重型貨車驅動橋總成設計需關注的六個問題

劉艷萍，林方軍，張凱

1.煙臺科技學院 山東煙臺 265600 2.山東蓬翔汽車有限公司 山東煙臺 265600

驅動橋位于汽車傳動系統(tǒng)的末端，主要有主減速器、差速器、半軸和驅動橋殼等組成[1]，其中雙級減速驅動橋還帶有輪邊減速器。每根驅動橋大約裝配有200種零部件，要滿足驅動橋的使用功能，所有零部件必須按要求準確無誤地裝配到總成上。但在設計過程中難免出現(xiàn)考慮不周的地方，發(fā)生空間不足或與整車干涉的情況。

調整臂與橋殼的間隙

由于制動器規(guī)格的限制，調整臂在布置時一般距離橋殼較近，制動時很容易產生調整臂與橋殼干涉的情況，導致制動力矩降低，影響整車的安全性能。凡是涉及安全性能，均不允許發(fā)生，所以在車橋設計時一定要校核氣室推桿最大行程狀態(tài)下的調整臂與橋殼的間隙。

橋殼及其附件（下支架、鋼板彈簧座）有鑄造和沖壓焊接結構，難免有制造誤差，再加上焊接橋殼附件時的焊接變形，可能導致實際間隙比理論間隙更小，設計時一般要預留最少10mm的間隙。如間隙太小，可通過增大氣室角度、抬高氣室或把氣室布置在橋的上方來解決。氣室及調整臂位置如圖1所示。

圖1 氣室及調整臂位置

除此之外，如果氣室布置在橋殼后蓋側，還需校核調整臂與后蓋的間隙，特別是氣室中心距較小時，否則會出現(xiàn)調整臂殼體與橋殼后蓋干涉或裝配困難，設計時一般調整臂與后蓋的間隙預留最少10mm。

制動器防塵罩與鋼板彈簧座的間隙

制動系統(tǒng)剛度越好，調整臂的間隙越準確，制動效果越好[2]?，F(xiàn)在很多主機廠為提高制動性能，普遍采用的措施是在原橋型的基礎上加寬制動器，由此引起制動器防塵罩與鋼板彈簧座的間隙變小或直接干涉，所以在車橋總成布置時要校核此處的間隙，制動器防塵罩與鋼板彈簧座的位置如圖2所示。

圖2 制動器防塵罩與鋼板彈簧座的位置

一旦出現(xiàn)干涉，可在滿足強制性國家標準《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質量限值》的前提下增加車橋的輪距或優(yōu)化鋼板彈簧座結構，避免干涉的發(fā)生。

鋼板彈簧座與鋼板彈簧的間隙

鋼板彈簧作為中重型貨車懸架中主要的機構[3]，在使用過程中易發(fā)生與鋼板彈簧座的干涉現(xiàn)象。整車裝配時，鋼板彈簧插入鋼板彈簧座空間內，設計時要注意插入板簧內的片數(shù)，也就是插入的高度，要預留一定的間隙，間隙預留最少一片板簧的厚度。除此之外，還要注意鋼板彈簧座的偏置方向，一般中橋的鋼板彈簧座要朝車頭方向偏，后橋的朝車尾方向偏，讓出一定的運動距離，防止板簧與鋼板彈簧座產生運動干涉。因為板簧的初始狀態(tài)帶有彈性弧高，在一定的負荷作用下，板簧變平，由弧形變成水平。從縱向來觀測板簧距離板簧座的距離變小，如偏置的方向相反或正中布置，很容易產生干涉情況。

從動錐齒輪與主錐導向軸承座的間隙

目前驅動橋的主減速器齒輪一般采用螺旋錐齒輪或雙曲線錐齒輪，螺旋錐齒輪的主動輪和從動輪軸線垂直相交，而雙曲線錐齒輪的主動輪和從動輪的軸線垂直不相交，帶有偏置。另外，螺旋錐齒輪的主動輪不帶導向軸承，而雙曲線齒輪的主動輪帶導向軸承。由于主減速器速比的不同，錐齒輪的安裝距也不一樣，速比越大安裝距越小，速比越小安裝距越大。當匹配大速比時，主錐的位置一般不變，由于安裝距小，從動錐齒輪的安裝位置距離導向軸承座較近，極易導致二者干涉。因此在設計驅動橋主減速器時一定要校核此位置的間隙，確保間隙最少5mm。雙曲線錐齒輪從動輪與主錐導向軸承座位置如圖3所示。

圖3 雙曲線錐齒輪從動輪與主錐導向軸承座位置

氣室位置及中心距的布置

在驅動橋總成中，氣室布置的位置可以有很多種選擇，可以在主減速器側，也可以在后蓋側，也可以在橋殼的上方。

根據(jù)驅動橋使用車型的不同，可以分為以下幾類：

（1）牽引、載貨車 中橋的氣室一般布置在主減速器側，后橋的氣室一般在后蓋側并且不能抬高，更不能布置在橋殼上方。因為整車在此上方布置有牽引鞍座，會引起運動干涉。

（2）自卸車 中橋氣室一般布置在主減速器側或橋殼上方，后橋氣室一般在后蓋側并且抬高布置或在橋殼上方，因為自卸車卸貨時一般靠近堆場，后橋的氣室極易被貨物磕碰，所以抬高布置。另外當氣室抬高時，一定要注意氣室中心距的布置，盡量縮小氣室中心距，因車橋在整車上會有一定量的左右竄動及上下跳動，易引起氣室與車架運動干涉。

氣室推桿長度的確定

設計氣室時，除氣室規(guī)格、氣管接頭位置外，還有一個重要的參數(shù)就是氣室推桿的初始長度。根據(jù)氣室的靜態(tài)特性曲線圖，在推桿行程0～20mm時，制動力由大逐漸變小，在此行程范圍內，只是為了消除制動間隙，并未參與制動；在推桿行程20～40mm時，輸出的制動力是穩(wěn)定狀態(tài)，計算制動力矩時采用的也是此狀態(tài)下的制動力。

調整臂與氣室推桿夾角不同，制動效果和制動力矩也不相同，調整臂與氣室推桿夾角如圖4所示。為達到穩(wěn)定的制動效果以及理想的制動力矩，理論上在制動過程中，當調整臂與氣室推桿夾角在90°時，推桿的制動力最大，產生的制動力矩也最大；再根據(jù)氣室特性曲線反推得到氣室推桿的初始長度，一般按夾角90°時的推桿長度減25～30mm來確定推桿的初始長度。如推桿初始長度校核不準，加長或縮短，氣室在達到最大制動力時，調整臂與氣室推桿的夾角將成為銳角或鈍角，制動力會產生分力，制動器將不能產生最大的制動力矩。

圖4 調整臂與氣室推桿夾角位置

除此之外，還需注意當氣室推桿達到最大行程時，校核氣室連接叉與調整臂的位置關系，以免出現(xiàn)干涉情況，否則氣室推桿會被頂彎或斷裂。

結語

針對重型貨車驅動橋總成設計過程中需注意的幾個問題，從調整臂與橋殼的間隙、制動器防塵罩與鋼板彈簧座的間隙、鋼板彈簧座與鋼板彈簧的間隙、從動錐齒輪與主錐導向軸承座的間隙、氣室位置及中心距的布置、氣室推桿長度六個方面闡述設計過程中的注意事項，有效防止車橋使用過程中的干涉及強度不足等問題的發(fā)生。