汽车差速器大全.docx
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汽车差速器大全
汽车差速器专题讲解
汽车差速器的结构和工作原理
汽车差速器是一个差速传动机构，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。
当汽车转弯行驶时，外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长（图1）;汽车在不平路面上直线行驶时，两侧车轮走过的曲线长短也不相等；即使路面非常平直，但由于轮胎制造尺寸误差，磨损程度不同，承受的载荷不同或充气压力不等，各个轮胎的滚动半径
实际上不可能相等，若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上，两轮角速度相等，则车轮必然出现边滚动边滑动的现象。
车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致转向和制动性能的恶化。
若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮，则两侧车轮只能同样的转速转动。
为了保证两侧驱动轮处于纯滚动状态，就必须改用两根半轴分别连接两侧车轮，而由主减速器从动齿轮通过差速器分别驱动两侧半轴和车轮，使它们可用不同角速度旋转。
这种装在同一
驱动桥两侧驱动轮之间的差速器称为轮间差速器。
如果后轮轴做成一个整体，就无法做到两侧轮子的转速差异，也就是做
不到自动调整。
为了解决这个问题，早在一百年前，法国雷
诺汽车公司的创始人路易斯.雷诺就设计出了差速器这个东西。
在多轴驱动汽车的各驱动桥之间，也存在类似问题。
为了适应各驱动桥所处的不同路面情况，使各驱动桥有可能具有不同的输入角速度，可以在各驱动桥之间装设轴间差速器。
差速器的分类
A.对称式锥齿轮普通差速器（开式差速器）
目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通
差速器。
对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮
（从前向后看）左半差速器壳2和右半差速器壳8用螺栓固紧在一起。
主减速器的从动齿轮7用螺栓（或铆钉）固定在差速器壳右半部8的凸缘上。
十字形行星齿轮轴9安装在差速器壳接合面处所对出的园孔内，每个轴颈上套有一个带有滑动轴承（衬套）的直齿圆锥行星齿轮6，四个行星齿轮的左右两侧各与一个直齿圆锥半轴齿轮4相啮合。
半轴齿轮的轴颈支承在差速器壳左右相应的孔中，其内花键与半轴相连。
与差速器壳一起转动（公转）的行星齿轮拨动两侧的半轴齿轮转动，当两侧车轮所受阻力不同时，行星齿轮还要绕自身轴线转动--自转，实现对两侧车轮的差速驱
动。
行星齿轮的背面和差速器壳相应位置的内表面，均做成球面，这样作能增加行星齿轮轴孔长度，有利于和两个半轴齿轮正确地啮合。
在传力过程中，行星齿轮和半轴齿轮这两个锥齿轮间作用着
很大的轴向力，为减少齿轮和差速器壳之间的磨损，在半轴齿轮
钢、铜或者聚甲醛塑料制成。
7-从动齿轮；8-右外壳；9-十字轴；10-螺栓
图2差速器构造零件的分解
差速器的润滑是和主减速器一起进行的。
为了使润滑油进入差速器内，往往在差速器壳体上开有窗口。
为保证润滑油能顺利到达行星齿轮和行星齿轮轴轴颈之间，在行星齿轮轴轴颈上铣出
平面，并在行星齿轮的齿间钻出径向油孔。
在中级以下的汽车上，由于驱动车轮的转矩不大，差速器内多用两个行星齿轮。
相应的行星齿轮轴相为一根直销轴，差速器壳可以制成开有大窗孔的整体式壳，通过大窗孔，可以进行拆装行星齿轮和半轴齿轮的操作。
普通齿轮式差速器的两个特性
A.对称式锥齿轮差速器中的运动特性关系式
速器中的主动件，与主减速器的从动齿轮6和行星齿轮轴5连成一体。
半轴齿轮1和2为差速器中的从动件。
行星齿轮即可随行星齿轮轴一起绕差速器旋转轴线公转，又可以绕行星齿轮轴轴线自转。
设在一段时间内，差速器壳转了NO圈，半轴齿轮1和2分别转了N1圈和N2（NO、N1和N2不一定是整数）圈，则当行星齿
轮只绕差速器旋转轴线公转而不自转时，行星齿轮拨动半轴齿轮1和2同步转动，则有:
N1=N2=NO
当行星齿轮在公转的同时，又绕行星齿轮轴轴线自转时，由于行星齿轮自转所引起一侧半轴齿轮1比差速器壳多转的圈数（N4）必然等于另一侧半轴齿轮2比差速器壳少转的圈数。
于是有：
N1=NO+N4和N2=NO-N4
以上两种情况，N1、N2与NO之间都有以下关系式:
N1+N2=2N0
若用角速度表示，应有:
gj1+32=2gjO
速度。
上式表明，左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍，这就是两半轴齿轮直径相等的对称式锥齿轮差速器的运
动特性关系式。
1,2-半轴齿轮；3-差速器壳；4-行星齿轮；5-行星齿轮轴；6-主减速器从动齿轮
图3差速器运动原理示意图
B对称式锥齿轮差速器中的转矩分配关系式
在以上差速器中，设输入差速器壳的转矩为M0，输出给左、右两半轴齿轮的转矩为M1和M2。
当与差速器壳连在一起的行星齿轮轴带动行星齿轮转动时，行星齿轮相当于一根横向杆，其中点被行星齿轮轴推动，左右两端带动半轴齿轮转动，作用在行星齿
轮上的推动力必然平均分配到两个半轴齿轮之上。
又因为两个半轴齿轮半径也是相等的。
所以当行星齿轮没有自转趋势时，差速器总是将转矩M0平均分配给左、右两半轴齿轮，即M1=M2=
0.5M0。
当两半轴齿轮以不同转速朝相同方向转动时，设左半轴转速
nl大于右半轴转速n2,则行星齿轮将按图4上实线箭头n4的方向绕行星齿轮轴轴颈5自转，此时行星齿轮
孔与行星齿轮轴轴颈间以及行星齿轮背部与差速器壳之间都产
设减小量为0.5Mf;而转得慢的右半轴齿轮得到的转矩M1增大，增大量也为0.5Mf。
因此，当左右驱动车轮存在转速差时，
M1=0.5（M0-Mf）
M2=0.5（M0+Mf）左、右车轮上的转矩之差等于折合到半轴齿轮上总的内摩擦力矩
Mf。
M2
XT
1-半轴齿轮；2-半轴齿轮；3-行星齿轮轴；4-行星齿轮
图4差速器扭矩分配示意图
差速器中折合到半轴齿轮上总的的内摩擦力矩Mf与输入差速器壳的转矩M0之比叫作差速器的锁紧系数K，即K=Mf/M0输出给转得快慢不同的左右两侧半轴齿轮的转矩可以写成:
M1=0.5M0（1-K）
M2=0.5M0（1+K）
示为:
Kb=M2/M1=（1+K”（1-K）锁紧系数K可以用来衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩分配特性，目前广泛使用的对称式锥齿轮差速器，其内摩擦力矩很小，
锁紧系数K为0.05〜0.15,输出到两半轴的最大转矩之比Kb=1.11〜1.35。
因此可以认为无论左右驱动轮转速是否相等，对称
式锥齿轮差速器总是将转矩近似平均分配给左右驱动轮的。
这样
但当
的转矩分配特性对于汽车在良好路面上行驶是完全可以的，汽车在坏路面行驶时，却会严重影响其通过能力。
例如当汽车的一侧驱动车轮驶入泥泞路面，由于附着力很小而打滑时，即使另—车轮是在好路面上，汽车往往不能前进。
这是因为对称式锥齿轮差速器平均分配转矩的特点，使在好路面上车轮分配到的转矩
只能与传到另一侧打滑驱动轮上很小的转矩相等，以致使汽车总
的牵引力不足以克服行驶阻力而不能前进。
为了提高汽车在坏路
同特点是在一侧驱动轮打滑时，能使大部分甚至全部转矩传给不打滑的驱动轮，充分利用另一侧不打滑驱动轮的附着力而产生足够的牵引力，使汽车继续行驶。
不对称圆锥齿轮式差速器
B抗滑差速器种类常用的抗滑差速器有：
强制锁止式差速器（机械锁止、电动锁止、气动锁止）、高摩擦自锁式差速器（有摩擦片式、滑块凸轮式等结构型式）、牙嵌式自由轮差速器和托森差速器等。
强制锁止式差速器：
在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁（见图
D—C5—9）。
可以用电磁阀控制的气缸操纵一个离合机构，使
一侧半轴与差速器壳相接合。
由该种差速器中的运动特性关系式:
gj1+^2=2gj0
如釘或32=30，则必有31=32,这就相当于把左右两半轴锁成一体一同旋转。
这样，当一侧驱动轮打滑而牵引力过小时，从
主减速器传来的转矩绝大部分部分配到另一侧驱动轮上，使汽车得以通过这样的路段。
强制锁止式差速器结构简单，但一般要在停车时进行操纵。
而且接上差速锁时，左右车轮刚性连接，将产生前转向困难，轮胎磨
损严重等问题。
1-活塞；2-活塞皮碗；3-气路管接头；4-工作缸；5-套管；6-半
器壳（待改）图D-C5-9强制锁止式差速器
托森差速器（扭力感应式限滑差速器）
左、右半轴蜗杆、蜗轮轴和蜗轮等组成。
差速器壳与主减速器的
被动齿轮相连。
三对蜗轮通过蜗轮轴固定在差速器壳上，分别与左、右半轴蜗杆相啮合，每个蜗轮两端固定有直齿圆柱直齿轮。
成对的蜗轮通过两端相互啮合的直齿圆柱齿轮发生联系。
差速器
外壳通过蜗轮轴带动蜗轮绕差速器半轴轴线转动，蜗轮再带动半轴蜗杆转动。
当汽车转向时，左、右半轴蜗杆出现转速差，通过
成对蜗轮两端相互啮合的直齿圆柱齿轮相对转动，使一侧半轴蜗
杆转速加快，另一侧半轴蜗杆转速下降，实现差速作用。
转速比差速器壳快的半轴蜗杆受到三个蜗轮给予的与转动方向相反的
附加转矩，转速比差速器壳慢的半轴蜗杆受到另外三个蜗轮给予
力大的驱动轮比附着力小的驱动轮得到的驱动转矩大。
速器
托森差速器又称蜗轮-蜗杆式差速器，其锁紧系数K为0.56,输
托森差速器
Torsen这个名字的由来取Torque-sensing
Traction感觉扭矩牵引，Torsen的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统，从Torsen差速器的结构视图中可以看到双蜗轮、蜗杆结构，正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能，这一特性限制了滑动。
在在弯道正常行驶时，前、后差速器的作用是传统差速器，蜗杆
齿轮不影响半轴输出速度的不同，
如车向左转时，右侧车轮比差
速器快，而左侧速度低，左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同
杆齿轮。
而当一侧车轮打滑时，蜗轮蜗杆组件发挥作用，通过托森差速器或液压式多盘离合器，极为迅速地自动调整动力分配。
『托森差速器-结构图』
杆3和4转动，此时3和4之间没有相对转动，于是红色的1轴和绿色的2轴以同一个速度旋转。
而当一侧车轴遇到较大的阻力而另一侧车轴空转的时候，例如红色车轴遇到较大的阻力，则一开始它静止不动，而差速器壳还在旋转，于是带动蜗杆齿轮4沿着红色轴滚动，4滚动的同时又带动3旋转，但是3与绿色的车轴2有自锁的效果，所以3的转动并不能带动绿色车轴2转动，于是3停止转动，同时又使得4也停止转动，于是4只能随着差速器壳的转动带动红色车轴旋转，即将扭矩分配给了红色车轴，
车辆脱困。
根据行驶状态使动力输出在前后桥间以25:
75〜75:
25连续变化，而且反应十分迅速，几乎不存在滞后（扭矩感应自锁式差速器的特点在前面也详细分析过），而且有电子稳定程序的支持，更进一步提高了动力分配的主动性。
三.托森建a器的H作原3
二托«鑒逮器的结枸与工件过程
托輕逵器与变谏器后简蓋相连•求要功黑足传遵腿功覘功率和平雷MLJS桥转速.其塔购如圉1所杀.它特螯連器齿轮轴I与—4£—
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伊顿差速器关于北美或韩国版本霸锐的后差速器，一直是个比较神秘的事件。
和很多车友一样，一开始我也是被弄的比较糊涂，并且受几张错误配图的影响，曾经一度以为它匹配的是涡轮蜗杆式的扭力感应式限滑差速器。
今日终于得到了几张这个差速器的实物图片，就借机和大家聊聊这个差速器。
从图片来看，我们终于可以
清楚肯定这是一个机械式自动控制锁止差速器，也即是我们在各大视频网站看见的那个差速锁。
下面简单说说它的工作原理。
从这张照片来看，可以明显看得出这个差速器与普通差速器的区
别。
差别就是在差速器中部靠近行星齿轮的地方，多了一些形状
奇怪的部件。
这是控制差速锁止的核心部件的一部分：
图片下方的是速度感应飞锤（内部有回位弹簧）和锁止杆（锁止杆是可以
自转的，其右侧可以清楚看见是加工成条状齿轮形式的，它和差速器壳体内部右侧的压紧齿轮相啮合），照片上部的机构是用于
锁止速度感应飞锤的棘爪及其固定杆、回位弹簧，受行星齿轮的十字节（姑且这么叫）的限制，棘爪只能绕固定杆旋转一个较小角度，固定杆则是纯粹的固定作用，不能转动。
在右侧半轴锥形齿轮的后面（图片无法看见），除了我们刚才提到的压紧齿轮外，
还有数片分别固定半轴锥形齿和差速器外壳的钢制主、被动摩擦
片。
半轴锥形齿和压紧齿轮之间的结合面是个波浪形的斜面，角度很小，压死摩擦片的力量主要由半轴锥形齿和压紧齿轮之间相对滑动时引起压紧齿轮的轴向位移产生（不明白可参考网络介绍）。
当车辆正常直线行驶时，这时左车轮（相应的左半轴、左半轴锥形齿轮）、差速器壳体、右车轮（相应的右半轴、右半轴锥形齿
轮）、压紧齿轮的速度是一样的，差速锁机构不发生作用，这时
生自转，因此无论速度有多高，速度感应飞锤的两个离心快也不会张开。
当车辆转弯或其中一侧车辆有打滑但轻微时，这时左车轮（相应的左半轴、左半轴锥形齿轮）、差速器壳体、右车轮（相应的右
半轴、右半轴锥形齿轮）、压紧齿轮的速度就会有差异，即V左
MV壳体MV右，由于V壳体MV右，因此此时锁止杆就会被压
紧齿轮带动发生自转并带动速度感应飞锤旋转。
但是，由于旋转的速度太慢，飞锤这时候仍然无法克服内部回位弹簧的张力而张开。
差速锁机构依然不发生作用。
阈值超过门槛），飞锤克服内部回位弹簧的张力而张开。
由于速度感应飞锤和棘爪之间间隙很小，因此飞锤就会被棘爪“捕获”而无法自转，相应地，这个动作会通过锁止杆而传递到压紧齿轮，
此时压紧齿轮和右侧半轴会因为速度差异而产生相对滑动，摩擦片就会被强力压死。
并且，速度差越大，压得越紧。
释放过程自行依葫芦推理。
从这张照片来看，可以明显看得出这个差速器与普通差速器的区
别。
差别就是在差速器中部靠近行星齿轮的地方，多了一些形状
奇怪的部件。
这是控制差速锁止的核心部件的一部分：
图片下方的是速度感应飞锤（内部有回位弹簧）和锁止杆（锁止杆是可以
自转的，其右侧可以清楚看见是加工成条状齿轮形式的，它和差速器壳体内部右侧的压紧齿轮相啮合），照片上部的机构是用于
锁止速度感应飞锤的棘爪及其固定杆、回位弹簧，受行星齿轮的十字节（姑且这么叫）的限制，棘爪只能绕固定杆旋转一个较小角度，固定杆则是纯粹的固定作用，不能转动。
在右侧半轴锥形
齿轮的后面（图片无法看见），除了我们刚才提到的压紧齿轮外，
片。
半轴锥形齿和压紧齿轮之间的结合面是个波浪形的斜面，角度很小，压死摩擦片的力量主要由半轴锥形齿和压紧齿轮之间相
对滑动时引起压紧齿轮的轴向位移产生（不明白可参考网络介绍）。
当车辆正常直线行驶时，这时左车轮（相应的左半轴、左半轴锥形齿轮）、差速器壳体、右车轮（相应的右半轴、右半轴锥形齿
轮）、压紧齿轮的速度是一样的，差速锁机构不发生作用，这时
生自转，因此无论速度有多高，速度感应飞锤的两个离心快也不会张开。
当车辆转弯或其中一侧车辆有打滑但轻微时，这时左车轮（相应的左半轴、左半轴锥形齿轮）、差速器壳体、右车轮（相应的右
半轴、右半轴锥形齿轮）、压紧齿轮的速度就会有差异，即V左
MV壳体MV右，由于V壳体MV右，因此此时锁止杆就会被压
紧齿轮带动发生自转并带动速度感应飞锤旋转。
但是，由于旋转的速度太慢，飞锤这时候仍然无法克服内部回位弹簧的张力而张开。
差速锁机构依然不发生作用。
同理推证，当车辆其中一侧车辆有严重打滑时（V壳体MV右且阈值超过门槛），飞锤克服内部回位弹簧的张力而张开。
由于速度感应飞锤和棘爪之间间隙很小，因此飞锤就会被棘爪“捕获”而无法自转，相应地，这个动作会通过锁止杆而传递到压紧齿轮，
此时压紧齿轮和右侧半轴会因为速度差异而产生相对滑动，摩擦
片就会被强力压死。
并且，速度差越大，压得越紧释放过程自行依葫芦推理。
完全看懂了上面文字的车友会发现，这种锁式差速器和牙嵌式锁止差速器仍然是有区别的，即----实现锁止的部件是摩擦片而不是齿轮或齿套。
那么，可能有车友会问：
摩擦片会不会不耐用?
我认为不必担心，实践证明这种钢制摩擦片是非常耐用的，对于
并非时时亡命越野的绝大部分车友而言，完全足够了。
高摩擦自锁式差速器（见汽车图解）
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滑块凸轮式差速器
滑块凸轮式差速器是利用滑块与凸轮之间产生较大数值的
内摩擦力矩，以提高锁紧系数的一种高摩擦自锁式差速器。
速器。
转矩由传动轴经凸缘盘1和轴间差速器分配给中桥主动曲
线齿锥齿轮18和后桥的传动轴26。
器壳27和盖24组成。
相连，其前端内表面有13个圆弧凹面。
外凸轮花键套25用花键与后桥传动轴26相连，其外表面有11个圆弧凹面。
主动套6前端与凸缘盘1用花键连接，后端空心套筒部分即装在内、外凸轮之间，空心套筒上铣出8条穿通槽，每个槽内装长、短滑块各一个。
所有滑块均可在槽内沿径向自由滑动。
为了使滑块及内、外凸轮磨损均匀，相邻两槽内滑块的装法不同，其中一个槽内长滑
块在前，短滑块在后，而另一槽内滑块装法则相反。
中桥主动曲线齿锥齿轮18和后桥传动轴26的转速相同，即轴间差速器没有差速作用。
此时，转矩由凸缘盘1输入，经主动套6,滑块7和8，内、外凸轮花键套9和25,分别传给中桥和后桥。
内、外凸轮花键套和主动套三者的转速相等。
当汽车转弯或在不平道路上行驶，或由于中、后桥驱动轮半
径不等等原因，前、后两驱动桥出现转速差时，主动套6槽内的
滑块，一方面随主动套旋转并带动内、外凸轮花键套旋转，同时
脱离传动的情况下实现差速。
且由于滑动与内、外凸轮间产生的摩擦力矩起作用，使慢转的驱动轮上可以得到比快转驱动轮更大的转矩。
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