淺談差速器基礎(chǔ)知識(shí)

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)。