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文章 引言如果您讀過汽車發(fā)動機工作原理一文，您就會了解汽車動力是如何產(chǎn)生的；如果您讀過手動變速器工作原理一文，您就會了解產(chǎn)生的動力向何處傳遞。本文將介紹差速器，即車輪旋轉(zhuǎn)之前，多數(shù)汽車上的動力最后傳遞到的地方。 差速器具有三種功能：· 使發(fā)動機動力指向車輪 · 相當于車輛上的最終傳動減速器，在變速器撞擊車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)期間向車輪傳輸動力（這是將它稱為差速器的原

2、因） 本文將介紹汽車需要差速器的原因，以及差速器的作用和缺點。我們還將介紹幾種防滑差速器，也稱為限滑差速器。為什么需要差速器？車輪旋轉(zhuǎn)的速度是不同的，尤其是轉(zhuǎn)彎時。在以下動畫中可以看到轉(zhuǎn)彎時每個車輪行駛不同的距離，并且內(nèi)側(cè)車輪比外側(cè)車輪行駛的距離短。由于速度等于行駛的路程除以通過這段路程所花費的時間，因此行進路程較短的車輪行駛的速度就較低。同時請注意，前輪與后輪的行駛距離也不同。Your browser does not support JavaScript or it is disabled. 對于汽車上的非驅(qū)動輪（后輪驅(qū)動汽車的前輪或前輪驅(qū)動汽車的后輪），這并不是問題。因為在前輪和后輪之間

3、沒有連接，所以它們獨立旋轉(zhuǎn)。但是驅(qū)動輪被連接到一起，以便單個發(fā)動機和變速器可以同時使兩個車輪轉(zhuǎn)動。如果汽車沒有差速器，車輪必須鎖止在一起，以便以相同的速度旋轉(zhuǎn)。這樣汽車將不便于轉(zhuǎn)彎為了使汽車能夠轉(zhuǎn)彎，一個輪胎必須滑動。對于現(xiàn)代輪胎和混凝土路面，輪胎需要很大的動力才會滑動。此動力必須由軸從一個車輪傳輸?shù)搅硪粋€車輪，這會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)動機扭矩按兩個方向分開的設備，可允許每次輸出的扭矩以不同的速度旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在在所有汽車或卡車上都配備差速器，一些全輪驅(qū)動車輛上（全時四輪驅(qū)動）也配備差速器。這些全輪驅(qū)動車輛的每組驅(qū)動輪之間都需要一個差速器，并且在前輪和后輪之間也需要一

4、個，因為在轉(zhuǎn)彎時前輪行駛的距離與后輪不同。分時四輪驅(qū)動系統(tǒng)在前輪和后輪之間沒有差速器，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。這就是當四輪驅(qū)動系統(tǒng)嚙合時這些車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)我們將介紹最簡單的差速器開式差速器。首先，我們需要了解一些術(shù)語：下面的圖像標示的是開式差速器的組件。當車輛筆直向前行駛時，兩個驅(qū)動輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)。輸入小齒輪轉(zhuǎn)動齒圈和保護架，同時保護架內(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架。Your browser does not support JavaScript or it is disabled. Geebee

5、's Vector Animations提供動畫注意，輸入小齒輪是小于齒圈的齒輪，它是汽車上的末級減速齒輪。您可能聽說過一些術(shù)語，如后軸比或主減速器傳動比。這些是差速器中的齒輪比。如果主減速器傳動比是4.10，則齒圈的齒數(shù)是輸入小齒輪齒數(shù)的4.10倍。 汽車轉(zhuǎn)彎時，車輪必須以不同的速度旋轉(zhuǎn)。在上圖中，可以看到汽車開始轉(zhuǎn)彎時保護架上的小齒輪開始旋轉(zhuǎn)，車輪以不同的速度移動。 內(nèi)側(cè)齒輪比保護架旋轉(zhuǎn)得慢，而外側(cè)車輪比保護架旋轉(zhuǎn)得快。開式差速器直線行駛時Your browser does not support JavaScript or it is disabled. 開式差速器轉(zhuǎn)彎行駛時（1

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

7、車輪的扭矩會較小。這樣更容易在不旋轉(zhuǎn)車輪的情況下加速。如果其中一個驅(qū)動輪具有很好的摩擦力，而另一個卻在冰上時，情況將會怎么樣？這是開式差速器存在的問題。請記住開式差速器始終對兩個車輪施加相同的扭矩，最大扭矩將被限制為使車輪不打滑。車輪在冰上打滑不需要多大的扭矩。如果摩擦力很好的車輪只獲得很小的扭矩（只足夠用于摩擦力較小的車輪），則汽車將不會向前移動多遠。越野越野時開式差速器也可能給您帶來麻煩。如果擁有四輪驅(qū)動卡車或休閑車，并在前輪和后輪都配備開式差速器，您將陷入困境。請記住就像我們在前一頁中提到的，開式差速器在兩個車輪上始終施加相同的扭矩。如果前輪和后輪當中的一個離開地面，則其只會在空中無助的

8、旋轉(zhuǎn)，而根本無法使車移動。 這類問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械裝置，以允許在轉(zhuǎn)彎時發(fā)揮正常的差動作用。當車輪打滑時，這些防滑差速器將向不打滑的車輪傳輸較大的扭矩。 下面幾部分將詳細介紹一些不同類型的防滑差速器，包括離合器類型的防滑差速器、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型。 Eaton汽車集團扭力控制產(chǎn)品部供圖這類防滑差速器包含與所有開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，一些具有類似于手動變速器中同步器的椎形離合器。彈簧組件推動側(cè)齒輪，使其頂住連接到保護架的離合器。當兩側(cè)車輪以相同的

9、速度移動且實際上不需要離合器時，兩側(cè)軸齒輪將隨保護架一同旋轉(zhuǎn)。僅當一個齒輪旋轉(zhuǎn)速度比另一個快時（例如轉(zhuǎn)彎時），離合器才會發(fā)揮作用。離合器會阻止這種情況，使兩個車輪以相同的速度行駛。如果要求一個車輪比另一個車輪旋轉(zhuǎn)快，首先必須使這個車輪的驅(qū)動力壓制住離合器。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^再說說這樣一種情況：一個驅(qū)動輪在冰上且另一車輪具有良好牽引。使用此防滑差速器，即使在冰上的車輪不能向地面?zhèn)鬏斴^大的扭矩，另一車輪也將獲取移動所需要的扭矩。不在冰上的車輪獲得的扭矩正好可以壓制住離合器。結(jié)果是汽車可以向前移動，即使不是以全功率行駛。粘性耦合器在四輪驅(qū)動車輛中經(jīng)常

10、可以找到粘性耦合器。通常用它連接后輪和前輪，以便當一組車輪開始打滑時向另一組車輪傳輸扭矩。 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)。當一組車輪嘗試以更快速度旋轉(zhuǎn)時，可能因為打滑而使這些車輪相對應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)速較慢的圓盤時，還要嘗試跟上以更快的速度旋轉(zhuǎn)的圓盤。這將向轉(zhuǎn)動較慢的車輪未打滑的車輪傳輸較大的扭矩。 當汽車轉(zhuǎn)彎時，車輪之間速度的差異沒有一個車輪打滑時那樣大。金屬板之間相對旋轉(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、因為轉(zhuǎn)彎期間傳輸?shù)呐ぞ睾苄?。然而，這樣也顯示了粘性耦合器的一個缺點：直到車輪實際開始打滑時才可以傳輸扭矩。一個簡單的關(guān)于雞蛋的實驗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再次旋轉(zhuǎn)（除非雞蛋是煮熟的）。在這個實驗中，蛋殼和蛋黃之間的摩擦力作用到蛋黃，使其加速旋轉(zhuǎn)。當停止旋轉(zhuǎn)蛋殼時，旋轉(zhuǎn)當中的蛋黃和蛋殼之間產(chǎn)生的摩擦力會將力量作用于蛋殼，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鎖止差速器應用于真正的越野車輛。這類差速器和開式差速器的組件相同，但是其中添加了電子、氣動或液壓機械裝置，從而將兩個輸出小齒輪鎖在一起。Eaton汽車集團扭力控制產(chǎn)品部供圖此機械裝置通常通過開關(guān)手動激活，并且在激活時，兩個車輪將以相同的速度旋轉(zhuǎn)。當一個車輪離開地面時，其他車輪將不受影響。兩個車輪將繼續(xù)以相同的速度旋轉(zhuǎn)，仿佛沒有發(fā)生過任何改變。 悍馬悍馬在前軸和后軸上使用Torsen差速器。悍馬用戶手冊針對一個車輪離開地面時的情況推薦了一個新奇的解決方案：制動。通過制動，扭矩將作用到懸在空中的那個車輪上，與此同時，具有很好牽引的那個車輪會獲得5倍的扭矩。Torsen差速器是一種純粹的機械設備，它沒有電子裝置、離合器或粘性液體。當每個車輪承受的扭矩相等時，Torsen（Torque Sensing的縮寫）差速器與開式差速器的原理相同。當一個車輪開始失去摩擦力時，扭矩的差異導致Torsen差速器中的齒輪捆綁到一起。差速器中的齒輪的設計了決定扭矩斜交比。例如，如果設計了一個斜交比為5:1的Torsen差速器，則具有良好牽引的那個