1、机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计第八章第八章 轮式驱动桥轮式驱动桥机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计主传动器设计；差速器设计；多桥驱动及功率循环；主传动器设计；差速器设计；多桥驱动及功率循环；半轴与桥壳；最终传动半轴与桥壳；最终传动机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计第一节第一节
2、概概 述述 1. 1. 概念：概念：传动系中最后的一个大总成，它是指变速箱或传动轴之传动系中最后的一个大总成，它是指变速箱或传动轴之后，驱动轮或驱动链轮之前所有的传动机件与壳体的总称。后，驱动轮或驱动链轮之前所有的传动机件与壳体的总称。2. 2. 分类：分类：根据行驶系的不同，驱动桥可分为轮式和履带式驱动桥根据行驶系的不同，驱动桥可分为轮式和履带式驱动桥两种。轮式驱动桥主要有两种。轮式驱动桥主要有整体式驱动桥整体式驱动桥和和转向驱动桥转向驱动桥两类。两类。 3. 3. 作用：作用：将来自变速箱的发动机动力经将来自变速箱的发动机动力经减速增扭减速增扭并并改变传动方向改变传动方向后，分配给左、右驱
3、动轮，并通过差速器允许后，分配给左、右驱动轮，并通过差速器允许左、右驱动轮以不同左、右驱动轮以不同转速旋转转速旋转。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计主传动器主传动器差速器差速器 半轴半轴桥壳桥壳最终传动最终传动主传动器主传动器降低转速、增加扭矩、改变扭矩的传递方向。降低转速、增加扭矩、改变扭矩的传递方向。 差速器差速器使两侧车轮不等速旋转，以适应不同路面和转向。使两侧车轮不等速旋转，以适应不同路面和转向。 半轴半轴将扭矩从差速器传给车轮。将扭矩从差速器传给车轮。 桥壳桥壳是主减速器、差速
4、器等传动装置的安装基础。是主减速器、差速器等传动装置的安装基础。最终传动最终传动传动系最后一个减速增扭机构。传动系最后一个减速增扭机构。4.4.组成组成机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计ZL40装载机驱动桥（装载机驱动桥（整体式驱动桥整体式驱动桥）机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计WYL60C液压挖掘机转向驱动桥（液压挖掘机转向驱动桥（转向驱动桥转向驱动桥）机械与动力工程学院机械与动力
5、工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计第二节第二节 主传动器设计主传动器设计一、锥齿轮传动简述一、锥齿轮传动简述 由于由于弧齿锥齿轮、双曲面齿锥齿轮弧齿锥齿轮、双曲面齿锥齿轮具有承载能力强，传动平稳，容具有承载能力强，传动平稳，容易实现大传动比的优点，广泛用在汽车、拖拉机和工程机械主传动上；易实现大传动比的优点，广泛用在汽车、拖拉机和工程机械主传动上； 差速器齿轮由于相对运动少，而且同时啮合的齿轮数量较多，通常差速器齿轮由于相对运动少，而且同时啮合的齿轮数量较多，通常采用采用直齿锥齿轮直齿锥齿轮。机械与动力工程学院机械与
6、动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计 主传动齿轮主要有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿主传动齿轮主要有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。轮和蜗轮蜗杆等形式。在现代机器的驱动桥上，应用最广在现代机器的驱动桥上，应用最广泛的主减速齿轮型式是泛的主减速齿轮型式是“格里森格里森”(Gleason)(Gleason)制制或或“奥利奥利康康”(0erlikon)(0erlikon)制螺旋锥齿轮制螺旋锥齿轮和和双曲面齿轮双曲面齿轮。在双级主减。在双级主减速器中，通常还加一对速器中，通常还加一对圆柱齿轮圆柱齿轮或一或
7、一组组行星齿轮行星齿轮。在在某些公共汽车、某些公共汽车、无轨电车和无轨电车和超重型超重型载货汽车载货汽车的主减速的主减速器上，有时也采用器上，有时也采用蜗轮传动蜗轮传动。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计种种 类类直齿直齿弧齿弧齿双曲面齿双曲面齿承载能力承载能力小小大大最大最大传动平稳性传动平稳性差差好好最好最好小齿轮齿数小齿轮齿数一般大于一般大于1414一般大于一般大于6 6可以为可以为1 1两轴关系两轴关系交于一点交于一点交于一点交于一点空间交叉空间交叉传动时沿齿长滑动传动时沿齿长滑动
8、无无无无有有传动效率传动效率高高高高较高较高润润 滑滑同普通齿轮同普通齿轮同普通齿轮同普通齿轮特殊齿轮油特殊齿轮油工工 艺艺 性性简单简单复杂复杂复杂复杂设计计算设计计算简单简单复杂复杂更复杂更复杂齿线形状为直齿线形状为直线，加工方便；线，加工方便；齿数不能太小，齿数不能太小，会发生根切；会发生根切；齿轮重叠系数齿轮重叠系数小，齿面接触小，齿面接触区小，传动噪区小，传动噪声大，承载能声大，承载能力小力小。齿线形状为曲齿线形状为曲线，齿轮重叠线，齿轮重叠系数大，同时系数大，同时啮合的齿数比啮合的齿数比直齿锥齿轮多，直齿锥齿轮多，传递载荷的能传递载荷的能力较大，传动力较大，传动也比较平稳。也比较平
9、稳。还具有主动齿还具有主动齿轮轴线可相对轮轴线可相对从动齿轮轴线从动齿轮轴线偏移的特点，偏移的特点，在总体布置上在总体布置上可增大离地间可增大离地间歇或降低重心；歇或降低重心；齿面间相对滑齿面间相对滑动较大动较大。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计双曲面齿轮传动双曲面齿轮传动 双曲面齿轮传动如图所示。其特点是主、从双曲面齿轮传动如图所示。其特点是主、从动齿轮的轴线相互垂直而不相交，空间交叉角动齿轮的轴线相互垂直而不相交，空间交叉角(即将一轴线平移，使之与另一轴线相交的交角即将一轴线平移，使
10、之与另一轴线相交的交角)也都采用也都采用90夹角。主动齿轮轴线相对从动齿轮夹角。主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线在空间偏移一距离轴线在空间偏移一距离E，此距离称为，此距离称为偏移距偏移距。 由于偏移距由于偏移距E的存在，使的存在，使主动齿轮螺旋角主动齿轮螺旋角1大大于从动齿轮螺旋角于从动齿轮螺旋角2（见右图）。（见右图）。 螺旋角是指在锥齿轮节锥表面展开图上的任意螺旋角是指在锥齿轮节锥表面展开图上的任意一点一点A的切线的切线TT与该点和节锥顶点连线之间的夹角。与该点和节锥顶点连线之间的夹角。在齿面宽中点处的螺旋角称为中点螺旋角。通常不在齿面宽中点处的螺旋角称为中点螺旋角。通常不特殊说明，则螺旋角系
11、指中点螺旋角。特殊说明，则螺旋角系指中点螺旋角。双曲面齿轮传动 机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计2121coscosFF齿轮传动比齿轮传动比 令 K=cos2/cos1112211220coscosrrrFrFisr1、r2分别为主、从动齿轮平均分度圆半径 说明：说明： （1）当尺寸相同时，）当尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比双曲面齿轮传动有更大的传动比。 （2）当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，）当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比双曲面主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮
12、有较大的直径，相应的螺旋锥齿轮有较大的直径，较高的轮齿强度以及较较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度大的主动齿轮轴和轴承刚度。 （3）当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，）当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮直双曲面从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮为小径比相应的螺旋锥齿轮为小，因而有，因而有较大的较大的离地间隙离地间隙。根据啮合面上法向力相等，可求根据啮合面上法向力相等，可求出主、从动齿轮圆周力之比出主、从动齿轮圆周力之比：由于由于12，所以系数，所以系数 K1，一般为，一般为 1.251.50机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工
13、程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计 一般情况下，当要求一般情况下，当要求传动比大于传动比大于4.5而轮廓尺寸又而轮廓尺寸又有限时，有限时，采用双曲面齿轮传动采用双曲面齿轮传动更合理。这是因为如果更合理。这是因为如果保持主动齿轮轴径不变，则双曲面从动齿轮直径比螺保持主动齿轮轴径不变，则双曲面从动齿轮直径比螺旋齿轮小，可增大驱动桥离地间隙。旋齿轮小，可增大驱动桥离地间隙。 当当传动比小于传动比小于2时，双曲面主动齿轮相对螺旋锥齿时，双曲面主动齿轮相对螺旋锥齿轮主动齿轮显得过大，占据了过多空间，这时轮主动齿轮显得过大，占据了过多空间，这时可选用可选用弧齿锥齿轮传动弧齿锥齿轮传动
14、，因为螺旋锥齿轮传动具有较大的差，因为螺旋锥齿轮传动具有较大的差速器可利用空间。速器可利用空间。 对于对于中等传动比中等传动比，两种齿轮传动均可采用，两种齿轮传动均可采用。 机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计驱动桥的离地间隙驱动桥的离地间隙 H H尺寸取决于主传动器从动锥齿轮的直径；在同样主传动比下，主尺寸取决于主传动器从动锥齿轮的直径；在同样主传动比下，主动锥齿轮齿数越多，相应的从动锥齿数就越多，直径就越大；动锥齿轮齿数越多，相应的从动锥齿数就越多，直径就越大； 在保证所要求的传动比及足
15、够的轮齿强度条件下，应尽可能减小主在保证所要求的传动比及足够的轮齿强度条件下，应尽可能减小主动齿轮齿数，从而减小从动齿轮直径，保证足够的最小离地间隙。动齿轮齿数，从而减小从动齿轮直径，保证足够的最小离地间隙。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计二、主传动的型式二、主传动的型式1 1单级减速主传动器单级减速主传动器 2 2双级减速主传动器双级减速主传动器 3.3.贯通式主传动器贯通式主传动器 机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工
16、程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计1 1、单级减速主传动器、单级减速主传动器 结构简单，重量结构简单，重量较轻，尺寸小，成本较轻，尺寸小，成本低；但由于主动锥齿低；但由于主动锥齿轮的最小齿数受到限轮的最小齿数受到限制，传动比不能过大，制，传动比不能过大，一般一般不超过不超过7.67.6。大量用于大量用于中小型工程中小型工程机械机械和汽车中。和汽车中。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计2 2、双级减速主传动器、双级减速主传动器 结构复杂，尺寸大，重量大，也相应增大传动轴的夹角，但结构复杂
17、，尺寸大，重量大，也相应增大传动轴的夹角，但传动比较大，一般传动比较大，一般7 79 9，最大可达，最大可达1212，也容易保证离地间隙。，也容易保证离地间隙。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计(1) 第一级为锥齿轮，第一级为锥齿轮， 第二级为圆柱齿轮第二级为圆柱齿轮;(2) 第一级为锥齿轮，第一级为锥齿轮， 第二级为行星齿轮；第二级为行星齿轮；(3) 第一级为行星齿轮，第一级为行星齿轮， 第二级为锥齿轮第二级为锥齿轮;(4) 第一级为圆柱齿轮，第一级为圆柱齿轮， 第二级为锥齿轮。第二级为
18、锥齿轮。 对于第一级为锥齿轮、第二对于第一级为锥齿轮、第二级为圆柱齿轮的双级主减速器，级为圆柱齿轮的双级主减速器，可有可有纵向水平纵向水平（图（图d）、）、斜向斜向（图（图e）和和垂向垂向（图（图f）三种布置方案。三种布置方案。整体式双级主减速器有多种结构方案:(1)(2)(3)(4)机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计第一级圆锥齿轮上置方案（第一级圆锥齿轮上置方案（减小纵向尺寸和传动轴间夹角减小纵向尺寸和传动轴间夹角）仅适用于机架较高、车轮较大的工程机械仅适用于机架较高、车轮较大的工程机械
19、机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计3 3、贯通式主传动器、贯通式主传动器 两桥间串联两桥间串联两级主传动器来解决轴的贯通问题两级主传动器来解决轴的贯通问题机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计轮胎式工程机械行驶时两侧车轮转速可能不相等：轮胎式工程机械行
20、驶时两侧车轮转速可能不相等： 当车辆转向时，外侧车轮走过的距离要比内侧车轮当车辆转向时，外侧车轮走过的距离要比内侧车轮走过的距离长；走过的距离长； 当在高低不平的地面上行驶时，左右车轮走过的路当在高低不平的地面上行驶时，左右车轮走过的路面长度不总是相等的；面长度不总是相等的； 当左右驱动轮轮胎气压不等，胎面磨损程度不同或当左右驱动轮轮胎气压不等，胎面磨损程度不同或左右负载不均时，两侧轮胎的滚动半径不是绝对相等的。左右负载不均时，两侧轮胎的滚动半径不是绝对相等的。 第三节第三节 差速器设计差速器设计机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动
21、力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计v 功用 使左右车轮可以不使左右车轮可以不同的车速进行纯滚动或同的车速进行纯滚动或直线行驶。保证各驱动直线行驶。保证各驱动轮在各种运动条件下的轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与动力传递，避免轮胎与地面间打滑。地面间打滑。 一、功用和类型 将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴，使两侧将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴，使两侧的车轮驱动力相等。的车轮驱动力相等。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计v 分类轮间差速器轮间差速器轴间差速器轴间差速器普通差
22、速器普通差速器防滑差速器防滑差速器：齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等。等。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计二、普通锥齿轮式差速器1、组成机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计 直线行驶直线行驶时，行星轮时，行
23、星轮只有公转，当行星齿轮随只有公转，当行星齿轮随差速器壳体公转时，差速器壳体公转时，左右左右半轴的角速度和主传动从半轴的角速度和主传动从动齿轮的角速度相等动齿轮的角速度相等。转转弯弯时，时，行星轮既有公转，行星轮既有公转，同时有自转同时有自转。考察当行星。考察当行星轮有自转时，行星齿轮上轮有自转时，行星齿轮上A、B两点的圆周速度。两点的圆周速度。2、 运动学分析612r35124ABCr运动学方程运动学方程0212xBrrrV02xArrV0 xBrrV0 xArrrV01机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设
24、计工程机械底盘设计 以以行星轮为脱离体行星轮为脱离体，设行星轮相对行星架运动的速度为，设行星轮相对行星架运动的速度为x，则行，则行星齿轮所受的摩擦阻力矩为星齿轮所受的摩擦阻力矩为M。由于。由于M的存在，使两半轴齿轮对行的存在，使两半轴齿轮对行星轮产生附加作用力星轮产生附加作用力P。 由于由于x的存在，使两侧车轮的速度分别发生变化的存在，使两侧车轮的速度分别发生变化1、2，21rPPM)2(1rPPM)2(2左侧车轮左侧车轮的驱动力矩的驱动力矩M1为为 右侧车轮右侧车轮的驱动力矩的驱动力矩M2为为 3动力学分析机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程
25、学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计l 1）直线行驶时，）直线行驶时， 1=2= ，=0， x=0。行星轮、半轴齿。行星轮、半轴齿轮、差速器壳间没有相对运动，作为一个整体一起转动。轮、差速器壳间没有相对运动，作为一个整体一起转动。l 2）在）在 =0时，时， 1=-2。即：用。即：用传动系的手制动紧急刹车传动系的手制动紧急刹车时，时，差速器壳的速度迅速降为零，但由于两侧车轮的附着条件不可能差速器壳的速度迅速降为零，但由于两侧车轮的附着条件不可能完全相同，它们不可能同时停止，这时可能会出现两车轮转向相完全相同，它们不可能同时停止，这时可能会出现两车轮转向相反，造成车辆甩尾。反，
26、造成车辆甩尾。l 3）转弯时，由于地面的附着作用，两侧车轮在平均转速不变）转弯时，由于地面的附着作用，两侧车轮在平均转速不变的条件下，内侧车轮速度较慢，由于的条件下，内侧车轮速度较慢，由于M的存在，使内侧车轮驱的存在，使内侧车轮驱动力矩较大；外侧车轮速度较快，其驱动力矩较小。动力矩较大；外侧车轮速度较快，其驱动力矩较小。l 4）如果不计）如果不计M ，则两车轮的驱动力矩相同，即差速器总是，则两车轮的驱动力矩相同，即差速器总是平均分配输入转矩，具有平均分配输入转矩，具有的特性。可能出现一侧完全的特性。可能出现一侧完全打滑，并以打滑，并以2 的速度转动，而且另一侧完全不动的情况。的速度转动，而且另
27、一侧完全不动的情况。 4讨论机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计 克服普通差速器当一边车轮陷入泥泞克服普通差速器当一边车轮陷入泥泞时另一侧车轮也失效的缺点，目前有许多时另一侧车轮也失效的缺点，目前有许多方法，大体上可以分为两类。方法，大体上可以分为两类。一是采用差速锁使差速器失效；一是采用差速锁使差速器失效；二是增大差速器的内部阻力，限制滑动。二是增大差速器的内部阻力，限制滑动。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机
28、械底盘设计工程机械底盘设计89三、差速锁三、差速锁 当当一侧车轮打滑一侧车轮打滑时，利用离时，利用离合器将一个半轴齿轮和差速器壳合器将一个半轴齿轮和差速器壳体连接一起，从而限制行星轮的体连接一起，从而限制行星轮的自转。自转。这样两侧驱动轮便可以得这样两侧驱动轮便可以得到由附着力决定的驱动力矩，从到由附着力决定的驱动力矩，从而充分利用不打滑侧车轮的附着而充分利用不打滑侧车轮的附着力，驱动车辆前进。力，驱动车辆前进。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计 限滑差速器是利用限滑差速器是利用差速器内部
29、摩擦阻力增差速器内部摩擦阻力增大时，低速车轮驱动力大时，低速车轮驱动力增大的原理，在差速器增大的原理，在差速器内部设计内部设计摩擦离合器摩擦离合器，人为增加差速器的内部人为增加差速器的内部阻力，保证一侧车轮无阻力，保证一侧车轮无法驱动时另一侧车轮仍法驱动时另一侧车轮仍有相当的驱动力。有相当的驱动力。四四 、限滑差速器、限滑差速器 这种差速器使用中不这种差速器使用中不需要操作，它可以自动需要操作，它可以自动的增加慢速一侧的驱动的增加慢速一侧的驱动力；但是过大的摩擦转力；但是过大的摩擦转矩将影响差速性能，导矩将影响差速性能，导致轮胎磨损加剧，燃油致轮胎磨损加剧，燃油消耗增多，转向沉重等消耗增多，转
30、向沉重等不良后果，并且随摩擦不良后果，并且随摩擦转矩的增大而更严重。转矩的增大而更严重。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计五、差速器设计要点五、差速器设计要点差速器外壳与主传动的从动锥齿轮安装在一起，确定从差速器外壳与主传动的从动锥齿轮安装在一起，确定从动锥齿轮时，要考虑差速器的安装空间；反之，确定差动锥齿轮时，要考虑差速器的安装空间；反之，确定差速器外壳尺寸时，也受到从动锥齿轮及主动锥齿轮前支速器外壳尺寸时，也受到从动锥齿轮及主动锥齿轮前支承的限制。承的限制。从差速器载荷情况来看，由主传
31、动传来的转矩要通过差从差速器载荷情况来看，由主传动传来的转矩要通过差速器分配给车轮，所以在差速器行星齿轮上承受的力也速器分配给车轮，所以在差速器行星齿轮上承受的力也比较大。比较大。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计六、差速器设计要点六、差速器设计要点行星轮数目：根据承载情况而定，重型作业机械均采用行星轮数目：根据承载情况而定，重型作业机械均采用四个，轻型作业机械采用两个；行星轮也存在装配关系，四个，轻型作业机械采用两个；行星轮也存在装配关系，（z z1 1+z+z2 2）/ /n nt t
32、 = = 整数。整数。差速器齿轮：齿形通常为差速器齿轮：齿形通常为直齿直齿。由于实际啮合频率不高，。由于实际啮合频率不高，主要进行主要进行弯曲强度设计弯曲强度设计；差速器齿轮相对其轴的转速不；差速器齿轮相对其轴的转速不大，且内部摩擦阻力可起到限滑差速器作用，因而大，且内部摩擦阻力可起到限滑差速器作用，因而行星行星轮、半轴齿轮的支承没有必要采用滚动轴承轮、半轴齿轮的支承没有必要采用滚动轴承；为获得较；为获得较大模数和较高弯曲强度，大模数和较高弯曲强度，行星轮齿数应该尽量的少行星轮齿数应该尽量的少。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力
33、工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计 一一 、半轴的型式、半轴的型式 半轴是在差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴。半轴是在差速器与驱动轮之间传递动力的实心轴。 根据轮毂的安装结构，可分为全浮式和半浮式两种型式。根据轮毂的安装结构，可分为全浮式和半浮式两种型式。 半轴与驱动轮毂在桥壳上的支承形式决定了它的受力情况。半轴与驱动轮毂在桥壳上的支承形式决定了它的受力情况。第五节第五节 半轴与桥壳半轴与桥壳机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计全浮式：全浮式：桥壳通过两幅相距较远的轴承支承在轮毂上。
34、半轴两桥壳通过两幅相距较远的轴承支承在轮毂上。半轴两端只承受驱动转矩而不承受任何其他反力和弯矩。广泛使用。端只承受驱动转矩而不承受任何其他反力和弯矩。广泛使用。半浮式：半浮式：半轴通过一个轴承直接支承在桥壳外端。半轴外端除半轴通过一个轴承直接支承在桥壳外端。半轴外端除传递驱动转矩外，还承受地面反力产生的弯矩和轴向力，内端传递驱动转矩外，还承受地面反力产生的弯矩和轴向力，内端仅承受来自差速器齿轮的转矩。用于反力弯矩较小的车辆。仅承受来自差速器齿轮的转矩。用于反力弯矩较小的车辆。全浮式全浮式半浮式半浮式机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与
35、动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计二二 、驱动桥壳、驱动桥壳 驱动桥壳的主要作用是承受载荷，它承受重力并传递给驱动桥壳的主要作用是承受载荷，它承受重力并传递给车轮，又承受地面作用给车轮的各种反作用力并传递给车架，车轮，又承受地面作用给车轮的各种反作用力并传递给车架，因此要求桥壳必须具有足够的强度和刚度。因此要求桥壳必须具有足够的强度和刚度。机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计驱动桥壳的强度计算驱动桥壳的强度计算 工程机械作业过程中，驱动桥受力复杂，一般按三种工况进工程机械作业过程中
36、，驱动桥受力复杂，一般按三种工况进行强度计算：行强度计算：1 1 最大牵引力工况；最大牵引力工况；2 2 满载制动工况；满载制动工况；3 3 侧滑工况侧滑工况路面对车轮作用力：垂直反力（支承力），纵向反力（牵引力和制动力），侧向反力路面对车轮作用力：垂直反力（支承力），纵向反力（牵引力和制动力），侧向反力机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计 1最大牵引力工况最大牵引力工况 假定机械在满载状态，并且驱动轮产生最大牵引力。不计偏载，Ga=0，则Y1=Y2=0；驱动桥壳承受垂直力Z1=Z2=Z和水
37、平力PK作用产生的弯曲应力。 （1）地面作用于车轮上的垂直反力Z产生的弯矩MZ： MZ = Zl （2）水平驱动力PK产生的弯矩最大值MPK： MPK = Zl 合成后得总弯矩Mu 弯曲应力u为 （3）PK产生的转矩，也要通过中央传动主动齿轮的轴承作用到桥壳上，所以桥壳承受转矩M的最大值为： M = Zrd 扭转应力 合成应力 22PKZuMMMuuuWMWM223u机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计 2 2满载制动工况满载制动工况 满载制动工况是假定机械在满载状态紧急刹车，驱动桥承受负荷
38、力、地面附着力、惯性力共同产生的弯曲应力。 垂直作用力产生的弯矩Mz 水平作用力产生的弯矩MPK 制动力产生的转矩M 需要说明的是，这时的转矩M主要是通过制动器传到桥壳的。21lGmMaz21lGmMaPK21darGmM机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计 3 3侧滑工况侧滑工况 侧滑工况是机器在坡道上横向行驶或高速拐弯时的情况。这时，由于重力（或离心力）产生了侧向力Ga，使车轮受到了一个侧向力Y，要考虑这个力产生的弯矩。这时地面对两边车轮的反力不相等（即Z1Z2），应该两边分别计算。 取
39、静力平衡得Z 1的最大值为 Y1的最大值为 Y1= Z 1 Z 2的最小值为 Y 2的值为 Y 2= Z 2 agaGBHGZ21agaGBHGZ22机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计第六节第六节 最终传动最终传动 1 1轮边减速器轮边减速器 一般布置在车轮轮辋空间处。一般布置在车轮轮辋空间处。1+-机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计2 2差速器两侧减速器差速器两侧减速器布置在差速器两侧。布置在差速器两侧。WA380-3装载机驱动桥原理图装载机驱动桥原理图 机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院机械与动力工程学院工程机械底盘设计工程机械底盘设计练习练习 画简图对普通圆锥齿轮差速器进行动力学分画简图对普通圆锥齿轮差速器进行动力学分析，并说明其缺点和原因。析，并说明其缺点和原因。
