浅谈后驱动桥主减速器总成设计

马翠贞 柳春汀 孙海燕

摘要：驱动桥主减速器总成结构复杂，涉及零部件种类较多，故具体设计时需要考虑的因素多，本文结合主减速器结构特点、工作原理及常见故障，给出零部件设计的重要关注点和主要校核点，希望对新产品设计及产品改进优化有一定帮助。

关键词：主减速器;市场故障;尺寸控制;设计校核

0 前言

驱动桥在传动系统末端，主要功能是增大经传动轴或直接经变速器传递来的扭矩，并且将扭矩分配给左、右驱动车轮，使左右车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速性能，进而驱动车轮转动。主减速器作为驱动桥的核心部件，承担着车桥扭矩的传递及分配，是汽车驱动桥的动力中枢，其性能直接决定驱动桥的性能，因此主减速器设计意义重大。

1 主减速器组成及工作原理

如图1.1所示，中重型驱动桥主减速器总成主要由突缘、主锥内外轴承、主从动锥齿轮、圆柱滚子轴承（部分结构没有）、差速器左右轴承、差速器（差速器齿轮、十字轴等）、差速器壳体、主减速器壳总成、差速锁总成（选配）等。

突缘一端与传动轴相连，另一端利用花键与主动锥齿轮连接在一起;主锥内外轴承和圆柱滚子轴承的内圈一般与主动锥齿轮轴过盈配合，外圈压装在轴承座或主减速器壳上;从动锥齿轮与差速器壳体一般用螺栓紧固在一起，十字轴装配在差速器壳体上的十字轴孔内，差速器齿轮的行星齿轮安装在十字轴上，半轴齿轮与差速器壳体接触（一般中间有垫片），半轴齿轮与半轴利用花键连接。

如图2.2所示，主减速器差速器正常工作时，动力传递路线见a线所示，此时固定啮合套和滑动啮合套分离，动力通过左右半轴齿轮传递给半轴，两侧半轴转速不同，实现差速;差速锁工作，差速器功能锁止时，动力传递路线见b线所示，此时固定啮合套和滑动啮合套结合，滑动啮合套和固定啮合套转速相同，均等于差速器壳转速，进而半轴转速同差速器壳转速，两侧转速相同，以便汽车通过坏路路面。

2 齿轮类主要故障及设计要点

后桥主减速器齿轮主要有主从动锥齿轮和差速器齿轮两类，主从动锥齿轮使用螺旋锥齿轮或有偏置的双曲面锥齿轮，其齿数比（速比）达到降速增扭的目的。目前最常见的市场故障是齿轮打齿，引起齿轮打齿的原因主要有齿轮强度设计不足、齿轮基体刚性不足、齿轮装配不到位引起齿轮偏载等。因此齿轮设计时，满足要求速比基础上，要着重注意齿轮强度，通过调整齿轮齿制（等高齿或收缩齿）、偏置距、模数、齿宽、螺旋角等参数实现，同时齿轮基体的结构刚性也不能忽略，比如从动锥齿轮需要有一定厚度支撑轮齿。另外，齿轮装配时要严格按照设计的安装距安装并满足接触印痕要求，保证齿轮的正确啮合。

差速器齿轮主要包括半轴齿轮和行星齿轮，一般为直齒锥齿轮，常见故障有齿轮打齿和接触面磨损，针对齿轮打齿故障，设计时在强度保证的前提下可增加加强筋结构，提高轮齿的刚度，接触面磨损故障要注意配合零件的装配公差与接触面的耐磨性能，也可以采用一定的防转结构减少相对运动。

3 轴承类主要故障及设计要点

后桥主减速器轴承分主锥轴承和差速器轴承，主锥轴承按支承形式一般有两种，分别是悬臂式支承的主锥内外轴承（此时无导向轴承）和跨置式支承的主锥内外轴承和导向轴承，差速器轴承一般分左轴承和右轴承，与主锥支承方式无关。主锥内外轴承和差速器轴承一般选用圆锥滚子轴承，可承受轴向力和径向力，导向轴承选用圆柱滚子轴承，只承受径向力。

主减速器轴承中，损坏最多的是主锥内轴承、导向轴承和差速器左轴承，一般为疲劳损坏，因此轴承设计时需对轴承寿命重点校核。单纯从轴承寿命角度考虑，主锥内外轴承的跨置距应适当加大，同时选用锥角较大的轴承;导向轴承最好选用内外圈分离式圆柱滚子轴承，并且内外圈轴向装配间隙控制在2mm左右;由于差速器左轴承离从动锥齿轮较近，承受载荷较大，因此应选用较大轴承，采用左右轴承差异化布置，来提高差速器左轴承的轴承寿命。

4 壳体类主要故障及设计要点

后桥主减速器壳体类零件主要有主减速器壳和差速器壳，最多的市场故障为壳体裂纹或断裂，设计时要注意壳体厚度应均匀圆滑，避免出现局部厚度突然变小的情况，承载轴承等载荷突变的位置要适当加厚或使用加强筋结构加固。主减速器壳采用整体式结构，差速器壳采用三明治式结构也能在一定程度上提高壳体的整体强度，必要时需要使用有限元软件对壳体零件进行结构强度和刚度分析。

5 其他零部件主要故障及设计要点

除上述主要故障外，主锥漏油、主锥螺母松脱、差速器轴承调整螺母脱出等也属于后桥主减速器比较常见的市场故障。主锥漏油故障一方面要选择合适的油封类型和尺寸，装配时注意油封唇口的保护，保证油封与突缘处无齿轮油漏出;另一方面主锥和突缘花键配合的顶端最好装配O型圈，防止齿轮油从花键空隙处渗出。主锥螺母要选择合适的螺纹规格，尤其是电动车配置的主减速器，螺纹规格要适当加大，以防倒车工况对螺母冲击较大造成螺母脱出或主锥螺纹处断裂。差速器轴承调整螺母是用来调整差速器轴承间隙的，为保证差速器轴承的使用寿命，调整螺母宽度可适当加大，调整螺纹要严格控制中径尺寸和公差。

6 结束语

驱动桥运行工况复杂，涉及的零部件配合较多，具体零部件设计时，除严格保证零部件的关键性能尺寸满足要求，其他尺寸要求可适当放宽，便于加工装配，同时也要考虑零件的通用性、经济性和产品轻量化要求。本文给出了后桥驱动桥主减速器关键零部件的主要故障及设计要点，希望对相关产品设计有所帮助。

参考文献：

[1]刘惟信.汽车车桥设计[M].北京：清华大学出版社.

[2]王霄锋.汽车底盘设计[M].北京：清华大学出版社.

[3]刘泽九.滚动轴承应用手册（第3版）[M].北京：机械工业出版社.

2379500511284