差速器工作原理

1、差速器工作原理本文包括：1. 引言 2. 差速器和摩擦力 3. 粘性耦合器 4. 了解更多信息 5. 閱讀所有引擎蓋下類(lèi)文章 引言如果您讀過(guò)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理一文，您就會(huì)了解汽車(chē)動(dòng)力是如何產(chǎn)生的；如果您讀過(guò)手動(dòng)變速器工作原理一文，您就會(huì)了解產(chǎn)生的動(dòng)力向何處傳遞。本文將介紹差速器，即車(chē)輪旋轉(zhuǎn)之前，多數(shù)汽車(chē)上的動(dòng)力最后傳遞到的地方。 差速器具有三種功能：· 使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力指向車(chē)輪 · 相當(dāng)于車(chē)輛上的最終傳動(dòng)減速器，在變速器撞擊車(chē)輪之前最后一次降低其旋轉(zhuǎn)速度 · 在以不同的速度旋轉(zhuǎn)期間向車(chē)輪傳輸動(dòng)力（這是將它稱(chēng)為差速器的原

2、因） 本文將介紹汽車(chē)需要差速器的原因，以及差速器的作用和缺點(diǎn)。我們還將介紹幾種防滑差速器，也稱(chēng)為限滑差速器。為什么需要差速器？車(chē)輪旋轉(zhuǎn)的速度是不同的，尤其是轉(zhuǎn)彎時(shí)。在以下動(dòng)畫(huà)中可以看到轉(zhuǎn)彎時(shí)每個(gè)車(chē)輪行駛不同的距離，并且內(nèi)側(cè)車(chē)輪比外側(cè)車(chē)輪行駛的距離短。由于速度等于行駛的路程除以通過(guò)這段路程所花費(fèi)的時(shí)間，因此行進(jìn)路程較短的車(chē)輪行駛的速度就較低。同時(shí)請(qǐng)注意，前輪與后輪的行駛距離也不同。Your browser does not support JavaScript or it is disabled. 對(duì)于汽車(chē)上的非驅(qū)動(dòng)輪（后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的前輪或前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的后輪），這并不是問(wèn)題。因?yàn)樵谇拜喓秃筝喼g

3、沒(méi)有連接，所以它們獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。但是驅(qū)動(dòng)輪被連接到一起，以便單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器可以同時(shí)使兩個(gè)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。如果汽車(chē)沒(méi)有差速器，車(chē)輪必須鎖止在一起，以便以相同的速度旋轉(zhuǎn)。這樣汽車(chē)將不便于轉(zhuǎn)彎為了使汽車(chē)能夠轉(zhuǎn)彎，一個(gè)輪胎必須滑動(dòng)。對(duì)于現(xiàn)代輪胎和混凝土路面，輪胎需要很大的動(dòng)力才會(huì)滑動(dòng)。此動(dòng)力必須由軸從一個(gè)車(chē)輪傳輸?shù)搅硪粋€(gè)車(chē)輪，這會(huì)在軸組件上形成很大的壓力。什么是差速器？差速器是將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩按兩個(gè)方向分開(kāi)的設(shè)備，可允許每次輸出的扭矩以不同的速度旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)在在所有汽車(chē)或卡車(chē)上都配備差速器，一些全輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛上（全時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)）也配備差速器。這些全輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的每組驅(qū)動(dòng)輪之間都需要一個(gè)差速器，并且在前輪和后輪之間也需要一

4、個(gè)，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)彎時(shí)前輪行駛的距離與后輪不同。分時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在前輪和后輪之間沒(méi)有差速器，相反，他們被鎖止在一起，以便前輪和后輪以相同的平均速度轉(zhuǎn)彎。這就是當(dāng)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)嚙合時(shí)這些車(chē)輛在混凝土路面上很難轉(zhuǎn)彎的原因。以不同的速度旋轉(zhuǎn)我們將介紹最簡(jiǎn)單的差速器開(kāi)式差速器。首先，我們需要了解一些術(shù)語(yǔ)：下面的圖像標(biāo)示的是開(kāi)式差速器的組件。當(dāng)車(chē)輛筆直向前行駛時(shí)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)。輸入小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)齒圈和保護(hù)架，同時(shí)保護(hù)架內(nèi)的小齒輪均不旋轉(zhuǎn)，這樣兩側(cè)齒輪均被有效鎖定到保護(hù)架。Your browser does not support JavaScript or it is disabled. Geebee

5、's Vector Animations提供動(dòng)畫(huà)注意，輸入小齒輪是小于齒圈的齒輪，它是汽車(chē)上的末級(jí)減速齒輪。您可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)一些術(shù)語(yǔ)，如后軸比或主減速器傳動(dòng)比。這些是差速器中的齒輪比。如果主減速器傳動(dòng)比是4.10，則齒圈的齒數(shù)是輸入小齒輪齒數(shù)的4.10倍。 汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)輪必須以不同的速度旋轉(zhuǎn)。在上圖中，可以看到汽車(chē)開(kāi)始轉(zhuǎn)彎時(shí)保護(hù)架上的小齒輪開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，車(chē)輪以不同的速度移動(dòng)。 內(nèi)側(cè)齒輪比保護(hù)架旋轉(zhuǎn)得慢，而外側(cè)車(chē)輪比保護(hù)架旋轉(zhuǎn)得快。開(kāi)式差速器直線(xiàn)行駛時(shí)Your browser does not support JavaScript or it is disabled. 開(kāi)式差速器轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)（1

6、.1MB）Your browser does not support JavaScript or it is disabled. 差速器和摩擦力開(kāi)式差速器對(duì)每個(gè)車(chē)輪一般使用相同量的扭矩。確定車(chē)輪承受的扭矩大小的因素有兩個(gè)：設(shè)備和摩擦力。在干燥的條件下，當(dāng)摩擦力很大時(shí)，車(chē)輪承受的扭矩大小受發(fā)動(dòng)機(jī)和擋位的限制，在摩擦力很小時(shí)（如在冰上行駛），限制為最大扭矩，從而使車(chē)輪不會(huì)打滑。所以，即使汽車(chē)可以產(chǎn)生較大扭矩，也需要足夠的牽引力將扭矩傳輸?shù)降孛妗Ｈ绻谲?chē)輪打滑之后加大油門(mén)，只會(huì)使車(chē)輪更快地旋轉(zhuǎn)。 如果曾在冰上駕駛過(guò)，您可能知道加速的竅門(mén)：如果啟動(dòng)時(shí)掛在二擋或三擋而不是一擋，則由于變速器中的齒輪傳動(dòng)，

7、車(chē)輪的扭矩會(huì)較小。這樣更容易在不旋轉(zhuǎn)車(chē)輪的情況下加速。如果其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪具有很好的摩擦力，而另一個(gè)卻在冰上時(shí)，情況將會(huì)怎么樣？這是開(kāi)式差速器存在的問(wèn)題。請(qǐng)記住開(kāi)式差速器始終對(duì)兩個(gè)車(chē)輪施加相同的扭矩，最大扭矩將被限制為使車(chē)輪不打滑。車(chē)輪在冰上打滑不需要多大的扭矩。如果摩擦力很好的車(chē)輪只獲得很小的扭矩（只足夠用于摩擦力較小的車(chē)輪），則汽車(chē)將不會(huì)向前移動(dòng)多遠(yuǎn)。越野越野時(shí)開(kāi)式差速器也可能給您帶來(lái)麻煩。如果擁有四輪驅(qū)動(dòng)卡車(chē)或休閑車(chē)，并在前輪和后輪都配備開(kāi)式差速器，您將陷入困境。請(qǐng)記住就像我們?cè)谇耙豁?yè)中提到的，開(kāi)式差速器在兩個(gè)車(chē)輪上始終施加相同的扭矩。如果前輪和后輪當(dāng)中的一個(gè)離開(kāi)地面，則其只會(huì)在空中無(wú)助的

8、旋轉(zhuǎn)，而根本無(wú)法使車(chē)移動(dòng)。 這類(lèi)問(wèn)題的解決方案是使用防滑差速器（LSD）。防滑差速器使用不同的機(jī)械裝置，以允許在轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)揮正常的差動(dòng)作用。當(dāng)車(chē)輪打滑時(shí)，這些防滑差速器將向不打滑的車(chē)輪傳輸較大的扭矩。 下面幾部分將詳細(xì)介紹一些不同類(lèi)型的防滑差速器，包括離合器類(lèi)型的防滑差速器、粘性耦合器、鎖止差速器和Torsen差速器。離合片式防滑差速器可能是防滑差速器的最常用的類(lèi)型。 Eaton汽車(chē)集團(tuán)扭力控制產(chǎn)品部供圖這類(lèi)防滑差速器包含與所有開(kāi)式差速器相同的組件，但是它添加了彈簧套裝和一組離合器，一些具有類(lèi)似于手動(dòng)變速器中同步器的椎形離合器。彈簧組件推動(dòng)側(cè)齒輪，使其頂住連接到保護(hù)架的離合器。當(dāng)兩側(cè)車(chē)輪以相同的

9、速度移動(dòng)且實(shí)際上不需要離合器時(shí)，兩側(cè)軸齒輪將隨保護(hù)架一同旋轉(zhuǎn)。僅當(dāng)一個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)速度比另一個(gè)快時(shí)（例如轉(zhuǎn)彎時(shí)），離合器才會(huì)發(fā)揮作用。離合器會(huì)阻止這種情況，使兩個(gè)車(chē)輪以相同的速度行駛。如果要求一個(gè)車(chē)輪比另一個(gè)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)快，首先必須使這個(gè)車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)力壓制住離合器。根據(jù)彈簧的硬度與離合器的摩擦力可以確定為壓制住離合器所需的扭矩?；仡^再說(shuō)說(shuō)這樣一種情況：一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪在冰上且另一車(chē)輪具有良好牽引。使用此防滑差速器，即使在冰上的車(chē)輪不能向地面?zhèn)鬏斴^大的扭矩，另一車(chē)輪也將獲取移動(dòng)所需要的扭矩。不在冰上的車(chē)輪獲得的扭矩正好可以壓制住離合器。結(jié)果是汽車(chē)可以向前移動(dòng)，即使不是以全功率行駛。粘性耦合器在四輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛中經(jīng)常

10、可以找到粘性耦合器。通常用它連接后輪和前輪，以便當(dāng)一組車(chē)輪開(kāi)始打滑時(shí)向另一組車(chē)輪傳輸扭矩。 粘性耦合器在密閉殼體內(nèi)有兩組金屬板，由粘稠液體填充，如下所示。每組金屬板被連接到每個(gè)輸出軸上。在通常情況下，兩組金屬板和粘稠液體以相同的速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一組車(chē)輪嘗試以更快速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，可能因?yàn)榇蚧惯@些車(chē)輪相對(duì)應(yīng)的一組金屬板比另一組旋轉(zhuǎn)得快。粘貼在金屬板之間的粘稠液體在拖曳轉(zhuǎn)速較慢的圓盤(pán)時(shí)，還要嘗試跟上以更快的速度旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)。這將向轉(zhuǎn)動(dòng)較慢的車(chē)輪未打滑的車(chē)輪傳輸較大的扭矩。 當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)輪之間速度的差異沒(méi)有一個(gè)車(chē)輪打滑時(shí)那樣大。金屬板之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)的速度越快，粘性耦合器傳輸?shù)呐ぞ鼐驮酱?。耦合器不干擾轉(zhuǎn)彎，

11、因?yàn)檗D(zhuǎn)彎期間傳輸?shù)呐ぞ睾苄　Ｈ欢?，這樣也顯示了粘性耦合器的一個(gè)缺點(diǎn)：直到車(chē)輪實(shí)際開(kāi)始打滑時(shí)才可以傳輸扭矩。一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)于雞蛋的實(shí)驗(yàn)可幫助解釋黏性耦合器的性能。如果在廚房的桌子上放一個(gè)雞蛋，則蛋殼和蛋黃都是靜止的。如果突然旋轉(zhuǎn)雞蛋，則一秒中內(nèi)蛋殼移動(dòng)的速度將比蛋黃快，但是蛋黃將很快趕上蛋殼旋轉(zhuǎn)的速度。要證明蛋黃正在旋轉(zhuǎn)，則可以使旋轉(zhuǎn)的雞蛋瞬間停止然后松手雞蛋將會(huì)再次旋轉(zhuǎn)（除非雞蛋是煮熟的）。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，蛋殼和蛋黃之間的摩擦力作用到蛋黃，使其加速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)停止旋轉(zhuǎn)蛋殼時(shí)，旋轉(zhuǎn)當(dāng)中的蛋黃和蛋殼之間產(chǎn)生的摩擦力會(huì)將力量作用于蛋殼，使其繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。黏性耦合器中，作用于液體和金屬組之間的力與蛋殼和蛋黃之間的

12、力發(fā)揮作用的方式相同。 鎖止和Torsen鎖止差速器應(yīng)用于真正的越野車(chē)輛。這類(lèi)差速器和開(kāi)式差速器的組件相同，但是其中添加了電子、氣動(dòng)或液壓機(jī)械裝置，從而將兩個(gè)輸出小齒輪鎖在一起。Eaton汽車(chē)集團(tuán)扭力控制產(chǎn)品部供圖此機(jī)械裝置通常通過(guò)開(kāi)關(guān)手動(dòng)激活，并且在激活時(shí)，兩個(gè)車(chē)輪將以相同的速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一個(gè)車(chē)輪離開(kāi)地面時(shí)，其他車(chē)輪將不受影響。兩個(gè)車(chē)輪將繼續(xù)以相同的速度旋轉(zhuǎn)，仿佛沒(méi)有發(fā)生過(guò)任何改變。 悍馬悍馬在前軸和后軸上使用Torsen差速器。悍馬用戶(hù)手冊(cè)針對(duì)一個(gè)車(chē)輪離開(kāi)地面時(shí)的情況推薦了一個(gè)新奇的解決方案：制動(dòng)。通過(guò)制動(dòng)，扭矩將作用到懸在空中的那個(gè)車(chē)輪上，與此同時(shí)，具有很好牽引的那個(gè)車(chē)輪會(huì)獲得5倍的扭矩。Torsen差速器是一種純粹的機(jī)械設(shè)備，它沒(méi)有電子裝置、離合器或粘性液體。當(dāng)每個(gè)車(chē)輪承受的扭矩相等時(shí)，Torsen（Torque Sensing的縮寫(xiě)）差速器與開(kāi)式差速器的原理相同。當(dāng)一個(gè)車(chē)輪開(kāi)始失去摩擦力時(shí)，扭矩的差異導(dǎo)致Torsen差速器中的齒輪捆綁到一起。差速器中的齒輪的設(shè)計(jì)了決定扭矩斜交比。例如，如果設(shè)計(jì)了一個(gè)斜交比為5:1的Torsen差速器，則具有良好牽引的那個(gè)