新型汽車圓柱行星齒輪限滑差速器

肖俊

摘 要：首先對一般老結構差速器的結構及工作原理進行了簡單的介紹，然后介紹了差速器的新舊型結構及加工工藝。

關鍵詞：汽車；圓柱行星齒輪限滑差速器；分析

引言

（1）什么是差速器。差速器是可以將發動機扭矩按兩個方向輸出的部件，并可以使每次輸出的扭矩以不同的速度旋轉。

（2）為什么要用差速器。汽車在拐彎時車輪的軌線是按拐彎圓弧的路徑進行的。如果汽車向左轉彎，拐彎圓弧的圓心在左側，在同樣的時間，右側車輪走的路徑比左側車輪長。為了平衡這個差異，就要左邊車輪慢一點，右邊車輪快一點，差速器就是用不同的轉速來彌補距離的差異。

1 差速器舊結構及改進結構

1.1 普通對稱式圓錐行星齒輪差速器（舊結構）

目前汽車基本都采用了對稱式錐齒輪差速器。對稱式錐齒輪差速器由行星齒輪、半軸齒輪、行星齒輪軸（十字軸或一根直銷軸）和差速器殼等組成。左半差速器殼、右半差速器殼、直齒圓錐行星齒輪的加工難度大、工藝性復雜、結構復雜，而且易磨損。

1.2 普通圓柱行星齒輪差速器（新結構）

普通圓柱行星齒輪差速器（圖1）：

如圖普通圓柱行星齒輪差速器結構簡單、加工方便，一樣能達到對稱式錐齒輪差速器的功能。如三維分解圖所示，行星輪、太陽輪為大螺旋角。這樣大大提高了齒輪重合度，提高齒輪傳遞的平穩性、使用壽命并降低噪音。

工作原理、結構、安裝及加工工藝：當汽車直線行駛，兩端行星輪和太陽不自轉，只是繞著太陽輪中心公轉。當汽車拐彎時，產生轉速差。如右端車輪帶動右旋太陽輪發生轉動，右旋太陽輪帶動同一端左旋行星輪轉動，左旋行星輪再帶動另外一端右旋行星輪轉動，右旋行星輪再帶動左旋太陽輪轉動。這樣輪一邊正轉一邊反轉，實現轉速差。結構：它由差速器殼體、壓蓋一、壓蓋二、左旋行星輪（3個）、右旋行星輪（3個）、右旋太陽輪、左旋太陽、螺栓（2X6個）。安裝：差速器殼體左右兩端都加工有裝入太陽輪、行星輪、壓蓋、螺栓的孔。安裝時首先將差速器一端先裝入一個太陽輪，然后在殼體同一面三個孔中裝入三個行星輪（要求與太陽輪的旋向相反，與太陽輪相配合）。最后安裝壓蓋，要求壓蓋孔與殼體上的螺紋孔對齊安裝（這里注意壓蓋下端面與太陽輪、行星輪要有間隙，安裝后太陽輪、行星輪能自由轉動，不能出現卡住的現象），壓蓋外圓與殼體內孔要配合好，一般控制為過渡配合。這樣便于安裝，并能提高差速器的整體精度，可以輕輕的敲入。最后安裝螺栓，要求安裝到位，無間隙，這樣一端就已經安裝好。反面可以翻過來經過同樣的安裝，安裝好后一套圓柱行星齒輪差速器就完成了。安裝比對稱式錐齒輪差速器簡單，而且零件少很多，其中的效益及效率可見。加工工藝：差速器殼體不用像對稱式錐齒輪差速器那樣要鑄件加工，通過毛坯機加工即可完成，所有孔通過加工中心可以一起加工出來，一道安裝加工工序保證了加工精度，可以大大的縮短加工周期。左右行星輪、太陽輪通過精車及滾齒或拉齒加工即可，加工簡單，效率比錐齒輪提高了。壓蓋只需要熱前及熱后精加工即可，非常方便。

1.3 限滑差速器（老結構）

了解差速器的原理后就不難理解，如果當某一側車輪的阻力為0（如車輪打滑），那么另一側車輪的阻力相對于車輪打滑的一側來說太大了。這樣的話就會把動力全部傳遞到打滑的那一側車輪，車輪就只能原地不動了。所以為了應付差速器這一弱點，就會在差速器采用限滑或鎖死的方法。限滑差速器主要通過摩擦片來實現動力的分配。不過在長時間重負荷、高強度越野時，會影響它的可靠性。（磨擦片的使用壽命不長，一旦摩擦片磨損差速器的限滑作用就失效）

1.4 圓柱行星齒輪限滑差速器（新結構）（圖2）

如圖圓柱行星齒輪限滑差速器結構，基本同圓柱行星齒輪差速器，但是能達到限滑差速器的功能。

工作原理、結構、安裝及加工工藝：行星齒輪結構基本同圓柱行星齒輪差速器，只是增加了蝶形彈簧片（與摩擦片限滑基本原理相同）。通過蝶形彈簧片的預緊力及螺旋齒輪快速旋轉產生的軸向力，當汽車有一個車輪打滑時太陽輪快速旋轉，速度越快產生軸向力越大。當到達一定速度及軸向力時，另外一車輪即可獲得足夠動力擺脫困境，減小兩輪的轉速差來達到限滑的目的。結構：與圓柱行星齒輪差速器不同，它由上蓋殼體、下蓋殼體、左旋行星輪（6個）、右旋行星輪（6個）、右旋太陽輪、左旋太陽、螺栓（11個）、隔墊一、隔墊二、隔墊三、蝶形彈簧（6個背靠背安裝）、圓柱銷一個（用于安裝定位）。

安裝：上蓋殼體、下蓋殼體都加工有裝入太陽輪、行星輪、螺栓的孔。安裝方法：（1）將下蓋殼體先裝入一個太陽輪。（2）在六個孔中裝入六個行星輪（要求與太陽輪的旋向相反，要與太陽輪相配合）。（3）在安裝好的太陽輪端面上放上隔墊三，再在隔墊三里裝入隔墊一，隔墊一的孔中裝入六個形彈簧（6個背靠背安裝），最后裝入隔墊二，將六個形彈簧壓在隔墊一和隔墊二中間。（4）按順序裝入旋向相反的六個行星輪、太陽輪。（5）裝下蓋殼體入上蓋殼體的孔中，下蓋殼體要與上蓋殼體配合好，一般控制為過渡配合。這樣便于安裝，并能提高差速器的整體精度，可以輕輕的敲入。（6）最后安裝螺栓，要求安裝到位，無間隙，這里螺栓的安裝需要氣動扳手對角安裝。因為裝入上蓋殼體后由于有六個形彈簧在殼體內，所以一般安裝很難將下蓋殼體安裝到位（需要克服彈簧的彈性力）。加工工藝：基本同普通圓柱行星齒輪差速器。效果是第一行星齒輪組（6個）和第二行星齒輪組（6個）交錯嚙合，起到動力分流的作用，降低輪齒應力，減小殼體內腔與行星齒輪的磨損，提高差速器壽命。另外，第一行星輪與第二行星輪之間的齒輪嚙合間隙根據工作狀況自動調節，提高了齒輪及整臺差速器的使用壽命。

2 結束語

圓柱行星齒輪差速器及限滑差速器結構緊湊、簡單、性能穩定。并且加工方便，提高了差速器的使用壽命，對后續大規模推廣奠定了基礎。

參考文獻

[1]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業出版社.

[2]劉惟信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社.

[3]王望予.汽車設計（第三版）[M].北京：機械工業出版社.