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    淺談差速器基礎(chǔ)知識(shí)

    2017-09-23 12:05黃學(xué)泛
    科學(xué)與財(cái)富 2017年26期
    關(guān)鍵詞:差速器扭矩

    黃學(xué)泛

    摘 要:汽車(chē)差速器是驅(qū)動(dòng)轎的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí),允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),滿(mǎn)足兩邊車(chē)輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛,減少輪胎與地面的摩擦。本文主要講述差速器構(gòu)成、差速原理和常見(jiàn)差速器種類(lèi)等方面知識(shí)。

    關(guān)鍵詞:差速器;轉(zhuǎn)動(dòng);扭矩

    概述

    早在一百年前,法國(guó)雷諾汽車(chē)公司的創(chuàng)始人路易斯.雷諾就設(shè)計(jì)出了差速器。它是能將同一橋兩側(cè)車(chē)輪以不同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置,為使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪必要時(shí)能以不同角速度轉(zhuǎn)動(dòng),保證車(chē)輪純滾動(dòng)狀態(tài)下,必須將驅(qū)動(dòng)輪兩側(cè)車(chē)輪的整體軸斷開(kāi)(即為半軸)。

    1差速器構(gòu)成

    普通差速器由行星齒輪、行星輪架(差速器殼)、半軸齒輪等零件組成,結(jié)構(gòu)圖如下所示:

    1-軸承;2-左外殼;3-墊片;4-半軸齒輪;5-墊圈;

    6-行星齒輪;7-從動(dòng)齒輪;8-右外殼;9-十字軸;10-螺栓

    1.1軸承支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體,降低其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù),并保證其回轉(zhuǎn)精度。

    1.2左右外殼用于包絡(luò)行星齒輪和半軸齒輪等零部件,傳遞動(dòng)力。

    1.3墊片降低磨損,增加潤(rùn)滑。

    1.4半軸齒輪接受動(dòng)力,帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

    1.5墊圈起到防松作用。

    1.6汽車(chē)需要差速時(shí),行星齒輪接受半軸齒輪阻力,發(fā)生自轉(zhuǎn),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)差速。

    1.7從動(dòng)齒輪接收主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)并改變方向。

    1.8十字軸固定行星齒輪、墊圈。

    1.9螺栓緊固左右外殼。

    2差速器差速原理

    2.1汽車(chē)直線(xiàn)行駛,左右驅(qū)動(dòng)輪的路面狀況相同,即兩個(gè)半軸齒輪處所受的阻力相等,行星齒輪不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),差速器殼、行星齒輪軸以相等的轉(zhuǎn)矩同時(shí)帶動(dòng)兩側(cè)半軸齒輪的旋轉(zhuǎn),左右兩驅(qū)動(dòng)輪以相同速度滾動(dòng),實(shí)現(xiàn)汽車(chē)直線(xiàn)行駛(如圖1)。

    2.2汽車(chē)向右轉(zhuǎn)彎時(shí),路面要求右輪滾動(dòng)慢些,左輪滾動(dòng)快些,這時(shí)候右測(cè)半軸齒輪會(huì)比差速器殼體轉(zhuǎn)的慢,相當(dāng)于行星齒輪帶動(dòng)右側(cè)半軸齒輪會(huì)更費(fèi)力些,右側(cè)半軸齒輪迫使行星齒輪發(fā)生自轉(zhuǎn),把更多扭矩傳遞到左側(cè)半軸齒輪上,行星齒輪的公轉(zhuǎn)外加自身的自轉(zhuǎn),導(dǎo)致左側(cè)半軸齒輪會(huì)在差速器殼體轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上增速,導(dǎo)致右輪減慢,左輪加快,實(shí)現(xiàn)車(chē)輪順滑的轉(zhuǎn)彎(如圖2)。這種調(diào)整是自動(dòng)的,這里涉及到“最小能耗原理”,也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗內(nèi),豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁,因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽詣?dòng)選擇靜止(動(dòng)能最?。┒粫?huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣的道理,車(chē)輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài),自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。

    3常見(jiàn)差速器種類(lèi)

    3.1普通差速器

    普通錐齒輪式差速器鎖緊系數(shù)一般為0.05~0.15,兩半軸轉(zhuǎn)矩比為1.11~1.35,廣泛應(yīng)用的對(duì)稱(chēng)錐齒輪式差速器內(nèi)摩擦力矩很小,無(wú)論左右輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速是否相等,轉(zhuǎn)矩上基本上總是平均分配的。這樣的分配比例對(duì)于汽車(chē)再好的路面上直線(xiàn)行駛或轉(zhuǎn)彎時(shí),都是滿(mǎn)意的。

    3.2防滑差速器

    為提高汽車(chē)在壞路上的通過(guò)能力,可采用各種行駛防滑差速器,在一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪滑動(dòng)時(shí),設(shè)法使大部分轉(zhuǎn)矩甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給不滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪,充分利用這一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的附著力而產(chǎn)生足夠的牽引力,使汽車(chē)能繼續(xù)行駛。

    3.2.1強(qiáng)制鎖止式差速器采用電控氣動(dòng)式操縱差速鎖,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于操作。操作不便,一般要在停車(chē)時(shí)進(jìn)行,若過(guò)早或過(guò)晚摘下差速鎖,即使在好路段上會(huì)出現(xiàn)一系列的問(wèn)題。

    3.2.2高摩擦自鎖式差速器鎖緊系數(shù)可以達(dá)0.6,當(dāng)一側(cè)車(chē)輪在路面上滑轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)彎時(shí),行星齒輪自轉(zhuǎn),左右半軸齒輪轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差異,這種轉(zhuǎn)速差的存在和軸向力的作用,主、從動(dòng)摩擦片間產(chǎn)生摩擦力矩,其數(shù)值大小與差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩和摩擦片數(shù)值成正比,而摩擦力矩方向與轉(zhuǎn)速較高的半軸旋向相反,與轉(zhuǎn)速較慢的半軸旋向相同。這種差速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、鎖緊系數(shù)高,常用于轎車(chē)、SUV和輕型載貨汽車(chē)。

    3.2.3托森差速器是一種新型的差速器,利用渦輪蝸桿傳動(dòng)的不可逆轉(zhuǎn)性原理和齒面高摩擦條件,使差速器能根據(jù)內(nèi)部差動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小自動(dòng)在“差速”和“鎖死”之間轉(zhuǎn)換,有效提高汽車(chē)通過(guò)能力,因而在現(xiàn)代四輪驅(qū)動(dòng)轎車(chē)上應(yīng)用廣泛,但由于在轉(zhuǎn)速較大時(shí)該結(jié)構(gòu)具有自動(dòng)鎖止作用,故一般不用作轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的輪間差速器。

    3.2.4黏性聯(lián)軸差速器是現(xiàn)代四輪驅(qū)動(dòng)轎車(chē)作為兩驅(qū)動(dòng)軸的差速器,黏性聯(lián)軸器、工作介質(zhì)硅油、主從動(dòng)軸之間的轉(zhuǎn)速差、內(nèi)傳力片上的葉片數(shù)和半徑等參數(shù)成正比,而與內(nèi)外傳力片之間的間隙成反比。輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)速差越大,由輸入軸傳遞到轉(zhuǎn)速低的輸出軸的轉(zhuǎn)矩越大。主要應(yīng)用于全輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的前后橋之間,鑒于其轉(zhuǎn)矩傳遞平穩(wěn),差速響應(yīng)特性好,故有些車(chē)輛也將其推廣運(yùn)用在驅(qū)動(dòng)橋的輪間差速器中,以便提高汽車(chē)驅(qū)動(dòng)性能。

    結(jié)束語(yǔ):為滿(mǎn)足整車(chē)性能的要求,選擇一款合適的差速器總成與主減速器總成相匹配,是保證汽車(chē)正常行駛的重要因素,也是是產(chǎn)品工程師的首要任務(wù)。

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