汽车构造-驱动桥-悬架备课

汽车构造

（驱动桥/悬架部分）

各位同仁：

根据湖汽公司06年培训计划，要求研发人员向邵阳公司员工讲授汽车构造方面的知识。

第一章驱动桥

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（传动轴）传来的发动机动力（转矩）通过主减速器、差速器、半轴等传递到驱动车轮，实现降速、增矩的功用；2，通过主减速器圆锥齿轮轮副（传动副）改变转矩的传递方向；3，通过差速器实现两侧车轮的差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向。4，桥（桥壳）有一定的承载能力（轴荷）5，整车结构的重要组成总成。

驱动桥的类型有断开式驱动桥和非断开式驱动桥2种。

驱动桥通过悬架系统与车架连接，由于半轴与桥壳是刚性连成一体的，因此半轴和驱动轮不能在横向平面运动。故称这种驱动桥为非断开

式驱动桥，亦称整体式驱动桥。

一般汽车的驱动桥总成构造如图所示。1-1

它由驱动桥壳1，主减速器2，差速器3，半轴4和轮毂组成。

从变速器或分动器→传动轴→主减速器2（降速、增矩）→差速器3→左、右半轴（外端凸缘盘法兰）→轮毂（轮毂在半轴套管上转动）→轮胎轮辋（钢圈）。

为了提高汽车行驶的平顺性和通过性，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采用弹性悬架与车架相联系，两轮可彼此独立地相对车架上、下跳动。与此相应主减速器固定在车架上。驱动桥半轴制成两段并通过铰链连接，这种驱动桥称为断开式驱动桥。如图1-2

第一节驱动桥和转向驱动桥

第二汽车制造厂东风EQ2080E型越野车的转向驱动桥。

东风EQ2080E型6x6越野车的转向驱动桥有主减速器和差速器动力从内半轴、外半轴、凸缘盘传递到前轮轮毂上。前轮转向和动力传递，使用了三轴销式等角速万向节。

第二节主减速器

一，单级主减速器

主减速器的功能是进一步降低转速，将传动轴输入转矩进一步增大，以满足驱动轮克服阻力矩，使汽车正常起动和行驶。

东风EQ1090E型中型货车的后桥单级主减速器齿轮是准双曲面齿轮，主减速比为6.33。

圆锥滚子轴承固定主动锥齿轮。叉形凸缘用花槽螺母紧在主动锥齿轮轴上，可调节圆锥滚子轴承的预紧度。

差速器壳固定在主减速器壳上。轴承调整螺母用来调节轴承预紧度。主从动齿轮装配时，调整垫片用来调节纵向啮合深度。左右调整螺母用来调节横向啮合深度。正反转啮合印记在略靠齿面小头、1/3高处、印记占齿面积的2/3为合格。

二，双级主减速器

双级主减速器可获得较大的传动比，同时又能保证有较大的离地间隙，使汽车通过性能较好。两级传动比分别由螺旋锥齿轮副和圆柱齿轮副决定。

第一级主动齿轮的轴由圆锥滚子轴承支撑。轴承预紧度用调整垫片调整。跨置式的第一级从动锥齿轮和第二极主动斜齿圆柱齿轮的轴由圆锥滚子轴承支撑。调整垫片的厚度可调整轴承预紧度和第一级从动锥齿轮的水平位置，同时调整第一级主、从动锥齿轮的横向啮合深度。纵向啮合深度也用调整垫片来调整。第二极从动齿轮齿圈

三，轮边减速器（略祥）

单级（或双级）主减速器附轮边减速器

矿山、水利及其他大型工程等所用的重型汽车，工程和军事上用的重型牵引越野汽车及大型公共汽车等，要求有高的动力性，而车速可相对较低，因此其传动系的低挡总传动比都很大。在设计上述重型汽车、大型公共汽车的驱动桥时，为了使变速器、分动器、传动轴等总成不致因承受过大转矩而使它们的尺寸及质量过大，应将传动系的

传动比以尽可能大的比率分配给驱动桥。这就导致一些重型汽车、大型公共汽车驱动桥的主减速比往往要求很大。当其值大于12时，一般结构的主减速器难于达到要求，因此许多重型汽车、大型公共汽车往往采用单级（或双级）主减速器附加轮边减速器的结构型式，将驱动桥的一部分减速比分配给安装在轮毂中间或近旁的轮边减速器。这不仅使驱动桥中间部分主减速器的尺寸减小，保证了足够的离地间隙，而且可得到比较大的驱动桥总减速比（其值往往在16~26左右）；由于半轴位于轮边减速器前，其所承受的转矩也大为减小，因而半轴、差速器及主减速器从动齿轮等零件的尺寸也可以减小。但是轮边减速器在一个驱动桥上就需要两套，使结构复杂，成本提高，因此只有当驱动桥的总减速比大于12时，才推荐采用。

按齿轮及其布臵型式，轮边减速器有行星齿轮式和普通圆柱齿轮式两种类型，它们各有不同的布臵方案。

第三节差速器

差速器不起差速作用时，左右车轮转速相同，行星齿轮本身不转动。差速器起差速作用，行星齿轮转动，左右车轮转速不等。

十字轴固定在差速器壳内，与从动锥齿轮以相同的转速转动，并通过半轴齿轮带动左右半轴和驱动车轮转动。

行星齿轮一边随十字轴绕半轴齿轮（太阳齿轮）公转，一边绕十字轴轴颈自转时，可以推导出下列关系式

W1 + W2 = 2W0

或V1 + V2 = 2V0，

即：左右半轴齿轮的转速之和等于从动锥齿轮转速的两倍，而与行星齿轮本身的自转转速无关。差速器行星齿轮自转产生的内摩擦力矩的一半加到转速慢的车轮上，另一半加到转速快的车轮上。

扭矩的分配：对称式锥齿轮差速器转矩的分配情况。当行星齿轮转动，左右车轮出现转速差。快转车轮获得的转矩略小，慢转车轮获得的转矩略大。

行星齿轮不自转，差速器无差速作用时，左右半轴齿轮平分从动锥齿轮传递的驱动转矩M0，即

M1=M2=1/2M0。

行星齿轮自转，差速器起差速作用，行星齿轮与半轴齿轮间产生摩擦力F1和F2，并产生摩擦力矩MT。MT的一半使转速快的半轴齿轮获得的转矩M1减小，另一半使转速慢的半轴齿轮获得的转矩M2增大，即

M1=1/2（M0-MT）、

M2=1/2（M0+MT）。

定义K=M2/M1为差速器的锁紧系数。

普通锥齿轮差速器的K 值较小（K≈1）。当汽车在良好路面直线行驶或转向行驶时，差速器的差速性能是满意的。但汽车在坏路面，比如泥泞或冰雪路面行驶时，则因某侧驱动轮行驶在摩擦力小的路面上，另一侧驱动轮获得的转矩仅有1/2M0稍多一点而严重影响汽车的行驶能力。

差速器强制锁止式

当左右驱动轮与路面附着条件相差较大时，普通差速器不能使汽车获得足够牵引力。抗滑差差速器能将输入转矩更多或全部给附着条件好，滑转程度低的车轮。

抗滑差差速器有强制锁止式、自由轮式和高摩擦自锁式等类型，后者又有摩擦片式和滑块凸轮式等结构。

普通锥齿轮差速器加上差速锁就成为强制锁止式抗滑差差速器。当一侧驱动车轮打滑，驾驶员接通压缩空气，使其进入差速锁的工作缸，推动活塞右移，使外、内结合器的齿面咬合在一起，半轴与差速器壳成为一体。

普通锥齿轮差速器失去作用，不打滑驱动车轮获得主减速器从动锥齿轮传递的全部转矩。因此，此时普通锥齿轮差速器的锁紧系数K 为无穷大。汽车驶入打滑路面将差速锁结合时，要暂时停车。汽车再驶入好路面时要及时解除差速锁，这就造成强制锁止式差速器使用起来很不方便。

第四节半轴与桥壳

后桥整体铸造桥壳和半轴套管

东风EQ1090E型中型货车的后桥整体铸造桥壳，半轴套管压装在后桥壳上，用来套装半轴和支撑车轮轮毂。桥壳上的通气塞作用是，当主减速器内的润滑油雾压力太高时，从该孔泄漏，保证主减速器内油雾压力不致太高，从而保证润滑油质量和使用周期。这种整体式桥壳

刚度大、强度高，但铸造困难。

第二章悬架

第一节概述

1，悬架的功用和组成

悬架是车架（或承载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。

它的功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力（牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递到车架（或承载式车身）上，以保证汽车的正常行驶。

现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由1，弹性元件；2，减振器；3导向机构三部分组成。（如图）

由于汽车行驶的路面不可能绝对平坦，路面作用于车轮上的垂直反力往往是冲击性的，特别是在坏路面上高速行驶时，这种冲击力将达到很达的数值。冲击力传到车架和车身时，可能引起汽车机件的早期损坏，传给乘员和货物时，将使乘员感到极不舒适，货物也可能受到损伤。为了缓和冲击，在汽车行驶系统中，除了采用弹性的充气轮胎之外，在悬架中还必须装有弹性元件，使车架（或车身）与车桥（或车轮）之间做弹性联系。但弹系统在受到冲击后，将产生振动。持续的振动易使乘员感到不舒适和疲劳。故悬架还应具有减振作用，使振动迅速衰减（振幅迅速减小）。为此，在许多结构形式的汽车悬架中都设有专门的减振器。

车轮相对于车架和车身跳动时，车轮（特别是转向轮）的运动轨迹应符合一定的要求，否则对汽车行驶性能（特别是操纵稳定性）有不利的影响。因此，悬架中的传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于架和车身跳动的任务，因此这些传力构件还起导向作用，故称导向机构。

由此可见，上述这三个组成部分分别起缓冲、减振和导向的作用，然而三者共同的任务则是传力。

在多数的轿车和客车上，为防止车身在转向行驶等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架中还设有辅助弹性元件---横向稳定器。

应当指出，悬架只要具备上述各个功能，在结构上并非一定要设置上述这些单独的装置不可。例如常见的钢板弹簧，除了作为弹性元件起缓冲作用外，本身安装形式就具有导向作用，因此就没有必要另行设置导向机构。此外，钢板弹簧是多片叠成的，其本身具有一定的减振能力，因而在对减振要求不高时，采用钢板弹簧作为弹性元件的悬架中，也可以不装减振器（例如一般中、重型载货汽车都不装减振器）

2，悬架系统的自然振动频率

由悬架刚度和悬架弹簧支承的质量（簧载质量）所决定的车身自然振动频率（亦称振动系统的固有频率）是影响汽车行驶的平顺性的悬架重要性能指标之一。人体所习惯的垂直振动频率是步行时身体上、下运动的频率，约为1~1.6Hz。车身自然振动频率应当尽可能地处于或接近这一频率范围。根据力学分析，如果将汽车看成一个在弹

性悬架上作单自由度振动的质量，则悬架系统的自然振动频率（固有频率）为：n=1/2*3.14「K/M」=1/2*3.14「g/f」

式中：g---重力加速度

f---悬架的垂直变形（挠度）；

M---悬架的载质量；

K=Mg/f悬架的（刚度）

由上式可见；

1）在悬架所受垂直载荷一定时，悬架刚度愈小，则汽车自然振动频率低。但悬架刚度愈小，在一定载荷下悬架垂直变形就愈大，即车轮上下跳动所需要的空间愈大，这对于簧载质量大的货车，在结构上是难以保证的，故实际上货车的车身自然振动频率往往偏高，而大大超过上述理想的频率范围；

2）当悬架刚度一定时，簧载质量愈大，则悬架垂直变形全愈大，而自然振动频率愈低。故空车行驶时的车身自然振动频率要比满载行驶时的高。簧载质量变化范围愈大，则频率变化范围也愈大。

为了使簧载质量从相当于汽车空载到满载的范围内变化时，车身自然振动频率保持不变或变化很小，就需要将悬架刚度做成可变的，即空车时悬架刚小，而载荷增加时，悬架的刚度随之增加。

有些弹性元件本身的刚度就是可变的，如气体弹簧；有些悬架所用的弹性元件的刚度虽是不变的，但是，当安装在悬架系统中，可使整个悬架系统具有可变的刚度，例如扭杆弹簧悬架。

3．汽车悬架类型

汽车悬架可分为两大类：非独立悬架和独立悬架。

1）非独立悬架（如图）其结构特点是两侧的车轮由一根整体车桥相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架与车架（或车身）连接。当一侧车轮因道路不平而发生跳动时，必然引起另一侧车轮在汽车横向平面内摆动，故称为非独立悬架。

2）独立悬架（如图）其结构特点是车桥做成断开的，每一侧的车轮可以单独地通过弹性悬架与车架（或车身）连接，两侧车轮可以单独跳动，互不影响。故称为独立悬架。

第二节弹性元件

一，钢板弹簧

钢板弹簧是汽车悬架中应用最广泛的一种弹性元件，它是由若干片等宽但不等长（厚度可以不等）的合金弹簧片组合而成的一根近似等强度的弹性梁，其一般构造（如图）所示。

1，卷耳；2，弹簧夹3，钢板弹簧４，中心螺栓５，螺栓；

６，套管；７，螺母

钢板弹簧３的第一片（最长的一片）称为主片，其两端弯成卷耳环，内装青铜或塑料，橡胶、粉末冶金制成的衬套，以便用弹簧销与固定在车架上的支架或吊耳作铰链连接。钢板弹簧的中部一般用Ｕ形螺栓固定在车桥上。

中心螺栓４用以连接各弹簧片，并保证装配时各片的相对位置。中心螺栓距两端卷耳中心的距离可以相等（称为对称式钢板弹簧如图），也可以不相等（非称为对称式钢板弹簧如图）。

当钢板弹簧安装在汽车悬架中，所承受的垂直载荷为正向时，各个力的方向和作用点如图中箭头所示。各弹簧片都受力变形，有向上拱弯的趋势。这时，车桥和车架便互相靠近。当车桥与车架互相远离时，钢板弹簧所受的正向垂直载荷和变形便逐渐减小，有时甚至会反向。二，螺旋弹簧

螺旋弹簧广泛地应用于独立悬架，特别是前轮独立悬架中。然而在有些轿车的后轮非独立悬架中，其弹性元件也采用螺旋弹簧（如图）。螺旋弹簧与钢板弹簧比较，具有以下优点：无需润滑，不忌泥污；安置它所需的纵向空间不大；弹簧本身质量小。

螺旋弹簧本身没有减振作用，因此在螺旋弹簧悬架中必须另装减振器。此外，螺旋弹簧只能承受垂直载荷，故必须装设导向机构以传递垂直力以外的各种力和力矩。

螺旋弹簧用弹簧钢棒料卷制而成，可做成等螺距或变螺距。前者刚度不变，后者刚度可变的。

三，扭杆弹簧

扭杆弹簧本身是一根由弹簧钢制成的杆１（如图）。