5.1 驱动桥构造
5.1.1 主减速器
主减速器将输入转速降低并相应增大输入转矩，还可以改变转矩的方向，满足车辆行驶要求。
根据不同的使用要求，主减速器有不同的结构型式。按齿轮传动副的数目分有单级式和双级式。目前，轿车、小型客车、轻型和中型货车一般采用单级式主减速器；大型和重型货车不仅要求较大的主减速比，而且要求较大的离地间隙，故多采用双级式主减速器。
按主减速器传动比挡数有单速式和双速式。前者的传动比是固定的，后者有两个传动比供驾驶员选择，以适应不同行驶条件的需要。
按齿轮传动副的结构型式分，主减速器有圆柱齿轮式、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式等。圆柱齿轮式又可分为定轴轮系和行星轮系，定轴轮系圆柱齿轮式主减速器适用于发动机横置的汽车，行星轮系式主减速器适用于大型和重型汽车轮边减速器，其主减速器采用螺旋圆锥齿轮或准双曲面齿轮。螺旋圆锥齿轮传动主、从动齿轮轴线交叉，如图5.3（a）所示。准双曲面齿轮允许主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线偏移，如图5.3（b）所示。若主动齿轮轴线向下偏移，在保证必须有离地间隙的情况下，可使车辆质心降低，提高了行驶稳定性。
图5.3 主动齿轮和从动齿轮轴线位置
（a）主、从动齿轮轴线交叉；（b）主动齿轮轴线相对从动出轮轴线偏移
1．单级主减速器
目前，轿车和一般轻、中型货车均采用单级式主减速器即可满足汽车驱动性的要求。它具结构简单、体积小、质量轻和传动效率高等优点。
1）上海桑塔纳轿车单级式主减速器
上海桑塔纳轿车驱动桥因发动机纵向前置、前轮驱动放于汽车前部，并且整个传动系都集中布置在汽车的前部，如图5.4所示。它将变速器、主减速器和差速器安装于一个3件组合的外壳之内，没有专用的主减速壳体。变速器的输出轴即为主减速器的主动轴，动力由变速器直接传递给主减速器，省去了万向传动装置。主减速器为单级减速器，主减速齿轮由一对双曲面锥齿轮组成。主动锥齿轮4的齿数为9，从动锥齿轮9的齿数为37，因此其传动比io=37/9=4.11。主动锥齿轮4和变速器输出轴制成一体，用双列圆锥滚子轴承6和圆柱滚子轴承8支承在变速器后壳体5内。环状的从动锥齿轮靠凸缘定位，并用螺钉与差速器壳连接，差速器壳由一对圆锥滚子轴承12支承在变速器前壳体1上。
图5.4 上海桑塔纳轿车单级式主减速器剖面图
1—变速器前壳体；2—差速器；3、7、11—调整垫；4—主动锥齿轮；5—变速器后壳；6—双列圆锥滚子轴承；8—圆柱滚子轴承；9—从动锥齿轮；10—主减速器盖；12—圆锥滚子轴承
主减速器的调整包括轴承预紧度和齿轮啮合调整。主、从动锥齿轮轴承安装时有一定的预紧度，以消除多余的轴向间隙，平衡一部分前后轴承的轴向负荷，这使主、从动锥齿轮工作时保持正确的啮合和前后轴承获得均匀磨损。轴承预紧度不宜过大，过大会使轴承载荷增加，工作温度过高而降低其使用寿命；轴承预紧度过小，则使主、从动锥齿轮轴向间隙增大，破坏了正确啮合位置和间隙，并造成冲击异响。主动锥齿轮轴上的轴承预紧度不需调整，从动锥齿轮轴承的预紧度可通过调整垫片3和垫片11的总厚度来调整，在装好左、右半轴后，从动齿轮应转动灵活，又没有轴向间隙感觉。
齿轮啮合调整包括啮合间隙和啮合印痕的调整，适当的啮合间隙保证啮合齿轮的润滑和散热，桑塔纳轿车单级主减速器齿轮的标准啮合间隙为0.08～0.15mm，齿轮啮合间隙的调整通过调整垫片3和垫片11进行调整，一侧减的垫片应加到另一侧，就可在保证已调整好的轴承预紧度不变的情况下，达到啮合间隙调整目的。正确的啮合印痕保证啮合齿轮工作强度；齿轮啮合印痕的调整通过调整垫片7进行，调整好后，转动主、从动齿轮的扭矩为1.47～2.45N·m的力矩。
2）东风EQ1090E型汽车单级式主减速器
东风EQ1090E型汽车主减速器也是单级式主减速器，如图5.5所示，由一对准双曲面齿轮18和7及其支承调整装置6、主减速器壳4等组成，主减速器主、从动锥齿轮分别为6、38，其传动比为6.33，为保证主动锥齿轮有足够的支承刚度，采用了前后两点支承。主动锥齿轮与输入轴制成一体，其前端支承在相互贴近且小端相向的两个圆锥滚子轴承13和17上；后端支承在圆锥滚子轴承19上，形成可靠的跨置式支承。从动锥齿轮7用12个螺栓和差速器左壳体5连接，螺栓要按规定的拧紧力矩拧紧。而差速器左右壳体的两端用两个圆锥滚子轴承支承在主减速器壳的座孔中。
图5.5 东风EQ1090 E型汽车单级主减速器
1—差速器轴承盖；2—轴承调整螺母；3、13、17—圆锥滚子轴承；4—主减速器壳；5—差速器壳；6—支撑螺栓；7—从动锥齿轮；8—进油道；9、14—调整垫片；10—防尘罩；11—叉形凸缘；12—油封；15—轴承座；16—回油道；18—主动锥齿轮；19—圆柱滚子轴承；20—行星齿轮球面垫片；21—形星齿轮；22—半轴齿轮推力垫片；23—半轴齿轮；24—行星齿轮轴；25—螺栓
装配主减速器时，圆锥滚子轴承装配时应使其具有一定的预紧度，即在消除轴承间隙的基础上，再给予一定的压紧力，其目的是为了减小在锥齿轮传动过程中轴向力所引起的轴向位移，以提高轮轴的支承刚度，保证锥齿轮副的正常啮合。为此，在轴承13和17之间的隔离套一端装有一组厚度不同的调整垫片14。若增加垫片厚度则轴承预紧度减小，反之预紧度则增大。支承差速器壳的一对圆锥滚子轴承3的预紧度，可利用其各自侧面调整螺母2分别调整，若拧入调整螺母则轴承预紧度增加，反之预紧度则增大。调整时应用手转动从动锥齿轮，使滚子轴承处于正确位置。调好后应能以1.5～2.5N·m的力矩转动差速器组件。特别说明的是圆锥滚子轴承预紧度的调整必须在齿轮啮合调整之前进行。
锥齿轮啮合的调整包括啮合印痕和齿侧间隙两个方面。啮合印痕可以通过增减主减速器壳4与主动锥齿轮轴承座15之间的调整垫片9的厚度来调整，若增加垫片厚度，主动锥齿轮轴前移，反之则后移。齿侧间隙通过拧动差速器壳两端调整螺母2来实现，当一端螺母拧入时，另一端螺母应拧出，即使从动锥齿轮轴发生轴向位移。此时，若使从动锥齿轮靠近主动锥齿轮，则啮合间隙减小，反之则增大。应特别注意的是在调整啮合间隙时，为保证已调整好的轴承预紧度不变，应使一端螺母拧入的圈数等于另一端螺母拧出的圈数。
东风EQ1090E型汽车主减速器为了提高齿轮副的强度和啮合平稳性，减小噪声，采用了准双曲面齿轮，主动锥齿轮轴心线比从动锥齿轮的轴心线下偏38mm。双曲面锥齿轮的主、从动齿轮轴线不相交，主动锥齿轮轴线可低于从动锥齿轮轴线，在保证一定离地间隙的情况下，相连的传动轴位置也相应降低，从而使汽车质心降低，提高了行驶的平稳性。其次，双曲面齿轮发生根切的齿数较少，因此主动齿轮在满足传动比和强度要求的条件下尺寸可尽量小一些，相应从动锥齿轮的尺寸也可减小，从而减小了主减速器壳外形轮廓尺寸，有利于车身布置和提高最小离地间隙。此外，双曲面齿轮的啮合系数大，同时参加啮合的齿数多，传动平稳，噪声小，承载能力大。缺点是准双曲面齿轮工作时，由于齿面间的相对滑移量大，且齿面间的压力也大，齿面油膜易被破坏，必须使用专门的双曲面齿轮油，决不能用普通齿轮油代替，否则会使齿面迅速擦伤和磨损，大大降低主减速器的使用寿命。并且双曲面齿轮螺旋角较大，传动时轴向力大，易造成轴的支承定位件的损坏而引起轴向窜动，因此对这些机件的强度、刚度要求高，相应地调整精度要求也较高。
为了限制从动锥齿轮因过度变形而影响正常啮合，故在其背面设置了可调支承螺栓6，并使该螺栓与齿轮背面间隙为0.3～0.5mm为宜。为了提高主动锥齿轮支承刚度，其前、后两端都支承在圆锥滚子轴承上，形成了可靠的跨置式支承。
主动锥齿轮的支撑有跨置式和悬臂式两种方式，如图5.6所示。
图5.6 主动锥齿轮的支承方式
（a）跨置式；（b）悬臂式；（c）3轴承支承式1—主动锥齿轮调整垫片；2—调整隔套；3—轴承预紧度调整垫片；4—轴承座；5—主动锥齿轮轴；6—叉形凸缘；7—主减速器壳；8—轴承盖
跨置式是指主动锥齿轮前后方均有轴承支承，如图5.6（a）所示，采用这种形式的主动锥齿轮支承刚度大，适用于负荷较大的单级式主减速器。当前方两锥轴承出现间隙时，齿轮将会轴向窜动而导致齿面啮合印痕发生变化，但变化较小。而悬臂式是指主动锥齿轮只在前方有支承，后方没有支承，如图5.6（b）所示，其支承刚度较差，多用于负荷较小的单级式主减速器，部分中、重型汽车的双级主减速器主动锥齿轮也采用这种支承形式。有的重型汽车为提高其支承刚度，主减速器主动锥齿轮采用3个轴承支承，如图5.6（c）所示。
3）依维柯S系列汽车单级式主减速器
南京依维柯S系列汽车主减速器由一对螺旋锥齿轮组成，如图5.7所示，即主动锥齿轮5与从动锥齿轮6。主减速器主动锥齿轮5由两个锥形轴承固定在桥壳内，并用垫片调整主动锥齿轮与从动锥齿轮的啮合间隙和位置。从动锥齿轮6通过轴承装在后桥壳内，也装有调整垫片。主动锥齿轮轴承预紧度由后桥凸缘8的紧固螺母7来调整，首先要调整隔套9的长度，例如将隔套缩短，然后按规定扭矩将后桥凸缘8的紧固螺母拧紧，轴承预紧度就紧，反之则松。从动锥齿轮则由差速器轴承调整垫片来调整。
图5.7 依维柯S系列汽车驱动桥剖面图
1—桥壳；2—主减速器；3—差速器；4—半轴；5—主动锥齿轮；6—从动锥齿轮；7—紧固螺母；8—凸缘；9—调整隔套
2．双级式主减速器
根据汽车使用条件不同，有时要求主减速器具有较大的传动比，若汽车仍采用单级式主减速器，则主动锥齿轮受强度、最小齿数的限制，其尺寸不能太小，相应的从动锥齿轮尺寸将增大，这不仅使从动锥齿轮刚度降低，而且会使主减速器壳及驱动桥外形轮廓尺寸增大，难以保证足够的离地间隙。为保证汽车具有较好的通过性，采用一对锥齿轮构成的单级式主减速器已不能保证足够需要，故采用两对齿轮降速的双级主减速器。
解放CA1092型汽车采用的是双级式主减速器，如图5.8所示。第一级减速传动由螺旋锥齿轮11和16构成；第二级减速传动由斜齿圆柱齿轮1和5构成。该主减速器主传动比有3种可供选择，分别为5.77、6.25和7.63。传动比为6.25的第一级减速传动的主动螺旋锥齿轮11、从动螺旋锥齿轮16齿数为13和25，第一级传动比i1=25/13=1.923；第二级减速传动的主动斜齿圆柱齿轮5、从动斜齿圆柱齿轮1齿数为15和45，第二级传动比i2=45/15=3，主减速器的传动比等于两级齿轮传动比的乘积，即：i0=i1×i2=1.923 ×3=6.25。
图5.8 解放CA1092型汽车双级式主减速器
1—第二级从动齿轮；2—差速器壳；3—调整螺母；4、15—轴承盖；5—第二级主动齿轮；6、7、8、13—调整垫片；9—主动轴；10—轴承座；11—第一级主动齿轮；12—主减速器壳；14—中间轴；16—第一级从动齿轮；17—后盖
第一级主动螺旋锥齿轮11与主动轴9制成一体，依靠相距尽可能远的两个圆锥滚子轴承悬臂式支承在轴承座10内；环状从动锥齿轮齿圈用铆钉固接在中间轴14的凸缘上。第二级主动斜齿圆柱齿轮与中间轴制成一体，该轴两端分别采用圆锥滚子轴承支承在主减速器壳12两侧的轴承盖4和15内；从动斜齿圆柱齿轮采用螺栓固接在差速器壳2上。
主动锥齿轮轴承的预紧度可通过增减调整垫片8的厚度来调整，中间轴圆锥滚子轴承的预紧度是通过改变调整垫片6和13的总厚度来调整。同样，为了便于齿轮啮合的调整，轴9、14的位置都可以移动。通过增减调整垫片7可以移动主动齿轮轴向位置；从动齿轮轴向移动通过左右调换调整垫片6和13来完成，若减少左轴承盖处的调整垫片6，并随即将减下的垫片全都加到右轴承盖处的调整垫片13中，则使从动锥齿轮右移，反之则左移。若左右两组垫片的增量和减量不等，必将破坏已调好的中间轴轴承预紧度。第二级传动的圆柱齿轮间的间隙不可调整。差速器壳轴承的预紧度通过拧动调整螺母3来调整。
3．轮边减速器
根据汽车使用条件不同，有时需有较大的主传动比和较大的离地间隙时，双级主减速器的传动比和结构已满足不了使用需要，可将双级式主减速器的第二级减速齿轮机构制成结构相同的两套，其安装位置靠近两侧驱动车轮，称为轮边减速器。目前轮边减速器分为两种类型：①圆锥行星齿轮式轮边减速器，沃尔沃、雷诺等都采用此类轮边减速器；②圆柱行星齿轮式轮边减速器，奔驰、斯堪尼亚、中国重汽、重庆重汽等都采用此类轮边减速器。按照齿轮啮合方式，轮边减速器又分为外啮合圆柱齿轮式、内啮合齿轮齿圈式和行星齿轮式等形式，行星齿轮式轮边减速器采用较多。
1）上海SH3540A自卸型汽车轮边减速器
上海SH3540A自卸型汽车轮边减速器是行星齿轮式轮边减速器。其第一级减速传动类似上述的螺旋锥齿轮传动，其传动比为I1=3.73。增大了的转矩由差速器从动锥齿轮经差速器及半轴输入到该车两侧的行星齿轮式轮边减速器，如图5.9所示。
图5.9 上海SH3540A型汽车轮边减速器
1—半轴套管；2—齿圈座；3—齿圈；4—行星齿轮；5—行星齿轮架；6—行星齿轮轴；7—太阳齿轮；8—锁紧螺母；9、10—螺钉；11—轮毂；12—半轴；13—盘式制动器
行星齿轮式轮边减速器的太阳齿轮7与半轴12花键连接并随半轴转动；齿圈3与齿圈座2用螺钉连接；齿圈座与半轴套管1花键连接，并用锁紧螺母8固定其轴向位置，因而齿圈不能转动。太阳齿轮和齿圈之间的3个行星齿轮4分别通过圆锥滚子轴承的行星齿轮轴6支承在行星齿轮架5上；行星齿轮架与轮毂11用螺钉9固联；为固定半轴和太阳齿轮的轴向位置，在半轴外端面装有调止推螺钉，并用可调止推螺钉顶住。
第一级主减速器将动力传至半轴后，接着经过半轴制成的太阳齿轮以及行星齿轮、行星齿轮轴、行星齿轮架和轮毂，最终传至车轮。太阳齿轮为主动件，行星架为从动件，齿圈固定不动。太阳齿轮齿数Z7，齿圈齿数Z3，此轮边减速器传动比为I2=1 +Z3/Z7=5，故总传动比I0=I1×I2=3.73 ×5=18.65。
在同级越野车上，还经常采用一对外啮合圆柱齿轮组成轮边减速器。其主动齿轮与半轴连接，从动大齿轮与轮毂连接。当主动齿轮位于上方时，驱动桥离地间隙增大，有利于提高越野车和拖拉机的通过性。在大型客车上，驱动桥壳离地高度降低，有利于降低客车地板的高度。采用轮边减速器，减小了主减速器的尺寸，提高汽车的通过性；作用在半轴和差速器上的转矩较小；有较大的主传动比，同时结构比较紧凑。
2）斯太尔91系列重型汽车轮边减速器
斯太尔91系列重型汽车前驱动桥的轮边减速器也是一套行星齿轮式减速机构，如图5.10所示。
图5.10 斯太尔91系列重型汽车的轮边减速器
1—制动鼓；2—外半轴；3—太阳齿轮；4—行星架；5—外齿圈；6—轮毂
太阳齿轮内花键孔与半轴的外侧花键轴相配合，半轴旋转时，即将差速器传来的动力传给太阳齿轮。与太阳齿轮相啮合的是5个行星齿轮，5个行星齿轮轴与减速器罩及行星齿轮架上的相应轴孔静配合，且同时与齿圈相啮合。太阳齿轮带动行星齿轮自转、公转，行星齿轮轴随着公转，通过行星架带动车轮旋转，起到减速作用。
因齿圈为固定元件，故该减速器的传动比为
I轮边=1+K
K=Z3/Z1
式中：Z3为齿圈齿数，Z1为太阳齿轮齿数。
主减速器传动比与轮边减速器传动比就构成了驱动桥的总传动比，即
I0=I轮边×I主
轮边减速器内各机件及轮毂轴承是依靠飞溅润滑的。在减速器罩的端面上用螺栓固定着端盖，在端盖上有加油螺孔，减速器罩的边缘开有放油螺孔，平时用螺塞封闭。为防止密封元件因减速器内压升高而漏油，该减速器内腔与驱动桥壳内腔相通，驱动桥壳上又有一通气孔，保证两内腔与大气相通。
4．贯通式主减速器
汽车在行驶中各车轮的运行情况很复杂，如车轮的半径、路面的状况、轮胎气压等因素对各车轮的瞬时转速要求并不相同，不易达到运动协调一致，这种运动的不协调将会引起传动系零件、轮胎等附加磨损，燃料的附加消耗。一些多轴越野汽车和重型汽车前面或后面两驱动桥的传动轴需要串联，传动轴从距分动器较近的驱动桥中穿过，并通往另一驱动桥。通常将这种布置方案中的驱动桥称为贯通式驱动桥。
斯太尔汽车除了在各车桥上装置了轮间差速器以外，还在中桥传动箱内设置了轴间差速器，它既可使中、后桥经常处于驱动状态，又可保证各桥之间的运动协调。在附着条件较差的泥泞或冰雪地等路面上行驶会降低通行能力。各桥轮间差速器增设了轮间差速锁，中桥传动箱增设了轴间差速器，当汽车行驶在附着条件较差的路面上时，驾驶员可将差速锁锁止，使其失去差速作用，以提高汽车的通过能力。但通过后，必须立即将差速锁解除。
在6 ×4或6 ×6驱动形式的斯太尔汽车上，后驱动采用贯通式驱动桥，贯通式驱动桥是由中桥和后桥组成的，传动轴将动力输入中桥，中桥设置有桥间差速器，也称轴间差速器。轴间差速器把动力分别传递给中桥和后桥。其中贯通式驱动桥的后桥与前面所述的后桥没有任何区别，贯通式驱动桥的中桥是由中央传动减速机构和行星齿轮式轮边减速器组成。中央传动减速机构除有一级中央减速传动外还有分配中、后桥传动扭矩的过渡传动箱。斯太尔6 ×4车型是一基本车型，中、后桥均为13吨级、传动比为5.73的驱动桥，如图5.11所示。它具有螺旋锥齿轮式单级式主减速器，圆柱行星齿轮式轮边减速器，普通圆锥行星齿轮式差速器及其闭锁装置和全浮式支承半轴等机件。中桥主传动箱由连接螺栓9、11、12、13与传动齿轮、中桥主减速器、中桥差速器连成一体的，前半部分为传动部分，后半部分为减速器部分。传动部分主要由轴间差速器2、输入轴1、贯通轴7、传动齿轮3以及与这些轴、齿轮有关的轴承8、10等零件组成。动力从输入轴1，经轴间差速器2分配给传动齿轮3和贯通轴7，贯通轴7将动力传给后驱动桥；传动齿轮3再将动力传给中桥主减速器、中桥差速器，最后分配给中桥左右半轴。
图5.11 斯太尔6 ×4汽车贯通式驱动桥剖面图
1—输入轴；2—轴间差速器；3—传动齿轮；4—花键套固定螺母；5—差速锁套；6—中驱动桥差速器；7—贯通轴；8、10—圆锥滚子轴承；9、11、12、13—连接螺栓
5.1.2 差速器
汽车差速器是驱动桥的主要部件，其功用使左右车轮能以不同的转速进行滚动行驶，将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴，尽量使两侧车轮驱动力相等，满足汽车行驶需要。
当汽车转弯时，两侧车轮走过的距离是不相等的，在差速器还未起作用时，两侧驱动轮以同样的速度行驶，为了满足汽车转弯时外侧车轮行程大于内侧车轮行程的要求，内侧车轮必然产生滑转的趋势，而外侧车轮则会产生拖滑的趋势；这样路面将对滑转的车轮作用一个向前的附加阻力，而作用在拖滑车轮上的附加阻力是向后的，这时附加阻力转移到差速器，同时带动两个半轴齿轮向不同方向旋转，使内侧车轮转速减小，外侧车轮转速增大，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，汽车顺利完成转弯行驶并减轻轮胎与地面的摩擦。
差速器分类方法有多种，按其用途可分为轴间差速器和轮间差速器，按功能可分为普通齿轮差速器和防滑差速器。
1．普通齿轮差速器
普通齿轮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，目前应用最为广泛。
1）行星锥齿轮式差速器结构组成
行星锥齿轮式差速器由行星锥齿轮4、十字轴7、两个半轴锥齿轮2、两个差速器壳1和5及垫片3和6组成，如图5.12所示。主减速器从动圆柱齿轮8夹在两差速器壳1和5之间，用螺栓四周均匀将它们固定在一起；十字轴的两个轴颈嵌在两个半差速器壳端面半圆槽所形成的孔中；行星锥齿轮4分别松套在4个轴颈上；两个半轴锥齿轮2分别与行星锥齿轮啮合，以其轴颈支承在差速器壳中，并以花键孔与半轴连接。行星锥齿轮背面和差速器壳的内表面均制成球面，保证行星锥齿轮对准正中心，以利于和两个半轴锥齿轮正确地啮合。
图5.12 行星锥齿轮式差速器
1、5—差速器壳；2—半轴锥齿轮；3、6—垫片；4—行星锥齿轮；7—十字轴；8—从动圆柱齿轮；9—主动圆柱齿轮；10—从动圆锥齿轮
行星锥齿轮和半轴锥齿轮背面与差速器壳之间装有推力垫片3和推力垫片6，用以减轻摩擦，降低磨损，延长差速器的使用寿命，同时还可以用来调整齿轮的啮合间隙。调整后，应使半轴锥齿轮大端端面的球面与4个行星锥齿轮背面的球面相吻合，并在同一球面上，不合适时，应通过改变行星锥齿轮背面球形垫圈的厚度来调整。差速器壳的十字轴孔是在左、右壳装合后加工而成的，装配时不能圆周方向错位。
差速器靠主减速器壳内的润滑油来润滑，因此差速器上开有供润滑油进出的孔。为了保证行星锥齿轮和十字轴轴颈之间的润滑，在十字轴轴颈上铣有平面，并在行星锥齿轮的齿间钻有油孔与其中心孔相通。同样，半轴锥齿轮上也钻有油孔，与其背面相通，以加强背面与差速器壳之间的润滑。
差速器动力传递情况：发动机的动力经传动轴、主减速器进入差速器，传至差速器壳，依次经十字轴7、行星锥齿轮4、半轴锥齿轮2传给左、右两根半轴，再分别驱动左、右车轮。
在中型以下的货车或轿车上，因传递的转矩较小，故可采用两个行星锥齿轮，相应的行星锥齿轮轴是一根直轴，如图5.13所示为桑塔纳轿车的差速器，其差速器壳为一整体框架结构。行星锥齿轮轴5装入差速器壳后用止动销6定位，保证行星锥齿轮的对中性，行星锥齿轮和半轴锥齿轮2背面也制成球形。半轴锥齿轮背面的推力垫片与行锥星齿轮背面的推力垫片制成一个整体，称为复合式推力垫片。螺纹套3用来紧固半轴锥齿轮。
图5.13 桑塔纳轿车差速器
1—复合式推力垫片；2—半轴锥齿轮；3—螺纹套；4—行星锥齿轮；5—行星锥齿轮轴；6—止动销；7—圆锥滚子轴承；8—从动圆锥齿轮；9—差速器壳；10—连接螺栓；11—车速表齿轮；12—车速表齿轮锁紧套筒
2）行星锥齿轮式差速器差速原理
行星锥齿轮式差速器差速原理如图5.14所示。差速器壳7与行星锥齿轮轴6连成一体，并由主减速器从动锥齿轮2带动一起转动，是差速器的主动件，设其转速为no。半轴锥齿轮1和5为从动件，设其转速分别为n1、n2, A、B两点分别为行星锥齿轮4与半轴锥齿轮1和5的啮合点，C为行星锥齿轮4的中心，A、B、C到差速器旋转轴线的距离相等。
图5.14 行星锥齿轮式差速器差速原理示意
1、5—半轴锥齿轮；2—从动锥齿轮；3—行星锥齿轮；4—行星锥齿轮中心C;6—行星锥齿轮轴；7—差速器壳
行星锥齿轮式差速器的行星锥齿轮有3种运动状态，即“公转”、“自转”和既“公转”又“自转”。“公转”指行星锥齿轮绕半轴轴线转动；自转指行星锥齿轮绕行星锥齿轮轴轴线转动。当汽车直线行驶时行星锥齿轮相当于一个等臂的杠杆保持平衡，即行星锥齿轮不“自转”，而只随行星齿锥轮轴6及差速器壳7一起“公转”，左右两半轴无转速差，如图5.14（b）所示，此时差速器不起差速作用。
当汽车转弯行驶时，由于外侧轮有滑拖、内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，破坏了行星锥齿轮、差速器壳、半轴锥齿轮3者的平衡关系，迫使行星锥齿轮产生“自转”。设其自转的速度为n4，方向如图5.14（c）中箭头方向所示，则半轴锥齿轮1的转速加快，半轴锥齿轮5的转速减慢，因AC=CB，所以，半轴锥齿轮1转速的增加值等于半轮锥齿轮5转速的减小值。设半轴锥齿轮转速的增加值为Δn，则两半轴齿轮转速分别为：
n1=n0+Δn
n2=n0-Δn
这就是差速器的差速作用，即汽车在转弯或道路不平的情况下行驶时，两侧车轮以不同的转速在地面上滚动，这样就有如下的转速关系
n1+n2=2n0
上式称为行星锥齿轮式差速器的运动特性方程式。它表明差速器无论是否起差速作用，两半轴锥齿轮转速之和始终等于差速器壳体转速的两倍，而与行星锥齿轮“自转”转速无关。
当任何一侧半轴锥齿轮的转速为零时，另一侧半轴锥齿轮的转速为差速器壳体的两倍；当差速器壳体转速为零时，若一侧半轴锥齿轮受其他力矩而转动，则另一侧半轴齿轮以相同的速度反转。差速器起差速作用的同时，还要分配转矩给左右两侧的驱动轮，行星锥齿轮式差速器转矩分配示意如图5.15所示。
设主减速器传至差速器壳体的转矩为M0，经行星齿锥轮轴3和行星锥齿轮传给两半轴锥齿轮的转矩分别为M1、M2。当行星齿轮2不自转时，即n4=0, MT=0, MT为行星锥齿轮自转时内孔和背面所受的摩擦力矩。行星锥齿轮2相当于一个等臂杠杆，均衡拨动两半轴锥齿轮转动，所以，差速器将转矩M0平均分配给两半轴锥齿轮，即
当行星锥齿轮2按图5.15中n4方向自转时，即n1＞n2，行星齿轮所受的摩擦力矩MT与其自转方向相反，从而使行星锥齿轮分别对半轴锥齿轮1、4附加作用了两个大小相等、方向相反的圆周力F1和F2, F1使转得快的半轴锥齿轮1上的转矩M1减小使转得慢的半轴锥齿轮4上的转矩M2增大，且M1的减小值等于M2的增大值，等于MT/2。所以，当两侧驱动轮存在差速时，即n1＞n2，则
图5.15 行星锥齿轮式差速器转矩分配示意
1、4—半轴锥齿轮；2—行星锥齿轮；3—行星锥齿轮轴
M1=（M0-MT）/2
M2=（M0+MT）/2
即转得慢的车轮分配到的转矩大于转得快的车轮分配到的转矩，差值为差速器内部摩擦力矩MT。由于MT很小，可忽略不计，则有
M1=M2=M0/2
由此可见，无论差速器是否起差速作用，行星锥齿轮差速器都具有转矩等量分配的特性。
2．防滑差速器
普通锥齿轮式差速器转矩等量分配的特性对于汽车在良好路面上行驶是有利的，但汽车在路况差路面上行驶却会严重影响其通过能力。当汽车一个驱动车轮接触泥泞或冰雪等附着力较小的路面时，而另一驱动车轮接触在良好路面上时，在泥泞或冰雪等路面上的车轮在原地滑转，而在良好路面上的车轮却静止不动。这是因为在泥泞或冰雪等路面上车轮与路面之间的附着力很小，路面只能对此半轴作用很小的反作用力矩，虽然另一车轮与良好路面之间附着力较大，但由于行星齿锥轮式差速器转矩平均分配的特点，使这一车轮分配到的转矩只能与传到滑转驱动轮上很小的转矩相等，以致锥产生的驱动力不足以克服行驶阻力，汽车不能前进，而大部分动力则消耗在高速旋转的车轮上。由于行星锥齿轮式差速器转矩平均分配这一特性，当汽车一侧驱动轮附着力下降，则另一侧驱动轮所能获得的转矩受打滑一侧车轮所限，总驱动力往往不足以驱动汽车行驶，使汽车行驶穿越差路面的能力及通过能力受到限制。另外，当汽车转弯时，由于质量转移形成内轮附着力下降而滑转，不仅使汽车行驶驱动力不足，而且影响了汽车的操纵稳定性。因此一些越野汽车、高速小客车和载重汽车都装用了防滑差速器。
汽车上常用的防滑差速器有人工强制锁止式和自动锁止式两大类。前者通过驾驶员操纵差速锁，人为地将差速器暂时锁住，使差速器不起差速作用；后者是在汽车行驶过程中，根据路面情况自动改变驱动轮间的转矩分配。自动锁止式又有摩擦片式、滑块凸轮式和托森式等多种结构型式。
人工强制锁止式差速器就是在普通行星锥齿轮式差速器基础上设计了差速锁。当一侧驱动轮滑转时，利用差速锁使差速器不起作用，保证了汽车的正常行驶。奔驰2026A型汽车采用的就是人工强制锁止式差速器，如图5.16所示。它的差速锁由牙嵌式接合器及操纵机构两大部分组成。牙嵌式接合器的固定接合套26用花键与差速器24左端连接，并用弹性挡圈27轴向限位。滑动接合套28用花键与半轴29连接，并可轴向滑动。操纵机构的拨叉37装在拨叉轴36上并可沿导向轴39轴向滑动，其叉形部分插入滑动接合套28的环槽中。
图5.16 奔驰2026A型汽车人工强制锁止式差速器
1—传动凸缘；2—油封；3、6、16—轴承；4—调整垫圈；5—主动齿轮；7—调整垫片；8—主减速器壳；9—挡油盘；10—桥壳；11、29—半轴；12、25—调整螺母；13—轴承盖；14—定位销；15—集油槽；17、24—差速器；18、44—推力垫片；19—半轴齿轮；20—从动齿轮；21—锁板；22—衬套；23、42—螺栓；26—固定接合套；27—弹性挡圈；28—滑动接合套；30—气管接头；31—活塞；32—差速锁指示灯开关；33—调整螺钉及锁紧螺母；34—缸盖；35—缸体；36—拨叉轴；37—拨叉；38—回位弹簧；39—导向轴；40—行星锥齿轮；41—密封圈；43—十字轴；45—轴承座；46—螺母
当汽车行驶在泥泞或冰雪等附着力较小的路面时，通过驾驶员控制操纵机构拨叉37使滑动接合套28与固定接合套26接合，差速锁将差速器壳与半轴锁紧成一体，使差速器失去差速作用，进而把扭矩转移到另一侧驱动轮上，防止驱动轮滑转，以致产生的驱动力克服行驶阻力，提高汽车的行驶通过性。
斯太尔91系列重型汽车为了消除汽车在不良路面行驶由于差速器的作用而打滑，提高车辆的通过能力，在轴间和轮间安装了差速锁。其中4 ×2、6 ×2型的车辆只安装了轮间差速锁，6 ×4、6 ×6、8 ×4型的车辆安装了轴间和轮间差速锁。
轴间差速器未闭锁时，差速锁机构均保持在最前方位置。此时，前后差速齿轮可根据汽车行驶情况，既可等速运转，也可以不同转速运转。当各车轮的滚动半径基本相等、汽车沿平坦道路作直线行驶时，汽车各车轮所受的滚动阻力基本相同，各车轮以相同的转速滚动。此时，行星齿轮只随十字轴及差速器壳作公转运动，不起差速作用。当汽车各车轮的运行情况出现差异时，如汽车在转向行驶或在凸凹不平的路面上行驶时，车轮滚动半径不相等，各桥车轮所受阻力不等，行星齿轮在公转的同时，还绕十字轴转动，即在公转的同时发生自转，从而使动力以不同的转速输出，差速器在传递扭矩的同时起差速作用。
当轴间差速器闭锁时，动力分流处被差速锁锁上，即前后输出轴成为一刚性连接的轴，动力平均向两条路线传递，各桥车轮以相等转速运动，差速器不再起差速作用，车轮不易打滑，车辆的通过能力得到显著提高（注意接合差速锁时车辆必须处于直线行驶，并且离合器要分离）。
斯太尔91系列轮间差速锁是通过电磁阀和气缸的动作，使差速器锁摇臂带动差速锁接合套与差速器外壳接合，起差速锁作用，左右轮以相同转速转动。
当汽车通过泥泞路段后，尤其行驶在坚硬良好的路面上或作大角度转向行驶时，严禁使用差速锁，否则会导致传动机件的损坏。
3．轴间差速器
为了提高汽车的通过性，保证在湿滑路面上轮胎发生打滑时驱动轮始终保持有足够的扭矩输出从而获得良好的操控，在前后驱动桥间设置的差速器就是轴间差速器。
对于全轮驱动的轿车驱动系统，其基本构成是具有3个差速器，它们分别控制前轮、后轮和前后驱动轴的扭矩分配。控制前后驱动轴扭矩分配的就是带有自锁功能的轴间差速器，常用的就是托森式差速器。奥迪轿车的轴间差速器采用的就是托森式差速器，其所在位置如图5.17所示。
图5.17 奥迪轿车托森轴间差速器位置
1—输入轴；2—三、四挡传动齿轮副；3—托森轴间差速器；4—凸缘盘；5—五挡和倒挡传动齿轮副；6—空心轴；7—一、二挡传动齿轮副；8—主减速器齿轮
托森式差速器是一种轴间差速器，适用于全轮驱动轿车，其结构如图5.18所示。托森式差速器主要由空心轴2、差速器外壳3、后轴蜗杆5、前轴蜗杆9、涡轮轴7和涡轮8等组成。
图5.18 托森式差速器结构
1—差速器齿轮轴；2—空心轴；3—差速器外壳；4—驱动轴凸缘盘；5—后轴蜗杆；6—直齿圆柱齿轮；7—涡轮轴；8—涡轮；9—前轴蜗杆
托森式差速器采用了涡轮—蜗杆传动的基本原理，当汽车驱动时，来自发动机的驱动力通过空心轴2传至差速器外壳3，差速器外壳3通过涡轮轴7传到涡轮8，再传到蜗杆，前轴蜗杆9通过差速器齿轮轴1将驱动力传至前桥，后轴蜗杆5通过驱动轴凸缘盘4将驱动力传至后桥，从而实现了前后驱动桥的牵引作用。
当汽车转向时，前、后驱动轴出现转速差，通过啮合的直齿圆柱齿轮相对转动，使一轴转速加快，另一轴转速下降，实现差速作用。差速器可使转速低的轴比转速高的轴分配得到的驱动转矩大，即附着力大的轴比附着力小的轴得到的驱动扭矩大。
从托森式差速器的结构图中可以看到双涡轮、蜗杆结构，正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从涡轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能。
托森式差速器特点是恒时四驱，牵引力被分配到了每个车轮，差速器确保了前后轮均一的动力分配。如前轮遇到冰面时，系统会快速做出反应，75%的扭矩会转向转速慢的车轮，具有良好的可靠性。
5.1.3 半轴构造
半轴是将差速器传来的动力传给左右驱动轮。半轴是差速器与驱动桥之间传递较大转矩的实心轴，其内端一般采用花键与差速器的半轴齿轮连接，外端通过凸缘盘或花键等方式与驱动轮的轮毂相连。
半轴结构因驱动桥结构形式的不同而不同，非断开式驱动桥中的半轴为刚性整轴；转向驱动桥和断开式驱动桥中的半轴分段并用万向节连接。
根据半轴与驱动轮的轮毂在桥壳上的支承形式及半轴受力情况的不同，现代汽车基本上采用了全浮式半轴和半浮式半轴两种形式。
全浮式半轴受力情况如图5.19（a）所示，其垂直反作用力FZ、切向反作用力FX、侧向反作用力FY均为路面对驱动轮的反作用力。其中，FX和FY形成使驱动桥在垂直于车辆纵轴线的横向平面内弯曲的弯矩；FX不仅形成对半轴的反转矩，而且形成使驱动桥在水平面内弯曲的弯矩。可见，半轴仅承受转矩，3个反作用力及其形成的弯矩均靠轮毂通过轴承传给桥壳，作用在主减速器从动锥齿轮上的力及弯矩全由差速器壳承受，即与半轴无关。这种半轴两端只承受转矩，而不承受其他力矩的半轴称为全浮式半轴。
图5.19 半轴受力图
（a）全浮式半轴；（b）半浮式半轴
1—驱动桥壳；2—半轴；3—半轴凸缘；4—轮毂；5—轴承；6—主减速器从动锥齿轮
半浮式半轴受力情况如图5.19（b）所示，其垂直反作用力FZ、切向反作用力FX、侧向反作用力FY均为路面对驱动轮的反作用力，其中FX和FY形成使驱动桥在垂直于车辆纵轴线的横向平面内弯曲的弯矩；FX不仅形成对半轴的反转矩，而且形成使驱动桥在水平面内弯曲的弯矩。半轴不仅承受反转矩，而3个反力及其形成的弯矩均靠轮毂通过半轴传给桥壳，这种使既承受转矩又承受转矩的半轴称为半浮式半轴。
1．全浮式半轴
全浮式半轴广泛应用于各种类型的载重汽车上。东风EQ1090E型汽车全浮式半轴结构，如图5.20所示。半轴6外端带有直接锻造出的凸缘盘；轮毂9通过螺栓7与凸缘盘连接；轮毂通过两个相距较远的圆锥滚子轴承8和10支承在半轴套管1上；半轴套管与驱动桥壳12压配成一体，半轴与驱动桥壳无直接联系。轮毂内的两个圆锥滚子轴承的安装方向务必使其能分别承受向内和向外的轴向力，以防止轮毂连同半轴在侧向力作用下发生轴向位移。轴承预紧度可通过调整螺母2调整，并用锁紧垫圈4和锁紧螺母5将其锁定。
图5.20 东风EQ1090 E型汽车全浮式半轴结构
1—半轴套管；2—调整螺母；3、11—油封；4—锁紧垫圈；5—锁紧螺母；6—半轴；7—轮毂螺栓；8、10—圆锥滚子轴承；9—轮毂；12—驱动桥壳
2．半浮式半轴
半浮式半轴多用于各类小轿车上，红旗CA7560型轿车的半浮式半轴结构，如图5.21所示，其半轴2内端支承与全浮式支承相同，即半轴内端不承受弯矩。半轴外端锥面上有纵向键槽及螺纹，轮毂6通过键5与半轴锥部连接，并用锁紧螺母4紧固。半轴通过圆锥滚子轴承3直接支承在驱动桥壳凸缘7内。可见，路面作用在驱动轮上的各方向反作用力都必须经半轴传递给驱动桥壳。轴承3除了承受径向力外，还要承受向外的轴向力。因此，在差速器行星锥齿轮轴的中部设置有浮套止推块1，可防止车轮受到向内的侧向力作用时使半轴向内窜动。
图5.21 红旗CA7560型轿车半浮式半轴
1—止推块；2—半轴；3—圆锥滚子轴承；4—锁紧螺母；5—键；6—轮毂；7—桥壳凸缘
北京切诺基汽车半轴为半浮式结构，在桥壳两端压入钢制的半轴套管组成整体式后驱动桥壳。主减速器的主动齿轮、从动齿轮和差速器总成安装在铸铁驱动桥壳内，其结构类型与BJ2020后驱动桥相似。半轴套管上装有通气装置和软管，防止驱动桥壳内部压力过高造成润滑油渗漏。在半轴套管中左右各装有一根半轴，半轴的外端装有半轴轴承和油封，因此在拆卸半轴时必须将车身抬起使半轴由后驱动桥套管中拉出。
5.1.4 驱动桥壳
驱动桥壳是汽车主减速器、差速器和半轴的基础件，是用来支承并保护主减速器、差速器和半轴等部件，并通过悬架或轮毂的安装使左右驱动轮的相对位置得以固定。同时与从动桥一起支承车架及其上各部件的质量，以及承受车轮传来的地面反作用力和力矩，直至传给车架。
驱动桥壳分为整体式桥壳和分段式桥壳两类。由于整体式桥壳便于主减速器的装配、调整和维修，故普遍用于各类汽车上。
1．整体式桥壳
整体式桥壳有整体铸造、钢板冲压焊接、中段铸造与半轴套管压配等型式。
解放CA1091型汽车采用的是整体式桥壳，是中段铸造与半轴套管压配，其结构如图5.22所示，由中部空心梁7、半轴套管8、主减速器壳3和后盖6等组成。空心梁用球墨铸铁铸造，其两端压配钢制无缝套管并用止动螺钉2定位，空心梁上凸缘盘1用来固定制动器底板；预先装有主减速器和差速器的主减速器壳3，通过螺钉4与空心梁中部的前端面连接；空心梁中部的后端面大孔用来检查主减速器和差速器的工作状态。半轴套管最外端轴颈用来安装轮毂轴承。带有油面检查螺塞5的后盖6用螺钉与空心梁中部的后端面连接。同时，主减速器孔上还有加油孔和放油孔。
图5.22 整体式驱动桥壳结构
1—凸缘盘；2—止动螺钉；3—主减速器壳；4—螺钉；5—油面检查螺塞；6—后盖；7—空心梁；8—半轴套管
北京BJ1040型汽车采用的是钢板冲压焊接整体式桥壳，如图5.23所示。它由冲压成型的上下桥壳主件1和8、4块三角镶块2、前后加强环5和6、后盖7和两端两个半轴套管4等组合焊接而成。为防止桥壳内润滑油外溢，有的汽车在桥壳轴管处焊有挡油环或加装油封。
图5.23 北京BJ1040型汽车驱动桥壳
1、8—驱动桥壳主件；2—三角镶块；3—钢板弹簧座；4—半轴套管；5—前加强环；6—后加强环；7—后盖
依维柯S系列汽车的驱动桥壳也属于整体式结构，桥壳外端借一对锥轴承安装有轮毂，桥壳的凸缘上用螺栓安装有制动器的制动底板，在其中部有加油孔和磁性放油螺塞。
2．分段式桥壳
分段式驱动桥壳一般通过螺栓将两段连接成一体，如图5.24所示。该桥壳由主减速器壳10、壳盖13、两个半轴套管4和凸缘盘8等组成。它易于制造、加工简便，但维修不便，且拆卸、检查主减速器时，必须从汽车上卸下整个驱动桥，故目前应用较少。
图5.24 汽车分段式驱动桥壳
1—螺栓；2—注油孔；3—主减速器颈部；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—垫片；12—油封；13—壳盖
桥壳经常承受冲击性载荷，应允许有少量变形，防止断裂，因此，铸造式桥壳多用可锻铸铁或球墨铸铁制造，但也有的汽车桥壳为了减轻质量，也采用铝合金制造。