重型貨車驅動橋總成設計需關注的六個問題

劉艷萍，林方軍，張凱

1.煙臺科技學院 山東煙臺 265600 2.山東蓬翔汽車有限公司 山東煙臺 265600

驅動橋位于汽車傳動系統的末端，主要有主減速器、差速器、半軸和驅動橋殼等組成[1]，其中雙級減速驅動橋還帶有輪邊減速器。每根驅動橋大約裝配有200種零部件，要滿足驅動橋的使用功能，所有零部件必須按要求準確無誤地裝配到總成上。但在設計過程中難免出現考慮不周的地方，發生空間不足或與整車干涉的情況。

調整臂與橋殼的間隙

由于制動器規格的限制，調整臂在布置時一般距離橋殼較近，制動時很容易產生調整臂與橋殼干涉的情況，導致制動力矩降低，影響整車的安全性能。凡是涉及安全性能，均不允許發生，所以在車橋設計時一定要校核氣室推桿最大行程狀態下的調整臂與橋殼的間隙。

橋殼及其附件（下支架、鋼板彈簧座）有鑄造和沖壓焊接結構，難免有制造誤差，再加上焊接橋殼附件時的焊接變形，可能導致實際間隙比理論間隙更小，設計時一般要預留最少10mm的間隙。如間隙太小，可通過增大氣室角度、抬高氣室或把氣室布置在橋的上方來解決。氣室及調整臂位置如圖1所示。

圖1 氣室及調整臂位置

除此之外，如果氣室布置在橋殼后蓋側，還需校核調整臂與后蓋的間隙，特別是氣室中心距較小時，否則會出現調整臂殼體與橋殼后蓋干涉或裝配困難，設計時一般調整臂與后蓋的間隙預留最少10mm。

制動器防塵罩與鋼板彈簧座的間隙

制動系統剛度越好，調整臂的間隙越準確，制動效果越好[2]。現在很多主機廠為提高制動性能，普遍采用的措施是在原橋型的基礎上加寬制動器，由此引起制動器防塵罩與鋼板彈簧座的間隙變小或直接干涉，所以在車橋總成布置時要校核此處的間隙，制動器防塵罩與鋼板彈簧座的位置如圖2所示。

圖2 制動器防塵罩與鋼板彈簧座的位置

一旦出現干涉，可在滿足強制性國家標準《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質量限值》的前提下增加車橋的輪距或優化鋼板彈簧座結構，避免干涉的發生。

鋼板彈簧座與鋼板彈簧的間隙

鋼板彈簧作為中重型貨車懸架中主要的機構[3]，在使用過程中易發生與鋼板彈簧座的干涉現象。整車裝配時，鋼板彈簧插入鋼板彈簧座空間內，設計時要注意插入板簧內的片數，也就是插入的高度，要預留一定的間隙，間隙預留最少一片板簧的厚度。除此之外，還要注意鋼板彈簧座的偏置方向，一般中橋的鋼板彈簧座要朝車頭方向偏，后橋的朝車尾方向偏，讓出一定的運動距離，防止板簧與鋼板彈簧座產生運動干涉。因為板簧的初始狀態帶有彈性弧高，在一定的負荷作用下，板簧變平，由弧形變成水平。從縱向來觀測板簧距離板簧座的距離變小，如偏置的方向相反或正中布置，很容易產生干涉情況。

從動錐齒輪與主錐導向軸承座的間隙

目前驅動橋的主減速器齒輪一般采用螺旋錐齒輪或雙曲線錐齒輪，螺旋錐齒輪的主動輪和從動輪軸線垂直相交，而雙曲線錐齒輪的主動輪和從動輪的軸線垂直不相交，帶有偏置。另外，螺旋錐齒輪的主動輪不帶導向軸承，而雙曲線齒輪的主動輪帶導向軸承。由于主減速器速比的不同，錐齒輪的安裝距也不一樣，速比越大安裝距越小，速比越小安裝距越大。當匹配大速比時，主錐的位置一般不變，由于安裝距小，從動錐齒輪的安裝位置距離導向軸承座較近，極易導致二者干涉。因此在設計驅動橋主減速器時一定要校核此位置的間隙，確保間隙最少5mm。雙曲線錐齒輪從動輪與主錐導向軸承座位置如圖3所示。

圖3 雙曲線錐齒輪從動輪與主錐導向軸承座位置

氣室位置及中心距的布置

在驅動橋總成中，氣室布置的位置可以有很多種選擇，可以在主減速器側，也可以在后蓋側，也可以在橋殼的上方。

根據驅動橋使用車型的不同，可以分為以下幾類：

（1）牽引、載貨車 中橋的氣室一般布置在主減速器側，后橋的氣室一般在后蓋側并且不能抬高，更不能布置在橋殼上方。因為整車在此上方布置有牽引鞍座，會引起運動干涉。

（2）自卸車 中橋氣室一般布置在主減速器側或橋殼上方，后橋氣室一般在后蓋側并且抬高布置或在橋殼上方，因為自卸車卸貨時一般靠近堆場，后橋的氣室極易被貨物磕碰，所以抬高布置。另外當氣室抬高時，一定要注意氣室中心距的布置，盡量縮小氣室中心距，因車橋在整車上會有一定量的左右竄動及上下跳動，易引起氣室與車架運動干涉。

氣室推桿長度的確定

設計氣室時，除氣室規格、氣管接頭位置外，還有一個重要的參數就是氣室推桿的初始長度。根據氣室的靜態特性曲線圖，在推桿行程0～20mm時，制動力由大逐漸變小，在此行程范圍內，只是為了消除制動間隙，并未參與制動；在推桿行程20～40mm時，輸出的制動力是穩定狀態，計算制動力矩時采用的也是此狀態下的制動力。

調整臂與氣室推桿夾角不同，制動效果和制動力矩也不相同，調整臂與氣室推桿夾角如圖4所示。為達到穩定的制動效果以及理想的制動力矩，理論上在制動過程中，當調整臂與氣室推桿夾角在90°時，推桿的制動力最大，產生的制動力矩也最大；再根據氣室特性曲線反推得到氣室推桿的初始長度，一般按夾角90°時的推桿長度減25～30mm來確定推桿的初始長度。如推桿初始長度校核不準，加長或縮短，氣室在達到最大制動力時，調整臂與氣室推桿的夾角將成為銳角或鈍角，制動力會產生分力，制動器將不能產生最大的制動力矩。

圖4 調整臂與氣室推桿夾角位置

除此之外，還需注意當氣室推桿達到最大行程時，校核氣室連接叉與調整臂的位置關系，以免出現干涉情況，否則氣室推桿會被頂彎或斷裂。

結語

針對重型貨車驅動橋總成設計過程中需注意的幾個問題，從調整臂與橋殼的間隙、制動器防塵罩與鋼板彈簧座的間隙、鋼板彈簧座與鋼板彈簧的間隙、從動錐齒輪與主錐導向軸承座的間隙、氣室位置及中心距的布置、氣室推桿長度六個方面闡述設計過程中的注意事項，有效防止車橋使用過程中的干涉及強度不足等問題的發生。