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1、拒絕專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)!詳解汽車(chē)差速器構(gòu)造原理
汽車(chē)之家 類(lèi)型:原創(chuàng) 日期:2009/03/30汽車(chē)之家 責(zé)任編輯:羅浩
[汽車(chē)之家 汽車(chē)技術(shù)]汽車(chē)是我們?cè)谌粘I钪薪?jīng)常會(huì)用到的交通工具, 然而一輛車(chē)要開(kāi)
動(dòng)起來(lái)其實(shí)并不簡(jiǎn)單, 其中凝聚著人類(lèi)上百年的科技結(jié)晶。 今天為大家講解車(chē)內(nèi)一個(gè)很不起
眼但很關(guān)鍵的設(shè)備 一一差速器。車(chē)的動(dòng)力來(lái)自哪里?傻子都知道是發(fā)動(dòng)機(jī)! 但各位有沒(méi)有想
過(guò)(我相信都想過(guò)),在普通兩驅(qū)車(chē)上,動(dòng)力是如何從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到兩個(gè)輪胎上去的?因?yàn)?發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)變速箱再出來(lái)只是一根傳動(dòng)軸, 而驅(qū)動(dòng)輪是兩個(gè),這就需要一個(gè)把傳
動(dòng)軸的動(dòng)力分成兩部分傳到車(chē)輪上的裝置,這個(gè)裝置就是差速
2、器! 要解釋差速器原理,我們首先引用百度百科中的解釋:
“??…汽車(chē)在拐彎時(shí)車(chē)輪的軌線是圓弧,如果汽車(chē)向左轉(zhuǎn)彎,圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè),在相 同的時(shí)間里,右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng),為了平衡這個(gè)差異,就要左邊輪子慢一點(diǎn), 右邊輪子快一點(diǎn),用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異。 ”
“??…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。發(fā)動(dòng)機(jī)的 動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器,直接驅(qū)動(dòng)行星輪架,再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸, 分別驅(qū)動(dòng)
左、右車(chē)輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足:(左半軸轉(zhuǎn)速)+ (右半軸轉(zhuǎn)速)=2 (行星輪架轉(zhuǎn)速) 當(dāng)汽車(chē)直行時(shí),左、右車(chē)輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài), 而
3、在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)三者
平衡狀態(tài)被破壞,導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小,外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。 ……”
這種調(diào)整是自動(dòng)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(gè)碗內(nèi),豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁, 因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽?,它自?dòng)選擇靜止(動(dòng)能最?。┒粫?huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣 的道理,車(chē)輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài), 自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)
速。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí),由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象,內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象, 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生
兩個(gè)方向相反的附加力,由于 最小能耗原理'必然導(dǎo)致兩邊車(chē)輪的轉(zhuǎn)速不同,從而破壞了
三者的平衡關(guān)系,
4、并通過(guò)半軸反映到半軸齒輪上, 迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn), 使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速
加快,內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢,從而實(shí)現(xiàn)兩邊車(chē)輪轉(zhuǎn)速的差異。 ”
如果對(duì)于專(zhuān)業(yè)人事來(lái)說(shuō),這篇文章到此可以結(jié)束了,但是作為普通汽車(chē)愛(ài)好者,我們需 要的不是死板的書(shū)本知識(shí),因此這里有必要用通俗易懂的語(yǔ)言把差速器是怎樣工作的這一問(wèn) 題解釋清楚。
?為什么要裝差速器?
首先要說(shuō)的是差速器這個(gè)裝置裝在哪里, 它的位置應(yīng)該處于傳動(dòng)軸與左右半軸的交匯點(diǎn),
從變速箱輸出的動(dòng)力在這里被分配到左右兩個(gè)半軸。 至于為什么要裝差速器這個(gè)問(wèn)題就不需
多做解釋了,百度百科里寫(xiě)得非常清楚。我們都知道汽車(chē)在直線行駛時(shí)左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn) 速是相同的,但在
5、轉(zhuǎn)彎過(guò)時(shí)兩邊車(chē)輪行駛的距離不是等長(zhǎng)的, 因此車(chē)輪的轉(zhuǎn)速肯定也會(huì)不同。
差速器的作用就在于允許左右兩邊的驅(qū)動(dòng)輪以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
?差速器的構(gòu)造:
其實(shí)說(shuō)白了,整個(gè)差速器系統(tǒng)的核心是四個(gè)齒輪:兩個(gè)行星齒輪和兩個(gè)與傳動(dòng)軸相連的 半軸齒輪。這四個(gè)齒輪都在差速器殼內(nèi),這個(gè)殼體連接著傳動(dòng)軸(圖中①),本身也要轉(zhuǎn)動(dòng), 在行駛時(shí)它的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。
我們可以用一個(gè)球體來(lái)解釋差速器問(wèn)題!我們假設(shè)這個(gè)球體和地球一樣有兩個(gè)極點(diǎn),并 且以?xún)蓸O的連線為軸進(jìn)行自傳,這個(gè)球體可以理解為差速器殼體, 這個(gè)殼體的兩極連接的就是汽車(chē)的左右半軸。這里安裝著兩個(gè)半軸齒輪,兩齒輪中心的連線就是差速器殼體
6、轉(zhuǎn)動(dòng)的軸 線(圖中②、④)。
除了兩個(gè)半軸齒輪外還有兩個(gè)行星齒輪(圖中③)。理解兩個(gè)行星齒輪的狀態(tài)是理解差
速原理的關(guān)鍵。還拿剛才所說(shuō)的球體來(lái)舉例,兩個(gè)齒輪是對(duì)向安裝并且與半軸齒輪垂直, 相 當(dāng)于6點(diǎn)鐘和12點(diǎn)鐘位置。這兩個(gè)齒輪經(jīng)常要朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)差速作用。殼體 在自傳過(guò)程中會(huì)帶著兩個(gè)齒輪做公轉(zhuǎn)。
這四個(gè)齒輪雖然安裝在殼體內(nèi)部但都是可以獨(dú)立于差速器殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的,只不過(guò)它們相互 咬合在一起,每個(gè)齒輪的兩邊都咬合著另外兩個(gè)齒輪 (每個(gè)半軸齒輪都咬合著兩個(gè)行星齒輪,
每個(gè)行星齒輪都咬合著兩個(gè)半軸齒輪) ,只要其中一個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)都會(huì)牽扯到其他三個(gè)齒輪一
起轉(zhuǎn)動(dòng),而且其中一個(gè)齒輪朝某個(gè)方
7、向轉(zhuǎn)動(dòng), 與它相對(duì)的另一邊齒輪必定朝反方向轉(zhuǎn)動(dòng)! 這
個(gè)現(xiàn)象可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí): 如果把一輛車(chē)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都懸空, 轉(zhuǎn)動(dòng)一邊的車(chē)輪,另一側(cè)
車(chē)輪會(huì)朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
?差速器的運(yùn)作原理:
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『車(chē)輛直行時(shí)差速器狀態(tài)』
直線行駛時(shí)的特點(diǎn)是左右兩邊驅(qū)動(dòng)輪的阻力大致相同。從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力首先傳遞到
差速器殼體上使差速器殼體開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。 接下來(lái)要把動(dòng)力從殼體傳遞到左右半軸上, 我們可以
理解為兩邊的半軸齒輪互相在 較勁”由于兩邊車(chē)輪阻力相同,因此二者誰(shuí)也掰不過(guò)對(duì)方,
兩個(gè)行星齒輪咬合著兩個(gè)半
因此差速器殼體內(nèi)的行星齒輪跟著殼體公轉(zhuǎn)同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生
8、自轉(zhuǎn),
軸齒輪以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng),這樣汽車(chē)就可以直線行駛了!
『一側(cè)車(chē)輪遇到阻力』
假設(shè)車(chē)輛現(xiàn)在向左轉(zhuǎn),左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪行駛的距離短,相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)產(chǎn)生更大的阻力。差速器
殼體通過(guò)齒輪和輸出軸相連,在傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不變情況下差速器殼體的轉(zhuǎn)速也不變, 因此左側(cè)
半軸齒輪會(huì)比差速器殼體轉(zhuǎn)得慢, 這就相當(dāng)于行星齒輪帶動(dòng)左側(cè)半軸會(huì)更費(fèi)力, 這時(shí)行星齒
輪就會(huì)產(chǎn)生自傳,把更多的扭矩傳遞到右側(cè)半軸齒輪上, 由于行星齒輪的公轉(zhuǎn)外加自身的自
傳,導(dǎo)致右側(cè)半軸齒輪會(huì)在差速器殼體轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上增速, 這樣以來(lái)右車(chē)輪就比左車(chē)輪轉(zhuǎn)得
快,從而使車(chē)輛實(shí)現(xiàn)順滑的轉(zhuǎn)彎。
為了更方便大家理解差速器的原理,我將
9、結(jié)合上面這個(gè)視頻為大家講解。首先要說(shuō)明的
是視頻里這個(gè)差速器和之前我們說(shuō)的差速器有一點(diǎn)兒不同。視頻里的差速器有四個(gè)行星齒
輪,而我們所講的差速器有兩個(gè)行星齒輪, 其實(shí)各位不用在意行星齒輪的多少, 實(shí)質(zhì)的原理 都是一樣的。
在這段視頻里,從屏幕最左邊伸過(guò)來(lái)的這根軸是傳動(dòng)軸,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)傳動(dòng)軸
傳遞到差速器殼體上, 視頻里那個(gè)最大的齒輪就固定在差速器殼體上, 這個(gè)大齒輪旋轉(zhuǎn)就相
當(dāng)于差速器殼體的旋轉(zhuǎn)。
在視頻的前 7 秒鐘演示的是車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的狀態(tài),我們可以明顯看出靠下的這一側(cè)半軸轉(zhuǎn) 速要比另一側(cè)半軸和差速器殼體都慢, 這時(shí)差速器殼體內(nèi)的行星齒輪就會(huì)旋轉(zhuǎn), 把扭矩傳到 另一側(cè)半軸
10、上。第 7秒之后到第 14 秒演示的是直線行駛狀態(tài),兩側(cè)阻力相同,因此殼體內(nèi) 的行星齒輪不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),兩側(cè)半軸轉(zhuǎn)速相同。第 14秒之后演示的是上面那一側(cè)半軸遇到阻力 的情況。
? 普通差速器的弊端:
現(xiàn)在有一個(gè)問(wèn)題:如果一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪失去抓地力為什么車(chē)輛就無(wú)法前行?那是因?yàn)楫?dāng)一側(cè) 車(chē)輪失去抓地之后,相當(dāng)于這一側(cè)車(chē)輪的阻力為 0,而另一側(cè)車(chē)輪的阻力相對(duì)于失去抓地的
這一側(cè)來(lái)說(shuō)太大了,在跟著殼體做公轉(zhuǎn)的同時(shí),差速器內(nèi)的行星齒輪自身還會(huì)瘋狂的自轉(zhuǎn), 把動(dòng)力源源不斷的傳遞到失去抓地的那一側(cè)車(chē)輪,因此車(chē)子只會(huì)呆在原地不動(dòng)。
因此可以這樣說(shuō),我們?nèi)粘I钪薪佑|的兩輪驅(qū)動(dòng)家用車(chē)其實(shí)是很 “脆弱”的,只要路面
11、 鋪裝得不好或者帶點(diǎn)泥濘的話就很有可能拋錨! 這和車(chē)子的馬力大小是沒(méi)有關(guān)系的。 這也是 為什么很多高性能車(chē)和越野車(chē)要裝備限滑差速器。
限滑差速器的作用是若左右半軸的轉(zhuǎn)速差過(guò)大,限滑差速器會(huì)鎖止普通差速器,讓動(dòng)力 能夠在左右兩側(cè)半軸合理分配。 而一些專(zhuān)業(yè)的越野車(chē)裝備四驅(qū)裝置和差速鎖, 在抓地力不足 的情況下通過(guò)手動(dòng)控制或者電子設(shè)備把差速器鎖止, 此時(shí)差速器就不起作用了, 動(dòng)力被平均 分配到四個(gè)車(chē)輪上幫助車(chē)輛擺脫困境,關(guān)于四驅(qū)裝置的原理會(huì)在之后的文章中做具體講解。 (文/汽車(chē)之家 羅浩)
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