。
　　中央双级减速驱动桥：在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有2种类型：
　　一类载重汽车后桥设计，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＂（即系列化，通用化，标准化）程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；
　　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，锥齿轮有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。
　　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；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。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。三、驱动桥的工作原理
　　驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能有如下三个方面:
　　1.增大由传动轴或变速器传来的转矩，并将动力传到驱动轮，产生牵引力。
　　2.通过差速器将动力合理的分配给左、右驱动轮，使左右驱动轮有合理的转速差，使汽车在不同路况下行驶。
　　3.承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。四、驱动器的功能
　　驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是：
　　1.将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、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、外侧车轮以不同转速转向；
　　4.通过桥壳体和车轮实现承载及传力作用。五、驱动器的故障分析
　　在以发动机为动力的汽车机械式传动系中，驱动桥被用来将发动机发出的扭矩传递到驱动轮。它具有如下功能：具有合适的减速比，使汽车具有良好的动力性和经济性；具有差速作用，以保证汽车在转向或在不平道路上行驶时，轮胎不产生滑拖现象；具有较大的离地间隙，以保证良好的通过性；尽可能减轻重量，以减轻汽车的自重。驱动桥使用频繁，所以故障率较高。
　　1.故障现象及原因
　　1.1主减速器早期损坏
　　主减速器是驱动桥的＂心脏＂，其早期损坏将严重影响驱动桥的使用寿命。主减速器早期损坏的形式主要有：齿轮副早期磨损、轮齿断裂、主动齿轮轴承早期损坏等。
　　1.1.1齿轮副早期磨损
　　（1）齿轮啮合间隙偏大或偏小都会造成齿轮副早期磨损。
　　（2）轴承的预紧力过大或过小。预紧力过大时，影响传动效率，使轴承过热，缩短寿命；预紧力过小时，齿轮的啮合状况变坏，接触应力增大，导致齿轮副早期磨损。
　　（3）未按规定加注齿轮油。主减速器必须按规定加注齿轮油，才能保证齿轮的正常润滑，否则，在汽车行驶极短行程后，齿面就会因润滑不良而造成点蚀、粘结和极剧磨损。
　　（4）从动齿轮因锁紧调整螺母松动而产生偏移。调整螺母松动，造成从动齿轮偏移，啮合间隙变大，会使齿轮副早期磨损。
　　1.1.2轮齿断裂
　　（1）齿轮啮合间隙太大。当齿轮啮合间隙太大而未及时调整时，主、从动齿轮在啮合过程中将产生冲击，从而使齿轮断裂。
　　（2）主动齿轮轴承或差速器轴承损坏，滚子掉在主减速器内，会将齿轮打坏。
　　（3）从动齿轮与差速器的连接螺栓松动、脱落，也会打坏齿轮。
　　1.1.3主动齿轮轴早期损坏
　　（1）主动齿轮轴承预紧力调整不当，使轴向间隙增大，产生冲击力，将损坏后轴承。
　　（2）轴承本身刚度差，质量不合格。
　　（3）汽车严重超载，使轴承负荷增加，从而使其寿命缩短。汽车超载行驶，在通过不平路面时，齿轮及轴承等均受到冲击载荷的连续作用而发生早期损坏。
　　1.2驱动桥发响、发热、漏油
　　1.2.1驱动桥发响
　　（1）汽车行驶中发出＂嗷--＂的响声，用手触摸后桥壳，如有发热现象，则为齿隙过小；如严重发热，则可能时缺油，应检查油面。
　　（2）汽车在行驶中发出＂刚当、刚当＂的撞击响声，一般是齿轮啮合间隙过大。
　　（3）汽车在行驶中，如车速越高响声越大，而滑行时响声减小或消失，一般是由于轴承磨损或齿轮间隙失常所致。如急剧改变车速或上坡时发响，则为齿轮啮合间隙过大。
　　（4）在踏下加速踏板时汽车行驶正常，在放松加速踏板的过程中发出＂呜＂的响声，而匀速行驶时此响声消失，一般是由于主动锥齿轮突缘紧固螺母松旷。
　　（5）汽车行驶中后桥处有剧烈响声，则多为齿轮牙齿损坏或轴承损坏。
　　（6）汽车转弯时发出＂咔叭、咔叭＂的响声，低速直线行驶时也能听到一点，而车速升高后响声即消失，一般是差速器行星齿轮啮合间隙过大或半轴齿轮及键槽磨损所致。
　　（7）速接近60km/h收回油门时，后桥处有不正常的＂呼隆、呼隆＂声，并感到后桥有抖动现象，则为半轴套管弯曲变形所引起。
　　（8）汽车行驶中发现后桥有响声，可停车将后桥的一侧架起，用彩笔在轮胎和传动轴上各划一印记，然后挂上挡，使发动机以最低稳定转速运转，并倾听其内部在一定时间内的发响次数。若发响次数略多于车轮转数的1.5倍，则可能是圆锥从动齿轮摆动，具体原因可能是圆锥从动齿轮跳动或有故障。
　　1.2.2驱动桥发热
　　（1）驱动桥润滑油不足或使用劣质齿轮油，主、从动齿轮间隙过小会造成驱动桥整体过热。
　　（2）轴承装配过紧，间隙过小，会引起驱动桥局部过热。
　　1.2.3驱动桥漏油
　　（1）油封质量差，橡胶早期老化，造成主减速器处漏油。
　　（2）与油封结合面加工精度达不到要求，造成油封和零件的磨损，间隙增大，易渗油。
　　（3）通气孔堵塞，造成桥内压力升高，油会从接合面处、油封处渗出。
　　（4）主减速器与桥体接合面或半轴突缘与桥体接合面未按规定涂密封胶，接合面有异物或不平等， 均会造成漏油。
　　（5）加油量超过规定界面时，油会自动溢出。
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