貨車驅動橋分析與設計

遲利君

摘 要 貨車驅動橋作為載重貨車行駛過程中重要組成的一部分，其機械結構和生產質量直接影響著整車的性能。驅動橋的作用是放大汽車變速器產生的轉矩或由貨車傳動軸傳遞過來的轉矩，兩側車輪被分配合理轉矩，使貨車驅動輪在行駛過程中符合差速要求。普通載重貨車驅動橋簡化結構、縮減大小及質量、降低能耗及原材料、高效利用空間，應用雙曲面齒輪嚙合傳動，采用單級減速器，普通貨車適用公路可以根據具體載荷選配差速器。

關鍵詞 普通貨車；貨車驅動橋；減速器；差速器

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0127-01

貨車驅動橋的作用是使汽車發動機轉矩用傳動裝置傳來，通過貨車主減速器、差速器、驅動軸及其他零件傳遞到貨車前驅動輪，主減速器將傳動速度減小后，獲得比較高的輸出扭矩，主減速器雙面齒輪副和圓錐齒輪副可以變換轉矩的傳遞方向，在貨車行駛過程中，驅動橋利用差速器使得貨車兩側車輪在轉彎和彎道行駛時產生差速效果，使得轉彎時外、內兩側車輪同時用不相同的時速轉向，車橋橋殼殼身與貨車車輪實現載荷與傳遞動力的作用。轉向驅動橋、等速萬向節、橋殼、車輪傳動部件、差速器、主減速器構成了驅動橋。驅動橋分析設計的科學決定貨車載荷與行駛性能的穩定，是貨車傳動系統的核心，貨車驅動橋的分析與設計需保證貨車在實際工況行駛中表現經濟燃油性和高效動力性，應采取科學的主減速比；滿足高通過性，車身接近角、離去角及驅動橋最低點具有足夠的離地高度，能滿足我國復雜路況；能達到高傳動效率在不同載荷與轉速的工況下；降低復雜路面產生的沖擊載荷，降低簧下質量；為承受和傳導作用在車身、車架及路面的全部力矩和個力，采取高強度、高剛度材料；轉向驅動橋與轉向機、懸掛方向系統協調；調整、維修方便快捷，結構接單，制造工藝容易。

現代貨車大大增強了行駛過程中的通過性和平順性及舒適性，配合于獨立懸架的斷開式驅動橋對比整體式驅動橋非獨立式在各個方面都有長足進步。前置后驅貨車牽引力由后輪驅動發出，在行駛過彎中操控性能增強、橫向握力增大，前置后驅不需要對差速器進行維修在變速器出故障的時候，這樣會大大降低保養與維護維修費用；前置后驅使得貨車在行駛過程中更安全、易操控、舒適，進而可以帶來經濟增長點。驅動橋的重點在于橋殼制造的工藝、效率上提高，精磨加工圓柱齒輪、行星齒輪、主從動齒輪，降低高速行駛產生的噪聲。

貨車驅動橋是貨車核心總成，負擔滿簧荷重、地面通過車架和車身和車輪經懸掛產生的縱向力、橫向力、鉛垂力及外力力矩和行駛產生的沖擊載荷，貨車驅動橋是全車最大的傳動轉矩，反作用力矩與橋殼體。貨車驅動橋的分析與設計影響車輪的耐久與可靠性及經濟、機動、平順性等，也是政車站涵蓋分總成、部件、機械零件最多的總成，設計的元件、機械零部件廣泛，所以對分析設計選材過程要求科學嚴謹。斷開式驅動橋的主減速器、差速器、橋殼體位于車架安裝，用萬向傳動系統驅動車輪，與貨車兩側驅動輪剛性整體車殼和大梁沒有聯系，兩側驅動輪通過獨立懸掛于車身或車架彈性聯系，主減速器、差速器均為簧上質量，驅動橋獨立與車架上下運動，在車輪傳動處應用滑動鍵軸運行軸向適度移動，可以避免輪跳產生的運動干涉。斷開式驅動橋可以明顯降低貨車簧下質量，提高行駛平均時速，增強了貨車行駛的平順性，提高了車載貨品的運輸安全，降低了側向行駛車橋與車輛受到的動載荷沖擊力，延長了零件的實際壽命，而且加大了貨車的最小離地高度。斷開式驅動橋應用在采用獨立懸掛的驅動輪上，乘用車與SUV和越野車多數采用。非斷開式驅動橋的驅動橋和驅動車輪等都是簧下質量，其橋殼由一根剛性空心梁支撐于貨車兩側驅動輪之間，主減速器、差速器和驅動軸及其他傳動部件全部裝置在其內部，非斷開式驅動橋應用在采用非獨立懸掛的驅動車輪上，成本低、可靠，簧下質量大，影響行駛平順性及不利于動載荷。

與貨車整車相匹配的驅動橋主減速器的分析與設計是驅動橋的核心與關鍵，決定了貨車驅動橋的穩定性、實際工況行駛噪音等一系列問題。需要與傳動裝置匹配，具有高強度、剛度和整車高通過性，與整車的承載和變速箱、發動機都緊密相連。主減速器不同結構滿足不同貨車使用要求。以傳動齒輪副數目分為單級主減速器、雙級主減速器。雙級主減速器第二級兩幅分置兩側車輪附近為輪邊減速器；以傳動比檔數可列為雙速式、單速式，雙速式是面對不同的實際工況，貨車有兩個傳動比值可供選擇，單速式是無論任何實際工況都只有一個傳動比值，是不變的；以齒輪副結構有圓柱齒輪、圓錐齒輪、準雙曲面齒輪三種。弧齒錐齒形式主減速器從動齒輪、主動齒輪軸線在一點相交，齒輪斷面疊加存在大于兩對齒輪同時咬合可承受大載荷，實際工況穩定、聲音低、振動頻率低，對制造加工精度要求高易磨損破壞。雙面齒輪形式主減速器主從軸線垂直不交且存在偏移距，可相對通過，增加支撐提高支撐剛度，延長使用壽命。具有偏移距的此類造成主螺旋角超過從螺旋角，端面軸節不同，具有大直徑和高強度與高剛度，因為嚙合齒輪當量曲率半徑大使得齒面摩擦力小，降低了根切齒數，提高了負荷。結構大小受限且貨車要求傳動比大時可采用此雙面齒輪形式。傳動比低于二采用螺旋錐齒輪，有空間安裝差速器。前置前驅發動機橫置的驅動橋和輪邊減速器及雙級減速器驅動橋采用圓柱齒輪。微型車驅動橋采用蝸輪蝸桿。

綜上所述，貨車驅動橋主減速器齒輪采用雙曲面齒輪設計。貨車主減速器分為單級、雙級（分開、整體）、雙速、貫通式（單級、雙級）、單雙級配輪邊這七類主減速器。單級主減速器應用弧齒錐齒輪和雙曲面齒輪及圓柱齒輪或蝸桿傳動，制造便宜、結構簡單小、質量小，應用與主傳動比小于7.6。雙級主減速器是二級齒輪減速構成，結構復雜、尺寸大、成本高。雙速主減速器和貫通式主減速器設計構造復雜、制造與維護成本高。貨車驅動橋整體科學分析與設計適用于體積小、機械結構簡單、質量輕、制造與維護經濟性好的單級主減速器。

本文主要論述貨車驅動橋分析與設計，針對貨車主減速器及差速器進行具體分析，針對實際工況設計產品應具有較好的動力性和經濟性，盡量滿足機械零件標準化通用化的要求，而設計中的不完善與不足，則需要我們不斷努力進行改進。

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