淺談后驅(qū)動(dòng)橋主減速器總成設(shè)計(jì)

馬翠貞 柳春汀 孫海燕

摘要：驅(qū)動(dòng)橋主減速器總成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及零部件種類較多，故具體設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的因素多，本文結(jié)合主減速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理及常見故障，給出零部件設(shè)計(jì)的重要關(guān)注點(diǎn)和主要校核點(diǎn)，希望對新產(chǎn)品設(shè)計(jì)及產(chǎn)品改進(jìn)優(yōu)化有一定幫助。

關(guān)鍵詞：主減速器;市場故障;尺寸控制;設(shè)計(jì)校核

0 前言

驅(qū)動(dòng)橋在傳動(dòng)系統(tǒng)末端，主要功能是增大經(jīng)傳動(dòng)軸或直接經(jīng)變速器傳遞來的扭矩，并且將扭矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，使左右車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)所要求的差速性能，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。主減速器作為驅(qū)動(dòng)橋的核心部件，承擔(dān)著車橋扭矩的傳遞及分配，是汽車驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力中樞，其性能直接決定驅(qū)動(dòng)橋的性能，因此主減速器設(shè)計(jì)意義重大。

1 主減速器組成及工作原理

如圖1.1所示，中重型驅(qū)動(dòng)橋主減速器總成主要由突緣、主錐內(nèi)外軸承、主從動(dòng)錐齒輪、圓柱滾子軸承（部分結(jié)構(gòu)沒有）、差速器左右軸承、差速器（差速器齒輪、十字軸等）、差速器殼體、主減速器殼總成、差速鎖總成（選配）等。

突緣一端與傳動(dòng)軸相連，另一端利用花鍵與主動(dòng)錐齒輪連接在一起;主錐內(nèi)外軸承和圓柱滾子軸承的內(nèi)圈一般與主動(dòng)錐齒輪軸過盈配合，外圈壓裝在軸承座或主減速器殼上;從動(dòng)錐齒輪與差速器殼體一般用螺栓緊固在一起，十字軸裝配在差速器殼體上的十字軸孔內(nèi)，差速器齒輪的行星齒輪安裝在十字軸上，半軸齒輪與差速器殼體接觸（一般中間有墊片），半軸齒輪與半軸利用花鍵連接。

如圖2.2所示，主減速器差速器正常工作時(shí)，動(dòng)力傳遞路線見a線所示，此時(shí)固定嚙合套和滑動(dòng)嚙合套分離，動(dòng)力通過左右半軸齒輪傳遞給半軸，兩側(cè)半軸轉(zhuǎn)速不同，實(shí)現(xiàn)差速;差速鎖工作，差速器功能鎖止時(shí)，動(dòng)力傳遞路線見b線所示，此時(shí)固定嚙合套和滑動(dòng)嚙合套結(jié)合，滑動(dòng)嚙合套和固定嚙合套轉(zhuǎn)速相同，均等于差速器殼轉(zhuǎn)速，進(jìn)而半軸轉(zhuǎn)速同差速器殼轉(zhuǎn)速，兩側(cè)轉(zhuǎn)速相同，以便汽車通過壞路路面。

2 齒輪類主要故障及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

后橋主減速器齒輪主要有主從動(dòng)錐齒輪和差速器齒輪兩類，主從動(dòng)錐齒輪使用螺旋錐齒輪或有偏置的雙曲面錐齒輪，其齒數(shù)比（速比）達(dá)到降速增扭的目的。目前最常見的市場故障是齒輪打齒，引起齒輪打齒的原因主要有齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)不足、齒輪基體剛性不足、齒輪裝配不到位引起齒輪偏載等。因此齒輪設(shè)計(jì)時(shí)，滿足要求速比基礎(chǔ)上，要著重注意齒輪強(qiáng)度，通過調(diào)整齒輪齒制（等高齒或收縮齒）、偏置距、模數(shù)、齒寬、螺旋角等參數(shù)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)齒輪基體的結(jié)構(gòu)剛性也不能忽略，比如從動(dòng)錐齒輪需要有一定厚度支撐輪齒。另外，齒輪裝配時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的安裝距安裝并滿足接觸印痕要求，保證齒輪的正確嚙合。

差速器齒輪主要包括半軸齒輪和行星齒輪，一般為直齒錐齒輪，常見故障有齒輪打齒和接觸面磨損，針對齒輪打齒故障，設(shè)計(jì)時(shí)在強(qiáng)度保證的前提下可增加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，提高輪齒的剛度，接觸面磨損故障要注意配合零件的裝配公差與接觸面的耐磨性能，也可以采用一定的防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)減少相對運(yùn)動(dòng)。

3 軸承類主要故障及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

后橋主減速器軸承分主錐軸承和差速器軸承，主錐軸承按支承形式一般有兩種，分別是懸臂式支承的主錐內(nèi)外軸承（此時(shí)無導(dǎo)向軸承）和跨置式支承的主錐內(nèi)外軸承和導(dǎo)向軸承，差速器軸承一般分左軸承和右軸承，與主錐支承方式無關(guān)。主錐內(nèi)外軸承和差速器軸承一般選用圓錐滾子軸承，可承受軸向力和徑向力，導(dǎo)向軸承選用圓柱滾子軸承，只承受徑向力。

主減速器軸承中，損壞最多的是主錐內(nèi)軸承、導(dǎo)向軸承和差速器左軸承，一般為疲勞損壞，因此軸承設(shè)計(jì)時(shí)需對軸承壽命重點(diǎn)校核。單純從軸承壽命角度考慮，主錐內(nèi)外軸承的跨置距應(yīng)適當(dāng)加大，同時(shí)選用錐角較大的軸承;導(dǎo)向軸承最好選用內(nèi)外圈分離式圓柱滾子軸承，并且內(nèi)外圈軸向裝配間隙控制在2mm左右;由于差速器左軸承離從動(dòng)錐齒輪較近，承受載荷較大，因此應(yīng)選用較大軸承，采用左右軸承差異化布置，來提高差速器左軸承的軸承壽命。

4 殼體類主要故障及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

后橋主減速器殼體類零件主要有主減速器殼和差速器殼，最多的市場故障為殼體裂紋或斷裂，設(shè)計(jì)時(shí)要注意殼體厚度應(yīng)均勻圓滑，避免出現(xiàn)局部厚度突然變小的情況，承載軸承等載荷突變的位置要適當(dāng)加厚或使用加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)加固。主減速器殼采用整體式結(jié)構(gòu)，差速器殼采用三明治式結(jié)構(gòu)也能在一定程度上提高殼體的整體強(qiáng)度，必要時(shí)需要使用有限元軟件對殼體零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析。

5 其他零部件主要故障及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

除上述主要故障外，主錐漏油、主錐螺母松脫、差速器軸承調(diào)整螺母脫出等也屬于后橋主減速器比較常見的市場故障。主錐漏油故障一方面要選擇合適的油封類型和尺寸，裝配時(shí)注意油封唇口的保護(hù)，保證油封與突緣處無齒輪油漏出;另一方面主錐和突緣花鍵配合的頂端最好裝配O型圈，防止齒輪油從花鍵空隙處滲出。主錐螺母要選擇合適的螺紋規(guī)格，尤其是電動(dòng)車配置的主減速器，螺紋規(guī)格要適當(dāng)加大，以防倒車工況對螺母沖擊較大造成螺母脫出或主錐螺紋處斷裂。差速器軸承調(diào)整螺母是用來調(diào)整差速器軸承間隙的，為保證差速器軸承的使用壽命，調(diào)整螺母寬度可適當(dāng)加大，調(diào)整螺紋要嚴(yán)格控制中徑尺寸和公差。

6 結(jié)束語

驅(qū)動(dòng)橋運(yùn)行工況復(fù)雜，涉及的零部件配合較多，具體零部件設(shè)計(jì)時(shí)，除嚴(yán)格保證零部件的關(guān)鍵性能尺寸滿足要求，其他尺寸要求可適當(dāng)放寬，便于加工裝配，同時(shí)也要考慮零件的通用性、經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品輕量化要求。本文給出了后橋驅(qū)動(dòng)橋主減速器關(guān)鍵零部件的主要故障及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望對相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉惟信.汽車車橋設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社.

[2]王霄鋒.汽車底盤設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社.

[3]劉澤九.滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

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