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[高等教育]第12章 驱动桥
第十二章 驱动桥 第一节 驱动桥功能 第二节 主传动器 第三节 差速器 第四节 最终传动 第一节 驱动桥功能 驱动桥可分为轮式驱动桥和履带式驱动桥两种。 驱动桥的功用是通过主传动器改变转矩旋转轴线的方向,把纵置发动机的转矩传到横置驱动桥两边的驱动轮上。 通过主传动器和最终传动将变速箱输出轴的转速降低,转矩增大;通过差速器解决两侧车轮的差速问题,减小轮胎磨损和转向阻力;通过转向离合器既传递动力,又执行转向任务;另外驱动桥壳还起支承和传力作用。 第二节 主传动器 一、主传动器分类 (一)按主传动器的减速类型分类 ⑴单级减速主传动器 单级减速主传动器如图12-1所示,通常由一对圆锥齿轮副组成。但传动比不能太大,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。 ⑵两级减速主传动器 两级减速主传动器通常有一对圆锥齿轮副和一对圆柱齿轮副组成。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。 (二)按锥齿轮的齿形分类 (1)直齿锥齿轮 直齿锥齿轮(图12-2a) 齿线形状为直线,制造简单,轴向力小,没有附加轴向力。在主传动器上使用较少。 (2)圆弧锥齿轮,图12-2b (3)螺旋锥齿轮,图12-2c (4)延伸外摆线锥齿轮,图12-2d (5)双曲线齿轮,图12-2e 二、主传动器的结构 驱动桥的传动示意图如图12-3所示 传动轴12通过主动螺旋锥齿轮11,驱动从动锥齿轮10,扭矩就被传到从动锥齿轮上。这个扭矩通过与从动锥齿轮装成一体的左右差速器壳1传到十字轴2,再通过装在十字轴上的四个差速器锥齿轮3传到左右两个锥形半轴齿轮4。若此时左右两轮转速不同时,即地面对左右半轴轴线阻力矩不同,其差值大于差速器转动所需力矩,差速齿轮就绕其自身的轴线转动,从而使左右两轮的转速不同,起到差速作用。 动力经半轴5传递到轮边减速器,当半轴带动太阳轮6转动时,与太阳轮啮合的三个行星齿轮7便绕其轴自转,行星轮同时也与内齿圈9啮合,便在内齿圈上滚动起来,内齿圈因固定在桥壳上不能传动,于是行星轮同时便通过固定在轮毂8上的行星轮轴带动着轮毂8连同车轮一起沿着齿圈产生公转,而使装载机行驶。由于轮毂转速比太阳轮转速小得多,因而起到了降低转速,增大扭矩的作用。 第三节 差速器 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走过的实际路程必然是不相等的; (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等。 在上述情况下,若左右两侧车轮用同一根轴驱动,则势必使车轮不能作纯滚动,而是边滚动边滑动,即产生了驱动轮的滑磨现象。 为了使车轮相对地面的滑磨尽量减小,在驱动桥中安装了差速器,并通过两侧半轴分别驱动车轮。 基于同样原因,在多桥驱动的机械上,在各个驱动桥间也安装了轴间差速器。 差速器的结构形式很多,其中常用的有普通锥齿轮差速器、强制锁住式差速器、牙嵌式自由轮差速器和滑块凸轮式高摩擦差速器等。 一、锥齿轮差速器 普通锥齿轮差速器的工作原理可由图12-4来说明。 设主传动器传来的转矩为T0,经差速器壳4和十字轴作用在行星齿轮(假若只有一个行星齿轮3)的圆心C处一力P,由于行星齿轮两侧与半轴齿轮啮合,因此又分别受到半轴齿轮反作用力,故行星齿轮如同一个等臂杠杆。 当机械在平面上直线行驶时,两侧车轮受力情况相同,左、右半轴齿轮1、2给行星齿轮3的反作用力也就相同,各为P/2。此时行星齿轮受力平衡,无自转,则两侧驱动轮犹如用一根整轴相连一样,以相同转速旋转。即整个系统变为一体旋转,左右半轴齿轮的转速n1和n2与差速器壳的转速n0相同。 当机械转弯时(如图示向右转弯),倘若没有差速器,在车轮滚动的同时,则外侧(左侧)车轮将产生滑移,内侧(右侧)车轮将产生滑转,因此在两侧轮胎与地面接触点的切线方向上将各产生一个附加力矩P,二力方向相反。而现在安装有差速器,则附加阻力P通过半轴齿轮作用到行星齿轮上,使外侧阻力减小ΔP,内侧阻力增大ΔP,于是产生一个力图使行星轮转动的力矩2ΔPr(r为行星轮半径),当此力矩克服行星轮自转的摩擦阻力矩时,则行星轮便沿顺时针方向(自行星轮背面看)产生自转,使外侧车轮转速加快,内侧车轮转速减慢,起差速作用。 若左半轴齿轮1、右半轴齿轮2和行星齿轮3的齿数分别为Z1、Z2和Z3,行星齿轮自转的转速为n3,则左半轴齿轮的转速加快为 n1=n0+n3Z
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