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差分工作原理
河 北 工 业 大 学
创新设计论文
姓 名: 李萌 学号 127432
学 院: 土木工程学院
系(专业): 交通运输
班 级: C121
汽车差速器的工作原理
一、什么是差速器
差速器是一种能使旋转运动自一根轴传至两根轴,并使后者相互间能以不同转速旋转的差动机构。一般由齿轮组成。汽车、拖拉机上的差速器位于后桥内,由差速壳、行星齿轮及半轴齿轮组成。
差速器是一种将发动机输出扭矩一分为二的装置,允许转向时输出两种不同的转速。
在现代轿车或货车,包括许多四轮驱动汽车上,都能找到差速器。这些四轮驱动车的每组车轮之间都需要差速器。同样,其两前轮和两后轮之间也需要一个差速器。这是因为汽车转弯时,前轮较之后轮,走过的距离是不相同的。部分四轮驱动车前后轮之间没有差速器。相反的,他们被固定联结在一起,以至于前后轮转向时能够以同样的平均转速转动。这就是为什么当四轮驱动系统忙碌时,这种车辆转向困难的原因。
差速器属于第三级中型发明。
二、差速器的基本作用
差速器的作用就是即是满足汽车转弯时两侧车轮转速不同的要求。汽车转弯时,内侧车轮和外侧车轮的转弯半径不同,外侧车轮的转弯半径要大于内侧车轮的转弯半径,这就要求在转弯时外侧车轮的转速要高于内侧车轮的转速。这个作用是差速器最基本的作用,至于后为发展的什么中央差速器、防滑差速器、LSD差速器、托森差速器等,他们是为了提高汽车的行驶性能、操控性能而设计的。
三、差速器的基本结构
典型的差速器结构图
1-轴承;2和8-差速器壳;3和5-调整垫片;6-行星齿轮;7-从动锥齿轮;4-半轴齿轮;9-行星齿轮轴;
差速器最基本的结构由差速器从动齿轮(图中的7)、差速器壳体、行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮组成;
1-输入轴(将驱动差速器从动齿轮);2-差速器壳体;3-行星齿轮;4-半轴齿轮(驱动两侧传动轴输出);
发明原理:组合,周期性的作用,齿轮每周期的旋转。
通用工程参数:装置的复杂性。
四、差速器的传动原理
差速器的动力输入:从动齿轮(锥齿轮等),带动差速器壳体旋转;
差速器的输出:两个半轴齿轮,连接两侧的传动轴(也称为半轴)将动力给两侧车轮;
行星齿轮的自转:指的是行星齿轮绕行星齿轮轴的旋转;
行星齿轮的公转:指的是行星齿轮绕半轴齿轮轴线的旋转;
1 直线行驶时差速器的工作状态:
直线行驶差速器状态图
直线行驶时,差速器壳体(作为差速器的输入)带动行星齿轮轴,从而带动行星齿轮绕半轴齿轮轴线公转,行星齿轮绕半轴齿轮轴线的公转将半轴齿轮夹持,带动半轴齿轮输出动力。所以在直线行驱时:
左侧车轮转速(即左侧半轴齿轮转速)=右侧车轮转速(右半轴齿轮转速)=差速器壳体的转速。
2 将车轮支起后,转一侧车轮,另一侧车轮将反向同速旋转的原因。
多数人经历过这种情况:将汽车的驱动轮支起,变速器挂上档,如果转一侧车轮,另一侧车轮将反向旋转。挂档的目的是锁止差速器壳体,不让差速器壳体旋转。因为差速器壳体不能旋转,也就没有了行星齿轮的公转了,但是当转动一侧车轮时,这一侧的半轴齿轮驱动行星齿轮绕自身轴线自转,从而带动另一侧半轴齿轮反向旋转,自然加一侧车轮也就反向旋转了。
3 转弯时差速器的工作状态:
转弯时,行星齿轮在原来公转的基础上发生了自转,前面提到,行星齿轮只公转不自转时,两个半轴齿轮的转速和转向与差速器壳相等;而只自转不公转时,两个半轴齿轮的转向相反;现在是在行星齿轮公转的基础上发生了自转,假设公转转速是顺转100转,自转时驱动一侧半轴齿轮顺转10转,另一侧逆转10转。转向时,一侧半轴齿轮转速是110转(100+10),而另侧半轴齿轮的转速是90转(100-10)。
行星齿轮发生自动发生自转的,转向时,内侧的转弯半径下,自然行驶阻力增大了,内侧车轮转速低于差速器壳转速,行星齿轮发生自转,另一侧车轮转速自然升高,高于差速器壳体的转速。
通用工程参数:速度,行驶时齿轮的速度,转向时左右齿轮不同的速度。能量的损失,差速器利用了最小耗能原理,车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态,自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。
五、分类
现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类。
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