1 驱动桥概述

汽车驱动桥是传动系统的重要组成部分，一般位于传动系的末端。它主要由主减速器、差速器、半轴、桥壳等组成。

驱动桥的布置形式有多种，按照分布位置的不同可分为前驱、后驱和四驱（即两个驱动桥）。目前应用较为广泛的有发动机前置前轮驱动、发动机前置后轮驱动两种。发动机前置前轮驱动是将驱动桥与变速箱连为一体，扭矩在传递时直接从变速箱输入到主减速器，省去了传动装置。这使得整车结构更为紧凑，乘坐舒适性好，燃油经济性高。发动机前置后轮驱动是一种较为传统的布置形式，相比于前置前驱，驱动轮与地面有更大的附着力，因此该形式十分适合爬坡或加速启动，而且汽车的行驶平稳性和操纵灵活性好。此外还有发动机中置后轮驱动、发动机后置后轮驱动等等，不过应用范围较小。

驱动桥的功用主要有以下四点[1]：

①减速增扭，改变力矩的传递方向。汽车在行驶时要通过变速器来改变传动比，输出合适的转矩和转速。但是当变速器在最高档位时，输出的转速较高，因此需要将动力经主减速器处理，以降低转速，增大转矩。其次，发动机输出的动力要经过90°转向才能传给车轮，因此主减速器具有改变转矩传递方向的作用。

②满足左右车轮的差速要求，并合理分配转矩。汽车在不平路面行驶或转弯时，外侧车轮转速快，内侧车轮转速慢。为了满足这一要求，差速器通过行星齿轮的自转带动半轴齿轮，从而实现差速作用。同时，差速器还能合理的分配转矩以提高汽车通过性。

③传递转矩。驱动桥是一个动力传递机构，其中半轴的作用就是将差速器输出的转矩传到驱动车轮[2]。

④承载整车重量及传力。驱动桥中的桥壳具有很强的刚度和强度，其承受着路面与车架之间的铅垂力，也要承受驱动力和制动力等纵向力以及车辆转弯时产生的横向力。

2 差速器的结构与原理分析

差速器的功用主要有两种，一是将主减速器传来的动力传给左右两个半轴，二是起差速作用，保证车轮与地面做纯滚动。

2.1 圆锥齿轮差速器的结构分析

普通的圆锥齿轮差速器由2个半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴）、2-4个行星齿轮和壳体组成。动力按照主减速从动齿轮——差速器壳——行星齿轮轴——行星齿轮——半轴齿轮——半轴——驱动轮的顺序传递。当汽车右转弯时，附加阻力作用在行星齿轮上，所形成的力矩起到差速作用。其自转使行星齿轮左侧的圆周速度等于自转和周转速度之和，右侧等于自转和周转速度之差，导致左侧半轴转速加快，右侧半轴转速减慢，保证了汽车顺利过弯[3]。

差速器是一种行星齿轮机构，由于轴向力的存在，在实际使用过程中总会出现差速器磨损严重的情况，且以黏着磨损和疲劳磨损为主，这严重影响了差速器的工作性能，甚至影响了整车的安全性。因此在半轴齿轮和差速器壳体间装有平垫片，在行星齿轮和差速器壳体间装有球面垫片，同时要选择粗糙度低，硬度高的垫片，以减小差速器的磨损，延长使用寿命。

2.2 圆锥齿轮差速器的原理分析

2.2.1 差速原理分析

圆锥行星齿轮差速器工作原理如图1所示，ω0为主减速器从动齿轮的转速，由于差速器壳与主减速器从动齿轮固连在一起构成行星齿轮架，所以ω0既为差速器壳的转速。ω1、ω2分别为左右半轴齿轮的转速。

图1 圆锥齿轮差速器的工作原理图

①汽车在平直路面沿直线行驶。

行星齿轮带动半轴齿轮一起，绕着半轴中心线公转，而无自转运动，此时ω1=ω2=ω3，差速器不起差速作用。

②汽车转弯行驶及其他行驶情况。

差速器起差速作用时，行星齿轮不仅有绕半轴中心线的公转，还有绕行星齿轮轴的自转。这时行星齿轮一侧的圆周速度等于自转和周转速度之和，另一侧等于自转和周转速度之差。设行星齿轮的自转为ω3，则外侧车轮及其半轴的转速将增高，其转速为：

内侧车轮及其半轴的转速将降低，其转速为：

z1、z3分别为外侧半轴齿轮和行星齿轮的齿数。

将以上两式相加可以得到：