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卡车车桥结构图文讲解

2009-09-29 00:00:00 薛文祥

    发动机,变速箱和车桥是卡车的三大动力核心总成,三者中车桥虽不像发动机和变速箱一样常被人们提及,但却在汽车动力传输的过程中发挥着纽带的作用,对整车的行驶的动力性和稳定性有着举足轻重的作用。

●  什么是车桥?

    车桥,通过悬架和车架(或承载式车身)相连,两端安装汽车车轮的桥式结构。

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图为车桥总成

●  车桥的作用

    车桥的功能就是传递车架(或承载式车身)与车轮之间各方向作用力及其力矩,其对汽车的动力性,稳定性,承载能力等性能有着重要的影响。如果是作为驱动桥,除了承载作用外还起到驱动、减速和差速的作用。

●  车桥的结构

    卡车一般采用发动机前置,后轮驱动的布置方法。一般情况下,前桥都是转向桥,而驱动桥在后桥。

    前桥的结构

卡车车桥结构图文讲解

前桥的结构

    卡车前桥由主要由前梁,转向节,主销和轮毂等部分组成。车桥两端与转向节绞接。前梁的中部为实心或空心梁。

●  驱动桥结构

    驱动桥位于汽车传动系统的末端,主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。

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驱动桥典型结构

    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。

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卡车后桥主减速器

    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。

    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。

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双级主减速器

    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。

    3)轮边减速器

    一般来说,采用轮边减速器是为了提高汽车的驱动力,以满足或修正整个传动系统驱动力的匹配。目前采用的轮边减速器,就是为满足整个传动系统匹配的需要,而增加的一套降速增扭的齿轮传动装置。

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斯太尔轮边减速器 

    从发动机经离合器、变速器和分动器把动力传递到前、后桥的主减速器,再从主减速器的输出端传递到轮边减速器及车轮,以驱动汽车行驶。在这一过程中,轮边减速器的工作原理就是把主减速器传递的转速和扭矩经过其降速增扭后,再传递到车轮,以便使车轮在地面附着力的反作用下,产生较大驱动力。

    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。

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图为差速器结构示意图

    目前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。

    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。

    4.桥壳

    驱动桥壳的主要功用是支撑汽车质量,并承受由车轮传来的路面的反力和反力矩,并经悬架传给车架(或车身);同时,它又是主减速器、差速器、半轴的装配基体。

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后桥桥壳

    驱动桥桥壳按照制造工艺分为冲焊桥壳、铸造(铸铁、铸钢)桥壳。

    传统的铸造桥壳具有刚度大,变形小,成本低等优点,但是制造周期长、工艺复杂,效率较低。冲焊桥壳具有外观好、重量轻、清洁度高、故障率低等优点,冲焊技术正在逐步替代铸造技术。

    驱动桥的基本功能

    1.将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速胎、差速器、半轴等传到驱动车轮,实现降低转速、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。

●  车桥的命名方式

    按照国家规定是应该用盆齿直径作为驱动桥名称的,我们常见的如457桥,485桥等,这些数字指的是差速器上的盆齿直径,单位为毫米。

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图为车桥盆齿

    还有一种常见的如140,153桥等指的就不是盆齿直径了,153其实是东风一种车型,上面装的这个桥就被人们习惯称为153桥,在解放车上就根据盘齿直径叫435桥。

●  车桥的分类

    1.根据桥的结构形式,可以分为整体式和断开式两种。

    整体式车桥:也叫非断开式车桥,其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连成一个整体梁。

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图为153整体式后桥

    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。

    断开式车桥:一般与独立悬挂匹配,轿车中较为常见,卡车一般只有军用卡车才会使用,民用卡车中不常见。

    2.根据车桥的作用不同,车桥可分为:转向桥,驱动桥,支持桥和转向驱动桥。

    转向桥:卡车的前桥为转向桥,转向桥的结构基本相同,由前轴、转向节、主销和轮毂等组成

    驱动桥:指为卡车提供动力输出的桥。后驱车型一般有单轮驱动和双轮驱动两种形式。

    支持桥:没有动力输出,只起到承载作用。某些单桥驱动的三轴汽车(6×2汽车)的中桥或后桥为支持桥,挂车上的车桥都是支持桥。

    支持桥中还有一种悬浮桥形式。悬浮桥指能上下浮动的桥,结构跟普通支持桥基本相似,多了一个举升机构,在卡车重载时将悬浮桥放下,承载重量,空载或轻载是将悬浮桥提升减少油耗。

    转向驱动桥:具有转向功能的驱动桥,轿车中比较常见,卡车一般在全轮驱动车型中才会有。

●  单级减速和轮边减速的选择

    后桥速比决定最高车速

    后桥速比是汽车驱动桥中主减速器的齿轮传动比,它等于传动轴的旋转角速度与车桥半轴的旋转角速度之比,也等于它们的转速之比。

    卡车的行驶速度=发动机转速/档位速比/驱动桥速比*轮胎直径,当卡车进入最高档时,后桥速比就决定了卡车的最高时速,后桥速比小的最高车速大但扭矩小,反之,车速小但扭矩输出大。

    单级减速和轮边减速如何选择?

    要是增大后桥速比,单级主减速桥就需要更大的盆齿,卡车的离地间隙变小,通过性较差。而轮边减速器则很好的解决了这对矛盾,在车轮半轴轴头和车轮之间再加装一个减速齿轮,主减速器盆齿直径减小,车桥升高了,通过性提高,能适应各种复杂路况。

    但是,轮减桥因为结构更复杂,导致其自重大,机械效率低,能量损耗大,较费油,同时发热量大使轮端温度高,容易发生爆胎。

    选择后桥应根据具体的运输需要:单减桥适合公路运输,传动效率高,并能减少油耗。而轮减桥适合路况不好的车辆选用,轮减桥可以提高通过性,并输出较大的扭矩。

●  国内市场现状

    国内重型车桥生产企业主要集中在山汽改、东风车桥、济南桥箱厂、陕西汉德车桥、重庆红岩和安凯车桥等几家企业,这些企业几乎占到国内重卡车桥90%以上的市场。陕汽汉德车桥凭借斯太尔驱动桥、MAN技术单级桥两大技术平台优势,保持国内车桥产销的头把交椅。

    国内车桥市场拥有巨大的潜力,特殊的市场环境对车桥也有着更为苛刻的要求,国内严重的超载现象,对车桥的承载能力和输出扭矩均提出了更高的要求。

    但国内车桥的质量与国际水平仍存在较大的差距,热处理等工艺技术落后,核心技术及核心总成仍依赖从国外引进。

●  车桥发展方向:

    车桥作为卡车的核心总成,其重要性受到越来越多的关注,科技的迅猛发展也将带领车桥朝着以下几个方向发展:

    (1)专业化 车桥行业将按车辆的使用条件逐步完善产品型谱分类,针对每一个细分市场提供特定的产品;

    (2)轻量化 随着计重收费和燃油税政策的推出,轻量化成为卡车发展的大趋势,车桥也将采用更多新型材料,结构设计得以优化。

    (3)高效率 制造高机械效率的车桥将成为各企业的目标,如德纳公司的双速车桥,可提供两种速比,满载时采用大速比可加大转矩,空载时采用小速比可省油;

    (4)盘式制动器的广泛应用 盘式制动器散热好、质量轻,欧美地区的货车已经广泛应用盘式制动器;

    (5)电子系统辅助制动技术的广泛应用 国内客车已广泛应用的ABS系统将逐步推广到货车行业中,ESP、EBD等乘用车技术也将逐渐得到应用。

●  总结:

    本文就卡车车桥的基本结构和功能做了简单的介绍,车桥不仅承载了整个卡车的重量,还要传动卡车的动力输出,对整车的动力性和稳定性有着重要的影响。

    国内运输业的发展带动了车桥市场的迅猛发展,成了国内外厂商必争之地,但由于国内的设计和制造水平与国际水平差距较大,要赶上国际先进水平,国内厂商还有很长的一段路要走!

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