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綿陽東安汽車修理有限責任公司

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各種類型差速器構造和工作原理

2020-04-15

差速器作用
汽車差速器是驅動橋的主要部件,其功用使左右車輪能以不同的轉速進行滾動行駛, 將主減速器傳來的扭矩平均分給兩半軸,盡量使兩側車輪驅動力相等,滿足汽車行駛需要。xjs.com

當汽車轉彎時,兩側車輪走過的距離是不相等的,在差速器還未起作用時,兩側驅動 輪以同樣的速度行駛,為了滿足汽車轉彎時外側車輪行程大于內側車輪行程的要求,內側 車輪必然產生滑轉的趨勢,而外側車輪則會產生拖滑的趨勢;這樣路面將對滑轉的車輪作 用一個向前的附加阻力,而作用在拖滑車輪上的附加阻力是向后的,這時附加阻力轉移到 差速器,同時帶動兩個半軸齒輪向不同方向旋轉,使內側車輪轉速減小,外側車輪轉速增 大,滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛,汽車順利完成轉彎行駛并減輕輪 胎與地面的摩擦。

差速器類型分類

差速器分類方法有多種,按其用途可分為軸間差速器和輪間差速器,按功能可分為普通齒輪差速器和防滑差速器。

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1。普通齒輪差速器

普通齒輪差速器有錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種,由于錐齒輪式差速器結構簡單"緊 湊、工作平穩,目前應用最為廣泛。

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1)行星錐齒輪式差速器結構組成

行星錐齒輪式差速器由行星錐齒輪4"十字軸7"兩個半軸錐齒輪2"兩個差速器殼1 和5及墊片3和6組成,如圖5. 12所示。

圖像 10.png

主減速器從動圓柱齒輪8夾在兩差速器殼1和5 之間,用螺栓四周均勻將它們固定在一起;十字軸的兩個軸頸嵌在兩個半差速器殼端面半 圓槽所形成的孔中;行星錐齒輪4分別松套在4個軸頸上;兩個半軸錐齒輪2分別與行星 錐齒輪嚙合,以其軸頸支承在差速器殼中,并以花鍵?L與半軸連接。行星錐齒輪背面和差 速器殼的內表面均制成球面,保證行星錐齒輪對準正中心,以利于和兩個半軸錐齒輪正確 地嚙合。

行星錐齒輪和半軸錐齒輪背面與差速器殼之間裝有推力墊片3和推力墊片6,用以減輕摩擦,降低磨損,延長差速器的使用壽命,同時還可以用來調整齒輪的嚙合間隙。調整 后,應使半軸錐齒輪大端端面的球面與4個行星錐齒輪背面的球面相吻合,并在同一球面 上,不合適時,應通過改變行星錐齒輪背面球形墊圈的厚度來調整。差速器殼的十字軸孔是在左、右殼裝合后加工而成的,裝配時不能圓周方向錯位。http://www.qcwxjs.com

差速器靠主減速器殼內的潤滑油來潤滑,因此差速器上開有供潤滑油進出的?L。為了 保證行星錐齒輪和十字軸軸頸之間的潤滑,在十字軸軸頸上銑有平面,并在行星錐齒輪的 齒間鉆有油孔與其中心孔相通。同樣,半軸錐齒輪上也鉆有油孔,與其背面相通,以加強差速器殼的 。


差速器動力傳遞情況:

發動機的動力經傳動軸、主減速器進人差速器,傳至差速器 殼,依次經十字軸7、行星錐齒輪4、半軸錐齒輪2傳給左、右兩根半軸,再分別驅動左、 右車輪。

在中型以下的貨車或轎車上,因傳遞的轉矩較小,故可采用兩個行星錐齒輪,相應 的行星錐齒輪軸是一根直軸,如圖5. 13所示為桑塔納轎車的差速器,其差速器殼為一 整體框架結構。行星錐齒輪軸5裝人差速器殼后用止動銷6定位,保證行星錐齒輪的對 , 行星錐 輪和半軸錐 輪2 也制 。 半軸錐 輪 的 墊 與行錐
星齒輪背面的推力墊片制成一個整體,稱為復合式推力墊片。螺紋套3用來緊固半軸錐 輪。

圖像 11.png



2)行星錐齒輪式差速器差速原理
行星錐齒輪式差速器差速原理如圖5. 14所示。差速器殼7與行星錐齒輪軸6連成一 體,并由主減速器從動錐齒輪2帶動一起轉動,是差速器的主動件,設其轉速為n。。半軸 錐齒輪1和5為從動件,設其轉速分別為Wl、%,A" B兩點分別為行星錐齒輪4與半軸錐 齒輪1和5的嚙合點,C為行星錐齒輪4的中心,A、B、C到差速器旋轉軸線的距離相等。

軸軸線轉動。當汽車直線行駛時行星錐齒輪相當于一個等臂的杠桿保持平衡,即行星錐齒 輪不“自轉”,而只隨行星齒錐輪軸6及差速器殼7—起“公轉”,左右兩半軸無轉速差, 如圖5. 14(b)所示,此時差速器不起差速作用。

圖像 12.png

當汽車轉彎行駛時,由于外側輪有滑拖、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,破壞了行星錐齒輪、差速器殼、半軸錐齒輪3者的平衡關 系,迫使行星錐齒輪產生“自轉”。設其自轉的速度為叫,方向如圖5. 14')中箭頭方向 所示,則半軸錐齒輪1的轉速加快,半軸錐齒輪5的轉速減慢,因7[S=^,所以,半軸 錐齒輪1轉速的增加值等于半輪錐齒輪5轉速的減小值。設半軸錐齒輪轉速的增加值為 %則兩半軸齒輪轉速分別為:

n1 =n0 +An

n2=no — An

這就是差速器的差速作用,即汽車在轉彎或道路不平的情況下行駛時,兩側車輪以不 同的轉速在地面上滾動,這樣就有如下的轉速關系
n1+n2 =2n0
上式稱為行星錐齒輪式差速器的運動特性方程式。它表明差速器無論是否起差速作 用,兩半軸錐齒輪轉速之和始終等于差速器殼體轉速的兩倍,而與行星錐齒輪“自轉”轉 速 關。http://www.qcwxjs.com
當任何一側半軸錐齒輪的轉速為零時,另一側半軸錐齒輪的轉速為差速器殼體的兩 倍;當差速器殼體轉速為零時,若一側半軸錐齒輪受其他力矩而轉動,則另一側半軸齒輪 以相同的速度反轉。差速器起差速作用的同時,還要分配轉矩纟■兩側的驅動輪,行星 錐齒輪式差速器轉矩分配示意如圖5. 15所示。
設主減速器傳至差速器殼體的轉矩為M。,經行星齒錐輪軸3和行星錐齒輪傳給兩半 軸錐齒輪的轉矩分別為竓、M2。當行星齒輪2不自轉時,即n4=0,M = 0,M為行星 錐齒輪自轉時內孔和背面所受的摩擦力矩。行星錐齒輪2相當于一個等臂杠桿,均衡撥動 兩半軸錐齒輪轉動,所以,差速器將轉矩M。平均分配給兩半軸錐齒輪,即
Mi =M2 =M0/2
當行星錐齒輪2按圖5. 15中?方向自轉時,即nn2,行星齒輪所受的摩擦力矩
M與其自轉方向相反,從而使行星錐齒輪分別對 半軸錐齒輪1、4附加作用了兩個大小相等、方向 相反的圓周力F1和F2,巧使轉得快的半軸錐齒 輪1上的轉矩Mi減小使轉得慢的半軸錐齒輪4上 的轉矩M2增大,且M1的減小值等于M2的增大 值,等于Mt/2。所以,當兩側驅動輪存在差速 時,即n n2,則
M! = (M0—Mt)/2 M2 = (M0+Mt)/2
行星錐齒輪式差速器轉矩分配示意 即轉得慢的車輪分配到的轉矩大于轉得快的
車輪分配到的轉矩,差值為差速器內部摩擦力矩 Mt。由于M很/j、,可忽略不計,則有Mi =M2 =M0/2
由此可見,無論差速器是否起差速作用!行星錐齒輪差速器都具有轉矩等量分配的
特性。

圖像 14.png


2.防滑差速器

普通錐齒輪式差速器轉矩等量分配的特性對于汽車在良好路面上行駛是有利的,但汽 車在路況差路面上行駛卻會嚴重影響其通過能力。當汽車一個驅動車輪接觸泥濘或冰雪等 附著力較小的路面時,而另一驅動車輪接觸在良好路面上時,在泥濘或冰雪等路面上的車 輪在原地滑轉,而在良好路面上的車輪卻靜止不動。qcwxjs.com

這是因為在泥濘或冰雪等路面上車輪 與路面之間的附著力很小,路面只能對此半軸作用很小的反作用力矩,雖然另一車輪與良 好路面之間附著力較大,但由于行星齒錐輪式差速器轉矩平均分配的特點,使這一車輪分 配到的轉矩只能與傳到滑轉驅動輪上很4、的轉矩相等,以致錐產生的驅動力不足以克服行 駛阻力,汽車不能前進,而大部分動力則消耗在高速旋轉的車輪上。由于行星錐齒輪式差 速器轉矩平均分配這一特性,當汽車一側驅動輪附著力下降,則另一側驅動輪所能獲得的 轉矩受打滑一側車輪所限,總驅動力往往不足以驅動汽車行駛,使汽車行駛穿越差路面的 能力及通過能力受到限制。另外,當汽車轉彎時,由于質量轉移形成內輪附著力下降而滑 轉,不僅使汽車行駛驅動力不足,而且影響了汽車的操縱穩定性。

因此一些越野汽車、高 速小客車和載重汽車都裝用了防滑差速器。

圖像 15.png

汽車上常用的防滑差速器有人工強制鎖止式和自動鎖止式兩大類。


人工強制鎖止式防滑差速器

通過駕駛員操 縱差速鎖,人為地將差速器暫時鎖住,使差速器不起差速作用;

人工強制鎖止式差速器就是在普通行星錐齒輪式差速器基礎上設計了差速鎖。當一側 驅動輪滑轉時,利用差速鎖使差速器不起作用,保證了汽車的正常行駛。奔馳2026A型汽 車采用的就是人工強制鎖止式差速器,如圖5. 16所示。它的差速鎖由牙嵌式接合器及操 縱機構兩大部分組成。牙嵌式接合器的固定接合套26用花鍵與差速器24左端連接,并用 彈性擋圈27軸向限位?;瑒咏雍咸?8用花鍵與半軸29連接,并可軸向滑動。操縱機構 的撥叉37裝在撥叉軸36上并可沿導向軸39軸向滑動,其叉形部分插人滑動接合套28的 環槽中。
當汽車行駛在泥濘或冰雪等附著力較小的路面時,通過駕駛員控制操縱機構撥叉37 使滑動接合套28與固定接合套26接合,差速鎖將差速器殼與半軸鎖緊成一體,使差速器 失去差速作用,進而把扭矩轉移到另一側驅動輪上,防止驅動輪滑轉,以致產生的驅動力行駛阻 , 汽車的行駛通過 。


自動鎖止式防滑差速器

是在汽車行駛過程 中,根據路面情況自動改變驅動輪間的轉矩分配。自動鎖止式又有摩擦片式、滑塊凸輪式 和托森式等多種結構型式。


斯太爾91系列重型汽車為了消除汽車在不良路面行駛由于差速器的作用而打滑,提高車輛的通過能力,在軸間和輪間安裝了差速鎖。其中4X2、6X2型的車輛只安裝了輪間差速鎖,6X4、6X6、8X4型的車輛安裝了軸間和輪間差速鎖。

軸間差速器未閉鎖時,差速鎖機構均保持在最前方位置。此時,前后差速齒輪可根據 汽車行駛情況,既可等速運轉,也可以不同轉速運轉。當各車輪的滾動半徑基本相等、汽車沿平坦道路作直線行駛時,汽車各車輪所受的滾動阻力基本相同,各車輪以相同的轉速 滾動。此時,行星齒輪只隨十字軸及差速器殼作公轉運動,不起差速作用。當汽車各車輪的運行情況出現差異時,如汽車在轉向行駛或在凸凹不平的路面上行駛時,車輪滾動半 徑不相等,各橋車輪所受阻力不等,行星齒輪在公轉的同時,還繞十字軸轉動,即在公 轉的同時發生自轉,從而使動力以不同的轉速輸出,差速器在傳遞扭矩的同時起差速 作用。http://www.qcwxjs,com

當軸間差速器閉鎖時,動力分流處被差速鎖鎖上,即前后輸出軸成為一剛性連接的 軸,動力平均向兩條路線傳遞,各橋車輪以相等轉速運動,差速器不再起差速作用,車輪 不易打滑,車輛的通過能力得到顯著提高(注意接合差速鎖時車輛必須處于直線行駛,并 且離合器要分離(斯太爾91系列輪間差速鎖是通過電磁閥和氣缸的動作,使差速器鎖搖臂帶動差速鎖 接合套與差速器外殼接合,起差速鎖作用,左右輪以相同轉速轉動。

當汽車通過泥濘路段后,尤其行駛在堅硬良好的路面上或作大角度轉向行駛時,嚴禁 使用差速鎖,否則會導致傳動機件的損壞。http://www.qcwxjs,com



3 .軸間差速器
為了提高汽車的通過性,保證在濕滑路面上輪胎發生打滑時驅動輪始終保持有足夠的 扭矩輸出從而獲得良好的操控,在前后驅動橋間設置的差速器就是軸間差速器。
對于全輪驅動的轎車驅動系統,其基本構成是具有3個差速器,它們分別控制前輪、 后輪和前后驅動軸的扭矩分配??刂魄昂篁寗虞S扭矩分配的就是帶有自鎖功能的軸間差速 器,常用的就是托森式差速器。奧迪轎車的軸間差速器采用的就是托森式差速器,其所在 位置如圖5. 17所示。


圖像 16.png

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