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差速器

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汽車差速器能夠使左、右(或前、后)驅動輪實現以不同轉速轉動的機構。主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及齒輪架組成。功用是當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時,使左右車輪以不同轉速滾動,即保證兩側驅動車輪作純滾動運動。差速器是為了調整左右輪的轉速差而裝置的。在四輪驅動時,為了驅動四個車輪,必須將所有的車輪連接起來,如果將四個車輪機械連接在一起,汽車在曲線行駛的時候就不能以相同的速度旋轉,為了能讓汽車曲線行駛旋轉速度基本一致性,這時需要加入中間差速器用以調整前后輪的轉速差。

差速器的這種調整是自動的,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。例如把一粒豆子放進一個碗內,豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁,因為碗底是能量最低的位置(位能),它自動選擇靜止(動能最?。┒粫粩噙\動。同樣的道理,車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀態,自動地按照轉彎半徑調整左右輪的轉速。

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差速器原理

當轉彎時,由于外側輪有滑拖的現象,內側輪有滑轉的現象,兩個驅動輪此時就會產生兩個方向相反的附加力,由于“最小能耗原理”,必然導致兩邊車輪的轉速不同,從而破壞了三者的平衡關系,并通過半軸反映到半軸齒輪上,迫使行星齒輪產生自轉,使內側半軸轉速減慢,外側半軸轉速加快,從而實現兩邊車輪轉速的差異。

驅動橋兩側的驅動輪若用一根整軸剛性連接,則兩輪只能以相同的角度旋轉。這樣,當汽車轉向行駛時,由于外側車輪要比內側車輪移過的距離大,將使外側車輪在滾動的同時產生滑拖,而內側車輪在滾動的同時產生滑轉。即使是汽車直線行駛,也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等(輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等)而引起車輪的滑動。

車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗,還會使汽車轉向困難、制動性能變差。為使車輪盡可能不發生滑動,在結構上必須保證各車輪能以不同的角度轉動。

軸間:通常從動車輪用軸承支承在主軸上,使之能以任何角度旋轉,而驅動車輪分別與兩根半軸剛性連接,在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為軸間差速器。

多軸驅動的越野汽車,為使各驅動橋能以不同角速度旋轉,以消除各橋上驅動輪的滑動,有的在兩驅動橋之間裝有軸間差速器。

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差速器分類

現代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。

由于結構原因,這種差速器分配給左右輪的轉矩相等。這種差速器轉矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當汽車在壞路上行駛時,卻嚴重影響通過能力。例如當汽車的一個驅動輪陷入泥濘路面時,雖然另一驅動輪在良好路面上,汽車卻往往不能前進(俗稱打滑)。此時在泥濘路面上的驅動輪原地滑轉,在良好路面上的車輪卻靜止不動。這是因為在泥濘路面上的車輪與路面之間的附著力較小,路面只能通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩,因此差速器分配給此輪的轉矩也較小,盡管另一驅動輪與良好路面間的附著力較大,但因平均分配轉矩的特點,使這一驅動輪也只能分到與滑轉驅動輪等量的轉矩,以致驅動力不足以克服行駛阻力,汽車不能前進,而動力則消耗在滑轉驅動輪上。此時加大油門不僅不能使汽車前進,反而浪費燃油,加速機件磨損,尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是:挖掉滑轉驅動輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹枝、干草等。

防滑差速器

為提高汽車在壞路上的通過能力,某些越野汽車及高級轎車上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點是,當一側驅動輪在壞路上滑轉時,能使大部分甚至全部轉矩傳給在良好路面上的驅動輪,以充分利用這一驅動輪的附著力來產生足夠的驅動力,使汽車順利起步或繼續行駛。為實現上述要求,最簡單的方法是在對稱式錐齒輪差速器上設置差速鎖,使之成為強制止鎖式差速器。當一側驅動輪滑轉時,可利用差速鎖使差速器鎖死而不起差速作用。

防滑差速器能夠克服普通錐齒輪式差速器因轉矩平均分配給左、右輪而帶來的在壞路面(泥濘、冰雪路面等)上行駛時,因一側驅動輪接觸泥濘、冰雪路面而在原地打滑(滑轉),另一側在好路面上的驅動輪卻處在不動狀態使汽車通過能力降低的缺點。這是因為與泥濘、冰雪路面接觸的驅動輪與路面的附著力減少,路面對半軸作用有很小的反作用轉矩,結合對稱式錐齒輪差速器具有轉矩平均分配的特點,這使處在好路面上的驅動輪所得到的轉矩只能與處于壞路面上的驅動輪轉矩相等,于是兩者的合力不足以克服行駛阻力,汽車便停止不動。


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雙蝸桿差速器

雙蝸桿差速器是2014年國內新發明的產品,特點是將兩個相互嚙合的蝸桿傾斜安裝于轉子中,兩個蝸桿軸端分別與兩側的輸出軸相連接,連接可用齒輪連接或萬向節連接,齒圈安裝于轉子上,整體由軸承固定于殼體,動力源由齒圈輸入,兩側輸出軸輸出動力。

兩個蝸桿采用小的導程角,導程角的大小決定自鎖的程度,蝸桿與渦輪傳動中,都是蝸桿主動,渦輪從動,兩個蝸桿相嚙合,相當于都是彼此的渦輪一樣,導程角小到一定程度時,兩個蝸桿會產生互鎖,只有兩側同時施加扭力時才能轉動,所以這就是能自鎖的原因,而又不影響差速行駛。

若用在中央差速器,兩個蝸桿節圓直徑調整,可使前后輸出不同的扭矩,就像托森差速器那樣前后動力40:60分配。

優點是體積小,加工簡單,成本低,全面解決全時四驅。

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