汽车差速器工作原理

Question

如题所述

Answer 1

差速器工作原理
如果您读过汽车发动机工作原理一文，您就会了解汽车动力是如何产生的；如果您读过手动变速器工作原理一文，您就会了解产生的动力向何处传递。本文将介绍
差速器
，即车轮旋转之前，多数汽车上的动力最后传递到的地方
差速器具有三种功能：
使发动机动力指向车轮
相当于车辆上的最终传动减速器，在变速器撞击车轮之前最后一次降低其旋转速度
在以不同的速度旋转期间向车轮传输动力（这是将它称为差速器的原因）
本文将介绍汽车需要差速器的原因，以及差速器的作用和缺点。我们还将介绍几种防滑差速器，也称为限滑差速器
为什么需要差速器？
车轮旋转的速度是不同的，尤其是转弯时。在以下动画中可以看到转弯时每个车轮行驶不同的距离，并且内侧车轮比外侧车轮行驶的距离短。由于速度等于行驶的路程除以通过这段路程所花费的时间，因此行进路程较短的车轮行驶的速度就较低。同时请注意，前轮与后轮的行驶距离也不同。
[flash=640,480]
http://static.bowenwang.com.cn/flash/differential-turning2.swf
[/flash]
对于汽车上的非驱动轮（后轮驱动汽车的前轮或前轮驱动汽车的后轮），这并不是问题。因为在前轮和后轮之间没有连接，所以它们独立旋转。但是驱动轮被连接到一起，以便单个发动机和变速器可以同时使两个车轮转动。如果汽车没有差速器，车轮必须锁止在一起，以便以相同的速度旋转。这样汽车将不便于转弯——为了使汽车能够转弯，一个轮胎必须滑动。对于现代轮胎和混凝土路面，轮胎需要很大的动力才会滑动。此动力必须由轴从一个车轮传输到另一个车轮，这会在轴组件上形成很大的压力。
什么是差速器？
差速器是将发动机扭矩按两个方向分开的设备，可允许每次输出的扭矩以不同的速度旋转。
现在在所有汽车或卡车上都配备差速器，一些全轮驱动车辆上（全时四轮驱动）也配备差速器。这些全轮驱动车辆的每组驱动轮之间都需要一个差速器，并且在前轮和后轮之间也需要一个，因为在转弯时前轮行驶的距离与后轮不同。
分时四轮驱动系统在前轮和后轮之间没有差速器，相反，他们被锁止在一起，以便前轮和后轮以相同的平均速度转弯。这就是当四轮驱动系统啮合时这些车辆在混凝土路面上很难转弯的原因。
以不同的速度旋转
我们将介绍最简单的差速器——
开式差速器
。首先，我们需要了解一些术语：下面的图像标示的是开式差速器的组件。

Answer 2

Answer 3

主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成。功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。
汽车在转弯时，车轮做的是圆弧的运动，那么外侧车轮的转速必然要高于内侧车轮的转速，存在一定的速度差，在驱动轮上会造成相互干涉的现象。

Answer 4

差速器的这种调整是自动的，这里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内，豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁，因为碗底是能量最低的位置（位能），它自动选择静止（动能最小）而不会不断运动。同样的道理，
车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态，自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。
　　当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然导致两边车轮的转速不同，从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异。
　　驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角度旋转。这样，当汽车转向行驶时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖，而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等（轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动。
　　车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗，还会使汽车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动，在结构上必须保证各车轮能以不同的角度转动。
　　轴间差速器：通常从动车轮用轴承支承在主轴上，使之能以任何角度旋转，而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接，在两根半轴之间装有差速器。这种差速器又称为轴间差速器。
　　多轴驱动的越野汽车，为使各驱动桥能以不同角速度旋转，以消除各桥上驱动轮的滑动，有的在两驱动桥之间装有轴间差速器。

Answer 5

一、差速器构造及作用
汽车差速器能够使左、右（或前、后）驱动轮实现以不同转速转动的机构。主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成。功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。
汽车在转弯时，车轮做的是圆弧的运动，那么外侧车轮的转速必然要高于内侧车轮的转速，存在一定的速度差，在驱动轮上会造成相互干涉的现象。由于非驱动轮左右两侧的轮子是相互独立的，互不干涉。
驱动轮如果直接通过一根轴刚性连接的话，两侧轮子的转速必然会相同。那么在过弯时，内外两侧车轮就会发生干涉的现象，会导致汽车转弯困难，所以现在汽车的驱动桥上都会安装差速器。
二、差速器工作原理
汽车行驶时，传动轴传过来的动力通过主动齿轮传递到环齿轮上，环齿轮带动行星齿轮轴一起旋转，同时带动侧齿轮转动，从而推动驱动轮前进。
当车辆直线行驶时，左右两个轮受到的阻力一样，行星齿轮不自转，把动力传递到两个半轴上，这时左右车轮转速一样（相当于刚性连接）；当车辆转弯时，左右车轮受到的阻力不一样，行星齿轮绕着半轴转动并同时自转，从而吸收阻力差，使车轮能够与不同的速度旋转，保证汽车顺利过弯。
三、差速器分类
现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类。
1、齿轮式差速器
当左右驱动轮存在转速差时，差速器分配给慢转驱动轮的转矩大于快转驱动轮的转矩。这种差速器转矩均分特性能满足汽车在良好路面上正常行驶。但当汽车在坏路下行驶时，却严重影响经过才能。
例如当汽车的一个驱动轮堕入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面上，汽车却往往不能行进(俗称打滑)。此时在泥泞路面上的驱动轮原地滑转，在良好路面上的车轮却运动不动。这是由于在泥泞路面上的车轮与路面之间的附着力较小，路面只能经过此轮对半轴作用较小的反作用力矩，正因为这样差速器分配给此轮的转矩也较小。此时加大油门不只不能使汽车行进，反而浪费燃油，减速机件磨损，尤其使轮胎磨损加剧。有效的处理方法是：挖掉滑转驱动轮下的稀泥或在此轮下垫干土、碎石、树枝、干草等。
2、防滑差速器
为了防止车轮打滑而无法脱困的弱点，差速器锁应用而生。但是差速器的锁死装置在分离和接合时会影响汽车行驶的稳定性。而限滑差速器（LSD）启动柔和，有较好的驾驶稳定性和舒适性，不少城市SUV和四驱轿车都采用限滑差速器。
限滑差速器主要通过摩擦片来实现动力的分配。其壳体内有多片离合器，一旦某组车轮打滑，利用车轮差的作用，会自动把部分动力传递到没有打滑的车轮，从而摆脱困境。不过在长时间重负荷、高强度越野时，会影响它的可靠性。本回答被网友采纳