汽车主减速器和差速器结构认识与拆装

能力标准

学完本任务，你应获得以下能力：

①能正确认识驱动桥主要零件的结构及相互装配关系。

②能对主减速器和差速器实施拆装。

任务描述

请以下列任务为指导，完成相关知识的学习和实施练习：

①对驱动桥进行总体结构认识。

②实施主减速器和差速器的拆装练习。

相关知识

驱动桥的功用、组成及类型

（1）驱动桥的功用

驱动桥的功用是将万向传动装置传来的发动机动力经降速增矩改变传动方向后，分配给左右驱动轮，并且允许左、右驱动轮以不同转速旋转。

（2）驱动桥的组成

驱动桥由主减速器、差速器、半轴及桥壳等组成，如图5.60所示。

图5.60　驱动桥的组成

（3）驱动桥的类型

根据悬架结构的不同，驱动桥可分为整体式驱动桥和断开式驱动桥。

1）整体式驱动桥

整体式驱动桥如图5.61所示，它与非独立悬架配用。其驱动桥壳为一刚性的整体，驱动桥两端通过悬架与车架或车身连接，左右半轴始终在一条直线上，即左右驱动轮不能相互独立跳动。当某一侧车轮通过地面的凸出物或凹坑升高或下降时，整个驱动桥及车身都要随之发生倾斜，车身波动大。

2）断开式驱动桥

断开式驱动桥如图5.62所示，它与独立悬架配用。其主减速器固定在车架或车身上，驱动桥壳制成分段并用铰链连接，半轴也分段并用万向节连接。驱动桥两端分别用悬架与车架或车身连接。这样，两侧驱动车轮及桥壳可以彼此独立相对于车架或车身上下跳动。主减速器

图5.61　整体式驱动桥

图5.62　断开式驱动桥

（1）主减速器的功用、类型

1）主减速器的功用

①将万向传动装置传来的发动机转矩传给差速器。

②在动力的传动过程中，要将转矩增大并相应降低转速。

③对于纵置发动机，还要将转矩的旋转方向改变90°。

2）主减速器的类型

为满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也有所不同。

按参加减速传动的齿轮副数目，有单级式主减速器和双级式主减速器。有些重型汽车又将双级式主减速器的第二级齿轮传动设置在两侧驱动轮处，称为轮边主减速器。

按主减速器传动速比个数，有单速式和双速式主减速器。前者的传动比是固定的，而后者有两个传动比供驾驶员选择。

按齿轮副结构形式，有圆柱齿轮式（又可分为定轴轮系式和行星轮系式）主减速器和圆锥齿轮式（又可分为螺旋锥齿轮式和双曲面锥齿轮式）主减速器。

（2）主减速器的结构及工作原理

1）单级主减速器

单级主减速器只有一对齿轮副传动，零件少，结构紧凑，质量小，传动效率高。单级主减速器在中型以下货车及轿车上应用广泛。

当发动机横向布置时，由于主减速器主动齿轮轴线与差速器轴线平行，因此，主减速器采用一对斜齿圆柱齿轮传动即可，无须改变动力的传递方向。

2）双级主减速器

有些汽车需要较大的主减速器传动比，单级主减速器已不能满足足够的离地间隙，这就需要采用由两对齿轮降速的双级主减速器。

双级主减速器特点：

①由两级齿轮传动。

②在实现较大传动比的前提下，提高离地间隙。

③可以通过更换不同的齿轮副实现不同的传动比，提高零部件的通用性。

双级主减速器的传动示意图如图5.63所示。第1级传动为第1级主动锥齿轮和第1级从动锥齿轮，这是一对螺旋锥齿轮；第2级传动为第2级主动齿轮和第2级从动齿轮，这是一对斜齿圆柱齿轮。

图5.63　双级主减速器的传动示意图

差速器

（1）差速器的功用

差速器的功用是将主减速器传来的动力传给左右两半轴，并在必要时允许左右半轴以不同转速旋转，使左右车轮相对于地面纯滚动而不是滑动。

（2）差速器的类型

差速器按其用途可分为轮间差速器和轴间差速器。轮间差速器装在同一驱动桥两侧驱动轮之间，而轴间差速器装在各驱动桥之间。

（3）对称式锥齿轮差速器

普通齿轮式差速器有锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。由于锥齿轮式差速器结构简单、紧凑，工作平稳，因此目前应用最为广泛。

1）差速器的结构

普通锥齿轮差速器的结构如图5.64所示。它由差速器壳、行星齿轮轴、两个行星齿轮、两个半轴齿轮及止推垫片等组成。行星齿轮轴装入差速器壳体后用止动销定位。行星齿轮和半轴齿轮的背面制成球面，与复合式的推力垫片相配合，以减摩、耐磨。螺纹套用于紧固半轴齿轮。差速器通过一对圆锥滚子轴承支承在变速器壳体中。

图5.64　齿轮差速器结构

1、4—差速器壳；2—半轴齿轮垫片；3—半轴齿轮；5—十字轴；6—圆锥行星齿轮；7—止推垫片

2）差速器的工作原理

差速器的工作原理如图5.65所示。差速器的主动件为主减速器从动齿轮、差速器壳和行星齿轮轴；从动件为半轴齿轮。A点为左半轴锥齿轮与行星齿轮的啮合点；B点为右半轴锥齿轮与行星齿轮的啮合点；C点为行星齿轮的回转中心，C点的速度永远与行星齿轮轴速度相同。

图5.65　差速器的工作原理

主减速器传来的动力带动差速器壳（转速为n0）转动，经过行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮及半轴（转速分别为n1和n2），最后传给两侧驱动车轮。

a.汽车直线行驶时。此时两侧驱动车轮所受到的地面阻力相同，并经半轴、半轴齿轮反作用于行星齿轮两啮合点A和B。这时行星齿轮相当于等臂杠杆，即行星齿轮不自转，只随差速器壳和行星齿轮轴一起公转，两半轴无转速差，即n1＝n2＝n0，n1＋n2＝2n0。

b.汽车转向行驶时。此时两侧驱动车轮所受到的地面阻力不同。如果车辆右转，右侧（内侧）驱动车轮所受的阻力大，左侧（外侧）驱动车轮所受的阻力小。这两个阻力经半轴、半轴齿轮反作用于行星齿轮两啮合点A和B，使行星齿轮除了随差速器壳公转外还顺时针自转，设自转转速为n4，则左半轴齿轮的转速增加，右半轴齿轮的转速降低，且左半轴齿轮增加的转速等于右半轴齿轮降低的转速。设半轴齿轮的转速变化为Δn，则n1＝n0＋Δn，n2＝n0－Δn，即汽车右转时，左侧（外侧）车轮转得快，右侧（内侧）车轮转得慢，实现纯滚动。此时，依然有n1＋n2＝2n0。

由上述分析可得出以下结论：

左右两侧半轴的速度之和等于差速器壳速度的2倍，与行星齿轮的速度无关，即

n1＋n2＝2n0

当任意一侧车轮转速为零时，另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的2倍。

当差速器壳的速度为零时，如果一侧半轴齿轮受其他外来力矩而转动，则另一侧半轴齿轮即以相同转速反向转动。

半轴

半轴的功用是将差速器传来的动力传给驱动轮。因其传递的转矩较大，常制成实心轴，如图5.66所示。

图5.66　半轴示意图

半轴的结构因驱动桥结构形式的不同而异。整体式驱动桥中的半轴为一刚性整轴。而转向驱动桥和断开式驱动桥中的半轴则分段并用万向节连接。半轴内端一般制有外花键与半轴齿轮连接。半轴外端结构形式，有的直接在轴端锻造出凸缘盘；也有的制成花键与单独制成的凸缘盘滑动配合；还有的制成锥形并通过键和螺母与轮毂固定连接。

半轴的受力情况，由半轴与驱动轮的轮毂在桥壳上的支承形式而定。现代汽车通常采用全浮式半轴支承和半浮式半轴支承两种半轴支承形式。

（1）全浮式半轴

全浮式半轴支承是指半轴只承受转矩，而两端均不承受其他任何反力和反力矩的半轴支承形式。全浮式半轴支承多用于货车上。图5.67所示为全浮式半轴支承示意图。

全浮式半轴支承便于拆装，只需拧下半轴凸缘上的螺钉，即可将半轴抽出，而车轮和桥壳照样能支持住汽车。

图5.67　全浮式半轴支承示意图

图5.68　半浮式半轴支承示意图

（2）半浮式半轴

半浮式半轴支承是指半轴内端只承受转矩，而外端除承受转矩外，还要承受全部弯矩。半浮式半轴支承结构简单，但半轴受力情况复杂且拆装不便，多用于反力、弯矩较小的各类轿车上。图5.68所示为半浮式半轴支承示意图。

桥壳

（1）桥壳的功用

驱动桥壳的功用是用来安装并保护主减速器、差速器和半轴以及用来安装悬架或轮毂，与驱动桥一起承受汽车质量；使左右驱动轮的轴向相对位置固定；在汽车行驶时，承受驱动轮传来的各种反力和力矩，并通过悬架传给车架。因此，要求桥壳应具有足够的强度和刚度，质量小，便于制造，便于主减速器的拆装和调整。

（2）桥壳的类型

驱动桥壳可分为整体式桥壳和分段式桥壳两种类型。

1）整体式桥壳

整体式桥壳与主减速器壳分开制造，用螺栓连接在一起。图5.69所示为整体式桥壳的实物图。

图5.69　整体式桥壳实物图

2）分段式桥壳

分段式桥壳是与主减速器壳铸成一体，且一般分为两段，由螺栓连成一体，如图5.70所示。

分段式桥壳的特点是便于制造，工艺简单，但是拆装和维修很不方便，现在已经很少使用。

图5.70　分段式桥壳

1—螺栓；2—注油孔；3—主减速器壳颈部；4—半轴套管；5—调整螺母；6—止动垫片；7—锁紧螺母；8—凸缘盘；9—弹簧座；10—主减速器壳；11—放油孔；12—垫片；13—油封；14—盖

任务实施

实施要求

☞任务目标与要求

①小组成员分工协作，利用汽车维修手册及实训资料，依据任务工作单制订工作计划，并通过小组自评或互评检查工作计划。

②熟悉驱动桥主要零件的结构及相互装配关系。

③掌握驱动桥及各总成的装配要求。

④完成主减速器和差速器的拆装。

☞注意事项

在任务实施过程中，严格遵守相关实验实训制度和规范的要求，注意职场健康与安全需求，做好废料的处理，并保持工作场所的整洁。

实施步骤

☞准备工作

①小组接受工作任务，准备驱动桥总成或主减速器和差速器解剖教具、拆装工具、维修手册等配套器材，清理场地，做好实施准备工作。

②组长带领组内成员阅读任务工作单，查阅相关手册或指导书，合理分工，制订任务计划，并检查计划有效性。

☞实施步骤

①依照任务工作单的引导，观察认识所用主减速器和差速器解剖模型的主要结构及系统组成，查找各主要部件的安装位置，并填写任务工作单。

②合理选择工具，并正确使用各类工具完成主减速器和差速器的拆装。拆装过程中，请参考维修手册，严格按照相关技术标准和要求完成拆装任务。

图5.71所示为主减速器和差速器的零件分解图。

（1）主减速器及差速器总成的拆装

首先在驱动桥总成中旋下半轴螺栓，抽出左右半轴，然后旋下主减速器壳体和桥壳连接螺栓，取下主减速器及差速器总成。

①取下差速器主轴承，取下调整螺母及轴承垫圈。

②取下差速器总成，取下从动圆锥齿轮。

③用平头冲取下一字轴定位销，敲出一字轴。

④旋转半轴齿轮，取下半轴齿轮和行星齿轮。

⑤松下主减速器输入轴（主动齿轮轴）法兰螺母，取下凸缘叉带防尘罩，从主减速器壳后部取下主动圆锥齿轮轴及轴承内圈和轴承架组件。

⑥从主动齿轮轴上取下轴承。

⑦用专用工具取下前油封和前轴承及调整垫片。

⑧用轴承顶拔器从两个方向拉出前两个轴承的外圈。

图5.71　主减速器和差速器的零件分解图

⑨按照拆卸的相反顺序装配。

（2）主减速器及差速器总成的装配

1）主减速器的装配

①首先将主动锥齿轮两个支承滚柱轴承的外圈压入主减速器壳中。

②将前端轴承内圈及滚柱装在主动齿轮轴上，再装上隔离套、调整垫片，然后将小齿轮部分组件从主减速器壳后部装入壳中。

③从主减速器壳前端往主动齿轮轴上装入外端支承轴承的内圈及滚柱组件。

④从主动齿轮轴前端装入油封、垫圈，后将传动轴凸缘叉带防尘罩组件装到轴上。

⑤加入垫圈后调整旋入紧固螺母，按规定力矩旋紧后，用锁止垫片锁止。

⑥检查、调整主动齿轮轴承的预紧力。

2）差速器的装配

①装差速器轴承。安装差速器轴承内圈时应用压力机平稳地压入，不得用手锤敲击，以免损伤轴承的工作表面。

②装齿轮。先装入垫片和半轴齿轮，然后装入已经装好的行星齿轮及垫片的行星齿轮轴，并使行星齿轮与半轴齿轮啮合。

③从动齿轮的安装和差速器的装合。将主减速器从动齿轮装在差速器壳体上，将固定螺栓按规定方向穿过壳体，注意螺栓头的偏心位置，套入垫片，用规定力矩交替拧紧螺母，锁死锁片。

④从动齿轮和差速器总成在主减速器壳体上的安装。在主动齿轮组件已经装入主减速器壳体后，将已经组装在一起的从动齿轮及差速器总成，连同轴承外圈和调整螺母一起装入主减速器壳体中，通过旋转左右调整螺母，调整好轴承的预紧度。

☞评估总结

①回答指导教师提问，并接受指导教师相关考核。

②对本次任务完成过程及效果进行自我评价和小组互评，填写任务工作单。

③清洁工作场所，清点归还相关工具设备，完成本次任务。

任务工作单

知识拓展

无级变速器

汽车变速器的类型主要有普通齿轮手动变速器（MT）、自动变速器（AT）和无级变速器（CVT）。其中自动变速器按齿轮变速系统的控制方式，可分为液控液压自动变速器和电控液压自动变速器；按传动比的变化方式，又可分为有级式自动变速器和无级式自动变速器。因此，无级变速器实际上是自动变速器的一种，但它比常见的自动变速器要复杂得多，技术上也更为先进。

无级变速器与常见的液压自动变速器最大的不同是在结构上，后者是由液压控制的齿轮变速系统构成，还是有挡位的，它所能实现的是在两挡之间的无级变速，而无级变速器则是由两组变速轮盘和一条传动带组成的，比传统自动变速器结构简单，体积更小。另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使车速变化更为平稳。

（1）CVT的特点

①无级变速器后备功率大，其动力性优于传统手动变速器和自动变速器。

②经济性好。由于CVT可以在一定范围内拥有无数个传动比，能自由控制发动机的工作点，协调汽车外界行驶条件与发动机负载，从而获得传动系与发动机工况的最佳匹配，使汽车按最佳燃料经济工作线工作成为可能，提高整车的燃油经济性。

③装有CVT的汽车行驶平顺性好，乘坐舒适。

④在变速过程中，无须中断动力传输，可以大幅减轻驾驶员的劳动强度，提高了汽车的操纵稳定性。

⑤环保。由于CVT能够根据需要控制发动机的工作点，使发动机能最大限度地被控制在最佳工作点附近，使得汽缸燃烧室内混合气体燃烧充分，大大降低了尾气中有害气体和粉尘的排放。

（2）CVT的基本结构和工作原理

无级变速器按结构和传动方式可分为电力式、液力式和机械式3种。其中，电力式和液力式无级变速器因为成本高，效率低，结构复杂等原因没有得到广泛的应用；而机械式与前两种相比，具有结构简单紧凑，成本低，操纵方便等优点而成为目前主流的选择。

以金属带传动的机械式无级变速器为例来介绍其结构及基本工作原理。金属带式CVT的基本结构一般由起步离合器、行星齿轮机构、无级变速机构、控制系统及中间减速机构组成。

1）起步离合器

起步离合器的主要功用是使汽车以足够大的牵引力平顺地起步，提高驾驶舒适性，必要时切断动力传输。目前用于汽车起步的装置主要有3种：湿式离合器、电磁离合器和液力变矩器。

2）行星齿轮机构

CVT的行星齿轮机构用于实现前进挡和倒挡之间的切换操作。前进挡时，太阳轮主动旋转，行星架随太阳轮同速旋转，即整体同步旋转；倒挡时，太阳轮主动旋转而齿圈不动，此时行星架与太阳轮反向旋转。

3）无级变速机构

无级变速机构由金属传动带、主动轮组和从动轮组组成，如图5.72所示。主动轮组和从动轮组都由可动锥盘和固定锥盘组成。

图5.72　无级变速机构

4）控制系统

控制系统是用于实现CVT传动比无级自动变化的。多采用机-液控制系统或电-液控制系统。机-液控制系统主要由油泵、液压调节阀（用于调节传动比和传动带与轮之间压紧力）、传感器（节气门开度和发动机转速）、主从动轮的液压缸及管道组成；而电-液控制系统则是在机-液控制系统的基础上加装了一些电子控制单元、电磁阀和传感器组成的，提高了对CVT控制的效率和精确度。

5）中间减速机构

由于CVT可以提供的传动比变化范围为0.445～2.6，不能完全满足整车传动比变化范围的要求，因而设有中间减速机构。经过中间减速机构可以将CVT的传动比变化范围调整到0.8～5.0。

金属带式CVT主要是通过改变主、从动轮和金属带的接触半径（即工作半径）来实现传动比的连续变化。从结构可知，CVT主、从动轮组都由可动锥盘和固定锥盘组成，可动锥盘可以在主、从动轴上沿轴向移动。可动锥盘与固定锥盘之间形成的“V”形槽与“V”形金属带相啮合。主动轮组的油缸控制主动轮组的可动锥盘沿轴向移动时，主动轮组一侧的金属带随之沿“V”形槽移动，由于金属带的长度固定，因此从动轮组一侧的金属带则沿“V”形槽向相反的方向移动，从动轮组的油缸此时则控制从动轮组的可动锥盘沿轴向移动，以保持金属带的张紧力，保证来自发动机的动力得到高效可靠的传递。金属带沿“V”形槽方向移动时，其在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，从而实现传动比的连续变化，如图5.73所示。

汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比，从而保证有足够的转矩来保证汽车有较高的加速度。随着车速的增加，主动轮的工作半径逐渐增大，从动轮的工作半径相应减小，CVT的传动比下降，使汽车能够以更高的速度行驶。

图5.73　无级变速器工作原理