淺談差速器基礎(chǔ)知識

黃學(xué)泛

摘 要：汽車差速器是驅(qū)動轎的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動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、差速原理和常見差速器種類等方面知識。

關(guān)鍵詞：差速器；轉(zhuǎn)動；扭矩

概述

早在一百年前，法國雷諾汽車公司的創(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)車輪以不同角速度轉(zhuǎn)動的裝置，為使兩側(cè)驅(qū)動輪必要時能以不同角速度轉(zhuǎn)動，保證車輪純滾動狀態(tài)下，必須將驅(qū)動輪兩側(cè)車輪的整體軸斷開（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)動過程中的摩擦系數(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，傳遞動力。

1.3墊片降低磨損，增加潤滑。

1.4半軸齒輪接受動力，帶動驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動。

1.5墊圈起到防松作用。

1.6汽車需要差速時，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從動齒輪接收主動齒輪的轉(zhuǎn)動并改變方向。

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汽車直線行駛，左右驅(qū)動輪的路面狀況相同，即兩個半軸齒輪處所受的阻力相等，行星齒輪不發(fā)生轉(zhuǎn)動，差速器殼、行星齒輪軸以相等的轉(zhuǎn)矩同時帶動兩側(cè)半軸齒輪的旋轉(zhuǎn)，左右兩驅(qū)動輪以相同速度滾動，實(shí)現(xiàn)汽車直線行駛（如圖1）。

2.2汽車向右轉(zhuǎn)彎時，路面要求右輪滾動慢些，左輪滾動快些，這時候右測半軸齒輪會比差速器殼體轉(zhuǎn)的慢，相當(dāng)于行星齒輪帶動右側(cè)半軸齒輪會更費(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)車輪順滑的轉(zhuǎn)彎（如圖2）。這種調(diào)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(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個碗內(nèi)，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽詣舆x擇靜止（動能最小）而不會不斷運(yùn)動。同樣的道理，車輪在轉(zhuǎn)彎時也會自動趨向能耗最低的狀態(tài)，自動地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。

3常見差速器種類

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)用的對稱錐齒輪式差速器內(nèi)摩擦力矩很小，無論左右輪驅(qū)動轉(zhuǎn)速是否相等，轉(zhuǎn)矩上基本上總是平均分配的。這樣的分配比例對于汽車再好的路面上直線行駛或轉(zhuǎn)彎時，都是滿意的。

3.2防滑差速器

為提高汽車在壞路上的通過能力，可采用各種行駛防滑差速器，在一個驅(qū)動輪滑動時，設(shè)法使大部分轉(zhuǎn)矩甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給不滑動的驅(qū)動輪，充分利用這一側(cè)驅(qū)動輪的附著力而產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車能繼續(xù)行駛。

3.2.1強(qiáng)制鎖止式差速器采用電控氣動式操縱差速鎖，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作。操作不便，一般要在停車時進(jìn)行，若過早或過晚摘下差速鎖，即使在好路段上會出現(xiàn)一系列的問題。

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)車輪在路面上滑轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)彎時，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)簡單、工作平穩(wěn)、鎖緊系數(shù)高，常用于轎車、SUV和輕型載貨汽車。

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)部差動轉(zhuǎn)矩的大小自動在“差速”和“鎖死”之間轉(zhuǎn)換，有效提高汽車通過能力，因而在現(xiàn)代四輪驅(qū)動轎車上應(yīng)用廣泛，但由于在轉(zhuǎn)速較大時該結(jié)構(gòu)具有自動鎖止作用，故一般不用作轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的輪間差速器。

3.2.4黏性聯(lián)軸差速器是現(xiàn)代四輪驅(qū)動轎車作為兩驅(qū)動軸的差速器，黏性聯(lián)軸器、工作介質(zhì)硅油、主從動軸之間的轉(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)動汽車的前后橋之間，鑒于其轉(zhuǎn)矩傳遞平穩(wěn)，差速響應(yīng)特性好，故有些車輛也將其推廣運(yùn)用在驅(qū)動橋的輪間差速器中，以便提高汽車驅(qū)動性能。

結(jié)束語：為滿足整車性能的要求，選擇一款合適的差速器總成與主減速器總成相匹配，是保證汽車正常行駛的重要因素，也是是產(chǎn)品工程師的首要任務(wù)。