重型货车驱动桥总成设计需关注的六个问题

2021-10-30刘艳萍林方军张凯

汽车工艺师 2021年10期

刘艳萍，林方军，张凯

1.烟台科技学院山东烟台 265600 2.山东蓬翔汽车有限公司山东烟台 265600

驱动桥位于汽车传动系统的末端，主要有主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成[1]，其中双级减速驱动桥还带有轮边减速器。每根驱动桥大约装配有200种零部件，要满足驱动桥的使用功能，所有零部件必须按要求准确无误地装配到总成上。但在设计过程中难免出现考虑不周的地方，发生空间不足或与整车干涉的情况。

调整臂与桥壳的间隙

由于制动器规格的限制，调整臂在布置时一般距离桥壳较近，制动时很容易产生调整臂与桥壳干涉的情况，导致制动力矩降低，影响整车的安全性能。凡是涉及安全性能，均不允许发生，所以在车桥设计时一定要校核气室推杆最大行程状态下的调整臂与桥壳的间隙。

桥壳及其附件（下支架、钢板弹簧座）有铸造和冲压焊接结构，难免有制造误差，再加上焊接桥壳附件时的焊接变形，可能导致实际间隙比理论间隙更小，设计时一般要预留最少10mm的间隙。如间隙太小，可通过增大气室角度、抬高气室或把气室布置在桥的上方来解决。气室及调整臂位置如图1所示。

图1 气室及调整臂位置

除此之外，如果气室布置在桥壳后盖侧，还需校核调整臂与后盖的间隙，特别是气室中心距较小时，否则会出现调整臂壳体与桥壳后盖干涉或装配困难，设计时一般调整臂与后盖的间隙预留最少10mm。

制动器防尘罩与钢板弹簧座的间隙

制动系统刚度越好，调整臂的间隙越准确，制动效果越好[2]。现在很多主机厂为提高制动性能，普遍采用的措施是在原桥型的基础上加宽制动器，由此引起制动器防尘罩与钢板弹簧座的间隙变小或直接干涉，所以在车桥总成布置时要校核此处的间隙，制动器防尘罩与钢板弹簧座的位置如图2所示。

图2 制动器防尘罩与钢板弹簧座的位置

一旦出现干涉，可在满足强制性国家标准《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》的前提下增加车桥的轮距或优化钢板弹簧座结构，避免干涉的发生。

钢板弹簧座与钢板弹簧的间隙

钢板弹簧作为中重型货车悬架中主要的机构[3]，在使用过程中易发生与钢板弹簧座的干涉现象。整车装配时，钢板弹簧插入钢板弹簧座空间内，设计时要注意插入板簧内的片数，也就是插入的高度，要预留一定的间隙，间隙预留最少一片板簧的厚度。除此之外，还要注意钢板弹簧座的偏置方向，一般中桥的钢板弹簧座要朝车头方向偏，后桥的朝车尾方向偏，让出一定的运动距离，防止板簧与钢板弹簧座产生运动干涉。因为板簧的初始状态带有弹性弧高，在一定的负荷作用下，板簧变平，由弧形变成水平。从纵向来观测板簧距离板簧座的距离变小，如偏置的方向相反或正中布置，很容易产生干涉情况。

从动锥齿轮与主锥导向轴承座的间隙

目前驱动桥的主减速器齿轮一般采用螺旋锥齿轮或双曲线锥齿轮，螺旋锥齿轮的主动轮和从动轮轴线垂直相交，而双曲线锥齿轮的主动轮和从动轮的轴线垂直不相交，带有偏置。另外，螺旋锥齿轮的主动轮不带导向轴承，而双曲线齿轮的主动轮带导向轴承。由于主减速器速比的不同，锥齿轮的安装距也不一样，速比越大安装距越小，速比越小安装距越大。当匹配大速比时，主锥的位置一般不变，由于安装距小，从动锥齿轮的安装位置距离导向轴承座较近，极易导致二者干涉。因此在设计驱动桥主减速器时一定要校核此位置的间隙，确保间隙最少5mm。双曲线锥齿轮从动轮与主锥导向轴承座位置如图3所示。

图3 双曲线锥齿轮从动轮与主锥导向轴承座位置

气室位置及中心距的布置

在驱动桥总成中，气室布置的位置可以有很多种选择，可以在主减速器侧，也可以在后盖侧，也可以在桥壳的上方。

根据驱动桥使用车型的不同，可以分为以下几类：

（1）牵引、载货车中桥的气室一般布置在主减速器侧，后桥的气室一般在后盖侧并且不能抬高，更不能布置在桥壳上方。因为整车在此上方布置有牵引鞍座，会引起运动干涉。

（2）自卸车中桥气室一般布置在主减速器侧或桥壳上方，后桥气室一般在后盖侧并且抬高布置或在桥壳上方，因为自卸车卸货时一般靠近堆场，后桥的气室极易被货物磕碰，所以抬高布置。另外当气室抬高时，一定要注意气室中心距的布置，尽量缩小气室中心距，因车桥在整车上会有一定量的左右窜动及上下跳动，易引起气室与车架运动干涉。

气室推杆长度的确定

设计气室时，除气室规格、气管接头位置外，还有一个重要的参数就是气室推杆的初始长度。根据气室的静态特性曲线图，在推杆行程0～20mm时，制动力由大逐渐变小，在此行程范围内，只是为了消除制动间隙，并未参与制动；在推杆行程20～40mm时，输出的制动力是稳定状态，计算制动力矩时采用的也是此状态下的制动力。

调整臂与气室推杆夹角不同，制动效果和制动力矩也不相同，调整臂与气室推杆夹角如图4所示。为达到稳定的制动效果以及理想的制动力矩，理论上在制动过程中，当调整臂与气室推杆夹角在90°时，推杆的制动力最大，产生的制动力矩也最大；再根据气室特性曲线反推得到气室推杆的初始长度，一般按夹角90°时的推杆长度减25～30mm来确定推杆的初始长度。如推杆初始长度校核不准，加长或缩短，气室在达到最大制动力时，调整臂与气室推杆的夹角将成为锐角或钝角，制动力会产生分力，制动器将不能产生最大的制动力矩。