車輛傳動(dòng)系教材

1、目 錄第四章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)第一節(jié) 概 述1 . 傳動(dòng)系的任務(wù)2. 傳動(dòng)系的類型第二節(jié) 離合器1.離合器的功能2.離合器工作原理第三節(jié) 機(jī)械式變速器1. 機(jī)械變速器的功能2. 變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理第一節(jié) 萬(wàn)向節(jié)一、萬(wàn)向節(jié)的功用和類型二、十字軸萬(wàn)向節(jié) 1、十字軸萬(wàn)向節(jié)的構(gòu)造 2、十字軸萬(wàn)向節(jié)的工作原理 3、十字軸萬(wàn)向節(jié)的計(jì)算三、 等速萬(wàn)向節(jié)1、 球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)2、 球籠式等角速萬(wàn)向節(jié) 四、傳動(dòng)軸第二節(jié) 驅(qū)動(dòng)橋一、概述二、輪胎式工程機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋1、 驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造2、 轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造3、 差速器（1） 差速器的功用（2） 差速器的原理（3） 差速器的結(jié)構(gòu)形式（4） 差速器的設(shè)計(jì)4、 主傳動(dòng)與輪邊

2、傳動(dòng)（1） 結(jié)構(gòu)形式（2） 錐齒輪的設(shè)計(jì)（3） 驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)圓錐齒輪的強(qiáng)度校核5、 半軸計(jì)算6、 橋殼計(jì)算三、履帶式驅(qū)動(dòng)橋1、 履帶驅(qū)動(dòng)橋的組成和功用（1） 中央傳動(dòng)（2） 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)（3） 制動(dòng)器 （4） 終傳動(dòng)第五章 液力機(jī)械傳動(dòng)系第一節(jié) 概 述第二節(jié) 液力變矩器2 . 1 液力變矩器的結(jié)構(gòu)和工作原理22 液力變矩器的分類與選型2 . 3液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的共同工作第三節(jié) 動(dòng)力換檔變速器3 . 1概述3 . 2動(dòng)力換檔變速器基本型式和方案選擇3 . 3定軸式動(dòng)力換檔變速器3.4 行星式動(dòng)力換檔變速器3 . 5動(dòng)力換檔變速器的液壓操縱系統(tǒng)第四章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)第一節(jié) 概 述1 . 傳動(dòng)系的任務(wù)本

3、教材討論的傳動(dòng)系只是針對(duì)車輛的，對(duì)其它機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)不作介紹。傳動(dòng)系是發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛車輪負(fù)載之間的動(dòng)力傳動(dòng)裝置。它滿足使用上對(duì)車輛性能的要求，主要有以下幾項(xiàng)：（1） 保證車輛在各種使用工況下所必需的牽引力變化范圍，一般達(dá)數(shù)十倍。這是因?yàn)檐囕v實(shí)際使用重量、道路坡度、路面好壞等均在很大范圍內(nèi)變化所致。（2） 保證車輛在各種使用工況對(duì)速度的變化要求，這一速度變化范圍應(yīng)從零到最高車速。在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下，可獲得倒檔行駛。車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)，能以外輪轉(zhuǎn)得快、內(nèi)輪轉(zhuǎn)得慢的不同轉(zhuǎn)速正常轉(zhuǎn)向。（3） 在保證上述基本要求的同時(shí)，應(yīng)保證汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。2. 傳動(dòng)系的類型 由于車輛類型很多，要求

4、各異，所以從傳動(dòng)系的任務(wù)出發(fā)，其完成的方法也不盡相同，必然出現(xiàn)各種不同類型。較常用的有：機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)等四種。二、 機(jī)械傳動(dòng)它主要由離合器、機(jī)械變速器、傳動(dòng)軸及驅(qū)動(dòng)橋組成。由于機(jī)械傳動(dòng)效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、所以廣泛應(yīng)用于各種車輛上。我國(guó)生產(chǎn)的汽車、拖拉機(jī)基本上都采用機(jī)械傳動(dòng)，小型工程機(jī)械也有采用該傳動(dòng)方式的。由于我公司的各種車輛上很少采用機(jī)械傳動(dòng)，只是簡(jiǎn)單介紹，不作詳細(xì)論述。三、 液力機(jī)械傳動(dòng)液力傳動(dòng)的主要元件為液力變矩器與偶合器與動(dòng)力換檔變速器相配合使用，特別是變矩器在車輛上廣泛應(yīng)用。變矩器能使傳動(dòng)系獲得無(wú)級(jí)變速和變矩的能力；良好的自動(dòng)適應(yīng)性既提高了

5、操縱性又提高了車輛的通過性；變矩器還可以吸收振動(dòng)和沖擊，有效提高傳動(dòng)系和發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，同時(shí)也改善了舒服性。但是由于其效率低，使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，一度曾使其失去了應(yīng)用價(jià)值。后來(lái)液力傳動(dòng)與機(jī)械變速器組合形成液力機(jī)械傳動(dòng)后，其功能得到擴(kuò)展，才有了迅速發(fā)展的趨勢(shì)。液力傳動(dòng)是工程機(jī)械行走傳動(dòng)系的主要傳動(dòng)方式，我國(guó)的裝載機(jī)、推土機(jī)等基本上都應(yīng)用液力傳動(dòng)，第五章就針對(duì)液力傳動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)討論。四、 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)主要由油泵與液壓馬達(dá)組成，一般行走傳動(dòng)都采用閉式液壓傳動(dòng)。油泵將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩變?yōu)楣ぷ饔偷膲毫?，壓力油?jīng)管路至各控制元件至液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)再將油壓轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)車輪。其優(yōu)點(diǎn)是可連續(xù)地

6、在正、倒車行駛工況內(nèi)平穩(wěn)地進(jìn)行無(wú)級(jí)變速，非常接近理想待性，傳動(dòng)系零件數(shù)大大減少，布置方便，同時(shí)可利用液流的阻力進(jìn)行動(dòng)力制動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)工況可自動(dòng)調(diào)節(jié)保持在最佳工況，用控制閥控制車速，制動(dòng)操縱輕便。 液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是效率低、價(jià)格高，同時(shí)液壓元件不適應(yīng)車輛高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷和轉(zhuǎn)速變化頻繁等不利工作條件，因而在高速行駛的車輛上很少采用。但是對(duì)于低速以工作為主的車輛，例如路面機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、車站、港口、機(jī)場(chǎng)等車輛上大量采用液壓傳動(dòng)。 由于液壓傳動(dòng)在我公司的各種車輛行走上都采用，第六章有專門論述，本節(jié)不再詳述。五、 電力傳動(dòng)電力傳動(dòng)很早就在城市大客車上得到應(yīng)用，但是因其重量大、造價(jià)高、效率低等缺點(diǎn)沒有得到推廣。

7、但是在上世紀(jì)六十年代隨著采礦業(yè)的發(fā)展，需要載重量大、爬坡能力高的運(yùn)輸車輛，它才得到了快速發(fā)展，我國(guó)各大露天礦的大型自卸車都為電傳動(dòng)。一般中小功率車輛沒有采用電傳動(dòng)的，在此我們不作為一種車輛行走傳動(dòng)方式來(lái)討論。第二節(jié) 離合器1. 離合器的功能 在以內(nèi)然機(jī)為動(dòng)的車輛機(jī)械傳動(dòng)系中,離合器是用來(lái)切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞,以保證:在起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順接合,使汽車能平穩(wěn)起步;在換檔時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系迅速?gòu)氐追蛛x,減少變速器中齒輪之間的沖擊,便于換檔;在工作中受到過大的載荷時(shí),靠離合器打滑保護(hù)傳動(dòng)系,防止傳動(dòng)系零件因過載而損壞。2. 離合器工作原理當(dāng)離合器接合時(shí)，主、從動(dòng)摩擦元件總時(shí)經(jīng)歷由轉(zhuǎn)速不

8、等到轉(zhuǎn)速一致的滑磨過程。第三節(jié) 機(jī)械式變速器1 機(jī)械變速器的功能變速器的功用是根據(jù)車輛不同的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使車輛具有合適的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作；為保證車輛倒車以及使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠分離，變速器具有空檔和倒檔；一般大型車輛變速器還有動(dòng)力輸出裝置。2 變速器的結(jié)構(gòu)及工作原理 變速器的結(jié)構(gòu)必須滿足使用性能、制造條件、維修方便等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，應(yīng)從齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)、軸的布置型式、注滑和密封以及倒檔布置等方面綜合考慮。齒輪型式：有直齒和斜齒圓柱齒輪。直齒齒輪由于嚙合性能較差，重合系數(shù)小，強(qiáng)度低，噪聲大等原因，僅在變速器中

9、不常用的低檔以及行星齒輪變速器中應(yīng)用。目前一般小型車輛大都采用斜齒輪，但大型車輛也有采用直齒齒輪。換檔結(jié)構(gòu)型式：分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。直齒滑動(dòng)齒輪換檔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時(shí)齒端受到很大沖擊，從而導(dǎo)致齒輪旱期損壞、滑動(dòng)花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等現(xiàn)象，一般車輛除一檔及倒檔外很少采用。嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動(dòng)使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動(dòng)載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套又分為內(nèi)齒接合式和負(fù)齒接合式。同步器換檔可保證齒輪在換檔時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分的發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換檔時(shí)間，從而提高了車輛的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，同

10、時(shí)該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸的所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前由于同步器換檔的優(yōu)點(diǎn)突出，所有的汽車上基本都采用。第一節(jié) 萬(wàn)向節(jié)一、 萬(wàn)向節(jié)的功用和類型在許多工程機(jī)械底盤的傳動(dòng)系統(tǒng)中，都裝有萬(wàn)向傳動(dòng)裝置。例如ZL50裝載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，變速箱和前、后驅(qū)動(dòng)橋之間，都裝有萬(wàn)向傳動(dòng)裝置。下述幾種情況需要采用萬(wàn)向傳動(dòng)裝置：1） 需要傳遞動(dòng)力的兩個(gè)部件距離較遠(yuǎn)，它們的軸線不在同一中心線上。如ZL50裝載機(jī)變速箱和驅(qū)動(dòng)橋之間的連接。2） 既要傳遞動(dòng)力，又要經(jīng)常有角度變化的兩交叉軸之間。如QL16起重機(jī)的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，既作驅(qū)動(dòng)又作轉(zhuǎn)向，其半軸和最終傳動(dòng)太陽(yáng)輪

11、之間的連接。3） 連接傳動(dòng)的兩部件，雖然其連接軸線是同心的，但考慮到安裝誤差和工作過程中車架的變形，容易引起軸線偏移。如ZL30如裝載機(jī)變矩器軸出軸和變速箱輸入軸之間的連接?？梢?，萬(wàn)向節(jié)的功用是在兩軸不同心或成一定角度的情況下傳遞扭矩。萬(wàn)向節(jié)有彈性和剛性兩種，剛性萬(wàn)向節(jié)又可分為不等角速萬(wàn)向節(jié)和等角速萬(wàn)向節(jié)兩種。不等角速萬(wàn)向節(jié)又稱為十字軸萬(wàn)向節(jié)。二、 十字軸萬(wàn)向節(jié)1、十字軸萬(wàn)向節(jié)的構(gòu)造工程機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)中用得最多的是普通十字軸剛性萬(wàn)向節(jié)，這種萬(wàn)向節(jié)允許相鄰兩軸間的交角為20°。兩萬(wàn)向節(jié)叉2和6的孔分別活套在十字軸4的兩對(duì)軸頸上。這樣，當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸可隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，而十字軸繞其中心可在

12、任意方向擺動(dòng)。為了減少摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，在十字軸頸和萬(wàn)向節(jié)叉孔童裝有由滾針8和套簡(jiǎn)9組成的滾針軸承。為了防止軸承在離心力的作用下，從萬(wàn)向節(jié)叉內(nèi)脫出，套簡(jiǎn)用螺釘和蓋1固定在萬(wàn)向節(jié)叉上，并用鎖片將螺釘鎖緊。十字軸是中空的，內(nèi)腔儲(chǔ)存潤(rùn)滑油并有油路3注入十字軸內(nèi)腔。為了避免潤(rùn)滑油流出及塵埃進(jìn)入軸承，在十字軸的軸頸上套裝著在金屬座內(nèi)的毛氈油封7.在十字軸的中部還裝有帶彈簧的安全閥5。如果十字軸內(nèi)腔的潤(rùn)滑油壓力大于允許值，安全閥即被頂開，而潤(rùn)滑油外溢，使油封不致因油壓過高而損壞。這樣的剛性萬(wàn)向節(jié)在軸間交角變化時(shí)傳動(dòng)可靠，傳動(dòng)效率較高，因此應(yīng)用廣泛。圖1-1所示為十字軸萬(wàn)向節(jié)的構(gòu)造。2、十字軸萬(wàn)向節(jié)的

13、工作原理萬(wàn)向節(jié)的原理如圖1-2所示。要使十字架的中心O與P1、P2兩軸線的交點(diǎn)相重合。P1軸與P2軸的速比為1，但其瞬時(shí)傳動(dòng)比隨其位置而隨時(shí)變化。因此若軸P1以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸P2將作周期性的變角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。其變化情況可分析如下： 如圖1-3(a)所示，設(shè)原動(dòng)軸P1的叉面與紙面垂直，從動(dòng)軸P2的叉面在紙面內(nèi)，設(shè)Pl的角速度恒為1，P2在此位置時(shí)的角速度為2，兩軸的夾角為。當(dāng)十字架視為與P2軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)的速度vA-2為當(dāng)十字架視為與P1軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)的速度vA-1為在此位置A點(diǎn)的瞬時(shí)切線速度只能有一個(gè)，即故得： 兩軸轉(zhuǎn)過90°，至Pl軸的叉面在紙面內(nèi)而P2軸的叉面與紙面垂直，

14、如圖1- 3(b)所示，設(shè)P2軸此時(shí)的角速度為2，同理取B點(diǎn)為參考點(diǎn)，得同理因 得 每轉(zhuǎn)90°，P2軸的瞬間角速度2就從2變到2，依此類推，因此兩軸的傳動(dòng)比 其變化情況如圖1-4所示?？梢姡瑔稳f(wàn)向節(jié)當(dāng)兩軸夾角越大，角速度2的變化幅度就越大，因而產(chǎn)生角加速度，產(chǎn)生振動(dòng)，不利于機(jī)器以均勻的速度運(yùn)行。欲除此弊，就采用了雙萬(wàn)向節(jié)。簡(jiǎn)圖如圖1-5所示，用傳動(dòng)軸C與兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)將原動(dòng)軸P1與從動(dòng)軸P2連接起來(lái)，傳動(dòng)軸C的兩部分用滑鍵相連，允許自動(dòng)調(diào)節(jié)其長(zhǎng)度。雙萬(wàn)向節(jié)可以連接平行軸(圖中5-5(a)、或兩相交軸(5-5(b)。并不是說采用了雙萬(wàn)向節(jié)就解決了瞬時(shí)速比始終等于1的問題。欲使任何瞬時(shí)主動(dòng)軸

15、與被動(dòng)軸的角速度始終相等，還要滿足下列兩條件：1) 中間軸C與原動(dòng)軸P1之間的夾角必須等于中間軸C與從動(dòng)軸P2之間的夾角，即：；2) 中間軸C兩端的叉面在同一平面內(nèi)。這樣，才能得到恒等于1的傳動(dòng)比。3、十字軸萬(wàn)向節(jié)的計(jì)算1) 軸頸變曲強(qiáng)度 如圖5-6所示十字軸的危險(xiǎn)斷面在軸頸部。 (MPa)式中 P萬(wàn)向節(jié)叉在一個(gè)軸頸上作用的圓周力(N)其值為： dj十字軸軸頸直徑dk十字軸油孔直徑十字軸許用彎曲應(yīng)力，取 250(MPa)。2)滾針接觸強(qiáng)度由赫芝-別遼耶夫公式導(dǎo)出，得j(Mpa)式中 Q每個(gè)滾針的負(fù)荷(N)； ,；Z每個(gè)滾針軸承的滾針數(shù)；k軸承特性系數(shù)，此種結(jié)構(gòu)取k=1；dj十字軸軸頸直徑；(m

16、m)dz滾針軸承滾承直徑；(mm)l滾針有效工作長(zhǎng)度；(mm)j許用接觸應(yīng)力， j30003200 (MPa)。3)滾針軸承的承載能力P (N)P=(N)式中 萬(wàn)向節(jié)輸入軸和輸出軸之間的夾角；P滾針軸承上的許用作用力(N)；n傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速(r/min)。三、 等速萬(wàn)向節(jié)工程機(jī)械除鉸接式外，均設(shè)置轉(zhuǎn)向輪。為了增加附著牽引力以提高其作業(yè)性能，往往采用全輪驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)向輪成為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)輪，必須設(shè)置變角傳動(dòng)機(jī)構(gòu)萬(wàn)向節(jié)裝置，它必須是等角速傳動(dòng)。如果在兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪各設(shè)置一套鉸鏈?zhǔn)诫p萬(wàn)向節(jié)，尺寸過大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，這個(gè)部位的變角傳動(dòng)機(jī)構(gòu)目前廣泛采用球式(球叉式或球籠式)等角速萬(wàn)向節(jié)，也有采用特殊設(shè)計(jì)的雙萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)，

17、如三銷式等角速萬(wàn)向節(jié)。在球式萬(wàn)向節(jié)中作用力經(jīng)過幾個(gè)鋼球從一個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉?zhèn)髦亮硪粋€(gè)萬(wàn)向節(jié)叉，這些鋼球應(yīng)當(dāng)總是位于兩軸夾角的等分面上，這種要求可用一對(duì)齒數(shù)相同的錐齒輪來(lái)說明，如圖形1-7(a)所示，齒輪軸線的交角為，兩個(gè)齒輪的接觸點(diǎn)P位于角的等分平面內(nèi)。P點(diǎn)對(duì)于兩個(gè)軸的圓周速度均相同，角速度也應(yīng)相等。與此相似，在球式萬(wàn)向節(jié)里，不管角如何變化，只要各鋼球的中心始終在角的等分平面內(nèi)，就可以實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)，見圖1-7(b)。等角速萬(wàn)向節(jié)在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋上應(yīng)用廣泛。下面介紹兩種常用等速成萬(wàn)向節(jié)：1、 球叉式等角速萬(wàn)向節(jié)圖1-8表示球式萬(wàn)向節(jié)的一種結(jié)構(gòu)式球叉式萬(wàn)向節(jié)。萬(wàn)向節(jié)叉1的作用力經(jīng)過各鋼球3傳到萬(wàn)向節(jié)叉5，

18、鋼球沿著曲線槽2和4移動(dòng)，曲線槽2和4分別在萬(wàn)向叉1和5中對(duì)稱地配置著，并且位于兩個(gè)互相垂直的平面上，曲線槽的中心線是兩個(gè)以O(shè)1和O2為中心的半徑相等的，見圖1-8(a)。O1和O2對(duì)萬(wàn)向節(jié)中心點(diǎn)O的距離相等。曲線槽的中心線在旋轉(zhuǎn)時(shí)組成兩個(gè)球面，兩個(gè)球面相交于圓周nn。這個(gè)圓周即是鋼球3的運(yùn)動(dòng)軌跡。由于在兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉曲線槽的位置是對(duì)稱的，故當(dāng)兩軸交角為時(shí)，所有鋼球的中心始終位于角的等分平面上。當(dāng)以某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，作用力經(jīng)一對(duì)鋼球傳遞，當(dāng)向另一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，則經(jīng)另一對(duì)鋼球傳遞。 在球叉式萬(wàn)向節(jié)中，當(dāng)個(gè)萬(wàn)向節(jié)有不大的軸向相對(duì)位移時(shí)，各鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡圓nn就會(huì)有很大的變化，所以兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉應(yīng)當(dāng)精確地互

19、相定位。為此目的，在兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉的端面之間放入定位球6，見圖1-8(a)、(b)，銷釘7插入定位球6并把它固定起來(lái)，而銷釘8又把銷釘7銷在叉上：，球面上的平面是為了拆裝萬(wàn)向節(jié)時(shí)能使鋼球3通過而設(shè)的。圖1-8(c)表明在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋上的這種萬(wàn)向節(jié)裝置。定位環(huán)9用來(lái)將萬(wàn)向件軸向固定，并承受軸向載荷。2、 球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)圖1-9表示球式萬(wàn)向節(jié)的另一種結(jié)構(gòu)球籠式萬(wàn)向節(jié)。星形套7以內(nèi)花鍵與主動(dòng)軸1相連，再用卡環(huán)9、11軸向固定。星形套外表面有六條弧形凹槽，形成鋼球的內(nèi)滾道。將六個(gè)鋼球6分別半夜在六條凹槽中，而由保持架4使鋼球中心保持在一個(gè)平面內(nèi)。球形殼8的內(nèi)表面也有相應(yīng)的，容納鋼球的六條凹槽，形成外滾

20、道。動(dòng)力由主動(dòng)軸1、星形套7、鋼球6、球形殼8傳出。 圖1-10表示球籠式萬(wàn)向節(jié)等角速傳動(dòng)原理。外滾道中心A與內(nèi)滾道中心B分別位于萬(wàn)向節(jié)小心O的兩邊，且與O等距離。鈉球小心C到A、B兩點(diǎn)的距離也相等。這些均由結(jié)構(gòu)設(shè)汁保證。保持架A的內(nèi)外球而則以萬(wàn)向節(jié)中心O為球心。由于OAOB，CA=CB，COA與COB全等，COACOB，即兩軸相交任意交角時(shí)，傳力鈉球6都位于交角平分面上。保證等角速傳動(dòng)。換言之，設(shè)計(jì)時(shí)關(guān)鍵在于使OAOB。球籠式等角速萬(wàn)向節(jié)可在兩軸交角達(dá)42°時(shí)傳遞力矩，且六個(gè)鋼球全部傳力。比之球叉式承載力大，拆裝方便。因此應(yīng)用廣泛，如前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，WL-60液壓挖掘機(jī)等均用之。四

21、、 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸是萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的一個(gè)重要組成部分，常用在變速箱和驅(qū)動(dòng)橋之間的連接。這種軸一般長(zhǎng)度長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速高，并且由于所連接的兩部件間的相對(duì)位置在經(jīng)常變化，因而要求傳動(dòng)軸長(zhǎng)度也相應(yīng)地能有所變化，以保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖5-14所示為解放汽車傳動(dòng)軸。傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)一般具有以下特點(diǎn)：1） 廣泛采用空心傳動(dòng)軸（圖1-10中13）。這是因?yàn)樵趥鬟f相同大小的扭矩情況下，空心軸具有更大的剛度，而且重量輕，節(jié)約鋼材。2） 傳動(dòng)軸是高速傳動(dòng)件，所以要求材質(zhì)分布均勻，為了避免離心力引起劇烈的振動(dòng)，要求傳動(dòng)軸的質(zhì)量沿圓周均勻分布。故通常不用無(wú)逢鋼管，而是采用鋼板卷制對(duì)焊而成。這是因?yàn)殇摪搴穸缺容^均勻，而無(wú)縫鋼管厚度并不均勻之

22、故。傳動(dòng)軸和萬(wàn)向節(jié)裝配后，要作動(dòng)平衡試驗(yàn)校正。平衡精度由離心力大小來(lái)確定，可貼焊平衡片以平衡之。平衡后的不平衡度以重徑積表示。3） 傳動(dòng)軸上有花鍵連接部分（圖1-10），傳動(dòng)軸一端焊有花鍵接頭軸，與萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉11的花鍵套連接。這樣傳動(dòng)軸總長(zhǎng)度可以允許伸縮。花鍵長(zhǎng)度應(yīng)保證傳動(dòng)軸在各種工作情況下，既不脫開又不頂死。為了潤(rùn)滑花鍵，通過油嘴注入潤(rùn)滑脂，用油封5和油封蓋18不使?jié)櫥饬?，有時(shí)還加防塵套。傳動(dòng)軸另一端則與萬(wàn)向節(jié)叉焊接成一體。 傳動(dòng)軸按其連接部分的型式不同，可分為滑動(dòng)花鍵連接和滾動(dòng)花鍵連接兩種型式。滾動(dòng)花鍵連接處是滾動(dòng)摩擦，其摩擦損失少，傳動(dòng)效率高。摩擦阻力的減少，還減少了對(duì)十字軸軸承的

23、推力，延長(zhǎng)了軸承的使用壽命。近來(lái)有些鉸接式工程機(jī)械底盤已采用滾動(dòng)花建代替滑動(dòng)花鍵，其結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。第二節(jié) 驅(qū)動(dòng)橋一、概述工程機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋按行走方式主要分輪胎式驅(qū)動(dòng)橋和履帶驅(qū)動(dòng)橋式兩類。在輪胎式工程機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋中推廣應(yīng)用自鎖式防滑差速器和濕式制動(dòng)器，是提高我國(guó)工程機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品技術(shù)水平的途徑之一。自鎖式防滑差速器既能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)扭矩在左右車輪間的不等分配，以充分利用車輛牽引力，又可以明顯地提高車輛的越野性能和經(jīng)濟(jì)性；濕式制動(dòng)器具有較高的耐用性和可靠性，其使用壽命比干式鉗盤制動(dòng)器高1.5倍以上，且制動(dòng)容量大，制動(dòng)性能好。在國(guó)外大中型輪胎式工程機(jī)械中已被廣泛采用。在履帶式工程機(jī)械的后橋中普遍采用單功

24、率流的轉(zhuǎn)向離合器和制動(dòng)器，使車輛左右轉(zhuǎn)向只有一個(gè)R=B的轉(zhuǎn)向半徑，其余轉(zhuǎn)向半徑均借助于磨擦元件的打滑來(lái)實(shí)現(xiàn)，既造成了了嚴(yán)重的功率損失，又降低了磨擦元件的使用壽命。為了提高轉(zhuǎn)向性能，減少功率損失，應(yīng)該加快研制開發(fā)類似于美國(guó)CAT公司D8N履帶式推土機(jī)的動(dòng)力差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)功率大部分經(jīng)過變速系統(tǒng)輸入中央主傳動(dòng)，另一部分功率經(jīng)傳向液壓泵馬達(dá)輸入第行星排的齒圈。在設(shè)計(jì)動(dòng)力差速式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)保證：1、當(dāng)馬達(dá)速度不等于零時(shí)，左右輸出速度相等，以保證推土機(jī)具有良好的直線行駛性能。2、當(dāng)中央主傳動(dòng)的速度等于零時(shí)，轉(zhuǎn)向液壓馬達(dá)使左右輸出的速度相等但方向相所，此時(shí)推土機(jī)圍繞其中心實(shí)現(xiàn)原位轉(zhuǎn)向，即R=B/2。

25、3、由于液壓馬達(dá)可無(wú)級(jí)變速和雙和旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了左右輸出速度差無(wú)級(jí)精確控制，使推土機(jī)的轉(zhuǎn)向半徑可無(wú)級(jí)調(diào)整，且轉(zhuǎn)向平穩(wěn)，改善了轉(zhuǎn)向改性能，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功率損失。二、輪胎式工程機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋輪胎式工程機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋的作用是：通過主傳功裝置錐齒輪改變傳力方向，通過主傳動(dòng)裝置和輪邊減速裝置將變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)速降低、扭矩增加通過差速器解決左右輪差速問題、通過差速器和半軸將動(dòng)力分別傳給左右驅(qū)動(dòng)輪，除傳動(dòng)作用外，驅(qū)動(dòng)橋還是承重裝置和行走支承裝置。 一般雙軸載重汽車多為單軸驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樵谝话懵窙r下只備足夠的附著牽引力。在路面狀況不佳或野地行駛的車輛，則作成越野型全輪驅(qū)功，如軍用車輛。各種輪胎式土方工程機(jī)械經(jīng)常行駛作業(yè)在路面不良

26、或無(wú)路的工地，全為了把全部重量用作附著重量以得到最大的附著牽引力，常采用全輪驅(qū)動(dòng)，所有車轎都是驅(qū)動(dòng)橋，其中同時(shí)起轉(zhuǎn)向作用的驅(qū)動(dòng)橋叫做轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。若干工程機(jī)械為了提高越野性能，采用低壓大輪胎。加上比之汽車要求牽引力大而車速低，故其驅(qū)功橋的減速比比汽車大。一般為l238，而中型載重汽車的驅(qū)動(dòng)橋減速比一般為611(躍進(jìn)為6.67，解放為7.63)。這就是工程機(jī)械和重型汽車多半采用輪邊減速的原因之一，因?yàn)榧词怪鱾鲃?dòng)動(dòng)采用兩級(jí)減速也不能解決這么大的傳動(dòng)比。采用輪邊減速和不采用輪邊減速相比較?？梢越档椭鱾鲃?dòng)、差速器的齒輪、半軸上傳遞的扭矩，減小這些部件的尺。減輕重量和減少金屬消耗量保證一定的離地間隙。1、

27、 驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造輪胎式工程機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋由主傳動(dòng)、差速器、半軸、輪邊減速、后橋殼等零部件組成。本文以ZL50裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋?yàn)槔?，如圖1-12所示。(1)主傳動(dòng) 它的功用是將變速箱傳來(lái)的動(dòng)力再一次降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩，并將旋轉(zhuǎn)軸線改變90°后，經(jīng)差速器、半軸傳動(dòng)給輪邊減速器，其構(gòu)造，如圖1-13所示。ZL50主傳動(dòng)器主要由一對(duì)螺旋錐齒輪5和20組成。主動(dòng)錐齒輪5和從動(dòng)錐齒輪20之間必須有正確的相對(duì)位置，方能使兩齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)沖擊噪音較小，而且輪齒沿其長(zhǎng)度方向磨損較均勻。為此央結(jié)構(gòu)上一方面要使主動(dòng)和從動(dòng)錐齒輪有足夠的支承剛度，在嚙合傳動(dòng)過程中不發(fā)生較大的變形而影響正常嚙合；另一方面應(yīng)有必要的嚙合調(diào)

28、整裝置。為了保證主動(dòng)錐齒輪有足夠的支承剛度，主動(dòng)錐齒輪5與軸制成一體，其前端支承在兩個(gè)圓錐滾子軸承7上，后端支承在圓柱滾子軸承8上，形在跨置式支承。環(huán)狀的從動(dòng)錐齒輪20用螺栓固定在差速器右殼21的凸緣上。為了增加從動(dòng)錐齒輪整體剛度，在差速器右殼凸緣背面制有加強(qiáng)筯。差速器殼則用兩個(gè)圓錐滾子軸承13支承在托架9的座也孔中。為了保證從動(dòng)錐齒輪有足夠的支承剛度，在正對(duì)其它主動(dòng)錐齒輪嚙合處的背面，裝有止推螺栓23，以限制從動(dòng)齒輪的變形時(shí)。從動(dòng)錐齒輪背面和止推螺栓末端的間隙應(yīng)調(diào)到0.250.40mm之間。圓錐滾子軸承7的軸向間隙可通過增減墊片24的厚度來(lái)調(diào)整。圓錐滾子軸承13的軸向間隙可用調(diào)整螺母12來(lái)調(diào)

29、整。螺旋錐齒輪的正確嚙合是通過調(diào)整螺母12和調(diào)整墊片4來(lái)完成的。(2)最終傳動(dòng) 它是傳動(dòng)系中最后一級(jí)增扭減速機(jī)構(gòu)。輪式機(jī)械最終傳動(dòng)一般采用行星齒輪傳動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是以較小的輪廓尺寸獲得較大的傳動(dòng)比，可以布置在車輪輪轂內(nèi)部，而不增加機(jī)械的外形尺寸。(3)半軸與橋殼半軸是在差速器與最終傳動(dòng)之間傳遞動(dòng)力的實(shí)心軸。半軸與驅(qū)動(dòng)輪的輪轂在橋殼上的支承型式，決定了半軸的受力情況。輪式工程機(jī)械廣泛應(yīng)用全浮式半輪支承型式（圖1-13）。半軸5外端借花鍵與太陽(yáng)輪連接，通過行星減速機(jī)構(gòu)，將動(dòng)力傳動(dòng)給輪轂9，輪轂通過兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的圓錐滾子軸承7和10支承在橋殼上。半軸的內(nèi)端用花鍵與差速器內(nèi)的半軸齒輪15連接（圖1-15）

30、，半軸齒輪15的殼部支承于差速器殼兩側(cè)軸頸的孔內(nèi)，而差速器殼本身又以兩側(cè)的軸頸借軸承13支承在托架9的座孔中，托架9用螺釘堅(jiān)固在橋殼上。這樣，半軸和橋殼沒有直接關(guān)系。驅(qū)動(dòng)橋殼是一根空心梁，其功用是支承并保護(hù)主傳動(dòng)器、差速器和半軸等部件；通過適當(dāng)?shù)姆绞脚c機(jī)架相聯(lián)，以支承整機(jī)的重量；在行駛過程中，承受軸車輪傳來(lái)的路面反作用力和力矩，并傳給機(jī)架。ZL50裝載機(jī)是鉸接式底盤，前后橋結(jié)構(gòu)完全相同，行駛時(shí)用前橋驅(qū)動(dòng)，作業(yè)時(shí)用雙橋驅(qū)動(dòng)。2、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的構(gòu)造輪式工程機(jī)械多采用全輪驅(qū)動(dòng)，即前、后橋都是驅(qū)動(dòng)橋，其中兼起轉(zhuǎn)向作用的驅(qū)動(dòng)橋就稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。QL-16輪式起重機(jī)的前橋就是轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，如圖1-393所示。

31、它的主傳動(dòng)、差速器及最終傳動(dòng)等零部件都與前述驅(qū)動(dòng)橋相應(yīng)零部件完全相同。由于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的驅(qū)動(dòng)輪在轉(zhuǎn)向時(shí)要偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，故半軸分成外半軸和內(nèi)半軸兩段，并用球叉式等速萬(wàn)向節(jié)連接。內(nèi)半軸將差速器傳來(lái)的扭矩經(jīng)過球叉式等速萬(wàn)向節(jié)、外半軸和最終傳動(dòng)，最后傳動(dòng)給驅(qū)動(dòng)輪。球形支座21用螺釘固定在橋殼中段的凸緣上，轉(zhuǎn)向節(jié)由轉(zhuǎn)向節(jié)架11和支承軸10組成，并借上、下銷軸和止推軸承23支承在球形支座21上，上銷軸22和下銷軸24的軸線必須重合，并且通過等速萬(wàn)向節(jié)的中心，以保證不發(fā)生干涉。支承軸10的端部有花鍵，最終傳動(dòng)的內(nèi)齒圈8通過內(nèi)齒圈支承9與支承軸10以花鍵連接。為防止等速萬(wàn)向節(jié)軸向竄動(dòng)，在萬(wàn)向節(jié)兩端面裝有止推墊圈

32、。為保持球形支座內(nèi)部的潤(rùn)滑脂，并防止軸承及萬(wàn)向節(jié)被沾污，在轉(zhuǎn)向節(jié)架11和球形支座21之間裝有防止罩。當(dāng)轉(zhuǎn)向油缸13工作時(shí)，活塞桿將推動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)架11，從而使轉(zhuǎn)向輪繞上、下銷軸中心線轉(zhuǎn)動(dòng)。3、差速器(1) 差速器的功用輪胎式機(jī)械左右兩側(cè)的驅(qū)功輪不能由一根整軸驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力由傳功軸、主傳動(dòng)并經(jīng)差速器傳給左右半軸，因?yàn)檩喪綑C(jī)械在運(yùn)行過程中，左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪經(jīng)常需要以不同的角速度旋轉(zhuǎn)。例如： 1) 轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)車輪走過的距離要比內(nèi)側(cè)車輪走過的距離大； 2) 在高低不平的道路上運(yùn)行時(shí)，左右車輪走過的距離總是不等的； 3) 當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪輪胎氣壓不等，胎面磨損程度不同、或左右負(fù)載不均時(shí)輪胎的滾動(dòng)半徑總是不絕對(duì)相等

33、的。由此可見，在上述情況下，無(wú)論轉(zhuǎn)彎或直線運(yùn)行如果左右車輪由同根軸驅(qū)動(dòng)，輪胎在地面上滾動(dòng)的同時(shí)必然還發(fā)牛滑動(dòng)現(xiàn)象，使輪胎無(wú)謂地磨損、功率消耗、燃料浪費(fèi)，同時(shí)使轉(zhuǎn)向困難、轉(zhuǎn)向操縱性變壞。這就是必須設(shè)置差速器以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)左右輪差速運(yùn)功，以不同角速度旋轉(zhuǎn)的理由。為了使車輪相對(duì)路面的滑磨盡可能地減少,在同一驅(qū)動(dòng)橋的左右兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪應(yīng)由兩根半軸分別驅(qū)動(dòng),使兩輪有可能以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，盡可能地接近純滾動(dòng)。因此，在驅(qū)動(dòng)橋中安裝了差速器，兩根半軸由主傳動(dòng)通過差速器驅(qū)動(dòng)。(2) 差速器的原理圖61表示差速器工作原理。當(dāng)差速器殼隨大錐齒輪以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪輪心的旋轉(zhuǎn)線速度為：式中 r 半軸齒輪的平均半徑。當(dāng)行星

34、齒輪由差速器殼帶動(dòng)繞車軸公轉(zhuǎn)無(wú)自轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪輪齒與左右半軸齒輪輪齒嚙合的旋轉(zhuǎn)速度v1、v2與行星齒輪輪心速度v相等：如圖所示，左半軸角速度右半軸角速度左右半軸以同一角速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)差速器行星輪有自轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒嚙合點(diǎn)的線速度除了速度v以外，還要加上行星齒輪自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。假設(shè)機(jī)械右轉(zhuǎn)：式中 行星齒輪平均半徑； 行星齒輪自轉(zhuǎn)角速度。上式即 化簡(jiǎn)得： 兩式相加 兩式相減 從以上公式可見：1) 當(dāng)左右半軸轉(zhuǎn)速不等時(shí)，角速度即不等，行星齒輪除以角速度公轉(zhuǎn)外，并以角速度繞自身軸線自轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)差速作用；2) 快速半軸增加的轉(zhuǎn)速(或角速度)等于慢速半抽減少的轉(zhuǎn)速(或角速度)，快慢半軸轉(zhuǎn)速(或角速度)之和為

35、差速器殼轉(zhuǎn)速(或角速度)的兩倍，這一點(diǎn)是由輪式機(jī)械差速器的具體結(jié)構(gòu)決定的，因?yàn)樽笥野胼S齒輪齒數(shù)相等； 3) 當(dāng)0，1-2，相當(dāng)于架修驅(qū)動(dòng)橋時(shí)剎住傳動(dòng)抽，扳動(dòng)車輪的情況，這時(shí)差速器由行星輪系變成了定軸輪系；4) 當(dāng)20，則12，相當(dāng)于機(jī)械左輪陷入泥濘中，左輪附著系數(shù)太小，就以兩倍于差速器殼的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，右半軸不轉(zhuǎn)，差速器成為速比為2的行星齒輪傳動(dòng)。(3) 差速器的結(jié)構(gòu)形式 1) 帶差速鎖的差速器現(xiàn)代的輪胎式自行式鏟運(yùn)機(jī)的差速器，前驅(qū)動(dòng)橋多采用帶氣控差速鎖的普通差速器(圖6-2)，后驅(qū)動(dòng)橋多采用牙嵌自鎖式差速器，亦稱牙嵌式自由輪差速器。當(dāng)一側(cè)車輪打滑，后者可自動(dòng)將扭矩全部傳到另側(cè)車輪，無(wú)需操縱，國(guó)外

36、常稱之人不打滑型(NoSPIN型)。 見圖62，當(dāng)一側(cè)輪胎打滑、可向氣缸1供入壓縮空氣，推功活塞10帶著左接片器9右移，使與右接合器8接合。左接合器是用花鍵滑套在左半軸上，右接合器用花鍵固裝在差速器殼上。這樣，既迫使左半軸與橋殼同速旋轉(zhuǎn)，又因左半軸錐齒輪7的轉(zhuǎn)速與差速器十字軸5的轉(zhuǎn)速相同，迫使右半軸錐齒輪6同速旋轉(zhuǎn)，差速器不起差速作用。因此，機(jī)械可以因另側(cè)車輪不打滑而行駛。越過打滑泥濘路面后，即排出氣缸l內(nèi)的壓縮空氣，彈簧使左接合器9隨活塞10左移，與8分離。差速器恢復(fù)差速功能。 這種牙嵌離合器式差速鎖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。但要在打滑停車后，或即將過泥濘路時(shí)，停車接合。行駛到良好地面時(shí)，及時(shí)分離

37、。不宜接合過早與分離過晚。2) 限滑差速器圖6-3為ZF公司的DL系列多片盤式限滑差速器。它是在普通差速器上加裝多片盤式制動(dòng)器并改變其結(jié)構(gòu)而成。主傳動(dòng)傳到差速器殼體上的力矩，經(jīng)由左右推壓環(huán)上的斜面2推動(dòng)差速器小行星齒輪軸，從而使小行星齒輪公轉(zhuǎn)，推動(dòng)左右半軸錐齒輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)半軸傳遞的力增大，即要求推壓環(huán)傳到小行星齒輪軸上的力增大，迫使小行星齒輪沿推壓環(huán)斜面滑動(dòng)，左右推壓環(huán)分離而壓緊盤式摩擦離合器。從而使扭矩既由小行星齒輪傳遞，又由摩擦離合器傳遞。因其主動(dòng)盤外齒接差速器殼，從動(dòng)盤內(nèi)齒接半軸齒輪，車輛運(yùn)行時(shí)，當(dāng)其一側(cè)車輪與地面間的附著力不足，會(huì)到車橋上的驅(qū)動(dòng)力矩自動(dòng)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)車輪。實(shí)現(xiàn)差力，減少或避

38、免了輪胎打滑與陷車現(xiàn)象。車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，此差速器仍然可以保證左右驅(qū)動(dòng)輪的差速作用。只是此時(shí)在摩擦片間存在有附加的摩擦阻力矩，其值取決于驅(qū)動(dòng)力矩的大小。限滑差速器還可以有它種結(jié)構(gòu)形式，但原理相同。它特別適用于在非硬質(zhì)路面上運(yùn)行的越野車輛，如輪式挖掘機(jī)、起重機(jī)、裝載機(jī)、集材機(jī)與越野自卸汽車等。3) 牙嵌式差器圖6- 4為裝有牙嵌式差速器的主傳動(dòng)。當(dāng)車輪同速旋轉(zhuǎn)，此差速器經(jīng)十字軸、左右從動(dòng)環(huán)分送相等的力矩到左右車輪。轉(zhuǎn)彎時(shí)車輪轉(zhuǎn)速不向，差速器僅向慢速車輪傳遞力矩。 (4) 差速器的設(shè)計(jì)普通錐齒輪式差速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)可靠等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代的工程機(jī)械和汽車中廣泛采用。但在不良地面(冰雪泥濘地帶)運(yùn)行時(shí)

39、，輪胎式工程機(jī)械容易因左右驅(qū)功輪負(fù)載不均勻或附著系數(shù)改變而陷住，使機(jī)械的通過性不好。為了使左右驅(qū)動(dòng)輪傳遞附著力確定的全部力矩，有的機(jī)械設(shè)計(jì)了差速鎖，必要時(shí)將錐齒輪式差速器強(qiáng)制鎖住。如果機(jī)械已經(jīng)陷入泥坑中時(shí)應(yīng)用，常因附著力仍然不夠而起不來(lái)(落在坑中的車輪因已經(jīng)打滑而附著系數(shù)大大下降，另側(cè)車輪則附著重量不足)，或者因阻力增加而無(wú)法起步。為了充分利用機(jī)械左右驅(qū)動(dòng)輪的附著力，并避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，差速器最好有自鎖性能，或者在一側(cè)車輪附著力不夠而出現(xiàn)打滑時(shí)，自動(dòng)將力矩傳到另一側(cè)車輪。于是出現(xiàn)了各式各樣的“自鎖式”差速器（凸輪式、蝸輪式、牙嵌式等）。其中以牙嵌式差速器較為常見。錐齒輪行星式差速主要參數(shù)的確定

40、1) 差速器球面直徑Dq球面直徑Dq表示了差速器的大小，球面半徑Dq/2則為差速器齒輪的節(jié)錐距，表示差速器的強(qiáng)度。Dq值可由經(jīng)驗(yàn)公式選?。菏街?kq 差速器球面直徑系數(shù)，；Mqmax差速器承受的最大力矩（N·mm）。2) 差速器齒輪模數(shù)m差速器常用壓力角為20°、齒高系數(shù)為0.8的標(biāo)準(zhǔn)短齒，在選擇模數(shù)m時(shí)，可參考下列公式。當(dāng)行星齒輪數(shù)等于2時(shí)： (N·cm)當(dāng)行星齒輪數(shù)等于4時(shí)： (N·cm)式中 y 相應(yīng)于行星齒輪齒數(shù)的齒形系數(shù)；zb半軸齒輪齒數(shù)；zr行星齒輪齒數(shù)。3) 差速器齒輪齒輪數(shù)半軸齒輪齒數(shù)zb多為1622，行星齒輪齒數(shù)zr多采用1012。設(shè)計(jì)

41、時(shí)應(yīng)先行選定行星齒輪數(shù)q。應(yīng)該指出，當(dāng)q=3時(shí)，zb必須為3的倍數(shù)，當(dāng)q=2或4時(shí)，zb必須為偶數(shù)，否則差速器不能安裝。4、主傳動(dòng)與輪邊傳動(dòng)(1) 結(jié)構(gòu)形式主傳動(dòng)和輪邊傳動(dòng)共同起著降低轉(zhuǎn)速、增加扭矩的作用，而主傳動(dòng)兼起改變傳力方向的作用。（圖1-20為ZL50裝載機(jī)主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖）常見的主傳動(dòng)和輪邊傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式如下：A. 單級(jí)主傳動(dòng)減速：特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量較輕、尺寸小、成本低、傳動(dòng)比一般不超過7、大量用于中、小型工程機(jī)械。B. 雙級(jí)主傳動(dòng)減速：第一級(jí)為圓錐齒輪傳動(dòng)，第二級(jí)為圓柱齒輪傳動(dòng)。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸、重量大、可得較大的傳動(dòng)比（79，最大可達(dá)11）。C. 單級(jí)主傳動(dòng)加輪邊傳動(dòng)減速：特點(diǎn)

42、是驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)、差速器、半軸等零件所傳力矩小，從而尺寸、重量小。輪邊傳動(dòng)多采用行星齒輪傳動(dòng)，半軸常采用浮式，受力平衡，結(jié)構(gòu)緊湊。(2) 錐齒輪的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)錐齒輪對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)，先按類比法確定其主要參數(shù)，再作齒輪幾何尺寸參數(shù)計(jì)算及強(qiáng)度計(jì)算。1) 齒數(shù)：應(yīng)盡量使主被動(dòng)齒輪齒數(shù)沒有公約數(shù)，不使輪齒間固定嚙合，使其磨合良好。為了得到一定的重疊系數(shù)，主被動(dòng)齒輪的齒數(shù)之和不應(yīng)小于40。2) 外錐距l(xiāng)：選定圓錐齒輪的外錐距，相當(dāng)于選定圓柱齒輪的中心距A。外錐距可用下列經(jīng)驗(yàn)公式確定：式中 M2 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算扭矩 (N·cm)； kl 錐距系數(shù)，一般取0.250.27。3) 大錐齒輪分度圓直徑D初選

43、時(shí)可參考下列經(jīng)驗(yàn)公式： (cm)式中 kd直徑系數(shù)，汽車kd=0.580.66.4) 齒輪端面模數(shù)ms；由公式：可初定ms，再用下式校核： （cm）式中 km模數(shù)系數(shù)，汽車km=0.130.19。5) 齒面寬度b:齒面加寬，并不能相應(yīng)提高圓錐齒輪輪齒強(qiáng)度，反而引起切削刀尖寬度變窄，齒根圓角及裝配空間減小。因此，主傳動(dòng)圓錐齒輪齒寬b不得超過l/3，兩者中之小值，一般取b(0.250.30)l。差速器圓錐齒輪，一般取b(0.30.4)l。6) 螺旋角：值直接影響圓錐齒輪嚙合時(shí)的重疊系數(shù)。為了保證輪齒強(qiáng)度和齒輪嚙合的平順性，重疊系數(shù)1.25。為了保證此值，齒數(shù)愈少，需要角愈大。角不宜過大，以免過分增

44、加齒輪工作時(shí)的軸向力。(3) 驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)圓錐齒輪的強(qiáng)度校核 1) 輪齒的變曲強(qiáng)度計(jì)算，其變曲應(yīng)力式中 Mp計(jì)算轉(zhuǎn)矩（N·mm）彎曲應(yīng)力K0超載系數(shù)，可取K0=1；Kv動(dòng)載系數(shù)，對(duì)于精度高，線速度低的主傳動(dòng)齒輪可取K0=1；Ks尺寸系數(shù)，一般當(dāng)模數(shù)m1.6時(shí)Ks=,當(dāng)m<1.6mm時(shí)取Ks=0.5；Km載荷分配系數(shù)。兩端支承時(shí)Km=1.001.10；懸臂式支承時(shí)，Km=1.101.25。J計(jì)算變曲應(yīng)力的系數(shù)。主傳動(dòng)器錐齒輪的彎曲許用應(yīng)力。2 ) 輪齒齒面的接觸強(qiáng)度計(jì)算，其接觸應(yīng)力式中 接觸應(yīng)力 (MPa)；Mp主動(dòng)小齒輪的計(jì)算載荷，取值方法和計(jì)算彎曲應(yīng)力相同；cp彈性系數(shù)，df

45、小齒輪節(jié)圓直徑；Kf表面質(zhì)量系數(shù)，一般情況下，取Kf = 1Jc計(jì)算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù)。安裝良好的滲碳鋼齒輪，驗(yàn)算強(qiáng)度時(shí)，取許用應(yīng)力。驗(yàn)算疲勞強(qiáng)度時(shí)，取。5、半軸計(jì)算工程機(jī)械和載重汽車絕大多數(shù)采用全浮式半軸。車輪受到的載荷和反力直接由橋殼承受，半軸只傳遞力矩。A. 半軸的計(jì)算力矩Mj；由發(fā)功機(jī)額定力矩確定時(shí)，即式中 主傳動(dòng)傳動(dòng)比。B. 由驅(qū)動(dòng)輪與路面達(dá)到附著極限，輪胎開始打滑時(shí)半軸承受的力矩確定時(shí)，即：計(jì)算力矩取以上二值中的小者。C. 半軸桿部直徑d；可用下式初選 (cm)半軸桿部直徑d應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以使半軸各部分強(qiáng)度相等。D. 半軸強(qiáng)度驗(yàn)算：驗(yàn)算半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，即還應(yīng)驗(yàn)算半軸花建

46、擠壓應(yīng)力。6、橋殼計(jì)算橋殼用以承重傳力，承受垂直荷載，并將作用于輪上的牽引力、制動(dòng)力、橫向力等傳給車架。工程機(jī)械作業(yè)時(shí)，橋殼受力情況復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)必須使其具有足夠的強(qiáng)度剛度。應(yīng)按不同的工況校核其不同的危險(xiǎn)斷面。1) 最大牽引力工況如圖6-10所示。垂直面內(nèi)的彎矩式中 l車輪中心線到橋殼與車架連接中心間的距離；R側(cè)車輪上的垂直反力。此變矩引起的應(yīng)力牽引力PK引起水平面內(nèi)的變矩此變矩引起的應(yīng)力式中 W1、W2危險(xiǎn)斷面垂直面與水平面內(nèi)的抗變截面模量。由此得橋殼此斷面變矩引起的應(yīng)力之和牽引力PK引起橋殼承受的反作用力矩MK式中 rK 驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)力半徑。由此式中 Wn橋殼該危險(xiǎn)斷面的抗扭截面模量。由第四強(qiáng)度

47、理論，計(jì)算橋殼變扭組合的合成應(yīng)力2) 滿載緊急制動(dòng)工況緊急制動(dòng)時(shí)，地面對(duì)輪胎的垂直反力，引起垂直平面內(nèi)的彎矩M1式中 m1緊急制動(dòng)時(shí)，此驅(qū)動(dòng)橋上的重量分配系數(shù)； G1滿載時(shí)此橋上的載荷。緊急制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力引起的水平面內(nèi)的彎矩M2用同法求出 、 及 ，以上二法求出之較大值不得超過許用值。工程機(jī)械橋殼設(shè)計(jì)還應(yīng)該考慮其它的工況，如通過不平地面時(shí)，則：式中kd表示動(dòng)載荷系數(shù)，一般取kd=2.5。又如側(cè)滑時(shí)要受到橫向力作用，這時(shí)考慮側(cè)滑附著系數(shù)=1.0進(jìn)行驗(yàn)算。三、履帶式驅(qū)動(dòng)橋履帶行走系包括機(jī)架、行走裝置和懸架三大部分。機(jī)架是全機(jī)的骨架，用來(lái)安裝所有的總成和部件，使全機(jī)成為一個(gè)整機(jī)。行走裝置是用來(lái)支持機(jī)

48、體，把發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥仆翙C(jī)工作與行駛所需的驅(qū)動(dòng)力和前、后運(yùn)動(dòng)。懸架是機(jī)架和行走裝置之間互相傳力的連接裝置。（如圖1-20所示）1、履帶驅(qū)動(dòng)橋的組成和功用履帶驅(qū)動(dòng)橋由中央傳動(dòng)件、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器和最終傳動(dòng)件四個(gè)部件組成。履帶驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式主要取決于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式。履帶式工程機(jī)械靠改變兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力而造成的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，并以制動(dòng)器斷續(xù)制動(dòng)一側(cè)的履帶來(lái)獲到所需的轉(zhuǎn)向半徑。這種改變驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力的機(jī)構(gòu)稱為履帶車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。(1) 中央傳動(dòng)履帶式機(jī)械的中央傳動(dòng)是由一對(duì)圓錐齒輪組成。主動(dòng)小圓錐齒輪驅(qū)動(dòng)從動(dòng)大圓錐齒輪，其中心線互成90°，因此它兼起增

49、大扭矩和改變旋轉(zhuǎn)方向兩作用。中央傳動(dòng)位于變速箱之后，所承受的負(fù)荷比較大，而且錐齒輪傳動(dòng)受力情況也較復(fù)雜，不僅有切向力、徑向力，還有軸向力，所以要求中央傳動(dòng)的齒輪有較高的承載能力，即齒不易折斷、齒面不易壓壞和不易磨損，這些都與齒輪型式有關(guān)。此外中央傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)履帶式機(jī)械后橋的尺寸、重量等影響較大。所以，要求它在強(qiáng)度允許的條件下盡量減少主動(dòng)齒輪的齒數(shù)，這樣可以使其在結(jié)構(gòu)尺寸較小的情況下獲得較大的傳動(dòng)比。但小圓錐齒輪的最小齒數(shù)不能少過某一界限，否則加工齒輪時(shí)會(huì)發(fā)生“根切”。而保證不產(chǎn)生根切現(xiàn)象的最小齒數(shù)與齒輪型式有關(guān)，圖7-3表示幾種中央傳動(dòng)齒輪型式。直齒圓錐齒輪(圖7-3(a)：與螺旋圓錐齒輪

50、相比，它的主要優(yōu)點(diǎn)是加工制造、裝配調(diào)整比較簡(jiǎn)單，軸向力較小。但最少齒數(shù)較多，同時(shí)參與嚙合的齒數(shù)少，傳動(dòng)噪音較大，承載能力不夠高。零度圓弧錐齒輪(圖7-3(b)：它的螺旋角等于0，其輪齒強(qiáng)度和嚙合平穩(wěn)性比直齒圓錐齒輪有所提高，最少齒數(shù)和軸向力與直齒圓錐齒輪相同。螺旋圓錐齒輪(圖7-3(c)：齒形為圓弧形，允許的“最小齒數(shù)”隨螺旋角的增大而減少，最少可達(dá)56個(gè)齒，傳動(dòng)中同時(shí)參與嚙合的齒數(shù)較多，故齒輪的承載能力較大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音較小。但這種齒輪需要專門機(jī)床加工，軸向力較大，要求軸的定位支承更加堅(jiān)固可靠。(2) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)履帶式機(jī)械的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要指轉(zhuǎn)向離合器，轉(zhuǎn)向離合器幾乎都采用片式摩擦離合器。由于經(jīng)

51、過變速箱、中央傳動(dòng)幾次減速增扭，加上又要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的全部力矩經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)向離合器傳給一側(cè)的履帶來(lái)考慮離合器的設(shè)計(jì)容量，還有轉(zhuǎn)向離臺(tái)器容許的徑向尺寸又沒有主離合器大。因此它不能采用單片或雙片，而是采用多片式結(jié)構(gòu)。目前國(guó)內(nèi)外各種履帶式推上機(jī)的轉(zhuǎn)向離合器多采用濕式結(jié)構(gòu)，可以減少磨損，增加使用壽命。 當(dāng)轉(zhuǎn)向離合器壓緊和分離都靠油壓，則稱雙作用式，其壓緊彈簧的壓緊力只占總的壓緊力的25左右。這點(diǎn)壓緊力所產(chǎn)生的摩擦力矩只夠用于拖起動(dòng)動(dòng)時(shí)傳力發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。而當(dāng)機(jī)械出故障拖回修理地點(diǎn)時(shí)，操作轉(zhuǎn)向制動(dòng)器可使轉(zhuǎn)向離合器主動(dòng)片與被動(dòng)片之間打滑而一側(cè)履帶制動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。在正常作業(yè)時(shí)，要供入1MPa的油壓以保持離合器在接

52、合狀態(tài)或分離狀態(tài)。單作用式轉(zhuǎn)向離臺(tái)器用于大型履帶式工程機(jī)械，如機(jī)械在工地，轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)出故障，必須就地修復(fù)或用拖車裝運(yùn)回送到修理點(diǎn)。圖7- 5示雙作用式轉(zhuǎn)向離含器上作原理。在接合狀態(tài)時(shí)，離合器操縱桿放松，壓力油從操縱閥經(jīng)油管、軸承殼、接盤和內(nèi)鼓，進(jìn)入液壓缸小腔(見圖75(a)?；钊?jīng)活塞桿用螺帽和壓板連接，壓板乃將主被動(dòng)片緊緊壓成一體，動(dòng)力得以傳遞。這時(shí)液壓缸大腔的油經(jīng)操縱閥回入轉(zhuǎn)向箱中。在分離狀態(tài)時(shí)，拉動(dòng)離合器操縱桿，壓力油從操縱閥經(jīng)油管、法蘭和圓錐齒輪軸中的油道，進(jìn)入液壓缸大腔。推動(dòng)活塞連壓板移位。離合器主被動(dòng)片間沒有壓緊力而不能傳力。這時(shí)液壓缸小腔的油經(jīng)操縱閥回入轉(zhuǎn)向箱中。操縱閥為一組合

53、閥，將左右滑閥和減壓閥組合為一體，置于后橋箱上，其操縱位置有四：A、左右轉(zhuǎn)向離合器結(jié)合，油液的進(jìn)入如圖7-5(a)箭頭所示；B、左離合器分離、右離合器接合，如圖7-5(b) 所示，機(jī)器向左轉(zhuǎn)彎；C、左離合器接合、右離合器分離，機(jī)器向右轉(zhuǎn)彎；D、左右離合器分離。 (3) 制動(dòng)器轉(zhuǎn)向制動(dòng)器有兩個(gè)作用，一是用于轉(zhuǎn)急彎時(shí)制動(dòng)一側(cè)履帶；另一個(gè)是用于在縱坡上臨時(shí)停車或停放。履帶式推土機(jī)不少采用帶式制動(dòng)器，因?yàn)槎嗥睫D(zhuǎn)向離合器的從動(dòng)鼓正好可利用作帶式制動(dòng)器的制功鼓。帶式制動(dòng)器和其他形式的制動(dòng)器(如常用的塊式、蹄式)相比，帶式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、包角大、制動(dòng)力矩大；但磨損不均勻、本身散熱情況不好(因制動(dòng)鼓被帶包住)。帶式制動(dòng)器一般以下三種(如圖7-5所示)：簡(jiǎn)單式、復(fù)合式與浮動(dòng)式如圖76(c)所示，操縱端始終與制功帶松邊相連，因?yàn)樵谶@種結(jié)構(gòu)中，隨著制動(dòng)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)方向的改變，制動(dòng)帶的操縱端和固定端也相應(yīng)地變化。如果操縱桿件尺寸位置設(shè)計(jì)合理，這種方案正反轉(zhuǎn)制動(dòng)效果相同，操縱都省力，僅結(jié)構(gòu)稍特殊些。履帶式機(jī)械多采用這種浮動(dòng)式帶式制動(dòng)器于轉(zhuǎn)向制動(dòng)器。圖77為上海320推土機(jī)浮動(dòng)式轉(zhuǎn)向制動(dòng)器工