防滑差速器畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1．1差速器與防滑差速器的作用原理1</p><p>　　1．2國內(nèi)外防滑差速器發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1．2．1防滑差速器國外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1. 2.

2、2國內(nèi)概況3</p><p>　　1.3研究目的及意義4</p><p>　　1. 4差速器的分類4</p><p>　　1.4.1幾種常見的防滑差速器的工作原理及優(yōu)缺點5</p><p>　　1.5本課題的研究的主要內(nèi)容14</p><p>　　第二章 防滑差速器的總體設(shè)計16</p>

3、<p>　　2.1對稱式圓錐行星齒輪差速器原理16</p><p>　　2．2防滑差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇20</p><p>　　2．2．1常見的防滑差速器的工作原理及優(yōu)缺點20</p><p>　　2. 2. 2 選型結(jié)論29</p><p>　　第三章 差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計30</p><p>　　3

4、.1差速器齒輪材料選擇30</p><p>　　3.2 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇30</p><p>　　全 文 結(jié) 論34</p><p><b>　　參考文獻35</b></p><p><b>　　謝 辭36</b></p><p><b>　　第一

5、章 緒 論</b></p><p>　　1．1差速器與防滑差速器的作用原理</p><p>　　汽車行駛過程中，車輪與路面存在著兩種相對運動狀態(tài)：即車輪沿路面的滾動和滑動?；瑒訉⒓铀佥喬サ哪p，增加轉(zhuǎn)向阻力，增加汽車的動力消耗。因此，希望在汽車行駛過程中，盡量使車輪沿路面滾動而不是滑動，以減少車輪與路面之間的滑磨現(xiàn)象。</p><p>　　為了使車輪相

6、對路面的滑磨盡可能地減少，同一驅(qū)動橋的左右兩側(cè)驅(qū)動輪不能由一根整軸直接驅(qū)動，而應(yīng)由兩根半軸分別驅(qū)動，使兩輪有可能以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，盡可能地接近于純滾動。兩根半軸則由主傳動器通過差速器驅(qū)動。傳通行星齒輪防滑差速器是對普通差速器的革新與改進，它克服了普通差速器只能平均分配扭矩的缺點，可以使大部分甚至全部扭矩傳給另外一個不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力而產(chǎn)生足夠的牽引力，大大提高了汽車在雙附著系數(shù)路面上的動力性和通過性，顯著改善了汽

7、車的操縱穩(wěn)定性，有效地提高了汽車的行駛安全性．是普通差速器的理想替代產(chǎn)品。因此，防滑差速器首先在越野汽車、中型和重型汽車、多功能汽車、工程機械以及拖拉機等車輛上得到廣泛應(yīng)用，近年轎車和商務(wù)車也有采用了。</p><p>　　1．2國內(nèi)外防滑差速器發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1．2．1防滑差速器國外研究現(xiàn)狀</p><p>　　國外對防滑差速器的研究開發(fā)比較早，早在

8、20世紀(jì)60年代，為提高賽車的動力性和操縱穩(wěn)定性，已有采用防滑差速器的例子。</p><p>　　從圖1．1中可以看出，進入20世紀(jì)90年代以來，有關(guān)防滑差速器的專利數(shù)量有大幅度的提高，這說明國外對于防滑差速器的研究非常重視，也非常深入。 </p><p>　　(1)轉(zhuǎn)矩感應(yīng)式防滑差速器</p><p>　　根據(jù)輸入轉(zhuǎn)矩決定差動限制轉(zhuǎn)矩的方式，從實現(xiàn)機構(gòu)上可分為外螺

9、旋式防滑差速器和多片摩擦式防滑差速器。多片摩擦式防滑差速器應(yīng)用較廣，它是依靠濕式多片離合器產(chǎn)生差動轉(zhuǎn)矩，有轉(zhuǎn)矩比例式、預(yù)壓式及轉(zhuǎn)矩比例式加預(yù)壓式三種形式。在日本，轉(zhuǎn)矩比例加預(yù)壓式的裝車率最高，它是依靠小齒輪軸兩端的凸輪機構(gòu)使壓圈擴張。從而使設(shè)在半軸齒輪與差速器之間的濕式多片離合器產(chǎn)生摩擦力。但是前述機構(gòu)在單側(cè)齒輪仍然滑轉(zhuǎn)的情況下，對半軸齒輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也明顯減小，所以用碟形彈簧給濕式多片離合器施加預(yù)壓。典型產(chǎn)品有機械摩擦片式、錐盤式、蝸輪

10、式等，如圖1．2所示。</p><p>　　(2)轉(zhuǎn)速感應(yīng)式防滑差速器</p><p>　　這是一種差動限制轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速差的增加而增加的防滑差速器，被廣泛應(yīng)用的是粘性裝置的防滑差速器。一旦產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差就可以依靠硅油的粘度、填充率、片的直徑、件數(shù)等多種設(shè)計參數(shù)的不同而產(chǎn)生不同的防滑作用。該種防滑差速器工作平滑，能很好地提高驅(qū)動、轉(zhuǎn)彎、制動等諸性能的均衡，并且也可應(yīng)用于前輪驅(qū)動車或后輪驅(qū)動車上。

11、典型產(chǎn)品有粘性聯(lián)軸式、Gerodisc式等，如圖1．3所示。</p><p>　　(3)主動控制式防滑差速器</p><p>　　這是一種用電子裝置控制最大差動轉(zhuǎn)矩的防滑差速器，可以使兩側(cè)驅(qū)動輪獲得最佳驅(qū)動附著效果。這種裝置在奔馳車或波爾舍車上均有應(yīng)用。其構(gòu)造同前述的多片摩擦式相似，其特征是可由外部控制濕式多片離合器的壓緊力，因此在差速器罩殼上設(shè)有油壓活塞。由于活塞上的油壓由外部調(diào)節(jié)閥控制

12、，所以能獲得任意的最大差動限制轉(zhuǎn)矩。雖然其技術(shù)難度比較大，成本比較高，但是以其優(yōu)越的性能，在國外的汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。典型產(chǎn)品有電磁控制式、電子控制式等，如圖1．4所示。</p><p>　　1. 2. 2國內(nèi)概況</p><p>　　與國外相比，國內(nèi)的防滑差速器研究起步較晚，尚無自主產(chǎn)品問世。應(yīng)用比較廣泛的都是一些機械式的，比如用于大眾高爾夫轎車上的摩擦片式自鎖差速器、用于中型和重型

13、汽車上的牙嵌式自由輪差速器、用于奧迪80和奧迪90轎車上的托森差速器、用于高爾夫一辛克羅型轎車上的粘性聯(lián)軸差速器等等，但是電予控制式防滑差速器卻幾乎沒有應(yīng)用。在這一點上，我國和國外的差距比較明顯。</p><p>　　1.3研究目的及意義</p><p>　　防滑差速器使汽車左右驅(qū)動輪之間驅(qū)動力得到了更好的匹配，消除了一般汽車存在的寄生功率及由此引起的功率損失。它在大幅度提高汽車動力性與通

14、過性的同時，極大地改善了汽車行駛時的操縱穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向安全性及制動性等性能，是汽車傳動系中極為理想的傳動裝置。防滑差速器在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，是一個有著廣泛應(yīng)用前景的產(chǎn)品。為了適應(yīng)我國汽車工業(yè)的發(fā)展，迫切需要開發(fā)適用的防滑差速器，開發(fā)適用的防滑差速器無疑將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，對促進我國汽車工業(yè)的發(fā)展、增強國產(chǎn)汽車的產(chǎn)品競爭力是非常重要的。國外已有各種形式的防滑差速器產(chǎn)品，但國內(nèi)非常缺少成熟的防滑差速器配套產(chǎn)品，引進產(chǎn)品中雖也

15、有裝置了防滑差速器，但相關(guān)技術(shù)卻未能引進或很難得到引進。隨著我國汽車工業(yè)發(fā)展和技術(shù)進步的要求，對于防滑差速器的開發(fā)與應(yīng)用研究項目開始提出，很多企業(yè)也有防滑差速器的開發(fā)計劃。目前關(guān)于防滑差速器方面的技術(shù)資料很少，在汽車、拖拉機、工程機械等相關(guān)專業(yè)構(gòu)造教材和引進產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與維修一類圖書或使用手冊中只介紹了一些防滑差速器的結(jié)構(gòu)和原理，即使是2001年以后出版的汽車工程手冊、汽車設(shè)計教材和汽車試驗標(biāo)準(zhǔn)等也未涉及防滑差速器的設(shè)計計算方</p

16、><p>　　1. 4差速器的分類</p><p>　　差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計汽車的類型及其使用條件出發(fā)，以滿</p><p>　　足該型汽車在給定的使用條件下的使用性能要求。</p><p>　　差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，其主要的結(jié)構(gòu)型式如圖1.5所示：</p><p>　　圖1.5差速器結(jié)構(gòu)型式框圖</p

17、><p>　　大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車輛，對于在公路上和市區(qū)行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動車輛與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左、右驅(qū)動輪間的所謂輪間差速器使用；對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，剛可采用防滑差速器。后者又分為強制鎖止式和自鎖式兩類。自鎖

18、式差速器又有多種結(jié)構(gòu)型式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的。這些差速器的詳細結(jié)構(gòu)情況見以下各節(jié)。</p><p>　　1.4.1幾種常見的防滑差速器的工作原理及優(yōu)缺點</p><p>　　常見的防滑差速器有強制鎖止式差速器、高摩擦自鎖式差速器、牙嵌式自</p><p>　　由輪式差速器和托森差速器等，下面就來簡要的說一下它們的工作原理及各自</p>

19、<p><b>　　的特點。</b></p><p>　　1.4.1.1強制鎖止式差速器</p><p>　　為了提高汽車在壞路上的通過能力，可采用各種形式的防滑差速器。其共同出發(fā)點都是在～個驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，設(shè)法使大部分轉(zhuǎn)矩甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力而產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車能繼續(xù)行駛。為實現(xiàn)上述要求，最簡單的辦法是在對稱式

20、錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖，使之成為強制鎖止式差速器。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。</p><p>　　圖1.6為瑞典斯堪尼亞LTIl0型汽車上所用的強制鎖止式差速器。首先應(yīng)予說明，該車由于在單級主減速器之前，有一對外嚙合圓柱齒輪傳動，因而主減速器從動齒輪布置在主動齒輪的右側(cè)，以保證驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)動方向與汽車前進方向相適應(yīng)。差速鎖由接合器及其操縱裝置組成。端面上有接合齒的外、內(nèi)接合器9和10

21、，分別用花鍵與半軸和差速器殼左端相連。前者可沿半軸軸向滑動，后者則以鎖圈8固定其軸向位置。圖示位置即接合器分離、差速器正常工作的狀況。內(nèi)、外接合器分別與差速器殼和左半軸一同旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖1.6斯堪尼亞LTll0型汽車的強制鎖止式差速器圖</p><p>　　該車采用電控氣動方式操縱差速鎖。當(dāng)汽車的一側(cè)車輪處于附著力較小的路面上時，可按下儀表板上的電鈕，使電磁閥接通壓縮空氣管

22、路，壓縮空氣便從氣路管接頭3進入工作缸4，推動活塞1克服壓力彈簧7，帶動外接合器9右移，使之與內(nèi)接合器10接合。結(jié)果，左半軸6與差速器殼11成為剛性連接，差速器不起差速作用。即左右兩半軸被連鎖成一體一同旋轉(zhuǎn)。這樣。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)而無牽引力時，從主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩全部分配到另-N驅(qū)動輪上，使汽車得以正常行駛。</p><p>　　當(dāng)汽車通過壞路后駛上好路時，駕駛員通過電鈕使電磁閥切斷高壓氣路，并使工作缸通大氣，缸

23、內(nèi)壓縮空氣即經(jīng)電磁閥排出。于是，彈簧7回位，推動活塞使外接合器左移回到分離位置。</p><p>　　儀表板上設(shè)有信號裝置。當(dāng)按電扭接合差速鎖時，亮起紅色信號燈，以提醒駕駛員注意，汽車駛?cè)牒寐访婧髴?yīng)及時摘下差速鎖。差速鎖一分離，紅燈即熄滅。</p><p>　　強制鎖止式差速鎖結(jié)構(gòu)簡單，易于制造；但操縱不便，一般要在停車時進行。而且如果過早接上或過晚摘下差速鎖，亦即在好路段上左、右車輪仍剛

24、性連接，則將產(chǎn)生前已述及的在無差速器情況下出現(xiàn)的一系列問題。</p><p>　　1.4.1.2摩擦片式自鎖差速器</p><p>　　摩擦片式自鎖差速器是在對稱式錐齒輪差速器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的(圖1.6)。為增加差速器內(nèi)摩擦力矩，從而提高汽車的有效轉(zhuǎn)矩利用率，在半軸齒輪與差速器殼1之間裝有摩擦片組2。4-字軸由兩根相互垂直的行星齒輪軸組成，其端部均切出凸V形面6，相應(yīng)地差速器殼孔上也有凹

25、v形面，兩根行星齒輪軸的V形面是反向安裝的。每個半軸齒輪的背面有推力壓盤3和摩擦片組2。摩擦片組2由薄鋼片7和若干間隔排列的主動摩擦片(摩擦板)8及從動摩擦片(摩擦盤)9組成。推力壓盤以內(nèi)花鍵與半軸相連，而軸頸處用外花鍵與從動摩擦片連接，主動摩擦片(伸出兩耳的摩擦板)則用兩耳花鍵與差速器殼l的內(nèi)鍵槽相配。推方壓盤和主、從動摩擦片均可作微小的軸向移動。</p><p>　　當(dāng)汽車直線行駛、兩半軸無轉(zhuǎn)速差時，轉(zhuǎn)矩平均

26、分配給兩半軸。由于差速器殼通過斜面對行星齒輪軸兩端壓緊，斜面上產(chǎn)生的軸向力迫使兩行星齒輪軸分別向左、右方向(向外)略微移動，通過行星齒輪使推力壓盤壓緊摩擦片。此時，轉(zhuǎn)矩經(jīng)兩條路線傳給半軸：一路經(jīng)行星齒輪軸、行星齒輪和半軸齒輪，將大部分轉(zhuǎn)矩傳給半軸：另一路則由差速器殼經(jīng)主、從動摩擦片、推力壓盤傳給半軸。</p><p>　　當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或一側(cè)車輪在路面上滑轉(zhuǎn)對，行星齒輪自轉(zhuǎn)，起差速作用，左、右半軸齒輪的轉(zhuǎn)速不等。由于

27、轉(zhuǎn)速差的存在和軸向力的作用，主、從動摩擦片問在滑轉(zhuǎn)同時產(chǎn)生摩擦力矩，其數(shù)值大小與差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩和摩擦片數(shù)量成正比，而其方向與快轉(zhuǎn)半軸的旋向相反，與慢轉(zhuǎn)半軸的旋向相同。較大數(shù)值的內(nèi)摩擦力矩作用的結(jié)果，使慢轉(zhuǎn)半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩明顯增加。</p><p>　　摩擦片式差速器結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，鎖緊系數(shù)K’可達0．6～0．7或更高，常用于轎車和輕型汽車上。</p><p>　　還有一種預(yù)壓彈簧摩擦片

28、式防滑差速器，它的結(jié)構(gòu)如圖1.7所示。它出差速器左右殼、彈性圓柱銷、行星齒輪止推墊片、半軸齒輪、摩擦片導(dǎo)塊、半軸齒輪止推墊片、預(yù)壓彈簧、主從動摩擦片、彈簧擋板等組成。</p><p>　　當(dāng)汽車的兩側(cè)車輪的附著條件相同時，由主減速器傳給的轉(zhuǎn)矩，平均分配繪左右半軸。當(dāng)兩側(cè)車輪的附著條件不相同時，由于差速器殼內(nèi)的預(yù)壓彈簧通過彈簧擋板對半軸齒輪加壓，這迫使行星齒輪分別向左右方向移動，通過半軸齒輪壓緊摩擦片。此時，左右殼

29、內(nèi)端面與摩擦片之間都產(chǎn)生摩擦，從而產(chǎn)生內(nèi)摩擦轉(zhuǎn)矩， </p><p>　　圖1.6摩擦片式自鎖差速器圖</p><p>　　圖1.7預(yù)壓彈簧摩擦片式防滑差速器圖</p><p>　　進而實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的重新分配，提高車輛在壞路面的通過能力。</p><p>　　這種防滑差速器的結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，可以產(chǎn)生很大的摩擦力矩，但是，預(yù)緊彈簧通過彈簧擋板和

30、半軸齒輪始終壓緊摩擦片，這在增加摩擦片磨損的同時，也增加了油耗。適用于越野汽車，載貨汽車及轎車等各種車輛。</p><p>　　1.4.1.3滑塊凸輪式差速器</p><p>　　滑塊凸輪式差速器是利用滑塊與凸輪之間產(chǎn)生較大數(shù)值的內(nèi)摩擦力矩，以提高鎖緊系數(shù)的一種高摩擦自鎖式差速器。</p><p>　　圖1.8為汽車中、后驅(qū)動橋之間采用的滑塊凸輪式軸間差速器。轉(zhuǎn)矩由

31、傳動軸經(jīng)凸緣盤1和軸間差速器分配給中橋主動齟線齒錐齒輪18和后橋的傳動軸26。</p><p>　　軸間差速器由主動套6、8個短滑塊7及8個長滑塊8、接中橋的內(nèi)凸輪花鍵套9、接后橋的夕}凸輪花鍵套25及軸問差速器殼27和蓋24組成。</p><p>　　內(nèi)凸輪花鍵套9用花鍵與中橋主動曲線齒錐齒輪18相連，其前端內(nèi)表面有13個圓弧凹面。外凸輪花鍵套25用花鍵與后橋傳動軸26相連，其外表面有1

32、1個圓弧凹面。主動套6前端與凸緣盤1用花鍵連接，后端空心套筒部分即裝在內(nèi)、外凸輪之間，空心套筒上銑出8條穿通槽，每個槽內(nèi)裝長、短滑塊各一個。所有滑塊均可在槽內(nèi)沿徑向自由滑動。為了使滑塊及內(nèi)、外凸輪磨損均勻，相鄰兩槽內(nèi)滑塊的裝法不同，其中一個槽內(nèi)長滑塊在前，短滑塊在后，而另一槽內(nèi)滑塊裝法則相反。</p><p>　　當(dāng)汽車在平直路上直線行駛，中、后驅(qū)動橋車輪無轉(zhuǎn)速差時，中橋主動曲線齒錐齒輪18和后橋傳動軸26的轉(zhuǎn)速

33、相同，即軸間差速器沒有差速作用。此時，轉(zhuǎn)矩由凸緣盤1輸入，經(jīng)主動套6，滑塊7和8，內(nèi)、外凸輪花鍵套9和25，分別傳給中橋和后橋。內(nèi)、外凸輪花鍵套和主動套三者的轉(zhuǎn)速相等。</p><p>　　當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或在不平道路上行駛，或由于中、后橋驅(qū)動輪半徑不等等原因，巾、后兩驅(qū)動橋出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差時，主動套6槽內(nèi)的滑塊，一方面隨主動套旋轉(zhuǎn)并帶動內(nèi)、外凸輪花鍵套旋轉(zhuǎn)，同時在內(nèi)、外凸輪間沿槽孔徑向滑動，保證中、后兩驅(qū)動橋得以在不脫離傳

34、動的情況下實現(xiàn)差速。且由于滑動與內(nèi)、外凸輪闖產(chǎn)生的摩擦力矩起作用，使慢轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪上可以得到比快轉(zhuǎn)驅(qū)動輪更大的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　假設(shè)中橋驅(qū)動輪因陷于泥濘路面而滑轉(zhuǎn)，此時驅(qū)動橋的外凸輪花鍵套25的轉(zhuǎn)速n：，小于主動套6的轉(zhuǎn)速n。，而驅(qū)動中橋的內(nèi)凸輪花鍵套9的轉(zhuǎn)速"，則大于主動套轉(zhuǎn)速”。。相應(yīng)的滑塊作用于內(nèi)、外凸輪的摩擦力方向如圖2．7所示?；瑝K作用于內(nèi)凸輪上的摩擦力只造成的力矩方向與轉(zhuǎn)動方向相反，

35、而使內(nèi)凸輪所受的轉(zhuǎn)矩減??；作用于外凸輪上的摩擦力％造成的力矩方向與轉(zhuǎn)動方向相同，故使外凸輪所受的轉(zhuǎn)矩增加。因此，中、后驅(qū)動橋上的轉(zhuǎn)矩得到重新分配。</p><p>　　滑塊凸輪式差速器的鎖緊系數(shù)與凸輪表面的摩擦因數(shù)和傾角有關(guān)，一般K’可達0．5-0．7。這種差速器可在很大程度上提高汽車的通過性，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工要求高，摩擦件的磨損較大。它既可用作軸間差速器，也可用作輪間差速器。</p><p&

36、gt;　　1.4.1.4牙嵌式自由輪差速器</p><p>　　中、重型汽車常采用牙嵌式自由輪差速器，其結(jié)構(gòu)如圖1.9所示。差速器殼的左右兩半l和2與主減速器從動齒輪用螺栓聯(lián)接。主動環(huán)3固定在兩半殼體之間，隨差速器殼體一起轉(zhuǎn)動。主動環(huán)3的兩個側(cè)面制有沿圓周分布的許多倒梯形(角度很小)斷面的徑向傳力齒。相應(yīng)的左、右從動環(huán)4的內(nèi)側(cè)面也有相同的傳力齒。制成倒梯形齒的目的，在于防止傳遞轉(zhuǎn)矩過程中從動環(huán)與主動環(huán)自動脫開。彈

37、簧5力圖使主、從動環(huán)處于接合狀態(tài)?；ㄦI轂7內(nèi)外均有花鍵，外花鍵與從動環(huán)4相連，內(nèi)花鍵連接半軸。</p><p>　　當(dāng)汽車的兩側(cè)車輪受到的阻力矩相等時，主動環(huán)3通過兩側(cè)傳力齒帶動左、右從動環(huán)4、花鍵轂7及半軸一起旋轉(zhuǎn)，如圖1.9d所示。此時，由主減速器傳給主動環(huán)的轉(zhuǎn)矩，平均分配給左、右半軸。</p><p>　　汽車轉(zhuǎn)彎行駛時。要求差速器能起差速作用，為此，在主動環(huán)3的孔內(nèi)裝有中心環(huán)9，它

38、可相對主動環(huán)自由轉(zhuǎn)動，但受卡環(huán)10限制而不能軸向移動。中心環(huán)9的兩側(cè)有沿圓周分布的許多梯形斷面的徑向齒，分別與兩從動環(huán)4內(nèi)側(cè)面內(nèi)圈相應(yīng)的梯形齒接合。設(shè)此時左轉(zhuǎn)彎(參見圖2．8e)，左驅(qū)動輪有慢轉(zhuǎn)趨勢，則左從動環(huán)和主動環(huán)的傳力齒之間壓得更緊，于是主動環(huán)帶動左從動環(huán)、左半軸一起旋轉(zhuǎn)，左輪被驅(qū)動；而右輪有快轉(zhuǎn)的趨勢，即右從動環(huán)有相對于主動環(huán)快轉(zhuǎn)的趨勢，于是在中心環(huán)和從動環(huán)內(nèi)圈梯形齒斜面接觸力的軸向分力作用下，從動環(huán)4壓縮彈簧5而右移，使從動環(huán)

39、上的傳力齒同主動環(huán)上的傳力齒不再接合，從而中斷對右輪的轉(zhuǎn)矩傳遞。同樣，當(dāng)一側(cè)車輪懸空或進入泥濘、冰雪等路面時，主動環(huán)的轉(zhuǎn)矩可全部分配給另一側(cè)車輪。</p><p>　　但是，從動環(huán)梯形齒每經(jīng)軸向力作用，沿齒斜面滑動與主動環(huán)分離后，在彈簧力作用下，又會與主動環(huán)重新接合。這種分離與接合不斷重復(fù)出現(xiàn)，將引起傳遞動力的脈動、噪聲和加重零件的磨損。為避免這種情況，在從動環(huán)的傳力齒與梯形齒之間的凹槽中，還裝有帶梯形齒的消聲環(huán)

40、8(見圖1.9c)。消聲環(huán)形似卡環(huán)，具有一定彈性，其缺口對著主動環(huán)上的伸長齒12(圖1.9b)。在右驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速高于主動環(huán)的情況下，消聲環(huán)8與從動環(huán)4上的梯形齒一起在中心環(huán)梯形齒滑過，到齒頂彼此相對，且消聲環(huán)缺口一邊被主動環(huán)上的伸長齒擋住(圖1.9f)時，從動環(huán)便被消聲環(huán)擠緊而保持在離主動環(huán)最遠的位置，軸向往復(fù)運動不再發(fā)生。</p><p>　　當(dāng)從動環(huán)轉(zhuǎn)速下降到等于并開始低于主動環(huán)的轉(zhuǎn)速時，從動環(huán)即在彈簧5的作

41、用下又重新與主動環(huán)接合。</p><p>　　牙嵌式自由輪差速器能在必要時使汽車變成由單側(cè)車輪驅(qū)動，明顯提高了汽車的通過能力。此外，還具有工作可靠、使用壽命長等優(yōu)點。其缺點是左右車輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，時斷時續(xù)，引起車輪傳動裝置中載荷的不均勻性和加劇輪胎磨損。</p><p>　　1.4.1.5托森差速器</p><p>　　托森(Torsen)差速器作為一種新型差速機構(gòu)，

42、在四輪驅(qū)動轎車上得到日益廣泛的使用。它利用蝸桿傳動的不可逆性原理和齒面高摩擦條件。使差速器根據(jù)其內(nèi)部差動轉(zhuǎn)矩(差速器的內(nèi)摩擦力矩)大小而自動鎖死或松開，即在差速器內(nèi)差動轉(zhuǎn)矩較小時起差速作用，而過大時自動將差速器錟死，有效地提高了汽車的通過性。托森差速器的結(jié)構(gòu)如圖1.10所示。</p><p>　　同的直齒圓柱齒輪6。蝸輪8和直齒圓柱齒輪6通過蝸輪軸7安裝在差速器外殼3上。其中三個蝸輪與前軸蝸桿9嚙合，另外三個蝸輪

43、與后軸蝸桿5相嚙合。與前、后軸蝸桿相嚙合的蝸輪8彼此通過直齒圓柱齒輪相嚙合，前軸蝸桿9和驅(qū)動前橋的差速器前齒輪軸1為～體，后軸蝸桿5和驅(qū)動后橋的差速器后齒輪軸4為一體。當(dāng)汽車驅(qū)動時，來自發(fā)動機的動力通過空心軸2傳至差速器外殼3，差速器外殼3通過蝸輪軸7傳到蝸輪8，再傳到蝸桿。前軸蝸桿9通過差速器前齒輪軸l將動力傳至前橋，后軸蝸桿5通過差速器后齒輪軸4傳至后橋，從而實現(xiàn)前、后驅(qū)動橋的驅(qū)動牽引作用。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時，前、后驅(qū)動軸出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差，通過

44、嚙合的贏齒圓柱齒輪相對轉(zhuǎn)動，使一軸轉(zhuǎn)速加快，另一軸轉(zhuǎn)速下降，實現(xiàn)差速作用。托森差速器的工作過程可分為下述幾種情況：</p><p>　　圖1.8滑塊凸輪式軸間差速器圖</p><p>　　圖1.9牙嵌式自由輪差速器圖</p><p>　　(1)當(dāng)n1=n2，時，為汽車筐線行駛狀況(圖1.11a)。設(shè)差速器殼轉(zhuǎn)速為n0，前、后軸蝸桿轉(zhuǎn)速分別為確、"，。當(dāng)汽車

45、驅(qū)動時，來自發(fā)動機的動力通過空心軸2傳至差速器外殼3，再通過蝸輪軸7傳到蝸輪8(參閱圖2．9)，最后傳到蝸桿。前、盾蝸桿軸將動力分別傳至前、后橋。由于兩蝸桿軸轉(zhuǎn)速相等，故蝸輪與蝸桿之間無相對運動，兩相嚙合的直齒圓柱齒輪之間亦無相對傳動，差迷器</p><p>　　殼與兩蝸桿軸均繞蝸桿軸線同步轉(zhuǎn)動，即n1=n2=n0。其轉(zhuǎn)矩平均分配。設(shè)差速器殼接受轉(zhuǎn)矩為M。，前、后蝸桿軸上相應(yīng)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分別為M1、M2，則有Ml+

46、M2=Mo。</p><p>　　(2)當(dāng)n1≠n2時，汽車轉(zhuǎn)向或某側(cè)車輪陷于泥濘路面時，如圖2．11b所示。</p><p>　　為便于分析，假設(shè)差速器殼不動，即n0=0，又行n1>n2，在確n1作用下，前軸蝸桿動與其嚙合的蝸輪轉(zhuǎn)動，蝸輪兩端的直齒圓柱齒輪3亦隨之以轉(zhuǎn)速一，轉(zhuǎn)動，同時帶動與其嚙合的直齒圓柱齒輪4以轉(zhuǎn)速H，反方向轉(zhuǎn)動，齒輪4和后軸蝸輪一體。則后軸蝸輪應(yīng)帶動后軸蝸桿朝相

47、反方向轉(zhuǎn)動。顯然．這是不可能的，</p><p>　　圖1.10托森差速器的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　因蝸桿傳動副的傳動逆效率極低。實際上，差速器殼一直在旋轉(zhuǎn)，‰≠0，前、后軸蝸桿亦隨之同向旋轉(zhuǎn)。此時，兩軸之間的轉(zhuǎn)速差是通過一對相嚙合的圓柱齒輪的相對轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。由上述分析可知，前軸蝸桿1使齒輪3轉(zhuǎn)動，齒輪4隨之被迫轉(zhuǎn)動，并迫使后軸蝸輪帶動后軸蝸桿轉(zhuǎn)動，因其齒面之間存在很大的摩擦力，限制

48、了齒輪4轉(zhuǎn)速的增加，阻止了齒輪3及前軸蝸桿轉(zhuǎn)速的增加。顯然，只有當(dāng)兩軸轉(zhuǎn)速差不大時才能差速。</p><p>　　(3)轉(zhuǎn)矩分配原理。托森差速器是利用蝸桿傳動副的高內(nèi)摩擦力矩M，進行</p><p>　　轉(zhuǎn)矩分配的。其原理簡述如下：設(shè)前軸蝸桿l的轉(zhuǎn)速大于后軸蝸桿2(圖2．10b)的轉(zhuǎn)速，即n1>n2：，前軸蝸桿l將使前端蝸輪轉(zhuǎn)動，蝸輪軸上的直齒圓柱齒輪3也將轉(zhuǎn)動，帶動與之嚙合的后端直

49、齒圓柱齒輪4同步轉(zhuǎn)動，而與后端直齒圓柱齒輪同軸的蝸輪也將轉(zhuǎn)動，則后端蝸輪帶動后軸蝸桿2轉(zhuǎn)動。蝸輪帶動蝸桿的逆?zhèn)鲃有嗜Q于蝸桿的螺旋角及傳動副的摩擦條件。對于一定的差速器結(jié)構(gòu)，其螺旋角是一定的，故此時傳動主要由摩擦狀況來決定。即取決于差速器的內(nèi)摩擦力矩M，，而M，又取決于兩端輸出軸的相對轉(zhuǎn)速。當(dāng)n1、n2轉(zhuǎn)速差比較小時，后端蝸輪帶動蝸桿的摩擦力亦較小，通過差速器直齒圓柱齒輪吸收兩側(cè)輸出軸的轉(zhuǎn)速差。當(dāng)前軸蝸桿％較高時，蝸輪驅(qū)動蝸桿的摩擦力

50、矩也較大，差速器將抑制該車輪的空轉(zhuǎn)，將輸入轉(zhuǎn)矩吖．多分配到后端輸出軸上，轉(zhuǎn)矩分配為M=M。-Mr，M2=M。+Mr。當(dāng)n2=0，前軸蝸桿空轉(zhuǎn)時，由于后端蝸輪與蝸桿之間的內(nèi)摩擦力矩M，過高，使帆全部分配到后軸蝸桿上，此時，相當(dāng)于差速器鎖死不起差速作用。蝸輪式差速器轉(zhuǎn)矩比K。：罷掣，其中，口為蝸桿螺旋角，p為摩擦角。 tant∥一p)當(dāng)P=P時，轉(zhuǎn)矩比K。--)oo，差速器自鎖。</p><p>　　圖2.11托森軸

51、間差速器工作原理圖</p><p>　　著力大的另一端車輪產(chǎn)生足以克服行駛阻力的驅(qū)動力。</p><p>　　托森差速器由于其結(jié)構(gòu)及性能上的諸多優(yōu)點，被廣泛用于全輪驅(qū)動轎車的中央軸間差速器及后驅(qū)動橋的輪間差速器。但由于在轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩差較大時有自動鎖止作用，通常不用作轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的輪間差速器。</p><p>　　1.5本課題的研究的主要內(nèi)容</p><

52、p>　　1.介紹差速器與防滑差速器的應(yīng)用原理；</p><p>　　2.通過比較幾種常見防滑差速器的優(yōu)缺點，選擇合適的防滑差速器；</p><p>　　3.依據(jù)選擇的防滑差速器進行設(shè)計與計算。</p><p>　　表1-1東風(fēng)EQ240汽車部分驅(qū)動橋差速器的參數(shù)</p><p>　　東風(fēng)EQ240汽車的主減速比及其他有關(guān)參數(shù)</p

53、><p>　　第二章 防滑差速器的總體設(shè)計</p><p>　　2.1對稱式圓錐行星齒輪差速器原理</p><p>　　汽車差速器的結(jié)構(gòu)形式很多，用得最廣泛的是對稱式圓錐行星齒輪差速器，其工作原理如圖2．I所示。</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　為主減速器從動齒輪或

54、差速器殼的角速度；</p><p>　　、分別為左、右驅(qū)動車輪或差速器半軸齒輪的角速度; 為行星齒輪繞其軸的自轉(zhuǎn)角速度。</p><p>　　當(dāng)汽車在平坦路面上直線行駛時，差速器各零件之間無相對運動，則有</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b>

55、</p><p>　　這時，差速器殼經(jīng)十字軸以力p帶動行星齒輪繞半軸齒輪中心作“公轉(zhuǎn)”而無自轉(zhuǎn)()。行星齒輪的輪齒以P／2．力推動左、右半軸齒輪的輪齒使它們一起繞半軸齒輪的中心旋轉(zhuǎn)，而左、右半軸齒輪則給行星齒輪以P／2的反作用力。對于對稱式差速器來說，兩半軸齒輪的節(jié)圓半徑r相同，故傳給左、右半軸的轉(zhuǎn)矩均等于Pr／2，故汽車在平坦路面上直線行駛時驅(qū)動左、右車輪的轉(zhuǎn)矩相等。</p><p>　

56、　當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時，假如左右輪之間無差速器，則按運動學(xué)要求，行程長的外側(cè)車輪將產(chǎn)生滑移，而行程短的內(nèi)側(cè)車輪將產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。由此導(dǎo)致在左、右輪胎切線方向上各產(chǎn)生一附加阻力，且它們的方向相反，如圖2．1所示。當(dāng)裝有差速器時，附加阻力所形成的力矩使差速器起差速作用，以免內(nèi)外側(cè)驅(qū)動車輪在地面上的滑轉(zhuǎn)和滑移，保證它們以不同的轉(zhuǎn)速和．正常轉(zhuǎn)動。當(dāng)然，若差速器工作時阻抗其中各零件相對運動的摩擦大，則扭動它的力矩就大。在普通的齒輪差速器中這種摩擦力很小，故只要

57、左、右車輪所走路程稍有差異，差速器即開始工作。當(dāng)差速器工作時，行星齒輪不僅有繞半軸齒輪中心的“公轉(zhuǎn)”，而且還有繞行星齒輪軸以角速度為的自轉(zhuǎn)。這時外側(cè)車輪及其半軸齒輪的轉(zhuǎn)速將增高，且增高量為 (為行星齒輪齒數(shù)，為該側(cè)半軸齒輪齒數(shù))，這樣，外側(cè)半軸齒輪的角速度為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　在同一時間內(nèi)，內(nèi)側(cè)車輪及其半軸齒輪(齒數(shù)

58、為)的轉(zhuǎn)速將減低，且減低量為，由于對稱式圓錐齒輪差速器的兩半軸齒輪齒數(shù)相等，于是內(nèi)側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　由以上兩式得差速器工作時的轉(zhuǎn)速關(guān)系為：</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　即兩半軸齒輪的轉(zhuǎn)速和

59、為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。</p><p><b>　　由式知：</b></p><p><b>　　當(dāng)時，，</b></p><p><b>　　當(dāng)時，，</b></p><p><b>　　當(dāng)時，。</b></p><p>　　最后

60、一種情況，有時發(fā)生在使用中央制動器緊急制動時，這時很容易導(dǎo)致汽車失去控制，使汽車急轉(zhuǎn)和甩尾。</p><p>　　由于汽車轉(zhuǎn)彎時行星齒輪繞其軸轉(zhuǎn)動，必然有一使其轉(zhuǎn)動的力矩，設(shè) (為行星齒輪的節(jié)圓半徑)。由圖2。l可見，轉(zhuǎn)彎時在轉(zhuǎn)得較慢的一邊即內(nèi)側(cè)的半軸齒輪上，與的方向相同；而在轉(zhuǎn)得較快的一邊即外側(cè)的半軸齒輪上，與的方向相反。故旋轉(zhuǎn)較慢的半軸齒輪所傳的轉(zhuǎn)矩較大，而旋轉(zhuǎn)較快的半軸齒輪所傳的轉(zhuǎn)矩較小。即</p&g

61、t;<p>　　， （2-6）</p><p><b>　　令，，則有</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—旋轉(zhuǎn)較快的半軸齒輪上的轉(zhuǎn)矩;</p><p>　　—旋轉(zhuǎn)較慢的半軸齒輪上的轉(zhuǎn)矩；</p>

62、<p>　　—差速器殼上的轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　—差速器元件在相對運動時所產(chǎn)生的摩擦力矩。</p><p>　　由此可見：差速器的內(nèi)摩擦使驅(qū)動橋左右半軸的轉(zhuǎn)矩分配改變，這有利于改善汽車的通過性。例如當(dāng)汽車的一個驅(qū)動輪由于附著力變壞而開始滑轉(zhuǎn)時，給它的轉(zhuǎn)矩就減小，而傳到不滑轉(zhuǎn)的車輪的轉(zhuǎn)矩卻相應(yīng)地增大了。結(jié)果在汽車左右驅(qū)動車輪上的總牽引力可能達到的最大數(shù)值為</p>

63、<p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—左、右驅(qū)動車輪總牽引力的最大值；</p><p>　　—在附著力較小的車輪上的牽引力；</p><p><b>　　—車輪的滾動半徑；</b></p&g

64、t;<p>　　—差速器的內(nèi)摩擦力力矩。</p><p>　　由此可見，由于差速器的內(nèi)摩擦使汽車總牽引力增大了 。但普通圓錐行星齒輪差速器的內(nèi)摩擦不大，為了提高汽車的通過性，可采用具有較大內(nèi)摩擦的高摩擦式差速器，這時在驅(qū)動車輪上的總牽引力可增加10％～1 5％。</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p>&l

65、t;b>　　（2-9）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—旋轉(zhuǎn)較快的半軸齒輪上的轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　—旋轉(zhuǎn)較慢的半軸齒輪上的轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　—差速器殼上的轉(zhuǎn)矩；</p><p>　　—差速器元件在相對運動時所產(chǎn)生的摩擦力

66、矩。</p><p>　　由此可見，差速器的內(nèi)摩擦使驅(qū)動橋左右半軸的轉(zhuǎn)矩分配改變，這有利于改善汽車的通過性。例如當(dāng)汽車的一個驅(qū)動橋由于附著力變壞而開始滑轉(zhuǎn)時，傳給它的轉(zhuǎn)矩就減少，而傳到不滑轉(zhuǎn)的車輪的轉(zhuǎn)矩卻相應(yīng)的增大了。結(jié)果在汽車左右輪上的總牽引力可能達到的最大數(shù)值為：</p><p><b>　　（ 2-10）</b></p><p><

67、b>　　式中：</b></p><p>　　—左、右驅(qū)動輪總牽引力的最大值；</p><p>　　—在附著力較小的車輪的牽引力；</p><p><b>　　—車輪的滾動半徑；</b></p><p>　　—差速器的內(nèi)摩擦力矩；</p><p>　　由此可見，由于差速器的內(nèi)摩擦使

68、汽車總牽引力增大了，但普通圓錐行星齒輪差速器內(nèi)摩擦不大，為了提高汽車的通過性，可采用我們前面提到的商摩擦式差速器。這時在驅(qū)動車輪的總牽引力可增加10％～15％。</p><p><b>　　通常采用系數(shù)</b></p><p><b>　　（2-11）</b></p><p>　　表示兩側(cè)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩可能相差的最大倍數(shù)，也

69、是慢、快轉(zhuǎn)驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)矩比。因為它也說明了迫使差速器所需的力矩大小，即差速器“鎖緊’’的程度，所以又被稱為差速器的鎖緊系數(shù)，因，故鎖緊系數(shù)。</p><p>　　鎖緊系數(shù)有時亦可定義為</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　這時它是一個小于1的數(shù)。</p><p>　　差速器的轉(zhuǎn)矩分配特性

70、可用轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)來表示：</p><p>　　由于慢轉(zhuǎn)一側(cè)的半軸齒輪上的轉(zhuǎn)矩小于差速器殼上的轉(zhuǎn)矩，故。</p><p>　　綜上所述，系數(shù)K及是汽車防滑差速器的重要性能指標(biāo)。在汽車設(shè)計中是根據(jù)汽車的類型，性能要求及使用條件等來選擇差速器的鎖緊系數(shù)K。在一般情況下從汽車的通過性來看，希望K值盡量大些，但從轉(zhuǎn)向操縱的靈活性、行駛的穩(wěn)定性，從延長有關(guān)傳動零件的使用壽命和減小輪胎磨損等方面考慮，鎖

71、緊系數(shù)K又不宜過大。K及主要決定于差速器的結(jié)構(gòu)型式。</p><p>　　2．2防滑差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇</p><p>　　對于經(jīng)常行駛在泥濘、松軟土路或無路地區(qū)的越野汽車來說，為了防止因某一側(cè)驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)而陷車，則可采用防滑差速器。常見的防滑差速器有強制鎖止式差速器、摩擦片式自鎖差速器、滑塊凸輪式差速器、牙嵌式自由輪差速器、蝸輪式高摩擦差速器。</p><p>

72、　　2．2．1常見的防滑差速器的工作原理及優(yōu)缺點</p><p>　　2．2．1．1強制鎖止式差速器</p><p>　　為了提高汽車在壞路上的通過能力，可采用各種形式的防滑差速器。其共同出發(fā)點都是在一個驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，設(shè)法使大部分轉(zhuǎn)矩甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力而產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車能繼續(xù)行駛。為實現(xiàn)上述要求，最簡單的辦法是在對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速

73、鎖，使之成為強制鎖止式差速器。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。圖2．4為瑞典斯堪尼亞LTIl0型汽車上所用的強制鎖止式差速器。</p><p>　　首先應(yīng)予說明，該車由于在單級主減速器之前，有一對外嚙合圓柱齒輪傳動，因而主減速器從動齒輪布置在主動齒輪的右側(cè)，以保證驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)動方向與汽車前進方向相適應(yīng)。差速鎖由接合器及其操縱裝置組成。端面上有接合齒的外、內(nèi)接合器9和10，分別用花鍵與半軸和差

74、速器殼左端相連。前者可沿半軸軸向滑動，后者則以鎖圈8固定其軸向位置。圖示位置即接合器分離、差速器正常工作的狀況。</p><p>　　這種形式的差速鎖可采用電控氣動方式操縱。當(dāng)汽車的一側(cè)車輪處于附著力較小的路面上時，可按下儀表板上的電鈕，使電磁閥接通壓縮空氣管路，壓縮空氣便從氣路管接頭3進入工作缸4，推動活塞1克服壓力彈簧7，帶動外接合器9右移，使之與內(nèi)接合器10接合。結(jié)果，左半軸6與差速器殼11成為剛性連接，差

75、速器不起差速作用。即左右兩半軸被連鎖成一體一同旋轉(zhuǎn)。這樣。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)而無牽引力時，從主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩全部分配到另一驅(qū)動輪上，使汽車得以正常行駛。</p><p>　　當(dāng)汽車通過壞路后駛上好路時，駕駛員通過電鈕使電磁閥切斷高壓氣路，并使工作缸通大氣，缸內(nèi)壓縮空氣即經(jīng)電磁閥排出。于是，彈簧7回位，推動活塞使外接合器左移回到分離位置。</p><p>　　儀表板上設(shè)有信號裝置。當(dāng)按電扭接

76、合差速鎖時，亮起紅色信號燈，以提醒駕駛員注意，汽車駛?cè)牒寐访婧髴?yīng)及時摘下差速鎖。差速鎖一分離，紅燈即熄滅。</p><p>　　強制鎖止式差速鎖結(jié)構(gòu)簡單，易于制造；但操縱不便，一般要在停車時進行。而且如果過早接上或過晚摘下差速鎖，亦即在好路段上左、右車輪仍剛性連接，則將產(chǎn)生前已述及的在無差速器情況下出現(xiàn)的一系列問題。</p><p>　　中、重型汽車普遍采用強制鎖止式差速器，它可由駕駛員控

77、制手動或電動操縱鎖止差速器，使差速器兩端剛性連接，消除差速器的差速作用，利用非打滑驅(qū)動輪的地面附著力驅(qū)動汽車。其結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，可以傳遞100％的驅(qū)動扭矩，但其操縱時機不易掌握，鎖止差速器前必須停車。</p><p>　　2. 2. 1. 2摩擦片式自鎖差速器</p><p>　　高摩擦自鎖式差速器包括摩擦片式和滑塊凸輪式等結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　摩擦片

78、式自鎖差速器是在對稱式錐齒輪差速器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的(圖2-5)。為增加差速器內(nèi)摩擦力矩，從而提高汽車的有效轉(zhuǎn)矩利用率，在半軸齒輪與差速器殼1之間裝有摩擦片組2。十字軸由兩根相互垂直的行星齒輪軸組成，其端部均切出凸V形斜面6，相應(yīng)地差速器殼孔上也有凹v形斜面，兩根行星齒輪軸的V形面是反向安裝的。每個半軸齒輪的背面有推力壓盤3和主、從動摩擦片組2。主、從動摩擦片組2由彈簧鋼片7和若干間隔排列的主動摩擦片(摩擦板)8及從動摩擦片(摩擦盤)9

79、組成。</p><p>　　主、從動摩擦片上均加工出許多油槽（兩面均有），但主、從動摩擦片上油槽（線）形狀是不一樣的，這樣有利于增大摩擦、減小噪聲和有利潤滑。推力壓盤以內(nèi)花鍵與半軸相連，而軸頸處用外花鍵與從動摩擦片連接，主動摩擦片(伸出兩耳的摩擦板)則用兩耳花鍵與差速器殼l的內(nèi)鍵槽相配。推方壓盤和主、從動摩擦片均可作微小的軸向移動。</p><p>　　當(dāng)汽車直線行駛、兩半軸無轉(zhuǎn)速差時，轉(zhuǎn)

80、矩平均分配給兩半軸。由于差速器殼通過斜面對行星齒輪軸兩端壓緊，斜面上產(chǎn)生的軸向力迫使兩行星齒輪軸分別向左、右方向(向外)略微移動，通過行星齒輪使推力壓盤壓緊摩擦片。此時，轉(zhuǎn)矩經(jīng)兩條路線傳給半軸：一路經(jīng)行星齒輪軸、行星齒輪和半軸齒輪，將大部分轉(zhuǎn)矩傳給半軸：另一路則由差速器殼經(jīng)主、從動摩擦片、推力壓盤傳給半軸。</p><p>　　當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或一側(cè)車輪在路面上滑轉(zhuǎn)對，行星齒輪自轉(zhuǎn)，起差速作用，左、右半軸齒輪的轉(zhuǎn)速不等

81、。由于轉(zhuǎn)速差的存在和軸向力的作用，主、從動摩擦片問在滑轉(zhuǎn)同時產(chǎn)生摩擦力矩，其數(shù)值大小與差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩和摩擦片數(shù)量成正比，而其方向與快轉(zhuǎn)半軸的旋向相反，與慢轉(zhuǎn)半軸的旋向相同。較大數(shù)值的內(nèi)摩擦力矩作用的結(jié)果，使慢轉(zhuǎn)半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩明顯增加。</p><p>　　摩擦片式差速器結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，鎖緊系數(shù)K’可達0．6～0．7或更高，常用于轎車和輕型汽車上，如現(xiàn)代圣塔菲，豐獵豹，華泰特拉卡等。摩擦片之間或滑塊凸輪之間所

82、能承受的轉(zhuǎn)矩相對較小，不能傳遞大扭矩，因而高摩擦自鎖式差速器不適用于重型車。</p><p>　　2. 2. 1. 3滑塊凸輪式差速器</p><p>　　滑塊凸輪式差速器是利用滑塊與凸輪之間產(chǎn)生較大數(shù)值的內(nèi)摩擦力矩，以提高鎖緊系數(shù)的一種高摩擦自鎖式差速器。</p><p>　　圖2．7為汽車中、后驅(qū)動橋之間采用的滑塊凸輪式軸間差速器。轉(zhuǎn)矩由傳動軸經(jīng)凸緣盤1和軸間差

83、速器分配給中橋主動曲線齒錐齒輪18和后橋的傳動軸26。</p><p>　　軸間差速器由主動套6、8個短滑塊7及8個長滑塊8、接中橋的內(nèi)凸輪花鍵套9、接后橋的外凸輪花鍵套25及軸間差速器殼27和蓋24組成。</p><p>　　接中橋內(nèi)凸輪花鍵套9用花鍵與中橋主動曲線齒錐齒輪18相連，其前端內(nèi)表面有13個圓弧凹面。外凸輪花鍵套25用花鍵與后橋傳動軸26相連，其外表面有11個圓弧凹面。主動套

84、6前端與凸緣盤1用花鍵連接，后端空心套筒部分即裝在內(nèi)、外凸輪之間，空心套筒上銑出8條穿通槽，每個槽內(nèi)裝長、短滑塊各一個。所有滑塊均可在槽內(nèi)沿徑向自由滑動。為了使滑塊及內(nèi)、外凸輪磨損均勻，相鄰兩槽內(nèi)滑塊的裝法不同，其中一個槽內(nèi)長滑塊在前，短滑塊在后，而另一槽內(nèi)滑塊裝法則相反。當(dāng)汽車在平直路上直線行駛，中、后驅(qū)動橋車輪無轉(zhuǎn)速差時，中橋主動曲線齒錐齒輪18和后橋傳動軸26的轉(zhuǎn)速相同，即軸間差速器沒有差速作用。此時，轉(zhuǎn)矩由凸緣盤1輸入，經(jīng)主動套

85、6，滑塊7和8，內(nèi)、外凸輪花鍵</p><p>　　套9和25，分別傳給中橋和后橋。內(nèi)、外凸輪花鍵套和主動套三者的轉(zhuǎn)速相等。</p><p>　　當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或在不平道路上行駛，或由于中、后橋驅(qū)動輪半徑不等等原因，前、后兩驅(qū)動橋出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差時，主動套6槽內(nèi)的滑塊，一方面隨主動套旋轉(zhuǎn)并帶動內(nèi)、外凸輪花鍵套旋轉(zhuǎn)，同時在內(nèi)、外凸輪間沿槽孔徑向滑動，保證中、后兩驅(qū)動橋得以在不脫離傳動的情況下實現(xiàn)差速。

86、且由于滑動與內(nèi)、外凸輪間產(chǎn)生的摩擦力矩起作用，使慢轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪上可以得到比快轉(zhuǎn)驅(qū)動輪更大的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　假設(shè)中橋驅(qū)動輪因陷于泥濘路面而滑轉(zhuǎn)，此時驅(qū)動橋的外凸輪花鍵套25的轉(zhuǎn)速，小于主動套6的轉(zhuǎn)速，而驅(qū)動中橋的內(nèi)凸輪花鍵套9的轉(zhuǎn)速，則大于主動套轉(zhuǎn)速。相應(yīng)的滑塊作用于內(nèi)、外凸輪的摩擦力方向如圖2．7所示?；瑝K作用于內(nèi)凸輪上的摩擦力造成的力矩方向與轉(zhuǎn)動方向相反，而使內(nèi)凸輪所受的轉(zhuǎn)矩減?。蛔饔糜谕馔馆喩系哪Σ?/p>

87、力造成的力矩方向與轉(zhuǎn)動方向相同，故使外凸輪所受的轉(zhuǎn)矩增加。因此，中、后驅(qū)動橋上的轉(zhuǎn)矩得到重新分配。</p><p>　　滑塊凸輪式差速器的鎖緊系數(shù)與凸輪表面的摩擦因數(shù)和傾角有關(guān)，滑塊凸輪式差速器的鎖緊系數(shù)，通常為K=2.33~3或K=0.3~0.5。新差速器的鎖緊系數(shù)K值稍大些，但也不會大于3.5~6。隨著K值的增大，其摩擦表面的接觸應(yīng)力將增大，從而其使用壽命將降低。</p><p>　　

88、對于某些越野汽車和特種車輛來說，采用滑塊凸輪式差速器有時尚嫌其鎖緊系數(shù)K值太小，但用它代替普通圓錐行星齒輪差速器用于通用的載貨汽車，則可顯著地提高其通過性。</p><p>　　2. 2. 1. 4牙嵌式自由輪差速器</p><p>　　如圖2.8所示。差速器殼的左右兩半l和2與主減速器從動齒輪用螺栓聯(lián)接。主動環(huán)3固定在兩半殼體之間，隨差速器殼體一起轉(zhuǎn)動。主動環(huán)3的兩個側(cè)面制有沿圓周分布的

89、許多倒梯形(角度很小)斷面的徑向傳力齒。相應(yīng)的左、右從動環(huán)4的內(nèi)側(cè)面也有相同的傳力齒。制成倒梯形齒的目的，在于防止傳遞轉(zhuǎn)矩過程中從動環(huán)與主動環(huán)自動脫開。彈簧5力圖使主、從動環(huán)處于接合狀態(tài)?；ㄦI轂7內(nèi)外均有花鍵，外花鍵與從動環(huán)4相連，內(nèi)花鍵連接半軸。</p><p>　　當(dāng)汽車的兩側(cè)車輪受到的阻力矩相等時，主動環(huán)3通過兩側(cè)傳力齒帶動左、右從動環(huán)4、花鍵轂7及半軸一起旋轉(zhuǎn)，如圖2．8d所示。此時，由主減速器傳給主動環(huán)

90、的轉(zhuǎn)矩，平均分配給左、右半軸。</p><p>　　汽車轉(zhuǎn)彎行駛時。要求差速器能起差速作用，為此，在主動環(huán)3的孔內(nèi)裝有中心環(huán)9，它可相對主動環(huán)自由轉(zhuǎn)動，但受卡環(huán)10限制而不能軸向移動。中心環(huán)9的兩側(cè)有沿圓周分布的許多梯形斷面的徑向齒，分別與兩從動環(huán)4內(nèi)側(cè)面內(nèi)圈相應(yīng)的梯形齒接合。設(shè)此時左轉(zhuǎn)彎(參見圖2．8e)，左驅(qū)動輪有慢轉(zhuǎn)趨勢，則左從動環(huán)和主動環(huán)的傳力齒之間壓得更緊，于是主動環(huán)帶動左從動環(huán)、左半軸一起旋轉(zhuǎn)，左輪被

91、驅(qū)動；而右輪有快轉(zhuǎn)的趨勢，即右從動環(huán)有相對于主動環(huán)快轉(zhuǎn)的趨勢，于是在中心環(huán)和從動環(huán)內(nèi)圈梯形齒斜面接觸力的軸向分力作用下，從動環(huán)4壓縮彈簧5而右移，使從動環(huán)上的傳力齒同主動環(huán)上的傳力齒不再接合，從而</p><p>　　中斷對右輪的轉(zhuǎn)矩傳遞。同樣，當(dāng)一側(cè)車輪懸空或進入泥濘、冰雪等路面時，主動環(huán)的轉(zhuǎn)矩可全部分配給另一側(cè)車輪。</p><p>　　但是，從動環(huán)梯形齒每經(jīng)軸向力作用，沿齒斜面滑動與

92、主動環(huán)分離后，在彈簧力作用下，又會與主動環(huán)重新接合。這種分離與接合不斷重復(fù)出現(xiàn)，將引起傳遞動力的脈動、噪聲和加重零件的磨損。為避免這種情況，在從動環(huán)的傳力齒與梯形齒之間的凹槽中，還裝有帶梯形齒的消聲環(huán)8(見圖2．8c)。消聲環(huán)形似卡環(huán)，具有一定彈性，其缺口對著主動環(huán)上的伸長齒12(圖2．8b)。在右驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速高于主動環(huán)的情況下，消聲環(huán)8與從動環(huán)4上的梯形齒一起在中心環(huán)梯形齒滑過，到齒頂彼此相對，且消聲環(huán)缺口一邊被主動環(huán)上的伸長齒擋住(

93、圖2．8f)時，從動環(huán)便被消聲環(huán)擠緊而保持在離主動環(huán)最遠的位置，軸向往復(fù)運動不再發(fā)生。</p><p>　　當(dāng)從動環(huán)轉(zhuǎn)速下降到等于并開始低于主動環(huán)的轉(zhuǎn)速時，從動環(huán)即在彈簧5的作用下又重新與主動環(huán)接合。</p><p>　　牙嵌式自由輪差速器能在必要時使汽車變成由單側(cè)車輪驅(qū)動，明顯提高了汽車的通過能力。此外，還具有工作可靠、使用壽命長等優(yōu)點。其缺點是左右車輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，時斷時續(xù)，引起車輪傳動

94、裝置中載荷的不均勻性和加劇輪胎磨損。</p><p>　　牙嵌自由輪式差速器靠固定在兩半殼體之間的主動環(huán)和與半軸相連的從動環(huán)來限制差速作用，防止驅(qū)動輪打滑。它也可以有效地改善汽車的通過性，且工作可靠，使用壽命長，但是其左右車輪的扭矩傳遞時斷時續(xù)，引起傳動裝髓中載荷的不均勻。該差速器多用于中、重型車輛上</p><p>　　2.2.1.5蝸輪式高摩擦差速器</p><p&

95、gt;　　蝸輪式差速器又稱托森式差速器。托森差速器是美國格里森公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)矩感應(yīng)式差速器。托森差速器利用蝸輪桿傳動的基本原理和齒面摩擦條件實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的自動調(diào)節(jié)，從而提高非打滑驅(qū)動輪的驅(qū)動扭矩，達到防滑的目的。。</p><p>　　托森(Torsen)差速器作為一種新型差速機構(gòu)，在四輪驅(qū)動轎車上得到日益廣泛的使用。它利用蝸桿傳動的不可逆性原理和齒面高摩擦條件。使差速器根據(jù)其內(nèi)部差動轉(zhuǎn)矩(差速器的內(nèi)摩擦力矩)大小而自

96、動鎖死或松開，即在差速器內(nèi)差動轉(zhuǎn)矩較小時起差速作用，而過大時自動將差速器鎖死，有效地提高了汽車的通過性。托森差速器的結(jié)構(gòu)如圖2．9所示。</p><p>　　托森差速器由空心軸2、差速器外殼3、后軸蝸桿5、前軸蝸桿9、蝸輪軸7(6個)和直齒圓柱齒輪6(12個)、蝸輪8(6個)等組成。空心軸2和差速器外殼3通過花鍵相連而一同轉(zhuǎn)動。每個蝸輪軸7上的中間有1個蝸輪8和兩個尺寸相同的直齒圓柱齒輪6。蝸輪8和直齒圓柱齒輪6

97、通過蝸輪軸7安裝在差速器外殼3上。其中三個蝸輪與前軸蝸桿9嚙合，另外三個蝸輪與后軸蝸桿5相嚙合。與前、后軸蝸桿相嚙合的蝸輪8彼此通過直齒圓柱齒輪相嚙合，前軸蝸桿9和驅(qū)動前橋的差速器前齒輪軸1為一體，后軸蝸桿5和驅(qū)動后橋的差速器后齒輪軸4為一體。當(dāng)汽車驅(qū)動時，來自發(fā)動機的動力通過空心軸2傳至差速器外殼3，差速器外殼3通過蝸輪軸7傳到蝸輪8，再傳到蝸桿。前軸蝸桿9通過差速器前齒輪軸l將動力傳至前橋，后軸蝸桿5通過差速器后齒輪軸4傳至后橋，從

98、而實現(xiàn)前、后驅(qū)動橋的驅(qū)動牽引作用。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時，前、后驅(qū)動軸出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差，通過嚙合的贏齒圓柱齒輪相對轉(zhuǎn)動，使一軸轉(zhuǎn)速加快，另一軸轉(zhuǎn)速下降，實現(xiàn)差速作用。托森差速器的工作過程可分為下述幾種情況：</p><p>　　當(dāng)，時，為汽車直線行駛狀況(圖2．10a)。設(shè)差速器殼轉(zhuǎn)速為，前、后軸蝸桿轉(zhuǎn)速分別為確、。當(dāng)汽車驅(qū)動時，來自發(fā)動機的動力通過空心軸2傳至差速器外殼3，再通過蝸輪軸7傳到蝸輪8(參閱圖2．9)，最后傳到蝸桿

99、。前、盾蝸桿軸將動力分別傳至前、后橋。由于兩蝸桿軸轉(zhuǎn)速相等，故蝸輪與蝸桿之間無相對運動，兩相嚙合的直齒圓柱齒輪之間亦無相對傳動，差速器殼與兩蝸桿軸均繞蝸桿軸線同步轉(zhuǎn)動，即。其轉(zhuǎn)矩平均分配。設(shè)差速器殼接受轉(zhuǎn)矩為，前、后蝸桿軸上相應(yīng)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩分別為、，則有。</p><p>　　b. 當(dāng)時，汽車轉(zhuǎn)向或某側(cè)車輪陷于泥濘路面時，如圖2．10b所示。為便于分析，假設(shè)差速器殼不動，即，又，在作用下，前軸蝸桿帶動與其嚙合的蝸輪

100、轉(zhuǎn)動，蝸輪兩端的直齒圓柱齒輪3亦隨之以轉(zhuǎn)速nr反向轉(zhuǎn)動。因后蝸輪軸上的直齒圓柱齒輪4與后軸蝸桿為一體，則后軸蝸輪應(yīng)帶動后軸蝸桿朝相反方向轉(zhuǎn)動。顯然．這是不可能的，因蝸桿傳動副的傳動逆效率極低。實際上，差速器殼一直在旋轉(zhuǎn)，前、后軸蝸桿亦隨之同向旋轉(zhuǎn)。此時，兩軸之間的轉(zhuǎn)速差是通過一對相嚙合的圓柱齒輪的相對轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。由上述分析可知，前軸蝸桿1使齒輪3轉(zhuǎn)動，齒輪4隨之被迫轉(zhuǎn)動，并迫使后軸蝸輪帶動后軸蝸桿轉(zhuǎn)動，因其齒面之間存在很大的摩擦力，限

101、制了齒輪4轉(zhuǎn)速的增加，阻止了齒輪3及前軸蝸桿轉(zhuǎn)速的增加。顯然，只有當(dāng)兩軸轉(zhuǎn)速差不大時才能差速。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)矩分配原理。</p><p>　　托森差速器是利用蝸桿傳動副的高內(nèi)摩擦力矩Mr，進行轉(zhuǎn)矩分配的。其原理簡述如下：設(shè)前軸蝸桿l的轉(zhuǎn)速大于后軸蝸桿2(圖2．10b)的轉(zhuǎn)速，即，當(dāng)前軸蝸桿l將使前端蝸輪轉(zhuǎn)動，蝸輪軸上的直齒圓柱齒輪3也將轉(zhuǎn)動。帶動與之嚙合的后蝸輪軸上的直齒圓

102、柱齒輪4同步轉(zhuǎn)動，而與后端直齒圓柱齒輪同軸的蝸輪也將轉(zhuǎn)動，則后端蝸輪帶動后軸蝸桿2轉(zhuǎn)動。蝸輪帶動蝸桿的逆?zhèn)鲃有嗜Q于蝸桿的螺旋角及傳動副的摩擦條件。對于一定的差速器結(jié)構(gòu)，其螺旋角是一定的，故此時傳動主要由摩擦狀況來決定。即取決于差速器的內(nèi)摩擦力矩，而又取決于兩端輸出軸的相對轉(zhuǎn)速。當(dāng)、轉(zhuǎn)速差比較小時，后端蝸輪帶動蝸桿的摩擦力亦較小，通過差速器直齒圓柱齒輪吸收兩側(cè)輸出軸的轉(zhuǎn)速差。當(dāng)前軸蝸桿較高時，蝸輪驅(qū)動蝸桿的摩擦力矩也較大，差速器將抑制

103、該車輪的空轉(zhuǎn)，將輸入轉(zhuǎn)矩．多分配到后端輸出軸上，轉(zhuǎn)矩分配為，。 （2-13）</p><p>　　當(dāng)，前軸蝸桿空轉(zhuǎn)時，由于后端蝸輪與蝸桿之間的內(nèi)摩擦力矩過高，使帆全部分配到后軸蝸桿上，此時，相當(dāng)于差速器鎖死不起差速作用。</p><p>　　蝸輪式差速器轉(zhuǎn)矩比，其中，蝸桿螺旋角，為摩擦角。</p><p>　　當(dāng)時，轉(zhuǎn)矩比，

104、差速器自鎖。一般可達5．5～9，鎖緊系數(shù)K可達O．7～0．8。選取不同的螺旋升角可得到不同的鎖緊系數(shù)，使驅(qū)動力既可來自蝸桿，也可以來自蝸輪。為減少磨損，提高使用壽命，一般降低到3～3．5左右較好，這樣即使在一端車輪附著條件很差的情況下，仍可以利用附著力大的另一端車輪產(chǎn)生足以克服行駛阻力的驅(qū)動力。</p><p>　　托森差速器由于其結(jié)構(gòu)及性能上的諸多優(yōu)點，被廣泛用于全輪驅(qū)動轎車的中央軸間差速器及后驅(qū)動橋的輪間差速

105、器。但由于在轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩差較大時有自動鎖止作用，通常不用作轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的輪間差速器。</p><p>　　蝸輪式高摩擦差速器主要用于在各種道路條件下和無路地區(qū)行駛的大噸位載貨汽車、越野汽車和特種牽引汽車。托森差速器結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠，被廣泛應(yīng)用于全輪驅(qū)動轎車的軸間差速器及后驅(qū)動軸輪間差速器，如應(yīng)用在美軍M998“悍馬”越野汽車、奧迪夸特羅全輪驅(qū)動轎車。由于托森差速器在轉(zhuǎn)矩差很大時有自動鎖止作用，妨礙了正常差速作用，通常

106、不用作轉(zhuǎn)向驅(qū)動軸的輪間差速器。另外由于它不能傳遞太大的力矩，故在重型車上應(yīng)用受到限制。</p><p>　　2. 2. 2 選型結(jié)論</p><p>　　通過對上述幾種常見防滑差速器的工作原理及其優(yōu)缺點的比較，最終選擇蝸輪式差速器作為越野車的差速器。</p><p>　　第三章 差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　3.1差速器齒輪材料選擇&

107、lt;/p><p>　　差速器齒輪基本上都是用滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器錐齒輪的材料為20。由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　3.2 差速器齒輪的基本參數(shù)選擇</p><p>　?。?）行星齒輪數(shù)目的選擇</p><p>　　轎車常用2個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個行星齒輪