电动汽车传动系统
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电动汽车传动系统
当传递转矩时，差速器壳通过斜面对行星齿轮轴
产生沿行星齿轮轴线方向的轴向力，该轴向力推动
行星齿轮使压盘将摩擦片压紧。当左、右半轴转速
不等时，主、从动摩擦片间产生相对滑转，从而产
生摩擦力矩。此摩擦力矩Tr与差速器所传递的转矩
T0成正比。可表示为
Tr
T0rf rd
fztan
(4—27)
式中，rf为摩擦片平均摩擦半径；rd为差速器壳v形
面中点到半轴齿轮中心线的距离；f为摩擦因数；z
为摩擦面数；β为V形面的半角。
摩擦片式差速器的锁紧系数k可达0．6，kb可达 4。这种差速器结构简单，工作平稳，可明显提高
汽车通过性。
电动汽车传动系统
3．强制锁止式差速器
当一个驱动轮处于附着系数较小的路面时，可 通过液压或气动操纵，啮合接合器(即差速锁)将差 速器壳与半轴锁紧在一起，使差速器不起作用，这 样可充分利用地面的附着系数，使牵引力达到可能 的最大值。使用中，在汽车进入难行驶路段之前操 纵差速锁锁止差速器；在驶出难行驶路段刚进入较 好路段时，应及时将差速锁松开，以避免出现因无 差速作用带来的不良后果。
ω1+ ω 2=2 ω 0 (4—22) 当一侧半轴不转时，另一侧半轴将以两倍的差
连器壳体角速度旋转；当差速器壳体不转时，左右 半轴将等速反向旋转。
图4—26 普通锥齿轮式差速器 示意图
电动汽车传动系统
根据力矩平衡可得
T1+T2=T0 (4—23) T2-T1=Tr 差速器性能常以锁紧系数k来表征，定义为差速 器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比，由下 式确定
k=Tr／T0 (4—24) 结合式(4-23)可得
T1=0．5T0(1-k) (4—25) T2=0．5T0(1+k) 定义半轴转矩比kb=T2／T1，则kb与k之间有 kb=(1+k)/(1-k) (电4动—汽车传2动6系)统
普通锥齿轮差速器的锁紧系数k一般为0.05— 0.15，两半轴转矩比kb为1.11—1.35，这说明左、 右半轴的转矩差别不大，故可以认为分配给两半轴 的转矩大致相等，这样的分配比例对于在良好路面 上行驶的汽车来说是合适的。但当汽车越野行驶或 在泥泞、冰雪路面上行驶，一侧驱动车轮与地面的 附着系数很小时，尽管另一侧车轮与地面有良好的 附着，其驱动转矩也不得不随附着系数小的一侧同 样地减小，无法发挥潜在牵引力，以致汽车停驶。
对于装有强制锁止式差速器的4x2型汽车，假设一 驱动轮行驶在低附着系数φmin的路面上，另一驱动 轮行驶在高附着系数φ的路面上，这样装有普通锥 齿轮差速器的汽车所能电动发汽车挥传动系的统 最大牵引力Ft为
Ft G 22 mi nG 22 mi nG 2 min
(4—28)
式中，G2为驱动桥上的负荷。 如果差速器完全锁住，则汽车所能发挥的最大
电动汽车传动系统
为此，在驱动桥的左、右车轮间都装有轮间差速器。 在多桥驱动的汽车上还常装有轴间差速器，以提高通过性， 同时避免在驱动桥间产生功率循环及由此引起的附加载荷、 传动系零件损坏、轮胎磨损和燃料消耗等。
差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴 有可能以不同角速度转动。差速器按其结构特征可分为齿 轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。 一、差速器结构形式选择
电动汽车传动系统
图4-28 滑块凸轮式差速器 1-差速器壳 2-滑块 3-外凸轮 4-内凸轮
电动汽车传动系统
(三)蜗轮式差速器
蜗轮式差速器(图4—29)也是一种高摩擦自锁差 速器。蜗杆2、4同时与行星蜗轮3与半轴蜗轮1、5 啮合，从而组成一行星齿轮系统。这种差速器半轴 的转矩比为
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2. 摩擦片式差速器
为了增加差速器的内摩 擦力矩，在半轴齿轮7与 差速器壳1之间装上了摩 擦片2(图4-27)。两根行星 齿轮轴5互相垂直，轴的 两端制成V形面4与差速器 壳孔上的V形面相配，两 个行星齿轮轴5的V形面是 反向安装的。每个半轴齿 图4-27 摩擦片式差速器 轮背面有压盘3和主、从 1-差速器壳 2-摩擦片 3动摩擦片2，主、从动摩 压盘 4-V形面 5-行星齿轮 擦片2分别经花键与差速 轴 6-行星齿轮 7-半轴齿轮
4.4.4 差速器设计 车辆在行驶过程中，左、右车轮在同一时间
内所滚过的路程往往是不相等的，如转弯、左右两 轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的 负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮 接触的路面条件不同，行驶阻力不等等。
如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转 弯行驶或直线行驶，均会引起车轮在路面上的滑移 或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗， 另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。
牵引力F't为F t' G 2 2G 2 2mi nG 2 2(m)in (4—29)
可见，采用差速锁将普通锥齿轮差速器锁住， 可使汽车的牵引力提高(φ+ φmin)/2φmin倍，从而提 高了汽车通过性。
当然，如果左、右车轮都处于低附着系数的路 面，虽锁住差速器，但牵引力仍超过车轮与地面间 的附着力，汽车也无法行驶。
电动汽车传动系统
强制锁止式差速器可充分利用原差速器结构， 其结构简单，操作方便。目前，许多使用范围比较 广的重型货车上都装用差速锁。
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(二)滑块凸轮式差速器 图4—28为双排径向滑块凸轮式差速器。
差速器的主动件是与差速器壳1连接在一起的 套，套上有两排径向孔，滑块2装于孔中并可作径 向滑动；滑块两端分别与差速器的从动元件内凸轮 4和外凸轮3接触。内、外凸轮分别与左、右半轴 用花健连接。当差速器传递动力时，主动套带动滑 块并通过滑块带动内、外凸轮旋转，同时允许内、 外凸轮转速不等。理论上凸轮形线应是阿基米德螺 线，为加工简单起见，可用圆弧曲线代替。
(一)对称锥齿轮式差速器 汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具
有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它又可分为普 通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器 等。
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1．普通锥齿轮式差速器 由于普通锥齿轮式差速器结构简单、工作平稳
可靠，所以广泛应用于一般使用条件的汽车驱动桥 中。图4—26为其示意图， 根据运动分析可得
当传递转矩时，差速器壳通过斜面对行星齿轮轴
产生沿行星齿轮轴线方向的轴向力，该轴向力推动
行星齿轮使压盘将摩擦片压紧。当左、右半轴转速
不等时，主、从动摩擦片间产生相对滑转，从而产
生摩擦力矩。此摩擦力矩Tr与差速器所传递的转矩
T0成正比。可表示为
Tr
T0rf rd
fztan
(4—27)
式中，rf为摩擦片平均摩擦半径；rd为差速器壳v形
面中点到半轴齿轮中心线的距离；f为摩擦因数；z
为摩擦面数；β为V形面的半角。
摩擦片式差速器的锁紧系数k可达0．6，kb可达 4。这种差速器结构简单，工作平稳，可明显提高
汽车通过性。
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3．强制锁止式差速器
当一个驱动轮处于附着系数较小的路面时，可 通过液压或气动操纵，啮合接合器(即差速锁)将差 速器壳与半轴锁紧在一起，使差速器不起作用，这 样可充分利用地面的附着系数，使牵引力达到可能 的最大值。使用中，在汽车进入难行驶路段之前操 纵差速锁锁止差速器；在驶出难行驶路段刚进入较 好路段时，应及时将差速锁松开，以避免出现因无 差速作用带来的不良后果。
ω1+ ω 2=2 ω 0 (4—22) 当一侧半轴不转时，另一侧半轴将以两倍的差
连器壳体角速度旋转；当差速器壳体不转时，左右 半轴将等速反向旋转。
图4—26 普通锥齿轮式差速器 示意图
电动汽车传动系统
根据力矩平衡可得
T1+T2=T0 (4—23) T2-T1=Tr 差速器性能常以锁紧系数k来表征，定义为差速 器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比，由下 式确定
k=Tr／T0 (4—24) 结合式(4-23)可得
T1=0．5T0(1-k) (4—25) T2=0．5T0(1+k) 定义半轴转矩比kb=T2／T1，则kb与k之间有 kb=(1+k)/(1-k) (电4动—汽车传2动6系)统
普通锥齿轮差速器的锁紧系数k一般为0.05— 0.15，两半轴转矩比kb为1.11—1.35，这说明左、 右半轴的转矩差别不大，故可以认为分配给两半轴 的转矩大致相等，这样的分配比例对于在良好路面 上行驶的汽车来说是合适的。但当汽车越野行驶或 在泥泞、冰雪路面上行驶，一侧驱动车轮与地面的 附着系数很小时，尽管另一侧车轮与地面有良好的 附着，其驱动转矩也不得不随附着系数小的一侧同 样地减小，无法发挥潜在牵引力，以致汽车停驶。
对于装有强制锁止式差速器的4x2型汽车，假设一 驱动轮行驶在低附着系数φmin的路面上，另一驱动 轮行驶在高附着系数φ的路面上，这样装有普通锥 齿轮差速器的汽车所能电动发汽车挥传动系的统 最大牵引力Ft为
Ft G 22 mi nG 22 mi nG 2 min
(4—28)
式中，G2为驱动桥上的负荷。 如果差速器完全锁住，则汽车所能发挥的最大
电动汽车传动系统
为此，在驱动桥的左、右车轮间都装有轮间差速器。 在多桥驱动的汽车上还常装有轴间差速器，以提高通过性， 同时避免在驱动桥间产生功率循环及由此引起的附加载荷、 传动系零件损坏、轮胎磨损和燃料消耗等。
差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴 有可能以不同角速度转动。差速器按其结构特征可分为齿 轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。 一、差速器结构形式选择
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图4-28 滑块凸轮式差速器 1-差速器壳 2-滑块 3-外凸轮 4-内凸轮
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(三)蜗轮式差速器
蜗轮式差速器(图4—29)也是一种高摩擦自锁差 速器。蜗杆2、4同时与行星蜗轮3与半轴蜗轮1、5 啮合，从而组成一行星齿轮系统。这种差速器半轴 的转矩比为
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2. 摩擦片式差速器
为了增加差速器的内摩 擦力矩，在半轴齿轮7与 差速器壳1之间装上了摩 擦片2(图4-27)。两根行星 齿轮轴5互相垂直，轴的 两端制成V形面4与差速器 壳孔上的V形面相配，两 个行星齿轮轴5的V形面是 反向安装的。每个半轴齿 图4-27 摩擦片式差速器 轮背面有压盘3和主、从 1-差速器壳 2-摩擦片 3动摩擦片2，主、从动摩 压盘 4-V形面 5-行星齿轮 擦片2分别经花键与差速 轴 6-行星齿轮 7-半轴齿轮
4.4.4 差速器设计 车辆在行驶过程中，左、右车轮在同一时间
内所滚过的路程往往是不相等的，如转弯、左右两 轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的 负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮 接触的路面条件不同，行驶阻力不等等。
如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转 弯行驶或直线行驶，均会引起车轮在路面上的滑移 或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗， 另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。
牵引力F't为F t' G 2 2G 2 2mi nG 2 2(m)in (4—29)
可见，采用差速锁将普通锥齿轮差速器锁住， 可使汽车的牵引力提高(φ+ φmin)/2φmin倍，从而提 高了汽车通过性。
当然，如果左、右车轮都处于低附着系数的路 面，虽锁住差速器，但牵引力仍超过车轮与地面间 的附着力，汽车也无法行驶。
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强制锁止式差速器可充分利用原差速器结构， 其结构简单，操作方便。目前，许多使用范围比较 广的重型货车上都装用差速锁。
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(二)滑块凸轮式差速器 图4—28为双排径向滑块凸轮式差速器。
差速器的主动件是与差速器壳1连接在一起的 套，套上有两排径向孔，滑块2装于孔中并可作径 向滑动；滑块两端分别与差速器的从动元件内凸轮 4和外凸轮3接触。内、外凸轮分别与左、右半轴 用花健连接。当差速器传递动力时，主动套带动滑 块并通过滑块带动内、外凸轮旋转，同时允许内、 外凸轮转速不等。理论上凸轮形线应是阿基米德螺 线，为加工简单起见，可用圆弧曲线代替。
(一)对称锥齿轮式差速器 汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具
有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它又可分为普 通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器 等。
电动汽车传动系统
1．普通锥齿轮式差速器 由于普通锥齿轮式差速器结构简单、工作平稳
可靠，所以广泛应用于一般使用条件的汽车驱动桥 中。图4—26为其示意图， 根据运动分析可得