差動(dòng)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算在汽車維修專業(yè)中的應(yīng)用

王芳

摘 要：機(jī)械基礎(chǔ)課程在汽車維修專業(yè)中起著不可或缺的作用，本文僅就差動(dòng)輪系的傳動(dòng)比計(jì)算在汽車差速器上的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械基礎(chǔ)課程 差速器 差動(dòng)輪系 行星齒輪

當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)滾過的距離不同，外側(cè)車輪滾過的距離總是大于內(nèi)側(cè)車輪。如果兩側(cè)車輪用同一根剛性軸連接，則二者轉(zhuǎn)速必然相同，汽車轉(zhuǎn)向時(shí)必然產(chǎn)生車輪與地面的滑磨現(xiàn)象。這樣將使得轉(zhuǎn)向困難，輪胎的磨損加劇，汽車的動(dòng)力消耗增加。鑒于此，我們將兩側(cè)車輪與驅(qū)動(dòng)軸斷開，成為半軸，再在中間設(shè)置一個(gè)差速器，這樣汽車主減速器從動(dòng)齒輪（即系桿，用字母H表示）就可以通過差速器分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)半軸和驅(qū)動(dòng)輪，此處的差速器就是差動(dòng)輪系。

在差動(dòng)輪系中，至少有一個(gè)行星齒輪，它的幾何軸線位置是變動(dòng)的，繞著另一個(gè)具有固定幾何軸線位置的中心輪做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。行星齒輪軸線位置的變動(dòng)是由于行星齒輪上存在著系桿這一構(gòu)件。正是由于差動(dòng)輪系中存在著軸線位置變動(dòng)的行星齒輪，差動(dòng)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算就不能直接用定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式了。此時(shí)，我們運(yùn)用差動(dòng)輪系的“轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)”來達(dá)到計(jì)算差動(dòng)輪系中各構(gòu)件轉(zhuǎn)速大小的目的。

一、運(yùn)用差動(dòng)輪系的“轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)”計(jì)算差動(dòng)輪系各構(gòu)件轉(zhuǎn)速

差動(dòng)輪系的系桿H與行星齒輪一起繞中心輪公轉(zhuǎn)，所以假設(shè)給系桿一個(gè)大小相等、方向相反的轉(zhuǎn)速，即“-nH”，這樣輪系中所有構(gòu)件的幾何軸線均有固定位置，就獲得一個(gè)定軸輪系，該定軸輪系就是差動(dòng)輪系的“轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)”。在轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)速分別如下表示：

n1H，n2H，nHH……nKH

其中：n1H=n1-nH，n2H=n2-nH，nHH=n2-nH=0……nKH =nK-nH

設(shè)n1 ，nK 為差動(dòng)輪系中任意兩個(gè)齒輪1輪和k輪的轉(zhuǎn)速，則兩齒輪與系桿H的轉(zhuǎn)速間的關(guān)系為：

m為齒輪1至齒輪k之間所有外嚙合齒輪的對(duì)數(shù)。

在應(yīng)用i.KH 計(jì)算公式時(shí)，應(yīng)注意以下三點(diǎn)。

第一，設(shè)齒輪1為輪系中的首輪，齒輪k為輪系中的末輪，中間各齒輪的主動(dòng)、從動(dòng)地位必須從齒輪1開始按照傳動(dòng)順序來判定。

第二，在將已知轉(zhuǎn)速代入公式時(shí)，要特別注意轉(zhuǎn)速的正負(fù)號(hào)。當(dāng)假定某一方向的轉(zhuǎn)向?yàn)檎龝r(shí)，則相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)樨?fù)，必須將轉(zhuǎn)速大小連同正負(fù)號(hào)一并代入公式中參與計(jì)算。

第三，該公式只能用來計(jì)算軸線相互平行齒輪之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。

圖

如上圖所示為汽車差速器。n1，n3分別為汽車后軸左、右兩車輪的轉(zhuǎn)速，且z1=z3，輪4即系桿，其轉(zhuǎn)速為nH，2、2為兩個(gè)行星齒輪。因?yàn)閮蓚€(gè)行星齒輪的軸線與其他構(gòu)件的軸線不平行，所以用公式i1KH 只用來求出齒輪1、3和系桿H，三者之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。具體地：

i13H =即

得出：2nH=n1+n3

二、分析汽車行駛過程中的幾種情形

我們根據(jù)傳動(dòng)比的計(jì)算結(jié)果分析汽車行駛過程中的幾種情形。

1.汽車在直線行駛時(shí)，兩驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速相等

汽車在直線行駛時(shí)，n1=n3=nH，兩驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速相等。

此時(shí)行星齒輪無自轉(zhuǎn)，只隨同從動(dòng)錐齒輪4繞半軸軸線做公轉(zhuǎn)。差速器不起差速作用。

2.汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，兩驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速不等

在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于兩側(cè)車輪所受到的阻力不同，使得行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)，出現(xiàn)自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)將運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解作用。若向左轉(zhuǎn)，n1減小，n3增大；向右轉(zhuǎn)，n3減小，n1增大。無論哪種情況都必然會(huì)符合：2nH=n1+n3的規(guī)律。滿足一側(cè)車輪加速，另一側(cè)車輪減速，兩側(cè)車輪增大、減小的數(shù)值一定是相等的。此時(shí)的行星齒輪既有公轉(zhuǎn)，又有相應(yīng)的自轉(zhuǎn)，并且兩行星齒輪的自轉(zhuǎn)方向是相反的。

3.汽車驅(qū)動(dòng)輪陷入泥濘之中，另一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪打滑

一邊驅(qū)動(dòng)輪受阻，轉(zhuǎn)速為零。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳至傳動(dòng)輪，差速器中行星齒輪既有公轉(zhuǎn)，又有自轉(zhuǎn)。由于n1=0（或n3=0），則n3=2nH（或n1=2nH），即一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速加快，是主減速器從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速的兩倍，故而驅(qū)動(dòng)輪打滑。

4.兩驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向相反

將后橋頂起，使得兩驅(qū)動(dòng)輪懸空，阻止傳動(dòng)軸不讓其轉(zhuǎn)動(dòng)，用手扭轉(zhuǎn)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，由于nH=0，即2nH=n1+n3 n1+n3=0，所以n1=-n3。

（作者單位：河南省開封市技師學(xué)院）