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容14</p><p>　　第二章 防滑差速器的總體設計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防滑差速器的結構型式選擇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 選型結論29</p><p>　　第三章 差速器的結構設計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 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。滑動將加速輪胎的磨損，增加轉向阻力，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，同一驅動橋的左右兩側驅動輪不能由一根整軸直接驅動，而應由兩根半軸分別驅動，使兩輪有可能以不同轉速旋轉，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的驅動輪，以充分利用這一驅動輪的附著力而產生足夠的牽引力，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用，近年轎車和商務車也有采用了。</p><p>　　1．2國內外防滑差速器發(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90年代以來，有關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)轉矩感應式防滑差速器</p><p>　　根據(jù)輸入轉矩決定差動限制轉矩的方式，從實現(xiàn)機構上可分為外螺

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用較廣，它是依靠濕式多片離合器產生差動轉矩，有轉矩比例式、預壓式及轉矩比例式加預壓式三種形式。在日本，轉矩比例加預壓式的裝車率最高，它是依靠小齒輪軸兩端的凸輪機構使壓圈擴張。從而使設在半軸齒輪與差速器之間的濕式多片離合器產生摩擦力。但是前述機構在單側齒輪仍然滑轉的情況下，對半軸齒輪的驅動轉矩也明顯減小，所以用碟形彈簧給濕式多片離合器施加預壓。典型產品有機械摩擦片式、錐盤式、蝸輪

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

11、典型產品有粘性聯(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矩的防滑差速器，可以使兩側驅動輪獲得最佳驅動附著效果。這種裝置在奔馳車或波爾舍車上均有應用。其構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有油壓活塞。由于活塞上的油壓由外部調節(jié)閥控制

12、，所以能獲得任意的最大差動限制轉矩。雖然其技術難度比較大，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用。典型產品有電磁控制式、電子控制式等，如圖1．4所示。</p><p>　　1. 2. 2國內概況</p><p>　　與國外相比，國內的防滑差速器研究起步較晚，尚無自主產品問世。應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動輪之間驅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用越來越廣泛，是一個有著廣泛應用前景的產品。為了適應我國汽車工業(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、增強國產汽車的產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品，但國內非常缺少成熟的防滑差速器配套產品，引進產品中雖也

15、有裝置了防滑差速器，但相關技術卻未能引進或很難得到引進。隨著我國汽車工業(yè)發(fā)展和技術進步的要求，對于防滑差速器的開發(fā)與應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。目前關于防滑差速器方面的技術資料很少，在汽車、拖拉機、工程機械等相關專業(yè)構造教材和引進產品的結構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構和原理，即使是2001年以后出版的汽車工程手冊、汽車設計教材和汽車試驗標準等也未涉及防滑差速器的設計計算方</p

16、><p>　　1. 4差速器的分類</p><p>　　差速器的結構型式選擇，應從所設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>　　差速器的結構型式有多種，其主要的結構型式如圖1.5所示：</p><p>　　圖1.5差速器結構型式框圖</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構簡單、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，為了防止因某一側驅動車輪滑轉而陷車，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構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構情況見以下各節(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～個驅動輪滑轉時，設法使大部分轉矩甚至全部轉矩傳給不滑轉的驅動輪，以充分利用這一驅動輪的附著力而產生足夠的牽引力，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、錐齒輪差速器上設置差速鎖，使之成為強制鎖止式差速器。當一側驅動輪滑轉時，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，以保證驅動車輪的轉動方向與汽車前進方向相適應。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、外接合器分別與差速器殼和左半軸一同旋轉。</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。當汽車的一側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，使之與內接合器10接合。結果，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。這樣。當一側驅動輪滑轉而無牽引力時，從主減速器傳來的轉矩全部分配到另-N驅動輪上，使汽車得以正常行駛。</p><p>　　當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>　　儀表板上設有信號裝置。當按電扭接合差速鎖時，亮起紅色信號燈，以提醒駕駛員注意，汽車駛入好路面后應及時摘下差速鎖。差速鎖一分離，紅燈即熄滅。</p><p>　　強制鎖止式差速鎖結構簡單，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上發(fā)展而成的(圖1.6)。為增加差速器內摩擦力矩，從而提高汽車的有效轉矩利用率，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>　　當汽車直線行駛、兩半軸無轉速差時，轉矩平均

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>　　當汽車轉彎或一側車輪在路面上滑轉對，行星齒輪自轉，起差速作用，左、右半軸齒輪的轉速不等。由于

27、轉速差的存在和軸向力的作用，主、從動摩擦片問在滑轉同時產生摩擦力矩，其數(shù)值大小與差速器傳遞的轉矩和摩擦片數(shù)量成正比，而其方向與快轉半軸的旋向相反，與慢轉半軸的旋向相同。較大數(shù)值的內摩擦力矩作用的結果，使慢轉半軸傳遞的轉矩明顯增加。</p><p>　　摩擦片式差速器結構簡單，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>　　還有一種預壓彈簧摩擦片

28、式防滑差速器，它的結構如圖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、摩擦片導塊、半軸齒輪止推墊片、預壓彈簧、主從動摩擦片、彈簧擋板等組成。</p><p>　　當汽車的兩側車輪的附著條件相同時，由主減速器傳給的轉矩，平均分配繪左右半軸。當兩側車輪的附著條件不相同時，由于差速器殼內的預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、內端面與摩擦片之間都產生摩擦，從而產生內摩擦轉矩， </p><p>　　圖1.6摩擦片式自鎖差速器圖</p><p>　　圖1.7預壓彈簧摩擦片式防滑差速器圖</p><p>　　進而實現(xiàn)轉矩的重新分配，提高車輛在壞路面的通過能力。</p><p>　　這種防滑差速器的結構簡單，容易制造，可以產生很大的摩擦力矩，但是，預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生較大數(shù)值的內摩擦力矩，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、后驅動橋之間采用的滑塊凸輪式軸間差速器。轉矩由

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、外凸輪之間，空心套筒上銑出8條穿通槽，每個槽內裝長、短滑塊各一個。所有滑塊均可在槽內沿徑向自由滑動。為了使滑塊及內、外凸輪磨損均勻，相鄰兩槽內滑塊的裝法不同，其中一個槽內長滑塊在前，短滑塊在后，而另一槽內滑塊裝法則相反。</p><p>　　當汽車在平直路上直線行駛，中、后驅動橋車輪無轉速差時，中橋主動曲線齒錐齒輪18和后橋傳動軸26的轉速

33、相同，即軸間差速器沒有差速作用。此時，轉矩由凸緣盤1輸入，經(jīng)主動套6，滑塊7和8，內、外凸輪花鍵套9和25，分別傳給中橋和后橋。內、外凸輪花鍵套和主動套三者的轉速相等。</p><p>　　當汽車轉彎或在不平道路上行駛，或由于中、后橋驅動輪半徑不等等原因，巾、后兩驅動橋出現(xiàn)轉速差時，主動套6槽內的滑塊，一方面隨主動套旋轉并帶動內、外凸輪花鍵套旋轉，同時在內、外凸輪間沿槽孔徑向滑動，保證中、后兩驅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、外凸輪闖產生的摩擦力矩起作用，使慢轉的驅動輪上可以得到比快轉驅動輪更大的轉矩。</p><p>　　假設中橋驅動輪因陷于泥濘路面而滑轉，此時驅動橋的外凸輪花鍵套25的轉速n：，小于主動套6的轉速n。，而驅動中橋的內凸輪花鍵套9的轉速"，則大于主動套轉速”。。相應的滑塊作用于內、外凸輪的摩擦力方向如圖2．7所示?；瑝K作用于內凸輪上的摩擦力只造成的力矩方向與轉動方向相反，

35、而使內凸輪所受的轉矩減小；作用于外凸輪上的摩擦力％造成的力矩方向與轉動方向相同，故使外凸輪所受的轉矩增加。因此，中、后驅動橋上的轉矩得到重新分配。</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，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，但結構復雜，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，其結構如圖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動。主動環(huán)3的兩個側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。相應的左、右從動環(huán)4的內側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內外均有花鍵，外花鍵與從動環(huán)4相連，內花鍵連接半軸。</p><p>　　當汽車的兩側車輪受到的阻力矩相等時，主動環(huán)3通過兩側傳力齒帶動左、右從動環(huán)4、花鍵轂7及半軸一起旋轉，如圖1.9d所示。此時，由主減速器傳給主動環(huán)的轉矩，平均分配給左、右半軸。</p><p>　　汽車轉彎行駛時。要求差速器能起差速作用，為此，在主動環(huán)3的孔內裝有中心環(huán)9，它

38、可相對主動環(huán)自由轉動，但受卡環(huán)10限制而不能軸向移動。中心環(huán)9的兩側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內側面內圈相應的梯形齒接合。設此時左轉彎(參見圖2．8e)，左驅動輪有慢轉趨勢，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，左輪被驅動；而右輪有快轉的趨勢，即右從動環(huán)有相對于主動環(huán)快轉的趨勢，于是在中心環(huán)和從動環(huán)內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矩傳遞。同樣，當一側車輪懸空或進入泥濘、冰雪等路面時，主動環(huán)的轉矩可全部分配給另一側車輪。</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)。在右驅動輪的轉速高于主動環(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，軸向往復運動不再發(fā)生。</p><p>　　當從動環(huán)轉速下降到等于并開始低于主動環(huán)的轉速時，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車輪驅動，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，

42、在四輪驅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)其內部差動轉矩(差速器的內摩擦力矩)大小而自動鎖死或松開，即在差速器內差動轉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。托森差速器的結構如圖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和驅動前橋的差速器前齒輪軸1為～體，后軸蝸桿5和驅動后橋的差速器后齒輪軸4為一體。當汽車驅動時，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、后驅動橋的驅動牽引作用。當汽車轉向時，前、后驅動軸出現(xiàn)轉速差，通過

44、嚙合的贏齒圓柱齒輪相對轉動，使一軸轉速加快，另一軸轉速下降，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n1=n2，時，為汽車筐線行駛狀況(圖1.11a)。設差速器殼轉速為n0，前、后軸蝸桿轉速分別為確、"，。當汽車

45、驅動時，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動，即n1=n2=n0。其轉矩平均分配。設差速器殼接受轉矩為M。，前、后蝸桿軸上相應的驅動轉矩分別為M1、M2，則有Ml+

46、M2=Mo。</p><p>　　(2)當n1≠n2時，汽車轉向或某側車輪陷于泥濘路面時，如圖2．11b所示。</p><p>　　為便于分析，假設差速器殼不動，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動，蝸輪兩端的直齒圓柱齒輪3亦隨之以轉速一，轉動，同時帶動與其嚙合的直齒圓柱齒輪4以轉速H，反方向轉動，齒輪4和后軸蝸輪一體。則后軸蝸輪應帶動后軸蝸桿朝相

47、反方向轉動。顯然．這是不可能的，</p><p>　　圖1.10托森差速器的結構圖</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，‰≠0，前、后軸蝸桿亦隨之同向旋轉。此時，兩軸之間的轉速差是通過一對相嚙合的圓柱齒輪的相對轉動來實現(xiàn)的。由上述分析可知，前軸蝸桿1使齒輪3轉動，齒輪4隨之被迫轉動，并迫使后軸蝸輪帶動后軸蝸桿轉動，因其齒面之間存在很大的摩擦力，限制

48、了齒輪4轉速的增加，阻止了齒輪3及前軸蝸桿轉速的增加。顯然，只有當兩軸轉速差不大時才能差速。</p><p>　　(3)轉矩分配原理。托森差速器是利用蝸桿傳動副的高內摩擦力矩M，進行</p><p>　　轉矩分配的。其原理簡述如下：設前軸蝸桿l的轉速大于后軸蝸桿2(圖2．10b)的轉速，即n1>n2：，前軸蝸桿l將使前端蝸輪轉動，蝸輪軸上的直齒圓柱齒輪3也將轉動，帶動與之嚙合的后端直

49、齒圓柱齒輪4同步轉動，而與后端直齒圓柱齒輪同軸的蝸輪也將轉動，則后端蝸輪帶動后軸蝸桿2轉動。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構，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摩擦力矩M，，而M，又取決于兩端輸出軸的相對轉速。當n1、n2轉速差比較小時，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輸出軸的轉速差。當前軸蝸桿％較高時，蝸輪驅動蝸桿的摩擦力

50、矩也較大，差速器將抑制該車輪的空轉，將輸入轉矩吖．多分配到后端輸出軸上，轉矩分配為M=M。-Mr，M2=M。+Mr。當n2=0，前軸蝸桿空轉時，由于后端蝸輪與蝸桿之間的內摩擦力矩M，過高，使帆全部分配到后軸蝸桿上，此時，相當于差速器鎖死不起差速作用。蝸輪式差速器轉矩比K。：罷掣，其中，口為蝸桿螺旋角，p為摩擦角。 tant∥一p)當P=P時，轉矩比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生足以克服行駛阻力的驅動力。</p><p>　　托森差速器由于其結構及性能上的諸多優(yōu)點，被廣泛用于全輪驅動轎車的中央軸間差速器及后驅動橋的輪間差速器。但由于在轉速轉矩差較大時有自動鎖止作用，通常不用作轉向驅動橋的輪間差速器。</p><p>　　1.5本課題的研究的主要內容</p><

52、p>　　1.介紹差速器與防滑差速器的應用原理；</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計與計算。</p><p>　　表1-1東風EQ240汽車部分驅動橋差速器的參數(shù)</p><p>　　東風EQ240汽車的主減速比及其他有關參數(shù)</p

53、><p>　　第二章 防滑差速器的總體設計</p><p>　　2.1對稱式圓錐行星齒輪差速器原理</p><p>　　汽車差速器的結構形式很多，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角速度。</p><p>　　當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”而無自轉()。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，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、右半軸的轉矩均等于Pr／2，故汽車在平坦路面上直線行駛時驅動左、右車輪的轉矩相等。</p><p>　

56、　當汽車轉彎時，假如左右輪之間無差速器，則按運動學要求，行程長的外側車輪將產生滑移，而行程短的內側車輪將產生滑轉。由此導致在左、右輪胎切線方向上各產生一附加阻力，且它們的方向相反，如圖2．1所示。當裝有差速器時，附加阻力所形成的力矩使差速器起差速作用，以免內外側驅動車輪在地面上的滑轉和滑移，保證它們以不同的轉速和．正常轉動。當然，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。當差速器工作時，行星齒輪不僅有繞半軸齒輪中心的“公轉”，而且還有繞行星齒輪軸以角速度為的自轉。這時外側車輪及其半軸齒輪的轉速將增高，且增高量為 (為行星齒輪齒數(shù)，為該側半軸齒輪齒數(shù))，這樣，外側半軸齒輪的角速度為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　在同一時間內，內側車輪及其半軸齒輪(齒數(shù)

58、為)的轉速將減低，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，于是內側半軸齒輪的轉速為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　由以上兩式得差速器工作時的轉速關系為：</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　即兩半軸齒輪的轉速和

59、為差速器殼轉速的兩倍。</p><p><b>　　由式知：</b></p><p><b>　　當時，，</b></p><p><b>　　當時，，</b></p><p><b>　　當時，。</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，這時很容易導致汽車失去控制，使汽車急轉和甩尾。</p><p>　　由于汽車轉彎時行星齒輪繞其軸轉動，必然有一使其轉動的力矩，設 (為行星齒輪的節(jié)圓半徑)。由圖2。l可見，轉彎時在轉得較慢的一邊即內側的半軸齒輪上，與的方向相同；而在轉得較快的一邊即外側的半軸齒輪上，與的方向相反。故旋轉較慢的半軸齒輪所傳的轉矩較大，而旋轉較快的半軸齒輪所傳的轉矩較小。即</p&g

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

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

63、<p><b>　　（2-7）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—左、右驅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>　　—差速器的內摩擦力力矩。</p><p>　　由此可見，由于差速器的內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摩擦不大，為了提高汽車的通過性，可采用具有較大內摩擦的高摩擦式差速器，這時在驅動車輪上的總牽引力可增加10％～1 5％。</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>&l

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

66、矩。</p><p>　　由此可見，差速器的內摩擦使驅動橋左右半軸的轉矩分配改變，這有利于改善汽車的通過性。例如當汽車的一個驅動橋由于附著力變壞而開始滑轉時，傳給它的轉矩就減少，而傳到不滑轉的車輪的轉矩卻相應的增大了。結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>　　—差速器的內摩擦力矩；</p><p>　　由此可見，由于差速器的內摩擦使

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>　?。?-11）</b></p><p>　　表示兩側驅動輪的轉矩可能相差的最大倍數(shù)，也

69、是慢、快轉驅動車輪的轉矩比。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>　　差速器的轉矩分配特性

70、可用轉矩分配系數(shù)來表示：</p><p>　　由于慢轉一側的半軸齒輪上的轉矩小于差速器殼上的轉矩，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。在汽車設計中是根據(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，但從轉向操縱的靈活性、行駛的穩(wěn)定性，從延長有關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構型式。</p><p>　　2．2防滑差速器的結構型式選擇</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，為了防止因某一側驅動車輪滑轉而陷車，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)點都是在一個驅動輪滑轉時，設法使大部分轉矩甚至全部轉矩傳給不滑轉的驅動輪，以充分利用這一驅動輪的附著力而產生足夠的牽引力，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置差速

73、鎖，使之成為強制鎖止式差速器。當一側驅動輪滑轉時，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，以保證驅動車輪的轉動方向與汽車前進方向相適應。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。當汽車的一側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，使之與內接合器10接合。結果，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。這樣。當一側驅動輪滑轉而無牽引力時，從主減速器傳來的轉矩全部分配到另一驅動輪上，使汽車得以正常行駛。</p><p>　　當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>　　儀表板上設有信號裝置。當按電扭接

76、合差速鎖時，亮起紅色信號燈，以提醒駕駛員注意，汽車駛入好路面后應及時摘下差速鎖。差速鎖一分離，紅燈即熄滅。</p><p>　　強制鎖止式差速鎖結構簡單，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，利用非打滑驅動輪的地面附著力驅動汽車。其結構簡單，易于制造，可以傳遞100％的驅動扭矩，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構形式。</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上發(fā)展而成的(圖2-5)。為增加差速器內摩擦力矩，從而提高汽車的有效轉矩利用率，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>　　當汽車直線行駛、兩半軸無轉速差時，轉

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>　　當汽車轉彎或一側車輪在路面上滑轉對，行星齒輪自轉，起差速作用，左、右半軸齒輪的轉速不等

81、。由于轉速差的存在和軸向力的作用，主、從動摩擦片問在滑轉同時產生摩擦力矩，其數(shù)值大小與差速器傳遞的轉矩和摩擦片數(shù)量成正比，而其方向與快轉半軸的旋向相反，與慢轉半軸的旋向相同。較大數(shù)值的內摩擦力矩作用的結果，使慢轉半軸傳遞的轉矩明顯增加。</p><p>　　摩擦片式差速器結構簡單，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生較大數(shù)值的內摩擦力矩，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、后驅動橋之間采用的滑塊凸輪式軸間差速器。轉矩由傳動軸經(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、外凸輪之間，空心套筒上銑出8條穿通槽，每個槽內裝長、短滑塊各一個。所有滑塊均可在槽內沿徑向自由滑動。為了使滑塊及內、外凸輪磨損均勻，相鄰兩槽內滑塊的裝法不同，其中一個槽內長滑塊在前，短滑塊在后，而另一槽內滑塊裝法則相反。當汽車在平直路上直線行駛，中、后驅動橋車輪無轉速差時，中橋主動曲線齒錐齒輪18和后橋傳動軸26的轉速相同，即軸間差速器沒有差速作用。此時，轉矩由凸緣盤1輸入，經(jīng)主動套

85、6，滑塊7和8，內、外凸輪花鍵</p><p>　　套9和25，分別傳給中橋和后橋。內、外凸輪花鍵套和主動套三者的轉速相等。</p><p>　　當汽車轉彎或在不平道路上行駛，或由于中、后橋驅動輪半徑不等等原因，前、后兩驅動橋出現(xiàn)轉速差時，主動套6槽內的滑塊，一方面隨主動套旋轉并帶動內、外凸輪花鍵套旋轉，同時在內、外凸輪間沿槽孔徑向滑動，保證中、后兩驅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、外凸輪間產生的摩擦力矩起作用，使慢轉的驅動輪上可以得到比快轉驅動輪更大的轉矩。</p><p>　　假設中橋驅動輪因陷于泥濘路面而滑轉，此時驅動橋的外凸輪花鍵套25的轉速，小于主動套6的轉速，而驅動中橋的內凸輪花鍵套9的轉速，則大于主動套轉速。相應的滑塊作用于內、外凸輪的摩擦力方向如圖2．7所示?；瑝K作用于內凸輪上的摩擦力造成的力矩方向與轉動方向相反，而使內凸輪所受的轉矩減?。蛔饔糜谕馔馆喩系哪Σ?/p>

87、力造成的力矩方向與轉動方向相同，故使外凸輪所受的轉矩增加。因此，中、后驅動橋上的轉矩得到重新分配。</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，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動。主動環(huán)3的兩個側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。相應的左、右從動環(huán)4的內側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內外均有花鍵，外花鍵與從動環(huán)4相連，內花鍵連接半軸。</p><p>　　當汽車的兩側車輪受到的阻力矩相等時，主動環(huán)3通過兩側傳力齒帶動左、右從動環(huán)4、花鍵轂7及半軸一起旋轉，如圖2．8d所示。此時，由主減速器傳給主動環(huán)

90、的轉矩，平均分配給左、右半軸。</p><p>　　汽車轉彎行駛時。要求差速器能起差速作用，為此，在主動環(huán)3的孔內裝有中心環(huán)9，它可相對主動環(huán)自由轉動，但受卡環(huán)10限制而不能軸向移動。中心環(huán)9的兩側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內側面內圈相應的梯形齒接合。設此時左轉彎(參見圖2．8e)，左驅動輪有慢轉趨勢，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，左輪被

91、驅動；而右輪有快轉的趨勢，即右從動環(huán)有相對于主動環(huán)快轉的趨勢，于是在中心環(huán)和從動環(huán)內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>　　中斷對右輪的轉矩傳遞。同樣，當一側車輪懸空或進入泥濘、冰雪等路面時，主動環(huán)的轉矩可全部分配給另一側車輪。</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)。在右驅動輪的轉速高于主動環(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，軸向往復運動不再發(fā)生。</p><p>　　當從動環(huán)轉速下降到等于并開始低于主動環(huán)的轉速時，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車輪驅動，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的轉矩感應式差速器。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)轉矩的自動調節(jié)，從而提高非打滑驅動輪的驅動扭矩，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，在四輪驅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)其內部差動轉矩(差速器的內摩擦力矩)大小而自

96、動鎖死或松開，即在差速器內差動轉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。托森差速器的結構如圖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?？招妮S2和差速器外殼3通過花鍵相連而一同轉動。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和驅動前橋的差速器前齒輪軸1為一體，后軸蝸桿5和驅動后橋的差速器后齒輪軸4為一體。當汽車驅動時，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、后驅動橋的驅動牽引作用。當汽車轉向時，前、后驅動軸出現(xiàn)轉速差，通過嚙合的贏齒圓柱齒輪相對轉動，使一軸轉速加快，另一軸轉速下降，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，時，為汽車直線行駛狀況(圖2．10a)。設差速器殼轉速為，前、后軸蝸桿轉速分別為確、。當汽車驅動時，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動，即。其轉矩平均分配。設差速器殼接受轉矩為，前、后蝸桿軸上相應的驅動轉矩分別為、，則有。</p><p>　　b. 當時，汽車轉向或某側車輪陷于泥濘路面時，如圖2．10b所示。為便于分析，假設差速器殼不動，即，又，在作用下，前軸蝸桿帶動與其嚙合的蝸輪

100、轉動，蝸輪兩端的直齒圓柱齒輪3亦隨之以轉速nr反向轉動。因后蝸輪軸上的直齒圓柱齒輪4與后軸蝸桿為一體，則后軸蝸輪應帶動后軸蝸桿朝相反方向轉動。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，前、后軸蝸桿亦隨之同向旋轉。此時，兩軸之間的轉速差是通過一對相嚙合的圓柱齒輪的相對轉動來實現(xiàn)的。由上述分析可知，前軸蝸桿1使齒輪3轉動，齒輪4隨之被迫轉動，并迫使后軸蝸輪帶動后軸蝸桿轉動，因其齒面之間存在很大的摩擦力，限

101、制了齒輪4轉速的增加，阻止了齒輪3及前軸蝸桿轉速的增加。顯然，只有當兩軸轉速差不大時才能差速。</p><p>　　（1）轉矩分配原理。</p><p>　　托森差速器是利用蝸桿傳動副的高內摩擦力矩Mr，進行轉矩分配的。其原理簡述如下：設前軸蝸桿l的轉速大于后軸蝸桿2(圖2．10b)的轉速，即，當前軸蝸桿l將使前端蝸輪轉動，蝸輪軸上的直齒圓柱齒輪3也將轉動。帶動與之嚙合的后蝸輪軸上的直齒圓

102、柱齒輪4同步轉動，而與后端直齒圓柱齒輪同軸的蝸輪也將轉動，則后端蝸輪帶動后軸蝸桿2轉動。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構，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摩擦力矩，而又取決于兩端輸出軸的相對轉速。當、轉速差比較小時，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輸出軸的轉速差。當前軸蝸桿較高時，蝸輪驅動蝸桿的摩擦力矩也較大，差速器將抑制

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

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生足以克服行駛阻力的驅動力。</p><p>　　托森差速器由于其結構及性能上的諸多優(yōu)點，被廣泛用于全輪驅動轎車的中央軸間差速器及后驅動橋的輪間差速

105、器。但由于在轉速轉矩差較大時有自動鎖止作用，通常不用作轉向驅動橋的輪間差速器。</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。托森差速器結構緊湊、性能可靠，被廣泛應用于全輪驅動轎車的軸間差速器及后驅動軸輪間差速器，如應用在美軍M998“悍馬”越野汽車、奧迪夸特羅全輪驅動轎車。由于托森差速器在轉矩差很大時有自動鎖止作用，妨礙了正常差速作用，通常

106、不用作轉向驅動軸的輪間差速器。另外由于它不能傳遞太大的力矩，故在重型車上應用受到限制。</p><p>　　2. 2. 2 選型結論</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 差速器的結構設計</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