第18章 驱 动 桥

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第18章  驱  动  桥
学习目的：
•掌握驱动桥的功用、类型、组成
•掌握主减速器的结构、类型
•掌握单级主减速器的结构和工作原理
•掌握双级主减速器的结构和工作原理
•掌握差速器的组成、类型、结构特点和工作原理、分析其运动特性和转矩特性
•掌握半轴和桥壳的构造和工作原理
第一节  概    述
一、组成与功用
组成：驱动桥是传动系的最后一个总成。万向传动装置传来的动力依次经主减速器、差速器和半轴最后传给驱动轮。一般由主减速器、差速器、半轴和桥壳等组成。
功用：1、进一步降速增矩。2、改变动力传递方向。3、允许左右驱动轮以不同的转速旋转。
二、结构类型
按结构不同，驱动桥分为整体式驱动桥和断开式驱动桥两种。
整体式驱动桥(图18-1)采用非独立悬架。其驱动桥壳为一刚性的整体，驱动桥两端通过悬架与车架连接，左右半轴始终在一条直线上，即左右驱动桥不能相互独立地跳动。当某一侧车轮因地面升高或下降时，整个驱动桥及车身都要随之发生倾斜。为提高车辆行驶的平顺性和通过性，轿车和越野采用独立悬架的断开式驱动桥。
断开式驱动桥(图18-2)采用独立悬架。其主减速器固定在车架上，驱动桥壳分段制成并用铰链连接，半轴也分段并用万向节连接。驱动器两端分别用悬架与车架连接。这样，两侧的驱动轮及桥壳可以彼此独立地相对于车架上下跳动。
发动机前置前轮驱动轿车的驱动桥，将变速器、主减速器和差速器均安装于一个三件组合的外壳(常称为变速器壳)之内。这样传动系的体积有效地减少，由于取消了贯穿前后的传动轴，简化结构，使轿车自重减轻。而且动力直接传给前轮，提高了传动效率。
第二节  主减速器
功用：1、将输入的转矩增大并相应降低转速，2、当发动机纵置时改变转矩旋转方向。
类型：为满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。
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副，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，此种称为轮边减速器。
按主减速器传动比挡数分，有单速式和双速式。前者的传动比是固定的。目前，国产汽车基本都采用单速式主减速器。后者有两个传动比供驾驶员选择，这种主减速器实际上又起到了副变速器的作用。可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，圆锥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、中型货车均采用单级主减速器，即可满足汽车动力性的要求。它具有结构简单、体积小、质量轻和传动效率高等优点。
图18-4为轿车单级主减速器。P119为EQl090E型汽车主减速器，其减速传动机构为一对准双曲面齿轮18和7。主动齿轮有6个齿，从动齿轮有38个齿。为了使主动和从动齿轮之间啮合传动时冲击轻、噪声低，而且轮齿沿其长度方向磨损均匀，因此必须有正确的相对位置。为此，在结构上一方面要使主动和从动锥齿轮有足够的支承刚度，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，应有必要的啮合调整装置。
1、支承刚度：
为保证主动锥齿轮有足够的支承刚度，主动锥齿轮与轴制一体，前端支承在互相贴近而小端相向的两个圆锥滚子轴承13和17上，后端支承在圆柱滚子轴承19上（图中未画出），形成跨置式支承。环状的从动锥齿轮7连接在主减速器壳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为0.3~0.5mm。
2、轴承预紧度：
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，再给予一定的压紧力，其目的是为了减小在锥齿轮传动过程中，轴向力所引起的齿轮轴的轴向位移，以提高轴的支承刚度，保证锥齿轮副的正常啮合。但也不能过紧，若过紧则传动效果低，且加速轴承磨损。为调整圆锥滚子轴承13和17的预紧度，在两轴承内座垫圈之间的隔离套的一端装有一组厚度不同的调整垫片14。如发现过紧则增加垫片14的总厚度，反之，减少垫片的总厚度。通常用预紧力矩来表示预紧度的大小，对于EQl090E型汽车主减速器主动轴，调整到能以1.0~1.5N.m的力矩转动叉形凸缘1l，预紧度即为合适。支承差速器壳的圆锥滚子轴承3的预紧度靠拧紧两端调整螺母2调整。调整时应用手转动从动锥齿轮，使滚子轴承处于正确位置。调好后应能以1.5~2.5N.m的力矩转动差速器2组件。应该指出的是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。
3、啮合的调整：
A、齿面啮合印迹的调整。先在主动锥齿轮轮齿上涂以红色颜料(红丹粉与机油的混合物)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工作面上便出现红色印迹。若从动齿轮轮齿正转和逆转工作面上的印迹均位于齿高的中间偏于小端，并占齿面宽度的60％以上，则为正确啮合(图18-4)。
正确啮合的印迹位置可通过增减主减速器壳与主动锥齿轮轴承座15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。
B、齿侧间隙的调整。旋转螺母2以改变从动锥齿轮的位置。轮齿的齿侧间隙应在0.15~0.4mm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。为保持已调好的圆锥滚子轴承3的预紧度不变，一端螺母拧进的圈数应等于另一端螺母拧出的圈数。
为了减小驱动桥的外形尺寸，目前主减速器中基本不用直齿圆柱齿轮，而采用螺旋圆锥齿轮。在同样传动比的情况下，主动螺旋齿轮齿数可以做得少些，主减速器的结构就比较紧凑，可以增加离地间隙。而且运动平稳，噪声小，因而在汽车上得到了广泛的应用。
近年来，在准双曲面齿轮广泛用于轿车的基础上，越来越多地使用在中型、重型汽车上。这是因为它与螺旋圆锥齿轮相比，不仅齿轮的工作平稳性好弯曲强度和接触强度好，而且，其主动齿轮的轴线相对从动锥齿轮的可以偏移。在保证一定的离地间隙的情况下，主动齿轮的轴线向下偏移，可降低主动锥齿轮和传动轴的位置，因而使车身和整个汽车的重心降低，提高了汽车的行驶稳定性。东风EQl090E型汽车主减速即采用了这种下偏移的准双曲面齿轮，其偏移距为38mm。
准双曲面齿轮工作时，由于齿面间的相对滑移量大，且齿面间的压力也大，齿面油膜易被破坏。为了减少摩擦，提高效率，必须使用专门级别的含防刮伤添加剂的双曲线齿轮油，决不允许用普通齿轮油代替，否则会使齿面迅速擦伤和磨损，大大降低主减速的使用寿命。
主减速器壳中所贮存的双曲线齿轮油，靠从动齿轮转动时甩到各齿轮、轴承和轴上进行润滑。为了保证主动齿轮前端的圆锥滚子轴承13和17得到可靠的润滑，在主减速器壳体中铸有进油道8和回油道16。齿轮转动时，飞溅起的润滑油从进油道8通过轴承座15的孔进入两圆锥滚子轴承小端之间，在离心力的作用下，润滑油从小端流向大端。流出圆锥滚子轴承13大端的润滑油经回油道流回主减速器内。在主减速器壳体上装有通气塞，防止壳内的气压过高而使润滑油渗漏。
轿车上使用的都是单级主减速器。因采用发动机纵向前置、前轮驱动，整个传动系都集中布置在汽车的前部，主减速器装于变速器壳体内，总称为“变速驱动桥”，没有专用的主减速壳体。变速器的输出轴即为主减速器的主动轴，动力由变速器直接传递给主减速器，省去了万向传动装置。
主减速器由一对双曲面锥齿轮4和差速器2等组成。主动锥齿轮4与变速器输出轴制成一体，用双列圆锥滚子轴承6和圆柱滚子轴承8支承在变速器壳体内。环状的从动锥齿轮9靠凸缘定位，并用螺钉和差速器壳连接，差速器壳由一对圆锥滚子轴承12支承在变速器壳体上。
奥迪100轿车的主减速器在结构上与上海桑塔纳轿车相同。其主动齿轮齿数是9，从动齿轮的齿数是否37，主减速器的传动比为4.11。
二、双级主减速器（大挂图）
当汽车主减速器需要较大的传动比时，若仍采用单级主减速器，由于主动锥齿轮受强度、最小齿数的限制，其尺寸不能太小，相应的从动锥齿轮尺寸将增大，这不仅使从动锥齿轮刚度降低，而且会使主减速器壳及驱动桥外形轮廓尺寸增大，难以保证足够的离地间隙，从而需要采用双级主减速器。
P126图18-12所示为解放CAl091型汽车双级主减速器。第一级传动为一对螺旋锥齿轮11和16；第二级为一对斜齿圆柱齿轮1和5。主减速器的传动比等于两级齿轮传动比的乘积。目前有三种传动比，25/13*45/15=5.77    25/12*45/15=6.25    25/11*47/14=7.63
主动锥齿轮11和传动轴9制成一体，用两个圆锥滚子轴承支承在轴承座10的座孔中，因主动锥齿轮悬伸在两轴承之后，故称为悬臂式支承。这种支承形式结构简单，虽支承刚度不及跨置式支承大，但由于传动比小，主动锥齿轮及主动轴的尺寸可以做得大些；同时，还可以尽量加大两轴承之间的跨距，以提高支承刚度，同样能满足承载要求。
从动锥齿轮16用铆钉铆接在中间轴14的凸缘上。第二级传动的主动圆柱齿轮5与中间轴14制成一体，用两个圆锥滚子轴承支承在支承两端轴承盖4和15的座孔中，轴承盖用螺钉与主减速器壳12固定连接。从动圆柱齿轮1夹在左右两半差速器壳之间，并有螺栓将它们固定在一起，其支承形式与东风EQl090E型汽车主减速器中差速器壳支承型式相同。
主动锥齿轮轴承的预紧度，可通过增减调整垫片8的厚度来调整，中间轴圆锥滚子轴承的预紧度是通过改变调整垫片6和13的总厚度来调整。同样，为了便于齿轮啮合的调整，轴9、14的位置都可以移动。通过增减调整垫片7可以移动主动齿轮轴向位置；通过左右调换调整垫片6和13，可以移动从动齿轮轴向位置；第二级传动的圆柱齿轮间的间隙不可调整。差速器壳轴承的预紧度靠拧动调整螺母3来调整。
三、轮边减速器
在双级式主减速器中，若第二级减速在车轮附近进行，实际上构成两个车轮处的独立部件，则称为轮边减速器。这样作的好处是可以提高主传动比，增大离地间隙。轮边减速器可以是行星齿轮式的，也可以由一对圆柱齿轮副构成。当采用圆柱齿轮副进行轮边减速时，可以通过调节两齿轮的相互位置，改变车轮轴线与半轴之间的上下位置关系。这种车桥称为门式车桥，常用于对车桥高低位置有特殊要求的汽车。
第三节  差  速  器
为什么需要差速器
汽车转向时(p133图18-23)，内外两侧车轮在同一时间内转动的距离显然不相等，外侧车轮移动的距离要大于内侧车轮移动的距离。如果你的车上没有差速器，两个车轮将不得不固定联结在一起，以同一转速驱动旋转。这会导致汽车转向困难。此时，为了使汽车能够转弯，一个轮胎将不得不打滑。对于现代轮胎和混凝土道路来说，要使轮胎打滑则需要很大的外力，这个力通过车桥从一个轮胎传到另一个轮胎，这样就给车桥零部件产生很大的应力。
同样，即使汽车直线行驶，由于路面不平或者诸多原因造成的车轮半径不相等，都会使两侧车轮移动的距离不相等，从而造成上述滑移和滑转的现象。
车轮相对于地面的滑移和滑转，不仅会加速车轮的磨损，而且还会增加汽车的功率消耗和燃油消耗，并导致转向困难、制动性能恶化和行驶稳定性差等。为了消除以上的不良现象，保证驱动轮与地面作纯滚动，必须将车轮的驱动轴分成两段，即左右各一根轴(半轴)，并在其间装一差速器。
功用：车辆在转弯和不平路面行驶时，两侧驱动轮能以不同的转速旋转，以保证两车轮与地面间作纯滚动的要求。
此外，多桥驱动的汽车各驱动桥之间也同样存在上述驱动轮与地面之间的相对滑移和滑转，为此，有些汽车在驱动桥之间也装有差速器。
类型：按 用 途 分： 轮间差速器    轴间差速器。
按工作特性分：普通差速器    防滑差速器。
一、普通齿轮式差速器：
有锥齿轮和柱齿轮式两种，由于对称锥齿轮差速器结构简单、紧凑，工作平稳，因此，目前应用最为广泛。
1、组成：
对称行星锥齿轮差速器由行星锥齿轮、十字形行星锥齿轮轴，两个半轴锥齿轮、两半差速器壳和垫片组成。主减速器从动齿轮7用螺栓将它们固定在右外壳8上，十字轴9的两个轴颈嵌在两半差速器壳端面半圆槽所形成的孔中，行星锥齿轮6分别松套在四个轴颈上，两个半轴锥齿轮4分别与行星锥齿轮6啮合，以其轴颈支承在差速器壳2、8中，并以花键孔与半轴连接。行星锥齿轮背面和差速器壳的内表面，均制成球面，以保证行星齿轮的对中性，使其与两个半轴锥齿轮能正确啮合。由于锥齿轮传动时存在较大轴向力，且与差速器壳又有相对运动。所以，行星齿轮与差速器壳之间装有软钢的球面垫片5，半轴锥齿轮的背面与差速器壳之间装有推力垫片3（铜或聚甲醛塑料），用以减轻摩擦、降低磨损，以提高差速器的使用寿命，同时还可以用来调整齿轮的齿侧间隙。
十字轴的四个装配孔是在左、右两半轴装合后加工而成的，装配时不能周向错位。


1-轴承 2-左外壳 3-垫片 4-半轴齿轮 5-垫圈 6-行星齿轮 7-从动齿轮 8-右外壳 9-十字轴 10-螺栓
差速器靠主减速器壳内的润滑油来润滑，因此差速器上开有供润滑油进出的窗孔，为了保证行星齿轮和十字轴轴颈之间的润滑，在十字轴轴颈上铣有平面，并在行星齿轮的齿间钻有油孔与其中心孔相通。同样，半轴齿轮上也钻有油孔，与其背面相通，以加强背面与差速器壳之间的润滑。
工作时，主减速器的动力传至差速器壳，依次经十字轴、行星齿轮、半轴齿轮传给半轴，再由半轴传给车轮。
在中型以下的货车或轿车上，因传递的转矩较小，故可采有两个行星齿轮，相应的行星齿轮轴5是一根直轴。如图18-26所示为奥迪100轿车的差速器，差速器壳为一整体框架结构。行星齿轮轴14装入差速器壳后用止动销12定位，半轴齿轮15背面也制成球形，其背面的推力垫片与行星齿轮背面的推力垫片制成一个整体，称为复合式推力垫片。
2、工作原理：
运动特性：右图示为差速器的运动原理图。差速器壳3与行星齿轮轴5连成一体形成行星架，并由主减速器从动锥齿轮6带动一起转动，是差速器的主动件。其角速度为ωo，A、B两点分别为行星齿轮4与半轴齿轮1和2的啮合点。C为行星齿轮4的中心。A、B、C到差速器旋转轴线的距离相等。
差速器行星齿轮有三种运动状态，即公转、自转和既公转又自转。
当汽车直线行驶时，行星齿轮相当于一个等臂的杠杆保持平衡，即行星齿轮不自转，而只随行星齿轮轴5及差速器壳体一起公转，所以两半轴无转速差，差速器不起差速作用。
主动件角速度ω0，半轴角速度ω1 ω2，行星齿轮角速度ω4，A、B为啮合点，C为行星齿轮的中心点，其半径均为r。
ω0 = ω1 = ω2
当汽车转弯行驶时，行星齿轮既公转又自转，
A点：ω1r =ω0r+ω4r
B点：ω2r =ω0r-ω4r
ω1r +ω2r=ω0r+ω4r +ω0r-ω4r
ω1+ω2=2ω0
所以，半轴齿轮1转速的增加值等于半轴齿轮2的减小值，这就是差速器的差速作用。即汽车在转弯或其它情况下行驶时，两侧车轮可以不同的转在地面上滚动，差速器无论差速与否，两半轴齿转速之和始终等于差速器壳体转速的两倍，而与行星齿轮自转转速无关。
推论：
（1）若ω1或ω2为零时，ω2或ω1 =2ω0；（一侧打滑，另一侧飞转）
（2）当ω0=0时，ω1= —ω2（中央制动器制动传动轴）
转矩特性：差速器起差速作用的同时，还要分配转矩给左右两侧的驱动轮。右图为行星锥齿轮差速器转矩分配示意图。
设输入差速器壳的转矩为M0，输出给左、右两半轴齿轮的转矩为M1和M2。
当行星齿轮没有自转时，与差速器壳连在一起的行星齿轮轴带动行星齿轮转动时，行星齿轮相当于一根等臂杠杆，其中点被行星齿轮轴推动，左右两端带动半轴齿轮转动，作用在行星齿轮上的推动力必然平均分配到两个半轴齿轮之上。
即M1=M2＝0.5 M0（因为行星齿轮成对使用，所以有1/2）
当两半轴齿轮以不同转速朝相同方向转动时，设nl>n2，则行星齿轮将按上图n4的方向绕行星齿轮轴自转，此时行星齿轮孔与行星齿轮轴轴颈间以及行星齿轮背部与差速器壳之间都产生摩擦，半轴齿轮背部与差速器壳之间也产生摩擦。行星齿轮所受摩擦力矩为M4与n4的方向相反，这几项摩擦综合作用的结果，使转得快的左半轴齿轮得到的转矩M1减小，而转得慢的右半轴齿轮得到的转矩M2增大。
M1=0.5（M0-M4）        M2＝0.5（M0+M4）         M1+M2＝M0
左、右车轮上的转矩之差等于折合到半轴齿轮上总的内摩擦力矩M4。即转得慢的车轮分配到的转矩大于转得快的车轮分配到的转矩，差值为差速器内部摩擦力矩。
M4 与M0之比叫作差速器的锁紧系数。即 K= M4 / M0
快轴M2与慢轴M1之比叫作差速器的转矩比。即 Kb= M2 /M1=（1+K）/（1-K）
锁紧系数K可以用来衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩分配特性，目前广泛使用的对称式锥齿轮差速器，其内摩擦力矩很小，锁紧系数K=0.05～0.15, 输出到两半轴的最大转矩之比Kb＝1.11～1.35。因此可以认为无论左右驱动轮转速是否相等，对称式锥齿轮差速器总是将转矩近似平均分配给左右驱动轮的。这样的转矩分配特性对于汽车在良好路面上行驶是完全可以的，但当汽车在坏路面行驶时，却会严重影响其通过能力。
可见，无论差速器差速与否，行星齿轮差速器都具有转矩等量分配的特性。差速不差力

在薄冰上行驶
普通锥齿轮差速器一般都是将相同大小的扭矩分配到两侧车轮上。有两个因素决定分配到车轮扭矩的多少：设备及牵引力。在干燥的环境、有充足的牵引力的情况下，分配到车轮的扭矩受到发动机及齿轮的限制；在牵引力较小的情况下，诸如在冰面上行驶。在这种情况下，扭矩的大小受限于车轮不至于打滑。所以，即使一辆车可以产生更大的扭矩，同样需要足够的牵引力用以将这些扭转力矩传输到地面上。如果当车轮开始打滑时，你用力睬油门，只会使车轮转得更快。
如果你曾经在冰面上开过车，你可能知道使加速变得容易的方法。那就是你不以一挡起步而是二挡起步，甚至是三挡。因为变速器里的挡位越高，传到车轮上的扭矩会变的更少。这样就会让车轮在不转的情况下加速更快。
当一个汽车主动轮在附着系数较高的路面上，而另一个主动轮却在冰面上时，会发生什么情况呢？这就是普通锥齿轮差速器的问题所在。
记住，普通锥齿轮差速器最大扭矩受限于最大防滑系数的限制。他并不会给在冰面上的车轮以更大的扭矩。而且牵引力好的那个车轮仅获得很少量的扭矩。此时，你的车就不能正常运行。
越野行驶
除此之外，普通锥齿轮差速器可能在你越野的时候给你带来麻烦。如果你有一辆前后都有差速器的四轮驱动车或越野车，你可能被卡住。
现在，记得——就如我们之前已经提到过的，普通锥齿轮差速器一般都是给两轮传递相等的扭矩。如果一侧前轮及一侧后轮陷入地中，两轮只能在空无助的旋转，汽车根本无法移动。
为了提高汽车在坏路上的通过能力，这类问题只能通过防滑式差速器（LSD）来解决。防滑差速器使用多种机械技术来实现常规差速器使车辆转弯的行为。当一侧车轮打滑时，充分利用另一侧不打滑驱动轮的附着力而产生足够的牵引力，提供更多的扭矩给不打滑的轮子。使汽车继续行驶。
   
二、防滑差速器
采用普通锥齿轮差速器，使汽车通过坏路面的行驶能力受到了限制，为了提高汽车在坏路面上的通过能力，一些越野汽车、高速小客车和载重汽车装用了防滑差速器。
汽车上常用的防滑差速器有人工强制锁止式和自锁式两大类。前者通过驾驶员操纵差速  锁，人为地将差速器暂时锁住，使差速器不起差速作用。后者是在汽车行驶过程中，根据路面情况自动改变驱动轮间的转矩分配。自锁式差速器又有摩擦片式，滑块凸轮式和托森式等多种结构型。
1．强制锁止式差速器
当需要差速器锁止时，如图（P138），用电磁阀控制的气缸操纵一个离合机构，压缩空气进入气缸，使一侧半轴与差速器壳刚性接合。由该种差速器中的运动特性关系式：ω1+ω2=2ω0，如ω1或ω2=ω0，则必有ω1=ω2，这就相当于把左右两半轴锁成一体一同旋转。这样，当一侧驱动轮打滑而牵引力过小时，从主减速器传来的转矩绝大部分部分配到另一侧驱动轮上，使汽车得以通过这样的路段。
当需要解除差速器的锁止时，通过操纵结构，放掉气缸内压缩空气，弹簧复位，离合机构分离，差速器恢复差速作用。
强制锁止式差速器结构简单，易于制造，但操纵不便，一般要在停车时进行。

2．摩擦式自锁差速器
图示为摩擦式自锁差速器。它是在普通行星锥齿轮差速器的基础上发展而成的。两半轴齿轮背面与差速器壳1之间各安装了一套摩擦式离合器，用以增大差速器的内部摩擦阻力矩。摩擦式离合器由推力压盘3，主、从动摩擦片组2组成。
推力压盘的内花键与半轴相连。而其外花键与从动摩擦片的内花键连接。主动摩擦片的外花键与差速器壳的内花键连接。主、从动摩擦片及推力压盘均可作微小的轴向移动。十字轴4为两根互相垂直的行星齿轮轴组成，其轴颈的端部均切有凸V形斜面，差速器壳上的配合孔较大，相应地也加工有凹V形斜面。两根行星齿轮轴是反向安装的（凸V形相对）。
当汽车直线行驶，由于差速器壳通过V形斜面驱动行星齿轮轴，在传递转矩时，斜面上产生的力迫使两根行星齿轮轴分别向左、右方向略微移动，通过行星齿轮推动推力压盘压紧摩擦片。此时转矩经两条路线传给半轴：一路经行星齿轮轴、行星齿轮和半轴齿轮将大部分转矩传给半轴；另一路则由差速器壳、主从动摩擦片、推力压盘传给半轴。两半轴无速差，转矩平均分配给两半轴。
当一侧车轮在坏路面上滑转或转弯时，两半轴有速差，两半轴转速不相等。这样，由于转速差及轴向力的存在，主、从动摩擦片间将产生摩擦力矩。其数值大小与差速器传递的扭矩和摩擦片数量成正比。摩擦力矩方向与快转半轴的转向相反，而与慢转半轴的转向相同。因而使得慢转半轴所分配到的转矩大于快转半轴所分配到的转矩。摩擦作用越强，两半轴的转矩差越大，最大可达5-7倍。
摩擦片式自锁差速器结构简单，工作平稳，多用于轿车或轻型货车。
3．托森（Torsen）差速器
它利用蜗杆传动的不可逆性原理以及齿面高摩擦条件，使差速器内的差动转矩较小时起差速作用，较大时自动将差速器锁死而不起差速作用
奥迪80和奥迪90全轮驱动的轿车前、后驱动桥之间采用的这种新型托森差速器。“托森”表示“转矩一灵活”，它是一种轴间自锁差速器，装在变速器后端。转矩由变速器输出轴传动给托森差速器，再由差速器直接分配给前驱动桥和后驱动桥。
组成：由差速器外壳1、蜗轮6（6个）、蜗轮轴2（6个）、直齿圆柱齿轮4（12个）及前、后轴蜗杆7、空心轴9、齿轮轴8、3组成。
差速器外壳由内花键与空心轴连接一起转动。每根蜗轮轴上固定连接一个蜗轮6和两个直齿圆柱齿轮4，安装在差速器外壳上。六根蜗轮轴分为两两一组安装，同一组的直齿圆柱齿轮相互啮合。与前桥驱动轴8、后桥驱动轴3分别相连的两个蜗杆7置于差速器壳内，构成6对蜗杆蜗轮啮合副。由变速器空心轴9传来的转矩经差速器壳1、蜗轮轴2、蜗轮6传至蜗杆7，然后分配给前、后桥驱动轴9和3，再分别传至前驱动桥和后驱动桥。
当前、后桥驱动轴8和3无转速差时，蜗轮、蜗杆无相对运动，直齿圆柱齿轮也无相对运动。各蜗轮、蜗杆与差速器壳一体等速转动，即差速器不起差速作用。
当前、后驱动桥需要有转速差时，例如汽车转弯时，因前轮转弯半径大，故要求差速器有差速作用。此时蜗轮除公转传递动力外，还要自转。直齿圆柱齿轮的相互啮合，使前后蜗轮的自转方向相反，从而使前轴蜗杆轴的转速增加，后轴蜗杆轴的转速减小，实现了差速。托森差速器起差速作用的同时，由于蜗杆蜗轮啮合副之间的摩擦作用，转速较低的后驱动桥比转速较高的前驱动桥分配到的转矩大，若后驱动桥分配到的转矩大到一定程度而出现滑转时，则后桥转速升高一点，转矩又立刻重新分配给前桥一些，所以驱动力的分配可根据转弯的要求自动调节，使汽车转弯具有良好的驾驶性能。
同理，当前、后驱动桥中某一桥因附着力不足而出现滑转时，差速器起作用，将转矩大部分分配给附着力好的另一驱动桥(最大可达3~5倍)，从而提高了汽车通过能力。
第四节  半轴和桥壳
一、半轴
功用：是将差速器传来的动力传递给驱动轮。其内端与差速器的半轴齿轮相连，而外端则与驱动轮的轮毂相连。因其传动的转矩较大，常制成实心轴。半轴的结构受到悬架和驱动桥的结构影响。非独立悬架、发动机前置、后轮驱动的汽车，如解放CAl091、东风车等，半轴是一根长轴，它将转矩直接将动力从差速器传递给驱动轮。断开式驱动桥和发机前置前轮驱动的汽车，如奥迪100和上海桑塔纳轿车，半轴分段，并用等速万向节连接，中半轴常被称为传动轴。
半轴的受力情况，则由半轴和驱动轮在桥壳上的支承型式而定，现代汽车基本上采用全浮式半轴支承和半浮式半轴支承形式。
1．全浮式半轴支承
全浮式半轴支承广泛应用在各种货车上。P153图18-43a所示为东风EQl090型汽车半轴外端与轮毂及桥壳的连接情况。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。半轴内端用花键与差速器的半轴齿轮连接。在外端，路面对驱动轮的作用力(垂直反力FZ、切向反力FX和侧向反力Fr)以及由它们形成的弯矩，直接由轮毂通过两个锥轴承传给桥壳，完全不由半轴承受。同样，在内端作用在主减速器从动锥齿轮上的力及弯矩全部由差速器壳直接承受，与半轴无关。因此这样的半轴支承形式，使半轴只承受转矩，而两端均不承受任何反力和反力矩，故称为全浮式支承形式。所谓“浮”是对卸除半轴的弯曲负荷而言。
为防止轮毂及半轴在侧向力作用下发生轴向窜动，轮毂内的两个锥轴承的安装方向必须使它们能分别承受向内和向外的轴向力。轴承的预紧度可调整，并有锁紧螺母锁紧。
优点：全浮式支承的半轴易于拆装，只需拧下半轴凸缘上的螺钉，就可将半轴从半轴套管中抽出，而车轮和车桥照样能支持住汽车。
2．半浮式半轴支承
P153图18-43b所示为红旗CA7560型高级轿车的驱动桥，其半轴的内端支承方式与上述相同，即半轴内端不承受力及力矩。作用在车轮上的各反力及力矩都必须经过半轴传给驱动桥壳。因半轴内端不受弯矩，而外端却承受全部弯矩和转矩，故称为半浮式。
半浮式支承中，半轴与桥壳中的轴承一般只用一个，为使半轴和车轮不致于被向外的侧向力拉出，该轴承必须承受向外的轴向力。
半浮式半轴支承结构简单，广泛用于承受载荷较小的轿车上。
二、桥    壳
驱动桥的桥壳是支承并保护主减速器、差速器和半轴等的部件。使左右驱动车轮的轴向相对位置固定；同驱动桥一起支承车架及其上面的各种总成；汽车行驶时，承受由车轮传递的路面反力和力矩，并经悬架传给车架。
驱动桥的桥壳须有足够的强度和刚度，质量轻，并便于主减速器的拆装和调整。由于桥壳的尺寸和质量比较大，制造较困难，故其结构形式在满足使用要求的条件下，要尽可能便于制造。
驱动桥壳可分为整体式和分段式两类。
整体式桥壳具有较大的强度和刚度，且便于主减速器的装配、调整和维修。因此普遍用于各类汽车上。
第六节  驱动桥的故障诊断与检修
汽车行驶时，驱动桥的受力情况特别复杂。各传递动力的零件，由于接近最终传动，其所受的各种应力远远大于传动系的其它部件。后轮驱动的汽车，其驱动桥壳要承受相当一部分的载质量；以前轮驱动的轿车，半轴暴露在外，两端万向节的防尘罩长期使用后的老化都会使驱动桥的技术状态发生变化，造成传动间隙增大而出现异响、主减速器和差速器壳温度过高、漏油等现象，影响汽车的正常使用。
一、驱动桥常见故障诊断与排除
    驱动桥常见故障有异响、发热和漏油。
    1．驱动桥异响   
    1)现象
    当汽车以40km/h以上的速度行驶时，驱动桥会发生一种不正常的响声，且车速越高响声越大，而当滑行时或低速时响声减小或消失。
    2)原因
    (1)齿轮或轴承严重磨损或损坏。
    (2)主、从动齿轮配合间隙过大。
    (3)从动齿轮铆钉或螺栓松动。
    (4)差速器齿轮、半轴内端或半轴齿轮花键磨损松旷。
    3)诊断及排除
    (1)停车检查，发现驱动桥有不正常的响声时，可将驱动桥架起，起动发动机并挂上挡，后急剧改变车速，察听驱动桥响声来源，以判断故障所在部位。随即熄火并放人空挡，在传动轴停止转动后，用手转动传动轴凸缘，若有松旷感觉，则为齿侧间隙过大；如感到一点活动量没有，则说明齿侧间隙过小。此时应调整齿侧间隙。
(2)汽车在行驶中，如车速越高则响声越大，而滑行时减小或消失，一般是轴承磨损松旷；齿轮齿侧间隙失常；如急速改变车速或上坡时发响，则为齿轮齿侧间隙过大，应予调整；
(3)如汽车在转弯时发生，多为差速器行星齿轮齿侧间隙过大或半轴齿轮及键槽磨损；严重时应拆下来修理。
(4)在行驶中听到驱动桥有突然响声，多为齿轮损坏，应立即停车检查排除。如继续行驶，将会打坏齿轮，使汽车停驶。
    2．发热   
    1)现象 ：汽车行驶一段时间后，用手触摸驱动桥时有烫手的感觉。
2)原因：
(1)轴承装配过紧。
(2)齿轮齿侧间隙过小。
(3)齿轮油太少或粘度不对。
3)诊断与排除
应结合发热部位，逐项检查予以排除。轮毂轴承过紧时，常伴有起步费劲，行驶中发沉，滑行不良等现象。
3．漏油
1)现象
齿轮油从驱动桥处向外渗油。
2)原因
    (1)主减速器油封损坏。
    (2)半轴油封损坏。
    (3)与油封接触的轴颈磨损，使之表面有沟槽。  
    (4)衬垫损坏或紧固螺栓松动。
    (5)齿轮油加注过多。
    3)诊断与排除
    (1)齿轮油经半轴凸缘周围渗漏，系半轴油封不良，更换半轴油封。无半轴油封的汽车(CAl091)则因加注齿轮油过多或汽车在横向坡较大的路面上行驶；
    (2)主减速器主动圆锥齿轮凸缘处漏油，说明该处油封不良或凸缘轴颈表面磨损产生沟槽，则更换油封。
    (3)其它部位漏油可根据油迹查明原因。  
三、驱动桥的装配与调整
驱动桥的装配精度要求高、装配质量对总成性能影响大，当内部机件配合不当时，将会发生不正常的响声、加速机件的磨损，严重时甚至会打坏齿轮，烧坏轴承。
驱动桥装配时应进行检查和调整，其中主要是轴承预紧度及齿轮的齿侧间隙、啮合印痕的检查和调整。
1．差速器的装配与调整
2．主减速器的装配与调整
主减速器的装配中的调整包括主、从动圆锥齿轮轴承预紧度的调整，主、从动圆锥齿轮啮合印痕和齿侧间隙的调整等项目。在进行调整作业时必须遵守主减速器的调整原则：
第一，先调整轴承预紧度，再调整啮合印痕，最后调整齿侧间隙。
第二，主、从动圆锥齿轮轴承预紧度必须按原厂规定的数值和方法进行调整和检查，在主减速器的调整过程中，轴承预紧度不得变更，始终应符合按原厂规定的数值。
第三，在保证啮合印痕合格的前提下，调整齿侧间隙。啮合印痕、齿侧间隙的变化量都必须满足技术条件，否则成对更换齿轮副。
第四，准双曲面圆锥齿轮、奥利康圆锥齿轮(等高齿)和格利森圆锥齿轮(圆弧非等高齿)啮合印痕的技术标准不尽相同，调整方法也有差异。前两种齿轮往往以移动主动圆锥齿轮调整啮合印痕，以移动从动圆锥齿轮调整齿侧间隙；而对格利森圆锥齿轮的调整则无特殊的要求。
3、轴承预紧度的调整
小   结
1.驱动桥由主减速器、差速器、半轴和桥壳组成。
2.驱动桥的功用是将万向传动装置输入的动力经降速增矩、改变动力传递方向后，分配到左右驱动轮，使汽车行驶，并允许左右驱动轮以不同的转速旋转。
3.驱动桥的类型按配用悬架的结构不同，分为整体式和断开式两种；整体式驱动桥采用非独立悬架，断开式驱动桥采用独立悬架。
4.主减速器的功用是将输入的转矩增大、转速降低，并将动力传递的方向改变后传给差速器。
5.主减速器有不同的结构类型：按齿轮副数目，可分为单级式主减速器和双级式主减速器；按主减速器传动速比个数，可分为单速式和双速式主减速器；按齿轮副结构形式，可分为圆柱齿轮式和圆锥齿轮式。
6.单级主减速器采用一对圆锥齿轮传动。
7.主减速器的调整项目有：轴承预紧度的调整；齿轮啮合印痕的调整；齿侧间隙的调整；并安一定顺序和要求进行。
8.差速器的功用是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在必要时允许左、右半轴以不同转速旋转，以满足两侧驱动轮差速的需要。
9.差速器的类型按其工作特性均可分为普通齿轮式差速器和防滑差速器。
.差速器的速度特性和扭矩特性。
10.行星锥齿轮差速器由四个行星锥齿轮、十字形行星锥齿轮轴、两个半轴锥齿轮、两半差速器壳、行星锥齿轮球面垫片和半轴锥齿轮推力垫片组成。
11.半轴的功用是将差速器传来的动力传给驱动轮。
12.半轴的两种支承形式为：全浮式半轴支承和半浮式半轴支承。
13.桥壳的功用是安装并保护主减速器、差速器和半轴。还可安装悬架或轮毂，和从动桥一起支承汽车悬架以上个部分质量，承受驱动轮传来的反力和力矩，并在驱动轮与悬架之间传力。
14.桥壳可分为整体式桥壳和分段式桥壳两种类型。
15、驱动桥的主要故障为过热、漏油、异响等。

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在发动机横置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用简单的斜齿圆柱齿轮；在发动机纵置的汽车驱动桥上，主减速器往往采用圆锥齿轮式传动或准双曲面齿轮式传动。
为了减少驱动桥的外轮廓尺寸，主减速器中基本不用直齿圆锥齿轮而采用螺旋锥齿轮。因为螺旋锥齿轮不发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象，致使齿轮强度大大降低）的最小齿数比直齿轮的最小齿数少，使得螺旋锥齿轮在同样的传动比下主减速器结构较紧凑。此外，螺旋锥齿轮还具有运转平稳、噪声小等优点，汽车上获得广泛应用。
近年来，有些汽车的主减速器采用准双曲面锥齿轮（车辆行业中简称双曲面传动）传动。准双曲面锥齿轮传动与圆锥齿轮相比，准双曲面齿轮传动不仅工作平稳性更好，弯曲强度和接触强度更高，同时还可使主动齿轮的轴线相对于从动齿轮轴线偏移。当主动准双曲面齿轮轴线向下偏移时，可降低主动锥齿轮和传动轴位置，从而有利于降低车身及整车重心高度，提高汽车行使的稳定性。东风EQ1090E型汽车即采用下偏移准双曲面齿轮。但是，准双曲面齿轮传递转矩时，齿面间有较大的相对滑动，且齿面间压力很大，齿面油膜很容易被破坏。为减少摩擦，提高效率，必须采用含防刮伤添加剂的双曲面齿轮油，绝不允许用普通齿轮油代替，否则将时齿面迅速擦伤和磨损，大大降低使用寿命。
查阅文献经方案论证，主减速器的齿轮选用螺旋锥齿轮传动形式（如图3-1示）。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，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。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捏合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。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。
3.1.2 结构形式
   为了满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。
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、双速主减速器、双级减速配以轮边减速器等。双级式主减速器应用于大传动比的中、重型汽车上，若其第二级减速器齿轮有两副，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称轮边减速器。单级式主减速器应用于轿车和一般轻、中型载货汽车。单级主减速器由一对圆锥齿轮组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。
查阅文献经方案论证，本设计主减速器采用单级主减速器。其传动比i0一般小于等于7。
3.2 主减速器主、从动锥齿轮的支承方案
主减速器中心必须保证主从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好地工作。齿轮的正确啮合，除了与齿轮的加工质量装配调整及轴承主减速器壳体的刚度有关以外，还与齿轮的支承刚度密切相关。
3.2.1 主动锥齿轮的支承