差動輪系傳動比的計算在汽車維修專業中的應用

王芳

摘 要：機械基礎課程在汽車維修專業中起著不可或缺的作用，本文僅就差動輪系的傳動比計算在汽車差速器上的具體應用進行了探討。

關鍵詞：機械基礎課程 差速器 差動輪系 行星齒輪

當汽車轉向時，左右車輪在同一時間內滾過的距離不同，外側車輪滾過的距離總是大于內側車輪。如果兩側車輪用同一根剛性軸連接，則二者轉速必然相同，汽車轉向時必然產生車輪與地面的滑磨現象。這樣將使得轉向困難，輪胎的磨損加劇，汽車的動力消耗增加。鑒于此，我們將兩側車輪與驅動軸斷開，成為半軸，再在中間設置一個差速器，這樣汽車主減速器從動齒輪（即系桿，用字母H表示）就可以通過差速器分別驅動兩側半軸和驅動輪，此處的差速器就是差動輪系。

在差動輪系中，至少有一個行星齒輪，它的幾何軸線位置是變動的，繞著另一個具有固定幾何軸線位置的中心輪做公轉運動。行星齒輪軸線位置的變動是由于行星齒輪上存在著系桿這一構件。正是由于差動輪系中存在著軸線位置變動的行星齒輪，差動輪系傳動比的計算就不能直接用定軸輪系傳動比的計算公式了。此時，我們運用差動輪系的“轉化機構”來達到計算差動輪系中各構件轉速大小的目的。

一、運用差動輪系的“轉化機構”計算差動輪系各構件轉速

差動輪系的系桿H與行星齒輪一起繞中心輪公轉，所以假設給系桿一個大小相等、方向相反的轉速，即“-nH”，這樣輪系中所有構件的幾何軸線均有固定位置，就獲得一個定軸輪系，該定軸輪系就是差動輪系的“轉化機構”。在轉化機構中各構件的轉速分別如下表示：

n1H，n2H，nHH……nKH

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

設n1 ，nK 為差動輪系中任意兩個齒輪1輪和k輪的轉速，則兩齒輪與系桿H的轉速間的關系為：

m為齒輪1至齒輪k之間所有外嚙合齒輪的對數。

在應用i.KH 計算公式時，應注意以下三點。

第一，設齒輪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、從動地位必須從齒輪1開始按照傳動順序來判定。

第二，在將已知轉速代入公式時，要特別注意轉速的正負號。當假定某一方向的轉向為正時，則相反的轉動方向為負，必須將轉速大小連同正負號一并代入公式中參與計算。

第三，該公式只能用來計算軸線相互平行齒輪之間的轉速關系。

圖

如上圖所示為汽車差速器。n1，n3分別為汽車后軸左、右兩車輪的轉速，且z1=z3，輪4即系桿，其轉速為nH，2、2為兩個行星齒輪。因為兩個行星齒輪的軸線與其他構件的軸線不平行，所以用公式i1KH 只用來求出齒輪1、3和系桿H，三者之間的轉速關系。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

我們根據傳動比的計算結果分析汽車行駛過程中的幾種情形。

1.汽車在直線行駛時，兩驅動輪轉速相等

汽車在直線行駛時，n1=n3=nH，兩驅動輪轉速相等。

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

2.汽車在轉彎時，兩驅動輪的轉速不等

在汽車轉彎時，由于兩側車輪所受到的阻力不同，使得行星齒輪在公轉的同時，出現自轉，實現將運動進行分解作用。若向左轉，n1減小，n3增大；向右轉，n3減小，n1增大。無論哪種情況都必然會符合：2nH=n1+n3的規律。滿足一側車輪加速，另一側車輪減速，兩側車輪增大、減小的數值一定是相等的。此時的行星齒輪既有公轉，又有相應的自轉，并且兩行星齒輪的自轉方向是相反的。

3.汽車驅動輪陷入泥濘之中，另一側驅動輪打滑

一邊驅動輪受阻，轉速為零。發動機動力傳至傳動輪，差速器中行星齒輪既有公轉，又有自轉。由于n1=0（或n3=0），則n3=2nH（或n1=2nH），即一側驅動輪的轉速加快，是主減速器從動齒輪轉速的兩倍，故而驅動輪打滑。

4.兩驅動輪轉向相反

將后橋頂起，使得兩驅動輪懸空，阻止傳動軸不讓其轉動，用手扭轉一側驅動輪旋轉。這時，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院）