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車橋基礎知識

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發布時間:
2019/07/07
【摘要】:
驅動橋是位于傳動系末端能改變來自變速器的轉速和轉矩,

驅動橋是位于傳動系末端能改變來自變速器的轉速和轉矩,并將它們傳遞給驅動輪的機構。

 

 

▲動力總成縱置,從分動器輸出的動力傳導到前驅動橋

驅動橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅動橋殼等組成,轉向驅動橋還有等速萬向節。

 

 

▲斷開式(獨立懸掛)驅動橋,由主減速器和等速驅動軸構成

另外,驅動橋還要承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力,縱向力和橫向力,以及制動力矩和反作用力。

汽車車橋(又稱車軸)通過懸架與車架(或承載式車身)相連接,其兩端安裝車輪。車橋的作用是承受汽車的載荷,維持汽車在道路上的正常行駛。

 

 

▲掛車橋,廣義也叫車橋

車橋可以是整體式的,有如一個巨大的杠鈴,兩端通過懸架系統支撐著車身,因此整體式車橋通常與非獨立懸架配合;車橋也可以是斷開式的,像兩把雨傘插在車身兩側,再各自通過懸架系統支撐車身,所以斷開式車橋與獨立懸架配用。

 

 

▲前驅乘用車,其變速箱實際上由變速器、減速器和差速器三部分構成,原屬于驅動橋的減速器和差速器集成到變速箱中,便沒有常規意義上的車橋了

 

 

▲典型的動力總成,發動機+變速器+驅動橋

根據驅動方式的不同,車橋也分成轉向橋、驅動橋、轉向驅動橋和支持橋四種。其中轉向橋和支持橋都屬于從動橋。大多數汽車采用前置后驅動(FR),因此前橋作為轉向橋,后橋作為驅動橋;而前置前驅動(FF)汽車則前橋成為轉向驅動橋,后橋充當支持橋。

 

 

前橋多為從動橋,又稱為轉向橋,一般均布在車輛的前端,故稱為前橋。它利用轉向節與轉向系相連。能夠使轉向器輸出的轉向力傳遞到車輪以實現車輛的轉向。它不但支持車輛前部的簧載質量,承受垂直載荷,還承受各種縱向力、側向力以及相關力矩。

 

 

各種類型汽車的轉向橋構造基本相同,主要由前軸(梁)、轉向節、主銷和輪轂、制動器等部分組成

作為主體零件的前軸,一般用中碳鋼經模鍛和熱處理而制成的。其斷面是工字形或管形,如圖所示。

 

 

為提高抗扭強度,在接近前軸兩端各有一個加粗部分成拳形,其中有通孔,主銷即插入此孔內。中部向下彎曲成凹形,其目的是使發動機位置得以降低,從而降低汽車質心;擴展駕駛員視野;減小傳動軸與變速器輸出軸之間的夾角。

 

 

轉向節是車輪轉向的鉸鏈,它是一個叉形件。上下兩叉有安裝主銷的兩個同軸孔,轉向節軸頸用來安裝車輪。轉向節上銷孔的兩耳通過主銷與前軸兩端的拳形部分相連,使前輪可以繞主銷偏轉一定角度而使汽車轉向。

 

 

為了減小磨損,轉向節銷孔內壓入青銅襯套,襯套的潤滑用裝在轉向節上的油嘴注入潤滑脂潤滑。為使轉向靈活,在轉向節下耳與前軸拳形部分之間裝有軸承。在轉向節上耳與拳形部分之間還裝有調整墊片,以調整其間的間隙。

 

 

主銷的作用是鉸接前軸及轉向節,使轉向節繞著主銷擺動以實現車輪的轉向。主銷的中部切有凹槽,安裝時用主銷固定螺栓5與它上面的凹槽配合,將主銷固定在前軸的拳形孔中。主銷與轉向節上的銷孔是動配合,以便實現轉向。

 

 

車輪輪轂通過兩個圓錐滾子軸承支承在轉向節外端的軸頸上。軸承的松緊度可用調整螺母(裝于軸承外端)加以調整。輪轂外端用沖壓的金屬罩蓋住,內端裝有油封。制動底板與防塵罩一起都固定在轉向節上。

 

 

 

前橋剖視圖

 

 

前橋剖視圖

 

 

在許多轎車和全輪驅動的越野車上,前輪除作為轉向橋外,還兼起驅動橋的作用,故稱其為轉向驅動橋

 

 

轉向驅動橋既具有一般驅動橋所具有的主減速器、差速器及半軸;也具有一般轉向橋所具有的轉向節殼體、主銷1和輪轂等。

 

 

它與單獨的驅動橋、轉向橋相比,其不同之處是,由于轉向的需要半軸被分為兩段,分別叫內半軸(與差速器相連接)和外半軸(與輪轂連接),二者用等角速度萬向節連接起來。

 

 

同時,主銷也因此分成上下兩段,分別固定在萬向節的球形支座上。轉向節軸頸做成空心的,以便外半軸從中穿過。轉向節的連接叉是球狀轉向節殼體,既滿足了轉向的需要,又適應了轉向節的傳力。轉向驅動橋廣泛地應用到全輪驅動的越野汽車上。

 

 

輕型驅動后橋多采用插管式,所謂插管式就是中間橋包部分鑄造,兩側采用無縫鋼管插入后固定的方式,優點是制造工藝簡單,成本低,缺點是承載力和精度有限。現在逐步向沖焊橋殼過渡

 

 

重型單級減速橋,只有中央的一級主減速器,橋殼是鋼板沖焊,主要用途是公路物流,不超載,要求輕量化,要求高效率,由于車速相對較高,所以一般車橋速比在3-4,多匹配盤式制動器、準雙曲面齒輪,不帶差速鎖。

 

 

重型單級減速驅動后橋

 

 

 

在一些重載場合,會出現雙后橋,即貫通后橋+后橋,最大承載13Tx2

 

 

減速齒輪直徑最大485mm,目前常用的是440/469/485

單后橋輸出扭矩一般在35000Nm+

 

 

 

鑄造雙級橋,鑄造橋殼是為了提高承載能力,另外鑄造橋殼能提高車橋傳動系統傳動精度,消除鋼板沖焊件帶來的形變等精度誤差,多用于惡劣的工程等應用場合,為了提高離地間隙,除了中央主減速器,還增加了輪邊二級減速,最大承載16Tx2

 

 

重型輪邊減速雙聯驅動橋

 

 

在輪邊減速器,有圓柱齒輪和錐齒輪兩種,其中圓柱齒輪是主流。

 

 

為了確保離地間隙,雙級橋主減速齒輪直徑一般不大于300mm,為了獲得更大的扭矩,通常速比在5以上,但是速比越大則主減速主動齒輪強度隨之降低,一般不超過7

 

 

單后橋輸出扭矩可以超過50000Nm

 

 

雙級減速驅動前橋

 

 

雙級減速驅動前橋

整體式后橋多用于縱置動力總成的車型,多匹配板簧懸掛,雙后橋車型還帶有平衡懸掛

 

 

若將兩個車橋(如三軸汽車的中橋和后橋)裝在平衡桿的兩端,而將平衡桿中部與車架作鉸鏈式連接,則一個車橋抬高將使另一個車橋降低。

 

 

而且,由于平衡桿兩臂等長,兩個車橋的垂直載荷在任何情況下都相等,不會產生個別車輪懸空的情況。這種能保證中、后橋車輪垂直載荷相等的懸架,稱為平衡懸架。

 

 

整體式輕型驅動后橋除了匹配板簧,還可以匹配螺簧,這種橋載重量一般在2噸以下,主減速器、制動器等與常規橋無異,成本較低,能做到一千元以下

 

 

驅動橋透視結構

 

 

驅動橋透視結構,蝸輪蝸桿結構已經很少見

 

 

驅動橋透視結構(門式橋)

 

 

差速器

 

 

 

鑄造整體式橋殼可采用球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造,在鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長的無縫鋼管作為半軸套管,并用銷釘固定,而在重型卡車上,為了進一步提高橋殼的強度和剛度,則將后蓋與橋殼鑄成一體。

 

 

鑄造橋殼

 

 

1.鑄造橋殼的承載能力高于沖焊橋殼。

2.市場上鑄造橋殼的價格低于沖焊橋殼。

3.單位重量大,不適用于輕量化運輸。

4.目前國內仍是主流橋殼,零件維護方便。

 

 

沖壓焊接式橋殼是由上、下對焊的一對橋殼主件、三角鋼板、加強圈、半軸套管、后蓋以及鋼板彈簧座等沿它們之間的接縫組焊而成。上、下橋殼主件兩側的半圓形端部緊靠在半軸套管內端的外圓上,除了需沿接縫焊一圈外,還需塞焊工藝。

 

 

1.重型車上沖焊橋殼采用厚的是鋼板,但是沖焊橋殼比較輕。

2.鋼板焊縫的工藝要求高與成本比鑄造橋殼高。

3.國內車橋需在重點受力部位進行加強處理,確保故障率低。

 

 

國內最早的重型沖焊車橋技術是從日產柴引進的,日產柴公司把車橋技術先后賣給了東風和一汽。隨后,國內其他廠家紛紛仿制,這是國內車橋行業同質化競爭的一個縮影”。

從廠家的角度來說,鑄造橋殼的缺點主要是自重增加和廢品率高,自重增加意味著減少了裝載量,廢品多意味著加工產能的浪費。而沖焊橋殼具有材料利用率高、廢品率低、生產率高的特點,這正式未來車輛生產與發展的需求。

 

 

 

主減速器(final reduction drive) 在驅動橋內能夠將轉矩和轉速改變的機構。基本功用是將來自變速器或者萬向傳動裝置的轉矩增大,同時降低轉速并改變轉矩的傳遞方向。

 

 

主減速器由一對或幾對減速齒輪副構成。動力由主動齒輪輸入經從動齒輪輸出。主減速器是在傳動系中起降低轉速,增大轉矩作用的主要部件,當發動機縱置時還具有改變轉矩旋轉方向的作用。

 

 

它是依靠齒數少的齒輪帶齒數多的齒輪來實現減速的,采用圓錐齒輪傳動則可以改變轉矩旋轉方向。將主減速器布置在動力向驅動輪分流之前的位置,有利于減小其前面的傳動部件(如離合器、變速器、傳動軸等)所傳遞的轉矩,從而減小這些部件的尺寸和質量。

 

 

汽車正常行駛時,發動機的轉速通常在2000至3000r/min左右,如果將這么高的轉速只靠變速箱來降低下來,那么變速箱內齒輪副的傳動比則需很大,而齒輪副的傳動比越大,兩齒輪的半徑比也越大,換句話說,也就是變速箱的尺寸會越大。

 

 

另外,轉速下降,而扭矩必然增加,也就加大了變速箱與變速箱后一級傳動機構的傳動負荷。所以,在動力向左右驅動輪分流的差速器之前設置一個主減速器。

 

 

 

主減速器的存在有兩個作用,第一是改變動力傳輸的方向,第二是作為變速器的延伸為各個檔位提供一個共同的傳動比。

 

 

變速器的輸出是一個繞縱軸轉動的力矩,而車輪必須繞車輛的橫軸轉動,這就需要有一個裝置來改變動力的傳輸方向。之所以叫主減速器,就是因為不管變速器在什么檔位上,這個裝置的傳動比都是總傳動比的一個因子。

 

 

有了這個傳動比,可以有效的降低對變速器的減速能力的要求,這樣設計的好處是可以有效減小變速器的尺寸,使車輛的總布置更加合理。

 

 

貫通式主減速器的特點是具有結構簡單、質量較小,尺寸緊湊等優點,并可使中、后橋的大部分零件,尤其是使橋殼、半軸等主要零件具有互換性等優點。

 

 

 

差速鎖

 

 

在相同的時間內,右邊輪子滾動的距離要比左邊輪子的長,為了平衡兩個輪胎的差異,就需要左邊輪子轉慢一點,右邊輪子轉快一點,用不同的轉速來彌補距離的差異。

簡單來講,差速器的作用就是讓車輛在轉彎的時候輪胎以不同的轉速轉動,并且能消除各種因素造成的車輪滑動,以保持一致性順利轉彎。

但是任何東西都不是萬能的,都有其優缺點。

 

 

由于差速器允許車輛以不同轉速轉動,所以在遇到泥濘打滑路面時,差速器可能傻傻的把大部分動力給了打滑的車輪,其他車輪失去動力,導致整個車都動不了。

因此,需要在過泥濘、打滑等路面的時候,如果車輛一個輪胎打滑的時候,就需要兩個輪胎保持同樣的動力輸出,這時候差速鎖就起到了關鍵的作用,簡單來說,差速鎖是一把鎖,用來鎖止差速器。

 

 

差速鎖就是“差速器的鎖止開關”。其作用是強制鎖止差速器,讓其失去差速作用,同一軸的兩個輪胎轉速或者多軸驅動車輛每軸的轉速達到統一,以增加車輛在泥濘、濕滑路面的通過力。

差速鎖分為機械式差速鎖和電子式差速鎖等,在重卡上,普遍使用的是機械式差速鎖。

在驅動形式為6x4或者8x4的重卡上面,一般配有輪間和軸間兩種差速鎖。在部分單驅車型上面,只配有輪間差速鎖。

 

 

軸間差速鎖是將貫通橋上的差速器鎖死,讓兩個驅動橋實現硬連接,從而保持同樣的轉速。輪間差速鎖則是將輪間的差速器鎖住,讓其失去差速作用,使左右輪胎保持同樣的轉速。

 

當車輛在泥濘濕滑路面淪陷時,一般會有這幾種情況,一種是:某個軸上的輪胎都“淪陷”了,一直打滑失去驅動力。這時差速器將大部分動力都給了“淪陷”的這個軸,而未“淪陷”的軸只有一小部分動力,怎么使勁都動不了。理論上來說這個時候就需要打開軸間差速鎖,讓兩個驅動橋保持同樣的轉速,一起使勁,以增加整車的通過能力。還有另外一種情況就是:某一個軸上的一個輪胎“淪陷”了,一直在打滑,這個時候我們需要打開輪間差速鎖,讓兩側的車輪保持同樣的轉速,以盡力脫離困境。

 

 

只有當車輛處于停止狀態,才能接合差速鎖,兩個差速鎖都需要接合的時候,應先接合軸間差速鎖,再接合輪間差速鎖。開啟差速鎖之后禁止轉彎。因為轉彎的時候兩邊車輪轉速不同步,將會損壞主減速器和差速器。

在通過泥濘濕滑路面之后,必須要及時地關閉差速鎖開關。注意在關閉的時候,車速也必須為零。

 

 

 

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整個傳動系,斯太爾橋

一般來說。使用輪邊減速器是為了進一步增加汽車的驅動力,以滿足或修正整個傳動系統驅動力的匹配。目前采用的輪邊減速器,就是為滿足整個傳動系統匹配的需要,而增加的一套降速增扭的齒輪傳動裝置。

 

 

從發動機經離合器、變速器和分動器把動力傳遞到前、后橋的主減速器,再從主減速器的輸出端傳遞到輪邊減速器及車輪,以驅動汽車行駛。在這一過程中,輪邊減速器的工作原理就是把主減速器傳遞的轉速和扭矩經由其降速增扭后,再傳遞到車輪,以便使車輪在地面附著力的反作用下,產生較大驅動力。

 

 

優點

1、通過性強

輪邊減速器橋與單減速器橋相比,輪邊減速器橋要比單減速器橋的主減速器小,輪邊減速器橋的離地間隙更大,所以其通過性更強。適合復雜路面。

2、驅動力強

輪邊減速器最大功用就是降速增扭,所以其扭矩大,驅動力強。適合爬坡

 

 

缺點

1、結構復雜,傳動效率低

首先輪邊減速器的結構復雜,傳導件較多,這使得傳動率下降,能量損失加大。復雜的結構讓維修保養也更加麻煩。

2、裝配技術要求高

輪邊減速器在裝配的過程中要求嚴格,零部件的配合尺寸偏差較大,易導致輪邊減速器的可靠性下降,同時因為材料及結構所限,國產車中輪邊減速器散熱效果仍是不很理想。

 

 

 

 

 

輪邊減速器是汽車傳動系中最后一級減速增扭裝置,采用輪邊減速器可滿足在總傳動比相同的條件下,使變速器、傳動軸、主減速器、差速器、半軸等部件的載荷減少,尺寸變小以及使驅動橋獲得較大的離地間隙等優點,它被廣泛應用于載重貨車、大型客車、越野汽車及其他一些大型工礦用車。

 

 

輪邊減速器主要是由太陽輪、行星輪、齒圈和行星輪架組成,一般其主動件太陽輪與半軸相連,被動件行星輪架與車輪相連,齒圈與橋殼相接,采用輪邊減速器是為了提高汽車的驅動力,以滿足或修正整個傳動系統力的匹配。

 

 

目前采用的輪邊減速器,就是為滿足整個傳動系統匹配的需要,而增加的一套降速增扭的齒輪傳動裝置。

 

 

 

 

單級減速橋速比

5.833[6比35]

6.333[6比38]

6.833[6比41]

5.285[7比37]

4.875[8比39]

4.111[9比37]

4.444[9比40]

3.700[10比37]

3.364[11比37]

3.083[12比37]

2.846[13比37]

 

 

隨著低速大扭矩發動機的應用,車橋速比減小是趨勢

 

 

鼓式制動器是利用制動傳動機構使制動蹄將制動摩擦片壓緊在制動鼓內側,從而產生制動力,根據需要使車輪減速或在最短的距離內停車,以確保行車安全,并保障汽車停放可靠不能自動滑移。

 

 

鼓式制動器

 

 

鼓式制動器

 

 

輪邊部分

 

 

制動器和輪轂軸承

制動部分:

雙膜片彈簧制動氣室由兩個獨立的膜片氣室組成,分別由行車制動和駐車制動或應急制動元件獨立操縱,它用于為車輪提供制動力。