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各种类型差速器构造和工作原理

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各种类型差速器构造和工作原理

发布日期:2016-06-17 18:21 来源:http://www.daqcfw.cn 点击:

转自:汽车修理技术网

差速器作用
汽车差速器是驱动桥的主要部件,其功用使左右车轮能以不同的转速进行滚动行驶, 将主减速器传来的扭矩平均分给两半轴,尽量使两侧车轮驱动力相等,满足汽车行驶需要。xjs.com

当汽车转弯时,两侧车轮走过的距离是不相等的,在差速器还未起作用时,两侧驱动 轮以同样的速度行驶,为了满足汽车转弯时外侧车轮行程大于内侧车轮行程的要求,内侧 车轮必然产生滑转的趋势,而外侧车轮则会产生拖滑的趋势;这样路面将对滑转的车轮作 用一个向前的附加阻力,而作用在拖滑车轮上的附加阻力是向后的,这时附加阻力转移到 差速器,同时带动两个半轴齿轮向不同方向旋转,使内侧车轮转速减小,外侧车轮转速增 大,满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶,汽车顺利完成转弯行驶并减轻轮 胎与地面的摩擦。

差速器类型分类

差速器分类方法有多种,按其用途可分为轴间差速器和轮间差速器,按功能可分为普通齿轮差速器和防滑差速器。

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1。普通齿轮差速器

普通齿轮差速器有锥齿轮式和圆柱齿轮式两种,由于锥齿轮式差速器结构简单"紧 凑、工作平稳,目前应用最为广泛。

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1)行星锥齿轮式差速器结构组成

行星锥齿轮式差速器由行星锥齿轮4"十字轴7"两个半轴锥齿轮2"两个差速器壳1 和5及垫片3和6组成,如图5. 12所示。

图像 10.png

主减速器从动圆柱齿轮8夹在两差速器壳1和5 之间,用螺栓四周均匀将它们固定在一起;十字轴的两个轴颈嵌在两个半差速器壳端面半 圆槽所形成的孔中;行星锥齿轮4分别松套在4个轴颈上;两个半轴锥齿轮2分别与行星 锥齿轮啮合,以其轴颈支承在差速器壳中,并以花键?L与半轴连接。行星锥齿轮背面和差 速器壳的内表面均制成球面,保证行星锥齿轮对准正中心,以利于和两个半轴锥齿轮正确 地啮合。

行星锥齿轮和半轴锥齿轮背面与差速器壳之间装有推力垫片3和推力垫片6,用以减轻摩擦,降低磨损,延长差速器的使用寿命,同时还可以用来调整齿轮的啮合间隙。调整 后,应使半轴锥齿轮大端端面的球面与4个行星锥齿轮背面的球面相吻合,并在同一球面 上,不合适时,应通过改变行星锥齿轮背面球形垫圈的厚度来调整。差速器壳的十字轴孔是在左、右壳装合后加工而成的,装配时不能圆周方向错位。http://www.qcwxjs.com

差速器靠主减速器壳内的润滑油来润滑,因此差速器上开有供润滑油进出的?L。为了 保证行星锥齿轮和十字轴轴颈之间的润滑,在十字轴轴颈上铣有平面,并在行星锥齿轮的 齿间钻有油孔与其中心孔相通。同样,半轴锥齿轮上也钻有油孔,与其背面相通,以加强差速器壳的 。


差速器动力传递情况:

发动机的动力经传动轴、主减速器进人差速器,传至差速器 壳,依次经十字轴7、行星锥齿轮4、半轴锥齿轮2传给左、右两根半轴,再分别驱动左、 右车轮。

在中型以下的货车或轿车上,因传递的转矩较小,故可采用两个行星锥齿轮,相应 的行星锥齿轮轴是一根直轴,如图5. 13所示为桑塔纳轿车的差速器,其差速器壳为一 整体框架结构。行星锥齿轮轴5装人差速器壳后用止动销6定位,保证行星锥齿轮的对 , 行星锥 轮和半轴锥 轮2 也制 。 半轴锥 轮 的 垫 与行锥
星齿轮背面的推力垫片制成一个整体,称为复合式推力垫片。螺纹套3用来紧固半轴锥 轮。

图像 11.png



2)行星锥齿轮式差速器差速原理
行星锥齿轮式差速器差速原理如图5. 14所示。差速器壳7与行星锥齿轮轴6连成一 体,并由主减速器从动锥齿轮2带动一起转动,是差速器的主动件,设其转速为n。。半轴 锥齿轮1和5为从动件,设其转速分别为Wl、%,A" B两点分别为行星锥齿轮4与半轴锥 齿轮1和5的啮合点,C为行星锥齿轮4的中心,A、B、C到差速器旋转轴线的距离相等。

轴轴线转动。当汽车直线行驶时行星锥齿轮相当于一个等臂的杠杆保持平衡,即行星锥齿 轮不“自转”,而只随行星齿锥轮轴6及差速器壳7—起“公转”,左右两半轴无转速差, 如图5. 14(b)所示,此时差速器不起差速作用。

图像 12.png

当汽车转弯行驶时,由于外侧轮有滑拖、内侧轮有滑转的现象,两个驱动轮此时就会 产生两个方向相反的附加力,破坏了行星锥齿轮、差速器壳、半轴锥齿轮3者的平衡关 系,迫使行星锥齿轮产生“自转”。设其自转的速度为叫,方向如图5. 14')中箭头方向 所示,则半轴锥齿轮1的转速加快,半轴锥齿轮5的转速减慢,因7[S=^,所以,半轴 锥齿轮1转速的增加值等于半轮锥齿轮5转速的减小值。设半轴锥齿轮转速的增加值为 %则两半轴齿轮转速分别为:

n1 =n0 +An

n2=no — An

这就是差速器的差速作用,即汽车在转弯或道路不平的情况下行驶时,两侧车轮以不 同的转速在地面上滚动,这样就有如下的转速关系
n1+n2 =2n0
上式称为行星锥齿轮式差速器的运动特性方程式。它表明差速器无论是否起差速作 用,两半轴锥齿轮转速之和始终等于差速器壳体转速的两倍,而与行星锥齿轮“自转”转 速 关。http://www.qcwxjs.com
当任何一侧半轴锥齿轮的转速为零时,另一侧半轴锥齿轮的转速为差速器壳体的两 倍;当差速器壳体转速为零时,若一侧半轴锥齿轮受其他力矩而转动,则另一侧半轴齿轮 以相同的速度反转。差速器起差速作用的同时,还要分配转矩纟■两侧的驱动轮,行星 锥齿轮式差速器转矩分配示意如图5. 15所示。
设主减速器传至差速器壳体的转矩为M。,经行星齿锥轮轴3和行星锥齿轮传给两半 轴锥齿轮的转矩分别为竓、M2。当行星齿轮2不自转时,即n4=0,M = 0,M为行星 锥齿轮自转时内孔和背面所受的摩擦力矩。行星锥齿轮2相当于一个等臂杠杆,均衡拨动 两半轴锥齿轮转动,所以,差速器将转矩M。平均分配给两半轴锥齿轮,即
Mi =M2 =M0/2
当行星锥齿轮2按图5. 15中〜方向自转时,即nn2,行星齿轮所受的摩擦力矩
M与其自转方向相反,从而使行星锥齿轮分别对 半轴锥齿轮1、4附加作用了两个大小相等、方向 相反的圆周力F1和F2,巧使转得快的半轴锥齿 轮1上的转矩Mi减小使转得慢的半轴锥齿轮4上 的转矩M2增大,且M1的减小值等于M2的增大 值,等于Mt/2。所以,当两侧驱动轮存在差速 时,即n n2,则
M! = (M0—Mt)/2 M2 = (M0+Mt)/2
行星锥齿轮式差速器转矩分配示意 即转得慢的车轮分配到的转矩大于转得快的
车轮分配到的转矩,差值为差速器内部摩擦力矩 Mt。由于M很/j、,可忽略不计,则有Mi =M2 =M0/2
由此可见,无论差速器是否起差速作用!行星锥齿轮差速器都具有转矩等量分配的
特性。

图像 14.png


2.防滑差速器

普通锥齿轮式差速器转矩等量分配的特性对于汽车在良好路面上行驶是有利的,但汽 车在路况差路面上行驶却会严重影响其通过能力。当汽车一个驱动车轮接触泥泞或冰雪等 附着力较小的路面时,而另一驱动车轮接触在良好路面上时,在泥泞或冰雪等路面上的车 轮在原地滑转,而在良好路面上的车轮却静止不动。qcwxjs.com

这是因为在泥泞或冰雪等路面上车轮 与路面之间的附着力很小,路面只能对此半轴作用很小的反作用力矩,虽然另一车轮与良 好路面之间附着力较大,但由于行星齿锥轮式差速器转矩平均分配的特点,使这一车轮分 配到的转矩只能与传到滑转驱动轮上很4、的转矩相等,以致锥产生的驱动力不足以克服行 驶阻力,汽车不能前进,而大部分动力则消耗在高速旋转的车轮上。由于行星锥齿轮式差 速器转矩平均分配这一特性,当汽车一侧驱动轮附着力下降,则另一侧驱动轮所能获得的 转矩受打滑一侧车轮所限,总驱动力往往不足以驱动汽车行驶,使汽车行驶穿越差路面的 能力及通过能力受到限制。另外,当汽车转弯时,由于质量转移形成内轮附着力下降而滑 转,不仅使汽车行驶驱动力不足,而且影响了汽车的操纵稳定性。

因此一些越野汽车、高 速小客车和载重汽车都装用了防滑差速器。

图像 15.png

汽车上常用的防滑差速器有人工强制锁止式和自动锁止式两大类。


人工强制锁止式防滑差速器

通过驾驶员操 纵差速锁,人为地将差速器暂时锁住,使差速器不起差速作用;

人工强制锁止式差速器就是在普通行星锥齿轮式差速器基础上设计了差速锁。当一侧 驱动轮滑转时,利用差速锁使差速器不起作用,保证了汽车的正常行驶。奔驰2026A型汽 车采用的就是人工强制锁止式差速器,如图5. 16所示。它的差速锁由牙嵌式接合器及操 纵机构两大部分组成。牙嵌式接合器的固定接合套26用花键与差速器24左端连接,并用 弹性挡圈27轴向限位。滑动接合套28用花键与半轴29连接,并可轴向滑动。操纵机构 的拨叉37装在拨叉轴36上并可沿导向轴39轴向滑动,其叉形部分插人滑动接合套28的 环槽中。
当汽车行驶在泥泞或冰雪等附着力较小的路面时,通过驾驶员控制操纵机构拨叉37 使滑动接合套28与固定接合套26接合,差速锁将差速器壳与半轴锁紧成一体,使差速器 失去差速作用,进而把扭矩转移到另一侧驱动轮上,防止驱动轮滑转,以致产生的驱动力行驶阻 , 汽车的行驶通过 。


自动锁止式防滑差速器

是在汽车行驶过程 中,根据路面情况自动改变驱动轮间的转矩分配。自动锁止式又有摩擦片式、滑块凸轮式 和托森式等多种结构型式。


斯太尔91系列重型汽车为了消除汽车在不良路面行驶由于差速器的作用而打滑,提高车辆的通过能力,在轴间和轮间安装了差速锁。其中4X2、6X2型的车辆只安装了轮间差速锁,6X4、6X6、8X4型的车辆安装了轴间和轮间差速锁。

轴间差速器未闭锁时,差速锁机构均保持在最前方位置。此时,前后差速齿轮可根据 汽车行驶情况,既可等速运转,也可以不同转速运转。当各车轮的滚动半径基本相等、汽车沿平坦道路作直线行驶时,汽车各车轮所受的滚动阻力基本相同,各车轮以相同的转速 滚动。此时,行星齿轮只随十字轴及差速器壳作公转运动,不起差速作用。当汽车各车轮的运行情况出现差异时,如汽车在转向行驶或在凸凹不平的路面上行驶时,车轮滚动半 径不相等,各桥车轮所受阻力不等,行星齿轮在公转的同时,还绕十字轴转动,即在公 转的同时发生自转,从而使动力以不同的转速输出,差速器在传递扭矩的同时起差速 作用。http://www.qcwxjs,com

当轴间差速器闭锁时,动力分流处被差速锁锁上,即前后输出轴成为一刚性连接的 轴,动力平均向两条路线传递,各桥车轮以相等转速运动,差速器不再起差速作用,车轮 不易打滑,车辆的通过能力得到显著提高(注意接合差速锁时车辆必须处于直线行驶,并 且离合器要分离(斯太尔91系列轮间差速锁是通过电磁阀和气缸的动作,使差速器锁摇臂带动差速锁 接合套与差速器外壳接合,起差速锁作用,左右轮以相同转速转动。

当汽车通过泥泞路段后,尤其行驶在坚硬良好的路面上或作大角度转向行驶时,严禁 使用差速锁,否则会导致传动机件的损坏。http://www.qcwxjs,com



3 .轴间差速器
为了提高汽车的通过性,保证在湿滑路面上轮胎发生打滑时驱动轮始终保持有足够的 扭矩输出从而获得良好的操控,在前后驱动桥间设置的差速器就是轴间差速器。
对于全轮驱动的轿车驱动系统,其基本构成是具有3个差速器,它们分别控制前轮、 后轮和前后驱动轴的扭矩分配。控制前后驱动轴扭矩分配的就是带有自锁功能的轴间差速 器,常用的就是托森式差速器。奥迪轿车的轴间差速器采用的就是托森式差速器,其所在 位置如图5. 17所示。


图像 16.png


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