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汽车维修工程课程设计

驱动桥总成维修工艺设计

学院： 汽车工程学院
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专业： 汽车服务工程
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汽车维修工程课程设计
摘要
本文介绍了驱动桥总成及其维修工艺设计，目的是说明一种噪音小、安全可靠的驱动桥总成。其包括主减速器、轮间差速器、后桥壳总成、轮毂制动鼓总成、制动器总成及半轴；后桥壳总成包括相连的半轴套管、制动器安装法兰、桥壳中段、桥壳盖；轮毂制动鼓总成中的轮毂通过轮毂内轴承与轮毂外轴承与半轴套管转动连接；半轴伸出半轴套管外端的法兰与轮毂连接；主减速器和轮间差速器分别安装在主减速器壳和后桥壳总成内；主减速器壳和制动器总成安装在后桥壳总成上；制动器总成中的制动毂与轮毂相连；其特征是：轮毂内、外油封的油封唇口与半轴套管的外圆直接贴合密封。以及各项技术参数的主调整方法,为确保后桥装配质量提供了保证，对于驱动桥总成维修工艺设计进行了分析。
关键词：驱动桥总成；维修工艺；制动器总成
目录
第1章 引言 1
1.1 概述 1
1.2我国汽车驱动形式的使用情况 1
第2章 驱动桥总成的组成和结构形式 2
2.1驱动桥的概念 2
2.2驱动桥的组成 2
2.2.1主减速器 2
2.2.2差速器 3
2.2.3半轴 3
2.2.4桥壳 5
2.3 驱动桥的结构形式 5
2.3.1中央单级减速驱动桥 5
2.3.2中央双级减速驱动桥 5
2.3.3中央单级、轮边减速驱动桥 6
第3章驱动桥的功能和分类 7
3.1 驱动桥的功能 7
3.2 驱动桥的分类 7
3.2.1 非断开式 7
3.2.2 断开式 7
第4章 汽车驱动桥的设计 9
第5章 驱动桥总成技术要求 10
5.1 一般要求 10
5.2 装配调整及零部件质量要求 10
5.3 驱动桥性能要求 11
5.3.1驱动桥总成密封性能 11
5.3.2驱动桥总成台架试验性能要求 11
5.3.3驱动桥总成静扭强度后备系数 11
5.3.4驱动桥桥壳垂直弯曲静刚性 12
5.3.5驱动桥桥壳垂直弯曲静强度后备系数 12
5.3.6驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳寿命 12
5.3.7驱动桥齿轮疲劳寿命 12
5.4驱动桥总成锥齿轮支承刚性 13
参考文献 14

第1章 引言
1.1 概述
驱动桥总成维修工艺的设计，由驱动桥的结构组成、功用、工作特点及设计要求讲起，详细地分析了驱动桥总成的结构型式及布置方法；全面介绍了驱动桥车轮的传动装置和桥壳的各种结构型式与设计计算方法。
汽车驱动桥是汽车的重大总成，承载着汽车的满载簧荷重及地面经车轮、车架及承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩，以及冲击载荷；驱动桥还传递着传动系中的最大转矩，桥壳还承受着反作用力矩。汽车驱动桥结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外，也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操动稳定性等有直接影响。另外，汽车驱动桥在汽车的各种总成中也是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的大总成。例如，驱动桥包含主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置（半轴及轮边减速器）、桥壳和各种齿轮。由上述可见，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。因此，通过对汽车驱动桥的学习和设计实践，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。
1.2我国汽车驱动形式的使用情况
目前我国正在大力发展汽车产业,采用后轮驱动汽车的平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会有很大的差别。如果你的变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是做在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安全、舒适，从而带来可观的经济效益。

第2章 驱动桥总成的组成和结构形式
2.1驱动桥的概念
驱动桥是位于传动系末端能改变来自变速器的转速和转矩，并将它们传递给驱动轮的机构。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成，转向驱动桥还有等速万向节。另外，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力，纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力。
2.2驱动桥的组成
驱动桥主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。
2.2.1主减速器
主减速器一般用来改变传动方向，降低转速，增大扭矩，保证汽车有足够的驱动力和适当的速度。主减速器类型较多，有单级、双级、双速、轮边减速器等。

图1 主减速器
1.锁紧螺母 2.主齿凸缘 3.油封 4.轴承座 5.主动齿轮 6.主动齿轮内轴承
7.调整垫片 8.主动齿轮内轴承 9.隔套

1）单级主减速器
由一对减速齿轮实现减速的装置，称为单级减速器。其结构简单，重量轻，东风BQl090型等轻、中型载重汽车上应用广泛。
2）双级主减速器
对一些载重较大的载重汽车，要求较大的减速比，用单级主减速器传动，则从动齿轮的直径就必须增大，会影响驱动桥的离地间隙，所以采用两次减速。通常称为双级减速器。双级减速器有两组减速齿轮，实现两次减速增扭。
为提高锥形齿轮副的啮合平稳性和强度，第一级减速齿轮副是螺旋锥齿轮。二级齿轮副是斜齿圆柱齿轮。
主动圆锥齿轮旋转，带动从动圆锥齿轮旋转，从而完成一级减速。第二级减速的主动圆柱齿轮与从动圆锥齿轮同轴而一起旋转，并带动从动圆柱齿轮旋转，进行第二级减速。因从动圆柱齿轮安装于差速器外壳上，所以，当从动圆柱齿轮转动时，通过差速器和半轴即驱动车轮转动。
2.2.2差速器
差速器用以连接左右半轴，可使两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证车轮的正常滚动。有的多桥驱动的汽车，在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器，称为桥间差速器。其作用是在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时，使前后驱动车轮之间产生差速作用。

图2 典型的差速器结构图
1 轴承 2.8 差速器壳 3.5 调整垫片 4 半轴齿轮
6 行星齿轮 7 从动椎齿轮 9 行星齿轮轴
国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。
大多数汽车采用行星齿轮式差速器，普通锥齿轮差速器由两个或四个圆锥行星齿轮、行星齿轮轴、两个圆锥半轴齿轮和左右差速器壳等组成。
2.2.3半轴
半轴是将差速器传来的扭矩再传给车轮，驱动车轮旋转，推动汽车行驶的实心轴。由于轮毂的安装结构不同，而半轴的受力情况也不同。所以，半轴分为全浮式、半浮式、3/4浮式三种型式。

1）全浮式半轴
一般大、中型汽车均采用全浮式结构。半轴的内端用花键与差速器的半轴齿轮相连接，半轴的外端锻出凸缘，用螺栓和轮毂连接。轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子轴承支承在半轴套管上。半轴套管与后桥壳压配成一体，组成驱动桥壳。用这样的支承形式，半轴与桥壳没有直接联系，使半轴只承受驱动扭矩而不承受任何弯矩，这种半轴称为“全浮式”半轴。所谓“浮”意即半轴不受弯曲载荷。
全浮式半轴，外端为凸缘盘与轴制成一体。但也有一些载重汽车把凸缘制成单独零件，并借花键套合在半轴外端。因而，半轴的两端都是花键，可以换头使用。
2）半浮式半轴
半浮式半轴的内端与全浮式的一样，不承受弯扭。其外端通过一个轴承直接支承在半轴外壳的内侧。这种支承方式将使半轴外端承受弯矩。因此，这种半袖除传递扭矩外，还局部地承受弯矩，故称为半浮式半轴。这种结构型式主要用于小客车。
图示为红旗牌CA7560型高级轿车的驱动桥。其半轴内端不受弯矩，而外端却要承受全部弯矩，所以称为半浮式支承。
3）3/4浮式半轴
3/4浮式半轴是受弯矩的程度介于半浮式和全浮式之间。此式半轴应用不多，只在个别小卧车上应用，如华沙M20型汽车。
2.2.4桥壳
1）整体式桥壳
整体式桥壳因强度和刚度性能好，便于主减速器的安装、调整和维修，而得到广泛应用。整体式桥壳因制造方法不同，可分为整体铸造式、中段铸造压入钢管式和钢板冲压焊接式等。
2）分段式驱动桥壳
分段式桥壳一般分为两段，由螺栓将两段连成一体。分段式桥壳比较易于铸造和加工。
2.3 驱动桥的结构形式
按结构形式，驱动桥可分为三大类：
2.3.1中央单级减速驱动桥
是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在重型卡车中占主导地位。一般在主传动比小于6的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用。
2.3.2中央双级减速驱动桥
在国内的市场上，中央双级驱动桥主要有2种类型：一类载重汽车后桥设计，如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”（即系列化，通用化，标准化）程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有2个规格。由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。
2.3.3中央单级、轮边减速驱动桥
轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为2类：一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。圆锥行星齿轮式轮边减速桥由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器，轮边减速比为固定值2，它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中，中央单级桥仍具有独立性，可单独使用，需要增大桥的输出转矩，使牵引力增大或速比增大时，可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥。这类桥与中央双级减速桥的区别在于：降低半轴传递的转矩，把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边减速器上，其“三化”程度较高。但这类桥因轮边减速比为固定值2，因此，中央主减速器的尺寸仍较大，一般用于公路、非公路军用车。圆柱行星齿轮式轮边减速桥，单排、齿圈固定式圆柱行星齿轮减速桥，一般减速比在3至4.2之间。由于轮边减速比大，因此，中央主减速器的速比一般均小于3，这样大锥齿轮就可取较小的直径，以保证重型卡车对离地问隙的要求。这类桥比单级减速器的质量大，价格也要贵些，而且轮谷内具有齿轮传动，长时间在公路上行驶会产生大量的热量而引起过热；因此，作为公路车用驱动桥，它不如中央单级减速桥。

第3章驱动桥的功能和分类
3.1 驱动桥的功能
驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是：
1) 将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增大转矩；
2) 通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；
3) 通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向；④通过桥壳体和车轮实现承载及传力矩作用。
3.2 驱动桥的分类
驱动桥分非断开式与断开式两大类。

3.2.1 非断开式
驱动车轮采用非独立悬架时，应选用非断开式驱动桥。非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥，其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁，因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动，通过弹性元件与车架相连。它由驱动桥壳，主减速器，差速器和半轴组成。
3.2.2 断开式
驱动桥采用独立悬架，即主减速器壳固定在车架上，两侧的半轴和驱动轮能在横向平面相对于车体有相对运动的则称为断开式驱动桥。
为了与独立悬架相配合，将主减速器壳固定在车架（或车身）上，驱动桥壳分段并通过铰链连接，或除主减速器壳外不再有驱动桥壳的其它部分。为了适应驱动轮独立上下跳动的需要，速器与车轮之间的半轴各段之间用万向节连接。

第4章 汽车驱动桥的设计
驱动桥设计应当满足如下基本要求：
1) 选择的主减速比应能保证汽车具有最佳的动力性和燃料经济性。
2) 外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。主要是指主减速器尺寸尽量小。
3) 齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小。
4) 在各种转速和载荷下具有高的传动效率。
5) 在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性。
6) 与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动相协调。
7) 结构简单，加工工艺性好，制造容易，拆装、调整方便。
第5章 驱动桥总成技术要求
5.1 一般要求
1) 驱动桥应按照经规定程序批准的图样和技术文件制造，并应符合本标准的要求。有特殊要求时，按有关技术协议等相关文件执行。
2) 驱动桥的零部件、配套产品必须经分供方质量检验部门按相应的图样、技术条件、标准或协议规定检验合格后，才能进行总成装配。
3) 驱动桥外表面应清洁、无锈蚀、裂纹、毛刺和其它影响性能的缺陷，铸件不允许有影响质量的裂纹、夹渣、气孔等缺陷。允许用补焊及其它方法对铸件的缺陷作工艺上合理的修补，但修补后零件的机械强度和使用性能均不得降低，并应符合图样及产品技术要求。
4) 焊缝应均匀焊透、牢固可靠、整体美观、不得有漏焊、烧穿、裂纹等缺陷。3.1.5驱动桥加、放油口处、通气塞、油封以及各接合表面处不得有漏油、渗漏现象。
5) 驱动桥非加工表面涂漆应符合Q/FTB039—2001中TQ6的要求，特殊要求的按图样或相关技术文件执行。
5.2 装配调整及零部件质量要求
所有零部件均应装配齐全、正确，不得有漏装和错装，主要部位扭紧力矩及总成调整质量应符合产品图样及装配工艺的要求，其它用紧固件连接的部位应牢固可靠，扭紧力矩应符合QC/T518规定。
各零部件装配前须清洗干净，不允许有金属屑末、砂粒和污垢等，总成解体清洁度限值：轻型车≤1200mg；中型车≤4000mg；重型车≤5500mg。3.2.3主动及被动齿轮应配对检验，应符合以下要求：
1) 运转灵活，无卡滞现象；
2) 接触痕迹应不小于60%，印痕在齿高方向偏向齿顶、齿长方向偏向小端；
3) 空载或轻微负荷下，主动齿轮以1000r/min的转速分别向正反两个方向旋转时，应无异响；
4) 主、被动齿轮配对后应作配对标记。
驱动桥主动锥齿轮安装距偏差应≤±0.05mm。
驱动桥齿轮间隙变动限值应符合表1的规定。

表1驱动桥齿轮间隙变动限值mm
项目
允许值
允许变动值
主动齿轮和从动齿轮齿侧间隙
0.03～0.26
≤0.03
半轴齿轮和行星齿轮齿侧间隙
0.1～0.4
≤0.10
注：允许用控制半轴齿轮的轴向窜动量来保证半轴齿轮和行星齿轮齿侧间隙。
制动鼓与摩擦片之间间隙符合产品图样或设计文件的规定，制动鼓与摩擦片接合面不得有油污、水等杂物。
中、重型车差速锁在规定条件下，接合、分离应彻底、灵活，传感器应工作正常。
5.3 驱动桥性能要求
5.3.1驱动桥总成密封性能
1) 以放气阀为进气口，加一定的气压，堵塞放气阀，浸入水中，不得有明显气泡出现；
2) b）以放气阀为进气口，加压至20kPa，30s后，泄漏量不大于500ml或压力下降不大于1kPa。
5.3.2驱动桥总成台架试验性能要求
驱动桥在总成试验台上进行正、反方向运转试验，试验输入转速不低于2200r/min，正转8min，反转2min，试验前桥壳内应加入洁净的驱动桥齿轮油，试验完毕将油放净。
试验后应满足：
a）齿轮副运转应均匀，不允许有异响；
b）驱动桥总成噪声应符合表2的规定：
表2驱动桥总成的噪声

c）制动鼓运转应均匀，不允许有摩擦片接触制动鼓的磨擦声和其它杂音，制动鼓不允许有轴向窜动和明显的径向跳动；
d）各处不允许有渗油现象；
e）试验时用手触摸各总成散热部件的温度，相对于环境的最高温升不超过60℃。
5.3.3驱动桥总成静扭强度后备系数
驱动桥总成静扭强度后备系数应符合表3的规定。
表3驱动桥总成静扭强度后备系数
车型
皮卡、客车、高档载货汽车
农用运输车、经济型载货汽车
其它载货汽车
后备系数
＞2.3
＞2.5
＞2.0
注：此项要求适用于全浮式半轴。
5.3.4驱动桥桥壳垂直弯曲静刚性
驱动桥满载轴荷时，轮距范围内最大变形应不超过轮距的0.15%。
5.3.5驱动桥桥壳垂直弯曲静强度后备系数
驱动桥桥壳垂直弯曲失效（断裂或严重塑性变形）后备系数应符合表4的规定。
表4驱动桥桥壳垂直弯曲失效（断裂或严重塑性变形）后备系数
车型
皮卡、客车、高档载货汽车
农用运输车、经济型载货汽车
其它载货汽车
后备系数
＞7.0
＞6.5
＞6.0
5.3.6驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳寿命
试验数据遵循对数正态分布（或韦布尔分布），其中值疲劳寿命和最低寿命应符合表5的规定。
表5桥壳弯曲疲劳寿命
车型
皮卡、客车、高档载货汽车
农用运输车、经济型载货汽车
其它载货汽车
中值疲劳寿命
≥9.5×1000000
≥8.0×1000000
≥8.5×1000000
最低疲劳寿命
≥6.0×1000000
≥5.0×1000000
≥5.5×1000000
5.3.7驱动桥齿轮疲劳寿命
试验数据遵循对数正态分布（或韦布尔分布），其中值疲劳寿命和最低寿命应符合表6的规定。

表6齿轮疲劳寿命
车型
皮卡、客车、高档载货汽车
农用运输车、经济型载货汽车
其它载货汽车
中值疲劳寿命
≥1.0×10000000
≥5.0×1000000
≥7.5×1000000
最低疲劳寿命
≥7.0×1000000
≥3.0×1000000
≥3.5×1000000
5.4驱动桥总成锥齿轮支承刚性
驱动桥总成锥齿轮支承刚性应符合规定。
试验方法：
焊接质量的检验按JB/T5943的规定。
1) 紧固件的拧紧扭矩用扭力矩测力扳手测定，测定时只能以拧紧的方式进行。
2) 油漆涂层试验按Q/FTB039规定的方法进行。
3) 驱动桥总成各项性能试验方法按QC/T533的规定。
4) 驱动桥总成解体清洁度检查按QCn29008.13—1991附录A的规定。
5) 驱动桥半轴的性能试验方法按QC/T293的规定。
5.5驱动桥总成技术要求

参考文献
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