重型车桥发展

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重型车驱动桥及其主要部件结构
    通常驱动桥总成主要由驱动桥壳体、主减速器总成(含差速器)、轮边减速器总成、制动钳以及全浮式左右半轴等部分组成。
    重型商用车驱动桥应当满足如下基本要求：选择适当的主减速比，以保证汽车在给定的条件下具有最佳的动力性和燃油经济性；外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求；齿轮及其他传动件工作平稳，噪声小；在各种载荷和转速工况下有较高的传动效率；具有足够的强度和刚度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的平顺性；与悬架导向机构运动协调。结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修、调整方便。
    我国重型车桥市场的竞争主要为双级桥和单级桥两个方面，双级桥有主减速器减速加轮边减速器减速。由于是二级减速，主减速器减速速比小，主减速器总成相对较小，桥包相对减小，因此离地间隙加大，通过性好。该系列桥总成主要用于公路运输，以及石油、工矿、林业、野外作业和部队等领域。单级桥由主减速器一级减速，桥包尺寸大，离地间隙小，相对双级桥而言，其通过性较差，主要用于公路运输车辆。
    单级减速驱动桥是驱动桥中结构最简单的一种，制造工艺简单，成本较低，是驱动桥的基本类型，在重型汽车上占有重要地位。与带轮边减速器的驱动桥相比，由于产品结构简化，单级减速驱动桥机械传动效率提高，易损件减少，可靠性提高。
    从产品设计的角度看，重型车产品在主减速比小于6的情况下，尽量选用单级减速驱动桥。
    主减速器的结构特点
    按参加减速传动的齿轮副数目可分为单级主减速器、双级主减速器；按减速齿轮副结构型式可分为圆柱齿轮式、圆锥齿轮、准双曲面齿轮等型式。主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。
    螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。但是在工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。
双曲面齿轮传动的主、从动齿轮的轴线相互垂直而不相交，主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线在空间偏移一距离E，此距离称为偏移距。由于偏移距正的存在，使主动齿轮螺旋角大于从动齿轮螺旋角。当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比。双曲面齿轮传动比螺旋锥齿轮传动还具有如下优点：在工作过程中，双曲面齿轮副不仅存在沿齿高方向的侧向滑动，而且还有沿齿长方向的纵向滑动。纵向滑动可改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。由于存在偏移距，双曲面齿轮副使其主动齿轮的大于从动齿轮的，这样同时啮合的齿数较多，重合度较大，不仅提高了传动平稳性，而且使齿轮的弯曲强度提高约30％。双曲面主动齿轮轴布置在从动齿轮中心上方，便于实现多轴驱动桥的贯通，增大传动轴的离地高度。布置在从动齿轮中心下方可降低万向传动轴的高度，有利于降低轿车车身高度，并可减小车身地板中部凸起通道的高度。
但是，双曲面齿轮传动也存在如下缺点：沿齿长的纵向滑动会使摩擦损失增加，降低传动效率。双曲面齿轮副传动效率约为96％，螺旋锥齿轮副的传动效率约为99％。齿面间大的压力和摩擦功，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死，即抗胶合能力较低。双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。双曲面齿轮传动必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油，螺旋锥齿轮传动用普通润滑油即可。
    一般情况下，当要求传动比大于4.5而轮廓尺寸又有限时，采用双曲面齿轮传动更合理。当传动比小于2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，这时可选用螺旋锥齿轮传动，因为后者具有较大的差速器可利用空间。对于中等传动比，两种齿轮传动均可采用。
    贯通式主减速器的结构特点
    贯通式主减速器根据其减速形式可分成单级和双级两种。单级贯通式主减速器具有结构简单，体积小，质量小，并可使中、后桥的大部分零件，尤其是使桥壳、半轴等主要零件具有互换性等优点，主要用于轻型多桥驱动的汽车上。
    根据减速齿轮形式不同，单级贯通式主减速器又可分为双曲面齿轮式及蜗轮蜗杆式两种结构。双曲面齿轮式单级贯通式主减速器是利用双曲面齿轮副轴线偏移的特点，将一根贯通轴穿过中桥并通向后桥。但是这种结构受主动齿轮最少齿数和偏移距大小的限制，而且主动齿轮工艺性差，主减速比最大值仅在5左右，故多用于轻型汽车的贯通式驱动桥上。当用于大型汽车时，可通过增设轮边减速器或加大分动器速比等方法来加大总减速比。蜗轮蜗杆式单级贯通式主减速器在结构质量较小的情况下可得到较大的速比。它使用于各种吨位多桥驱动汽车的贯通式驱动桥的布置。另外，它还具有工作平滑无声、便于汽车总布置的优点。如蜗杆下置式布置方案被用于大客车的贯通式驱动桥中，可降低车厢地板高度。
    对于中、重型多桥驱动的汽车，由于主减速比较大，多采用双级贯通式主减速器。根据齿轮的组合方式不同，可分为锥齿轮一圆柱齿轮式和圆柱齿轮一锥齿轮式两种形式。锥齿轮一圆柱齿轮式双级贯通式主减速器可得到较大的主减速比，但是结构高度尺寸大，主动锥齿轮工艺性差，从动锥齿轮采用悬臂式支承，支承刚度差，拆装也不方便。圆柱齿轮一锥齿轮式双级贯通式主减速器的第一级圆柱齿轮副具有减速和贯通的作用，有时仅用作贯通用，将其速比设计为1。如JHC1240贯通桥是由后桥、中桥及平衡悬架总成组成，贯通桥的重点在中桥，该产品性能先进，可靠性好，继承性好，承载能力强，主要用于15~40吨级载货汽车、改装车、牵引车及特种车辆。东风多轴驱动的越野车，采用了贯通式驱动桥，相应地，主减速器也采用了贯通式，如6×6越野汽车的贯通式驱动桥(中桥)的双级主减速器，第一级为斜齿圆柱齿轮传动，其减速比较小，主动圆柱齿轮通过花键套在贯通轴上，贯通轴穿过中桥的主减速器壳通向后桥；第二级为双曲面锥齿轮传动，其减速比较大。也有一些贯通式驱动桥第一级为锥齿轮传动，第二级用圆柱齿轮传动。
轮边减速器
轮边减速器是将汽车驱动桥的一部分减速比分配给轮边减速器，不仅使驱动桥中间部分主减速器的尺寸减小并可得到比较大的驱动桥减速比。轮边减速桥的结构是半轴的末端是小直径的外齿轮，周围有一组行星齿轮(一般5个)，轮毂内有齿包围这组行星齿轮，以达到减速驱动的目的。
在设计某些重型汽车、矿山自卸车、越野车和大型公共汽车的驱动桥时，由于传动系总传动比大，为了使变速器、分动器、传动轴等总成所受载荷尽量小，往往将驱动桥的速比分配得较大。当主减速比大于12时，一般的整体式双级主减速器难以达到要求，此时常采用轮边减速器。这样，不仅使驱动桥的中间尺寸减小，保证了足够的离地间隙，而且可得到较大的驱动桥总传动比。另外，半轴、差速器及主减速器从动齿轮等零件由于所受载荷大为减小，使它们的尺寸可以减小。但是由于每个驱动轮旁均设一轮边减速器，使结构复杂，成本提高，布置轮毂、轴承、车轮和制动器较困难。
    东风德纳车桥有限公司研发的13t轮边减速桥新产品，该车桥采用中央弧齿锥齿轮减速加上轮端行星圆柱齿轮减速的方式，具有传递扭矩大，主减速器尺寸小，车辆通过性好等优点。该轮边减速桥采用铸钢桥壳，单桥额定载荷可达16t，超强的承载能力和超大的离地间隙可以满足车辆在各种恶劣环境下对承载的最苛刻要求，因此该产品承载能力强，传动效率高，结构相对轻便，整车的经济性好，是一些重型工程车辆的首选。
    双联轮边减速驱动桥是汉德引进奥地利斯太尔车桥产品设计及制造技术而开发的，带轮边减速器的双级减速驱动桥，主要特点为承载能力大，速比系列宽，减速性能好。用于公路、运输、石油、工矿、林业部门、野外作业等需要，目前主要配备20t以上的牵引车、自卸车及工程用车。该产品可根据用户要求选装ABS防抱制动系统，制动器自动间隙调整臂、中央冲放气系统及空气悬架。
    驱动桥差速器的结构特点
差速器是在汽车转向过程中，允许两半轴以不同的转速旋转，以满足两驱动轮不等路程行驶的需要，使汽车既能直线行驶，又能轻便的转向。目前国产轿车及其它类汽车基本都采用由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴(十字轴或一根直销轴)和差速器壳等组成的差速器。两半差速器壳用螺栓固紧在一起。主减速器的从动齿轮用螺栓固定在差速器壳的凸缘上。十字形行星齿轮轴安装在差速器壳接合面处所对出的圆孔内，每个轴颈上套有一个带有滑动轴承的直齿圆锥行星齿轮，四个行星齿轮的左右两侧各与一个直齿圆锥半轴齿轮相啮合。半轴齿轮的轴颈支承在差速器壳左右相应的孔中，其内花键与半轴相连。
在中型以下的汽车上，由于驱动车轮的转矩不大，差速器内多用两个行星齿轮。相应的行星齿轮轴相为一根直销轴，差速器壳可以制成开有大窗孔的整体式壳，通过大窗孔，可以进行拆装行星齿轮和半轴齿轮的操作。
    桥壳支承并保护主减速器、差速器的半轴等，使驱动的轴向相对位置固定。它和从动桥一起承受汽车的重量，承受由车轮传来的各种反力及力矩。驱动桥壳一般由主减速器壳和半轴套管组成。其内部用来安装主减速器、差速器和半轴等；其外部通过悬架与车架相连，两端安装制动底板并连接车轮，承受悬架和车轮传来的各种作用力和力矩。
    驱动桥壳的结构特点
    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)；它又是主减速器、差速器、半轴的装配基体。驱动桥壳应满足如下设计要求：应具有足够的强度和刚度，以保证主减速器齿轮啮合正常并不使半轴产生附加弯曲应力；在保证强度和刚度的前提下，尽量减小质量以提高汽车行驶平顺性；保证足够的离地间隙；结构工艺性好，成本低；保护装于其上的传动部件和防止泥水浸入；拆装、调整、维修方便。
    驱动桥壳大致可分为可分式、整体式和组合式三种形式。
可分式桥壳。即分段式桥壳一般分为两段，由螺栓将两段连成一体。它由一个垂直接合面分为左右两部分，两部分通过螺栓联接成一体。每一部分均由一铸造壳体和一个压入其外端的半轴套管组成，轴管与壳体用铆钉连接。这种桥壳结构简单，制造工艺性好，比较易于铸造和加工，主减速器支承刚度好。但当拆检主减速器时，必须把整个驱动桥从汽车上拆卸下来，因此拆装、调整、维修很不方便，桥壳的强度和刚度受结构的限制，曾用于轻型汽车上，目前较少采用。
    整体式桥壳。它是一根空心梁，桥壳和主减速器壳为两体。它具有强度和刚度较大，主减速器拆装、调整方便等优点。按制造工艺不同，整体式桥壳可分为铸造式、钢板冲压焊接式和扩张成形式三种。铸造式桥壳的强度和刚度较大，但质量大，制造工艺复杂，主要用于中、重型货车上。钢板冲压焊接式和扩张成形式桥壳质量小，材料利用率高，制造成本低，适于大量生产，广泛应用于轿车和中、小型货车及部分重型货车上。
    组合式桥壳。它是将主减速器壳与部分桥壳铸为一体，而后用无缝钢管分别压入壳体两端，两者间用塞焊或销钉固定。它的优点是从动齿轮轴承的支承刚度较好，主减速器的装配、调整比可分式桥壳方便，然而要求有较高的加工精度，常用于轿车、轻型货车中。
    无缝管式整体车桥桥壳拥有热挤压成型关键技术，在国内属领先水平的产品。无缝管式整体车桥八十年代出现在美国，但是在中国出现却是近几年的事情，对国内大多数车桥生产工厂而言仍属于一种新式结构。无缝管式整体车桥作为一种新式结构一经出现，就以其生产效率高、承载能力强、抗弯抗剪切能力强、自重轻、生产成本低、寿命长等优点倍受广大用户的青睐，已成为国际、国内重型拖挂车车桥市场的更新换代产品。国内主要重型汽车集团如一汽、东风、中国重汽、陕西重汽等都已逐步在拖挂车上开始使用无缝管式车桥来提升国产汽车的性能和市场竞争力。据了解，国外市场上对该产品需求量也在增加。据有关数据统计，拖挂车对无缝管式整体车桥桥壳市场需求量为每年约25万根左右，其他改装车配套拖挂车桥对无缝管式整体车桥桥壳需求量约25万根左右，国际零部件市场拖挂车桥对无缝管式整体车桥桥壳需求量为50万根左右。所以，国内汽车加上国际零部件市场拖挂车桥无缝管式整体车桥桥壳总需求量达100万根。