托森差速器设计

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越野汽车托森轮间差速器的效率研究

越野汽车托森轮间差速器的效率研究

收稿日期:2010-09-11作者简介:王欢(1977-),女,湖北十堰人,硕士,从事机械设计、机械原理和先进制造技术等方面的研究。

普通的圆锥行星齿轮式差速器将转矩平均分配给左、右驱动车轮,这样的分配比例在汽车越野行驶或在泥泞、冰雪路上行驶,且一侧驱动车轮与地面的附着系数很小时,有陷车而不能前进的危险。

限(防)滑差速器它使大部分甚至全部扭矩传给另外一个不滑转的驱动轮,以充分利用这一驱动轮的附着力而产生足够的牵引力,大大提高了汽车在双附着系数路面上的动力性和通过性,显著改善了汽车操纵稳定性,有效提高了汽车行驶安全性[1]。

因此,防滑差速器首先在越野汽车、中型和重型汽车、多功能汽车、工程机械以及拖拉机等车辆上得到广泛应用,近年在轿车和商务车上也有采用。

限(防)滑差速器的结构形式主要有自锁式和强制锁止式。

自锁式又可分为高摩擦式、变传动比式、自由轮式3种[1]。

蜗轮蜗杆式、摩擦片式、滑块凸轮式等差速器都属于高摩擦限滑差速器。

蜗轮蜗杆式差速器是高摩擦式差速器中综合性能相当出众的一种,它可以根据各个轮对牵引力的需求而分配扭矩的输出,最为难得的是这样的分配完全靠机械装置类实现,反应迅速而准确。

doi :10.3969/j.issn.1008-5483.2010.04.009越野汽车托森轮间差速器的效率研究王欢,孙传琼,孙国兴(湖北汽车工业学院机械工程系,湖北十堰442002)摘要:蜗轮蜗杆式托森差速器克服普通锥齿轮差速器将转矩平均分配给左、右驱动车轮而防滑能力差的缺点,有效地提高了汽车的通过性和安全性。

首先阐述了托森轮间差速器的结构组成、工作原理、转矩分配原理以及性能评价指标,然后对差速器的效率进行了分析,最后通过实例计算某越野汽车上托森差速器的效率。

关键词:托森差速器;蜗轮蜗杆式;限滑差速器;锁紧系数;转矩比;效率中国分类号:U463.218+.4文献标志码:A文章编号:1008-5483(2010)04-0035-04Research on Efficiency of Torsen Inter-wheel Differentialfor Off-road VehicleWang Huan ,Sun Chuanqiong ,Sun Guoxing(Dept.of Mechanical Engineering ,Hubei Automotive Industries Institute ,Shiyan 442002,China )Abstract :The structure and composition,working principle ,torque distribution principle and the performance evaluation parameters of Torsen inter-wheel differential were introduced.The efficiency of Torsen differential was analyzed ,and the efficiency of Torsen differential for an off-road vehicle was calculated.Key words :Torsen differential ;worm gear ;limited differential ;locking coefficient ;torque ratio ;efficiency湖北汽车工业学院学报Journal of Hubei Automotive Industries Institute第24卷第4期2010年12月Vol.24No.4Dec.2010湖北汽车工业学院学报2010年12月1蜗轮蜗杆式托森轮间差速器蜗轮蜗杆式托森差速器利用蜗杆传动的不可逆性原理和齿面高摩擦条件,使差速器根据其内部差动转矩(差速器的内摩擦力矩)大小而自动锁死或松开,即在差速器内差动转矩较小时起差速作用,而过大时自动将差速器锁死,有效地提高了汽车的通过性。

托森差速器建模及运动仿真

托森差速器建模及运动仿真

托森差速器建模及运动仿真关亮亮;赖文铁;徐宏波;徐子豪【摘要】汽车差速器是能够使左、右两个驱动轮实现以不同转速转动的一种机构.主要由左右半轴齿轮、行星齿轮(至少一组)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.托森(Torsen)差速器就是众多差速器中十分著名的一种.文章将针对托森差速器,在3D建模软件Solid Works中建立装配模型,并对其进行运动学仿真,通过对运动学仿真结果分析,得到其运动特性.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)012【总页数】3页(P85-87)【关键词】托森差速器;运动仿真;Solid Works【作者】关亮亮;赖文铁;徐宏波;徐子豪【作者单位】辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州 121001;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州 121001;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州 121001;辽宁工业大学汽车与交通工程学院,辽宁锦州 121001【正文语种】中文【中图分类】TP23引言汽车差速器是一种能够使左、右驱动轮实现不同速度转动的机械结构。

功用是当汽车转弯或驶过不平路面时,允许左右车轮以不同转速滚动,进而保证两侧驱动车轮作纯滚动。

Torsen(托森)差速器,是一种由美国人发明的差速器,从最初的A型差速器到B 型,再到现在的托森C 型差速器,一共经历三代产品。

它利用蜗轮蜗杆传动的不可逆性原理和齿面高摩擦条件,使差速器根据其内部差动转矩的大小而自动锁死或松开,这样可以有效地提高汽车的通过能力。

本文将针对第一代托森差速器,即A 型托森差速器(如图1 所示),进行3D 模型建立和装配及运动仿真,并对其差速结果和运动学特性进行分析。

图1 托森差速器1 装配模型本文章所建立3D 模型的A 型托森差速器,其主要参数如下:表1 托森差速器主要参数?利用三维软件Solid Works 建立模型如下图所示:图2 托森差速器三维装配透视图2 运动仿真2.1 仿真设置分别按以下几种工况进行运动仿真。

~$uattro

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quattro所属分类:相关技术● 奥迪quattro提到全时四驱,相信很多人脑海里都会闪现一个词,那就是奥迪的quattro!奥迪是最早将四轮驱动装置运用在拉力赛中并取得巨大成功的车厂。

那么究竟什么是quattro?quattro一词在意大利语中就是“四”的意思,而对于奥迪来说quattro还有其他含义。

1980年奥迪公司研发了quattro四轮驱动系统,并把它装备在一辆基于奥迪80底盘的双门轿车上,这辆轿车的名字也叫Quattro。

另外奥迪旗下还有一家名叫quattro的子公司,专门实验和研发高性能车型。

因此,quattro既代表着奥迪四驱技术,又代表一种车型,还是一家公司的名字。

『托森差速器结构图』提到了quattro,很多人又会紧接着联想到另外一个词那就是Torsen差速器,在这里我们翻译成托森差速器。

托森差速器是一个扭矩感应式限滑差速器,在quattro系统中,它作为中央差速器安装在变速箱的输出端,动力从变速箱出来后会先经过托森差速器,之后再分配到前后桥。

多数带有quattro标志的奥迪车都装备了托森差速器,对于这些车来说,托森差速器是实现全时四轮驱动的核心部件。

● 关于托森差速器的作用原理,我再次引用百度百科里的解释: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步啮合齿轮。

此时蜗轮蜗杆并没有锁止,因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。

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。

托森差速器的设计说明书(可编辑)

托森差速器的设计说明书(可编辑)

托森差速器的设计说明书(可编辑)本科毕业设计(论文)通过答辩目录一 . 托森差速器的简介 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1二 . 托森差速器的工作原理 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2三 . 蜗轮、蜗杆设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5四 . 蜗杆前、后轴的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9五 . 空心轴的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 0六 . 直齿圆柱齿轮设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 1七 . 蜗轮轴设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 4八 . 差速器外壳的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 6九 . 参考车型相关数据 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 7十 . 设计心得 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - 1 7十一参考文献 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 0本科毕业设计(论文)通过答辩一 . 托森差速器的简介每辆汽车都要配备有差速器, 我们知道普通差速器的作用: 第一 , 它是一组减速齿轮, 使从变速箱输出的高转速转化为正常车速; 第二, 可以使左右驱动轮速度不同, 也就是在弯道时对里外车轮输出不同的转速以保持平衡。

托森差速器工作原理

托森差速器工作原理

托森差速器工作原理
托森差速器是一种用于驱动车辆的差速器。

它的作用是将输入的驱动力分配给车轮,同时允许车轮在转弯时以不同的速度旋转。

托森差速器主要由三个主要的部件组成:输入轴、输出轴和环差齿轮。

输入轴连接到发动机,输出轴连接到车轮,而环差齿轮连接输入轴和输出轴之间。

在正常行驶时,输入轴的转速和输出轴的转速是相等的,而差速器不起作用。

然而,当车辆转弯时,内外车轮的旋转速度是不同的。

这时,差速器就起到了关键作用。

当车辆转弯时,内侧车轮需要走过一个较小的转弯半径,因此它需要以更快的速度旋转。

而外侧车轮则需要走过一个较大的转弯半径,因此它需要以较慢的速度旋转。

这就导致了内外车轮之间的转速差异。

差速器通过环差齿轮来解决这个问题。

环差齿轮是由齿轮臂和两个侧齿轮组成,在内外轮之间传递动力。

当车辆转弯时,内侧车轮和外侧车轮的旋转速度差异会导致环差齿轮转动。

这使得内外轮之间的转速差异通过差速器来平衡。

具体而言,环差齿轮的齿轮臂会根据车辆转弯的方向和速度差异来分配输送给内外轮的动力。

差速器会自动调节输出轴和输入轴之间的转速差异,以保持内外车轮之间的适当转速差异。

总而言之,托森差速器的工作原理是通过环差齿轮来平衡车辆转弯时内外车轮的转速差异,从而确保适当的动力分配和车辆的稳定性。

托森差速器的设计说明书(可编辑)

托森差速器的设计说明书(可编辑)

托森差速器的设计说明书(可编辑)本科毕业设计(论文)通过答辩目录一 . 托森差速器的简介 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1二 . 托森差速器的工作原理 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2三 . 蜗轮、蜗杆设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5四 . 蜗杆前、后轴的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9五 . 空心轴的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 0六 . 直齿圆柱齿轮设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 1七 . 蜗轮轴设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 4八 . 差速器外壳的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 6九 . 参考车型相关数据 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1 7十 . 设计心得 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - 1 7十一参考文献 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 0本科毕业设计(论文)通过答辩一 . 托森差速器的简介每辆汽车都要配备有差速器, 我们知道普通差速器的作用: 第一 , 它是一组减速齿轮, 使从变速箱输出的高转速转化为正常车速; 第二, 可以使左右驱动轮速度不同, 也就是在弯道时对里外车轮输出不同的转速以保持平衡。

quattro托森差速器组成结构

quattro托森差速器组成结构

1. 概述quattro托森差速器作为一种汽车差速器的创新型产品,其结构组成对于汽车的性能和稳定性都具有重要意义。

本文将围绕quattro托森差速器的组成结构展开详细介绍,以帮助读者更全面地了解和理解这一汽车技术的重要组成部分。

2. quattro托森差速器的基本原理quattro托森差速器是一种利用托森韦莱原理实现四轮驱动的差速器。

其基本原理是通过差速器来控制车轮间的转速差,从而实现四轮独立驱动,提高汽车在复杂路况下的牵引力和稳定性。

3. quattro托森差速器的组成结构3.1 中央差速器quattro托森差速器的中央差速器位于车辆的中央传动轴上,主要作用是控制前后轮的转速差。

中央差速器通常采用机械式或电子式差速锁的结构,以确保在必要时能够将动力合理地分配给前后轮。

3.2 后桥差速器在quattro托森差速器中,后桥差速器负责控制后轮左右轮的转速差。

后桥差速器通常采用机械式或电子式差速锁,以确保在车辆转向或路况复杂时能够有效地分配驱动力。

3.3 前桥差速器与后桥差速器类似,前桥差速器负责控制前轮左右轮的转速差。

通过前桥差速器的合理设计,quattro托森差速器能够更加灵活地调整前轮的牵引力,提高汽车在复杂路况下的通过能力。

4. quattro托森差速器的优势与应用4.1 提高牵引力和稳定性quattro托森差速器通过对车轮转速差的控制,能够提高汽车在泥泞、雪地等复杂路况下的牵引力和稳定性,有效提高驾驶安全性。

4.2 适应不同路况由于其灵活的四轮独立驱动特性,quattro托森差速器能够适应各种不同路况下的驾驶需求,包括干燥、湿滑、崎岖等多种路况。

4.3 提升车辆性能quattro托森差速器的应用不仅提高了车辆的牵引和稳定性,还能够提升汽车的整体性能,如加速性能、制动性能等,从而提高了车辆的竞争力。

5. quattro托森差速器的发展趋势5.1 智能化控制随着汽车科技的不断发展,未来quattro托森差速器将更加注重智能化控制,通过先进的传感器和控制系统,实现更加精准的差速调节,提高汽车在各种复杂路况下的适应能力。

托森差速器76

托森差速器76

托森差速器自87年在奥迪80和奥迪90quattro车被采用。

托森差速器的出现替代了人工锁止。

对于后轮驱动安装一个速度差速锁。

这意味着动态行驶:他被手动接通和关闭速度差速。

驱动轴动力传送从驱动轴经过空心轴传递到了托森差速器壳体.托森差速器分配驱动力,通过主动齿轮传递到前轴驱动,另一侧经过万向轴的法兰盘传递到后轴驱动.主动齿轮齿轮组1档和2档齿轮组5档和R 档空心轴齿轮组3档和4档托森差速器万向轴的法兰盘转速调整•托森差速器调整不同的路面车轮转速(例如转弯)•这个功能与普通差速器相同.在不同路面附着力的驱动力分配•在一个驱动轮位于附着力小的路面,托森差速器就分配给位于附着力大的路面的车轴以更大的驱动力.概念Torsen托森是Gleason公司的注册商品名称,其意义为:“扭矩感差异”.Torsen托森引自于英文单词Torque Sensing(扭矩感)Torsen托森概念完成了差异的两个重要的任务:转速调整和动力传递蜗轮传动的基本原理被在托森差速器中引入:蜗轮传动可以被设计为高或低的锁紧系数.锁紧系数的大小依赖于蜗轮的螺旋角度和蜗轮传动的摩擦情况.越平坦的螺旋角度,锁紧系数的越大,锁紧作用大小的设计为使蜗轮传动实现自动联锁的功能。

在一定的负载下从蜗杆实现驱动,不能反向传动。

(举升器功能)越陡的螺旋角度,锁紧系数的越小,自动联锁的功能失效。

驱动力不仅可从蜗轮而且也可以从蜗杆传动(蜗轮蜗杆转向)托森差速器的锁紧系数大约为1:3.5,为上述两种设计的中间值。

车轮差速器原理在普通的差速器在两端输出力矩总是相同的,每一端输出获得50%的驱动力,这意味着最小的动力输出限制另一端动力输出的大小(总是50%对50%)。

差速锁止的功能下50%对50%分配被取消。

蜗杆蜗轮差速的锁紧系数的定义锁紧系数说明的是在两个输出动力的最大的差异情况。

托森差速器的锁紧系数大约为1:3.5,也就是说一侧获得的力矩是另一侧力矩的3.5倍。

奥迪托森中央差速器工作原理

奥迪托森中央差速器工作原理

奥迪托森中央差速器工作原理奥迪托森中央差速器(Audi Torsen Center Differential)是一种自动四驱系统,它采用了托森差速器来分配马力到前后车轮,以提供更好的牵引力和操控性能。

下面是关于奥迪托森中央差速器工作原理的详细解释:1. 引言奥迪托森中央差速器是一种全时四驱系统,它通过分配马力到前后车轮以实现更好的牵引力和驾驶性能。

这种差速器的设计基于托森差速器原理,其核心是一个特殊的齿轮组合,可以根据需要改变前后车轮的驱动力分配。

2. 托森差速器的基本原理托森差速器是一种机械式的差速器,由一对齿轮组成,分别连接到前后车轴。

这对齿轮之间有一个中间齿轮,可以转动但不能滑动。

当车辆行驶时,发动机的马力通过传动系统传递到差速器中。

如果车辆行驶在直线上,两个驱动轮的转速是相同的,这时中间齿轮不会转动,马力平均分配到前后车轮上。

当车辆转弯时,内侧车轮需要行驶的距离更短,转速更快,而外侧车轮需要行驶的距离更长,转速更慢。

这时,中间齿轮会开始转动,以允许前后车轮之间的差异。

3. 奥迪托森中央差速器的工作原理奥迪托森中央差速器在基本的托森差速器原理上进行了改进和优化,以适应更高性能的要求。

它采用了液体驱动的托森差速器,具有自动调节的功能。

奥迪托森中央差速器中,中间齿轮由液体填充的多板湿式离合器来代替。

这些湿式离合器由液压系统控制,根据车辆的行驶状况和驾驶需求,调节前后车轮的驱动力分配。

当车辆行驶在直线上或者牵引力要求相同时,湿式离合器处于开启状态,马力平均分配到前后车轮上,提供最佳的牵引力。

当车辆行驶在弯道上或者有不同的牵引力需求时,液压系统会调节湿式离合器的压力,使其逐渐关闭。

这样,更多的马力会传递到有更好牵引力的车轮上,以提供更好的操控性能。

奥迪托森中央差速器还可以根据车辆的行驶情况,实时监测车轮的转速、加速度、转向角度等参数,以快速响应驾驶需求并进行调整。

这种自动调节的特性使得奥迪托森中央差速器能够在不同的路况下提供最佳的驾驶性能。

一种高效润滑的托森式差速器[实用新型专利]

一种高效润滑的托森式差速器[实用新型专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820763676.X(22)申请日 2018.05.21(73)专利权人 湖北北辰传动系统技术有限公司地址 437100 湖北省咸宁市咸安区金桂大道北侧(长江产业园内)3幢(72)发明人 李拥军 (51)Int.Cl.F16H 48/06(2012.01)(54)实用新型名称一种高效润滑的托森式差速器(57)摘要本实用新型提供了一种高效润滑的托森式差速器,属于汽车技术领域。

本差速器包括左端盖、若干个左旋行星轮、右旋太阳轮、差速器壳体、左旋太阳轮、若干个与左旋行星轮一一对应的右旋行星轮和右端盖,左旋行星轮置于对应的安装孔一内且同时与右旋太阳轮啮合,右旋行星轮置于对应的安装孔二内且同时与左旋太阳轮啮合,左端盖、右端盖均通过螺栓与差速器壳体相连,左旋行星轮与左端盖之间、左旋行星轮与差速器壳体之间、右旋行星轮与右端盖之间、右旋行星轮与差速器壳体之间分别通过一平面轴承相连。

本实用新型具有密封性好、维护周期长等优点。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 208185395 U 2018.12.04C N 208185395U1.一种高效润滑的托森式差速器,其特征在于,本差速器包括左端盖(11)、若干个左旋行星轮(12)、右旋太阳轮(23)、差速器壳体(3)、左旋太阳轮(13)、若干个与左旋行星轮(12)一一对应的右旋行星轮(22)和右端盖(21),所述差速器壳体(3)的左侧具有与左旋行星轮(12)一一对应的安装孔一(14),所述左旋行星轮(12)置于对应的安装孔一(14)内且同时与右旋太阳轮(23)啮合,所述差速器壳体(3)的右侧具有与右旋行星轮(22)一一对应的安装孔二(24),所述右旋行星轮(22)置于对应的安装孔二(24)内且同时与左旋太阳轮(13)啮合,所述左端盖(11)、右端盖(21)均通过螺栓与差速器壳体(3)相连,所述左旋行星轮(12)与左端盖(11)之间、左旋行星轮(12)与差速器壳体(3)之间、右旋行星轮(22)与右端盖(21)之间、右旋行星轮(22)与差速器壳体(3)之间分别通过一平面轴承(4)相连。

托森差速器

托森差速器

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托森差速器
牵引力自感应式扭矩分配的设备
01 结构
03 特点
目录
02 工作原理 04 实际应用
基本信息
托森式差速器(Torsen differential),也称为托森式自锁差速器,它利用蜗轮蜗杆传动的不可逆性原理和 齿面高摩擦条件,使差速器根据其内部差动转矩(即差速器的内摩擦转矩)的大小而自动锁死或松开,即当差速器 内差动转矩较小时起差速作用,而当差速器内差动转矩过大时差速器将自动锁死,这样可以有效地提高汽车的通 过能力。
缺点
但是托森式限滑差速器与其他的扭矩感应式限滑差速器相比起来结构相对复杂,重量大,造价也相对比较昂 贵;同时蜗轮蜗杆传动副的高内摩擦力矩,也增加了零件磨损,对使用寿命不利。
实际应用
1
中央差速器
2
中央差速器及 后桥差速器
3
前桥差速器及 后Biblioteka 差速器4前桥差速器
5
后桥差速器
中央差速器
阿尔法·罗密欧Q4四驱系统: 156, 159, Brera 奥迪quattro四驱系统: 奥迪Quattro (from 1987) 奥迪80,奥迪S2,奥迪RS2 Avant 奥迪 100 /奥迪 200 /奥迪 5000 奥迪Coupé quattro 奥迪A4 quattro,奥迪 S4,奥迪RS4 奥迪A5,奥迪S5 奥迪A6,奥迪S6,奥迪RS6 奥迪A8,奥迪S8 奥迪Q5
托森差速器是利用蜗轮蜗杆传动副的高内摩擦力矩Mr进行转矩分配的。而内摩擦力矩Mr又取决于两端输出轴 的相对转速。当两端输出轴的相对转速差比较小时,后端蜗轮带动蜗杆摩擦力亦较小,通过差速器直齿圆柱齿轮 吸收两侧输出轴的转速差。当前轴蜗杆转速较高时,蜗轮驱动蜗杆的摩擦力矩也较大,差速器将抑制该车轮的空 转,将输入转矩Mo多分配到后端输出轴上,转矩分配为M1=1/2(Mo-Mr),M2=1/2(Mo+Mr)。

汽车四驱系统介绍

汽车四驱系统介绍

第1章差速器/差速锁——不能混淆的基础概念!1.1差速器从世界上第一辆汽车的诞生之后不久,差速器这个东西也就随之诞生了,它存在的意义只有一个——为了汽车能正常转弯。

过去的马车两侧车轮是通过一根硬轴链接的,所以两侧的车轮的转速永远是相同的,因为无法差速,转弯的时候内侧的车轮除了滚动摩擦外还会有滑动摩擦,还好马车的车轮是木头做的,耐磨……同理汽车在转弯的时候也会有同样的问题,如果还是采用一根硬轴链接,那么转弯时汽车的轮胎等部件将会受到严重的损伤。

为了解决这个问题,当今汽车都是两个半轴的设计,将两个半轴链接起来的就是差速器,有了差速器也就允许两侧车轮有转速差。

『直行状态下差速器不工作』『转弯状态下差速器工作』能达到实现两侧车轮转速不一样,最重要的是差速器里面的一组行星齿轮。

为了通俗易懂,我们做一个比喻:差速器壳体里面的一组行星齿轮就可以抽象地看作为只有一个齿的“齿轮”,也就是一根棍子,这个棍子可以链接两侧的半轴,并带动两个半轴旋转。

注意,这个棍子除了随着传动轴公转,同时还可以自转。

如果两侧的车辆受到的摩擦力是相同的,那么这根棍子就不会有自转,即两侧车轮转速也相同;如果有一侧车轮受到的摩擦力大于另一侧,那么这根棍子本身就会发生自转,这样在不改变公转转速的情况加上自转,就可以达到两侧转速不一样的目的。

也就是说,如果一侧的轮子被卡死不能转动了,那也无妨,虽然动力依然存在,但这个会自转的棍子就会带动那个没有被卡死的轮子转动。

如果再加上更多的棍子,也就形成了齿轮,即行星齿轮,也是差速器的核心部分。

当今的汽车通常有一组四个行星齿轮。

优点:可以让车辆正常转弯,允许两侧车轮有转速差;缺点:在越野路况下差速器会影响车辆的脱困性。

小贴士:一般来说,越野性能的是否优良一般是由两个指标来判断的。

①通过性:接近角、离去角、车身最小离地间隙越大的车通过性越好。

②脱困性:在极限路况下能够自救的能力。

(有差速锁的车型脱困性较强)差速器对越野性能的影响:由于差速器允许车轮以不同转速转动,所以在泥泞等路面,当一个车轮打滑时,动力全部消耗在飞快转动的打滑车轮上了,其他车轮会失去动力。

托森差速器设计毕业设计

托森差速器设计毕业设计

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作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日目录一.托森差速器的简介 (6)二.托森差速器的工作原理 (7)三.蜗轮蜗杆设计 (10)四.蜗杆前、后轴的设计 (14)五.空心轴的设计 (15)六.直齿圆柱齿轮设计 (16)七.蜗轮轴设计 (20)八.差速器外壳的设计 (22)九.参考车型相关数据 (22)十.设计心得 (22)十一.参考文献 (1)一.托森差速器的简介每辆汽车都要配备有差速器,我们知道普通差速器的作用:第一,它是一组减速齿轮,使从变速箱输出的高转速转化为正常车速;第二,可以使左右驱动轮速度不同,也就是在弯道时对里外车轮输出不同的转速以保持平衡。

托森差速器的设计与仿真

托森差速器的设计与仿真

计39.8MPa




运动仿真
论文总结
蜗轮轴
弯矩合成应力校合轴的强度
材料:45号钢,调制处理
齿轮、蜗轮和轴的周向定位全部选择花键联接
外壳设计
It was the best of times, it was the worst of times; it was the age of wisdom, it was the age of foolishness.
选题背景 结构原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 论文总结
1.两部分外壳由螺栓连接 2.外壳与空心轴的连接用套筒 3.外壳与前后蜗杆轴连接处、蜗杆与差速器壳之间都采用垫片。
垫片用来降低摩擦
运动仿真
It was the best of times, it was the worst of times; it was the age of wisdom, it was the age of foolishness.
工作原理
n1=n2: 直线行驶,蜗轮与蜗杆转速相同,扭矩M1=M2 n1 ≠n2: 弯道行驶,前后蜗杆随差速器壳体旋转,
两轴的转速差通过圆柱齿轮的相对转动实现
结构设计
It was the best of times, it was the worst of times; it was the age of wisdom, it was the age of foolishness.
成都理工大学
托森差我速们器的毕设业计啦与仿真
其实是答辩的标题地方
答辩人 指导老师
C O N TA N T S
选题背景 结构及原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 论文总结
选题背景

拖森差速器原理

拖森差速器原理

拖森差速器原理
托森差速器是一种基于蜗轮的不可逆性原理设计的差速器。

它的精妙之处在于,利用蜗轮蜗杆高速传动时会出现“自锁”的特点,能够实现差速器的高效限滑。

蜗轮蜗杆结构的特点是“转不快”,当蜗轮蜗杆的转速增高时,齿面会产生巨大的摩擦力,这就是蜗轮蜗杆的“自锁”现象。

托森差速器就是利用这一原理实现差速器的限滑。

托森差速器在行星轮涡轮两端巧妙地加上互相啮合的小齿轮,就实现了奇妙的作用。

动力由大的伞状齿轮传入,伞状齿轮连着行星轮架。

两只太阳轮连接两边半轴。

平路时行星轮架带动两个太阳轮同速旋转,转弯时行星轮相互转动实现差速。

当右侧车轮打滑时,由于单向传动,所以打滑车轮带动太阳轮(蜗杆)驱动涡轮(行星轮)旋转,由于加入巧妙的两端齿轮,所以动力经端部小齿轮传给左侧涡轮。

关键来了,单向原理,左侧涡轮无法驱动左侧太阳轮,发生自锁,自锁力返回到右侧行星轮,这样就实现限制右侧车轮打滑。

托森通过蜗轮蜗杆单向传动原理,用端部小齿轮相互啮合将两侧输出绑定,一起转可以,谁想快不行,自锁。

但允许行星轮协同自转的差速,这就是托森既能限滑、又能差速的原理。

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目录一.托森差速器的简介-------------------------------1二.托森差速器的工作原理---------------------------2三.蜗轮、蜗杆设计--------------------------------------------------5四.蜗杆前、后轴的设计--------------------------------------------9五.空心轴的设计----------------------------------------------------10六.直齿圆柱齿轮设计------------------------------11七.蜗轮轴设计------------------------------------14八.差速器外壳的设计------------------------------16九.参考车型相关数据------------------------------17十.设计心得--------------------------------------17十一.参考文献---------------------------------------------------------20一.托森差速器的简介每辆汽车都要配备有差速器,我们知道普通差速器的作用:第一,它是一组减速齿轮,使从变速箱输出的高转速转化为正常车速;第二,可以使左右驱动轮速度不同,也就是在弯道时对里外车轮输出不同的转速以保持平衡。

它的缺陷是在经过湿滑路面时就会因打滑失去牵引力。

而如果给差速器增加限滑功能就能满足轿车在恶劣路面具有良好操控性的需求了,这就是限滑差速器(Limited Slip Differential,简称LSD)。

全轮驱动轿车AWD系统的基本构成是具有3个差速器,它们分别控制着前轮、后轮、前后驱动轴扭矩分配。

这3个差速器不只是人们常见的简单差速器,它们是LSD差速器,带有自锁功能以保证在湿滑路面轮胎发生打滑时驱动轮始终保持有充足的扭矩输出从而在恶劣路况获得良好的操控。

世界上的LSD差速器有好几种形式,今天我们就来看看Torsen自锁差速器系统。

Torsen的音译,这个名字取自Torque-sensing Traction的单词头几个字母的组合。

其专业意思是:牵引力自感应式扭矩分配。

从字面意思就可以理解:它可以根据各个车轮对牵引力的需求而分配扭矩输出。

最为难得可贵的是:这样的分配完全靠机械装置来完成,反应迅速而准确。

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我们可以看到双蜗轮、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,正是这一特性限制了滑动。

在弯道行驶没有车轮打滑时,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步啮合齿轮。

此时蜗轮蜗杆并没有锁止,因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。

当右侧车轮打滑时,蜗轮蜗杆组件发挥作用,如是传统差速器将不会传输动力到左轮。

对于Torsen LSD 差速器,此时快速旋转的右侧半轴将驱动右侧蜗杆,并通过同步啮合齿轮驱动左侧蜗杆,此时蜗轮蜗杆特性发挥作用。

当蜗杆驱动蜗轮时,它们就会锁止,左侧蜗杆和右侧蜗杆实现互锁,保证了非打滑车轮具有足够的牵引力。

Torsen 差速器的特点:Torsen 差速器是恒时4驱,牵引力被分配到了每个车轮,于是就有了良好的弯道、直线(干/湿)驾驶性能。

Torsen 自锁中心差速器确保了前后轮均一的动力分配。

任何速度的不同,如前轮遇到冰面时,系统会快速做出反应,75%的扭矩会转向转速慢的车轮,在这里也就是后轮。

Torsen 差速器实现了恒时、连续扭矩控制管理,它持续工作,没有时间上的延迟,但不介入总扭矩输出的调整,也就不存在着扭矩的损失,与牵引力控制和车身稳定控制系统相比具有更大的优越性。

因为没有传统的自锁差速器所配备的多片式离合器,也就不存在着磨损,并实现了免维护。

纯机械LSD 具有良好的可靠性。

Torsen 差速器可以与任何变速器、分动器实现匹配,与车辆其它安全控制系统ABS 、TCS(Traction Control Systems ,牵引力控制)、SCS(Stability Control Systems ,车身稳定控制)相容。

Torsen 差速器是纯机械结构,在车轮刚一打滑的瞬间就会发生作用,它具有线性锁止特性,是真正的恒时四驱,在平时正常行驶时扭矩前后分配是50∶50。

缺点:一是造价高,所以一般托森差速器都用在高档车上;二是重量太大,装上它后对车辆的加速性是一份拖累。

托森差速器几乎可以成为20世纪继转子发动机以后精妙机械设计的典范。

不过正是因为这套机构的精妙,导致其需要非常高的加工精度、制造工艺和高强度的材料才能保证其性能的发挥,所以成本非常之高。

奥迪Quattro 之所以没有在前后差速器上都采用托森差速器,估计也是出于成本的考虑。

二.托森差速器的工作原理托森差速器主要是由外壳,空心轴,蜗轮(6个),齿轮(12个),蜗杆前轴,蜗杆后轴。

空心轴通过花键与外壳联接在一体,齿轮通过蜗轮轴安装在差速器外壳上,其中三个蜗轮与前轴蜗杆啮合,另外三个蜗轮与后轴蜗轮相啮合。

与前、后轴蜗杆相啮合彼此通过直齿圆柱齿轮相啮合,前杆和驱动桥的差速器前齿轮轴为一体,后轴蜗杆和驱动后桥的差速器后齿轮轴为一体。

当汽车驱动时,来自发动机的动力通过空心轴传至差速器外壳,差速器外壳通过蜗杆轴传至蜗轮。

前轴蜗杆通过差速器前齿轮轴将动力传至前桥,后轴蜗杆通过差速器后齿轮轴传至后桥,从而实现前、后驱动桥的驱动牵引作用,当汽车转弯时,前后驱动轴出现转速差,通过啮合的直齿圆柱齿轮相对转动,使一轴转速加快,另一轴转速下降,实现差速作用。

图一是托森差速器的结构,图二,图三是托森差速器在奥迪车中安装的部位图。

1.托森差速器的工作过程可以分为2种情况:设前、后轴蜗杆转速分别为1n 、2n 差速器壳转速为0n 。

1).当1n =2n 时,为汽车直线行驶,当汽车驱动时,来自发动机的动力通过空心轴传至差速器外壳,再通过蜗轮轴传至蜗轮最后传到蜗杆。

前、后蜗杆轴将动力分别传至前、后桥。

由于两蜗杆轴将动力分别传至前、后桥。

由于两蜗杆轴转速相等,故蜗轮与蜗杆之间无相对运动,两相啮合的直齿圆柱齿轮之间亦无相对传动,差速器壳与两蜗杆轴均绕蜗杆轴线同步转动,即0n =1n =2n 。

其转矩平均分配。

设差速器壳接受转矩为0M ,前、后蜗杆轴上相对应驱动转矩分别为1M 、2M ,则有1M +2M =0M 。

2).当1n ≠2n时,汽车转弯或某侧车轮陷于泥泞路面时,为便于分析,假设差速器外壳不懂动,即0n =0,又1n 〉2n ,在1n 作用下,前轴蜗杆带动与其啮合的蜗轮转动,蜗轮两端的直齿圆柱亦随之以转速r n 转动,同时带动与其啮合的直齿圆柱齿轮以转速r n 反向转动,因齿轮与后轴蜗杆一体,则后轴蜗杆朝相反方向转动。

显然,这是不可能的,因蜗轮蜗杆传动副的传动逆效率极低。

实际上,差速器壳一直在旋转,0n ≠0,前、后轴蜗杆亦随之同向旋转。

此时两轴之间的转速差是通过一对相啮合的圆柱齿轮的相对转动而实现的。

由上述分析知,前蜗杆轴使齿轮转动,齿轮随之被迫转动,并迫使后轴蜗轮带动后轴蜗杆转动,因其齿面之间存在很大的摩擦力,限制了齿轮转速的增加,减少了齿轮及前轴蜗杆转速的增加。

显然,只有当两轴转速差不大时才能差速。

2.托森差速器的转矩分配原理 托森差速器是利用蜗轮蜗杆传动副的高内摩擦力矩M r 进行转矩分配的。

其图二图三原理简述如下:设前轴蜗杆1的转速大于后轴蜗杆2的转速,即n 1≥n 2,前轴蜗杆1将使前端涡轮转动,涡轮轴上的直齿圆柱齿轮3也将转动,带动与之啮合的后端直齿圆柱齿轮4同步转动,而与后端直齿圆柱齿轮同轴的蜗轮也将转动。

则后端蜗轮带动后轴蜗杆2转动。

蜗轮带动蜗杆的逆传动效率取决于蜗杆的螺旋角及传动副的摩擦条件。

对于一定的差速器结构其螺旋角是一定的。

故此时传动主要由摩擦状况来决定。

即取决于差速器的内摩擦力矩M r ,而M r 又取决于两端输出轴的相对转速。

当n 1, n 2转速差比较小时,后端蜗轮带动蜗杆摩擦力亦较小,通过差速器直齿圆柱齿轮吸收两侧输出轴的转速差。

当前轴蜗杆n 1较高时,蜗轮驱动蜗杆的摩擦力矩也较大,差速器将抑制该车轮的空转,将输入转矩M 0多分配到后端输出轴上,转矩分配为M 1=1/2(M 0-M r ),M 2=1/2(M 0+M r )。

当n 2=0,前轴蜗杆空转时,由于后端蜗轮与蜗杆之间的内摩擦力矩M r 过高,使M 0全部分配到后轴蜗杆上,此时,蜗轮式差速器转矩比(()ρββ-=K tan tan b ,其中β为蜗杆螺旋角, ρ为摩擦角.当β=ρ时,转矩比∞→K b ,差速器自锁.一般b K 可达5.5~9,锁紧系数K 可达0.7~0.8.选取不同的螺旋升角可得到不同的锁紧系数,使驱动力既可来自蜗杆,也可以来自蜗轮.为减少磨损,提高使用寿命, b K 一般降低到3~3.5左右较好,这样即使在一端车轮附着条件很差的情况下,仍可以利用附着力大的另一端车轮产生足以克服行驶阻力的驱动力.托森差速器由于其结构及性能上的诸多优点,被广泛用于全轮驱动轿车的中央轴间差速器及后驱动桥的轮间差速器.但由于在转速转矩差较大十的自动锁止作用,通常不用做转向驱动桥的轮间差速器。

三.蜗轮 蜗杆设计1.选择蜗杆传动类型根据GB/T10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。

2.选择材料蜗杆采用40CR,并经淬火处理,硬度为48-55HRC,蜗轮采用ZCUSN10P1,金属模铸造,为节约材料.齿圈用青铜,轮芯用灰铸铁HT100铸造。

3.按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度,传动中心矩: []322⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Z Z KT ≥HE σαρ (式1); α——蜗杆传动的中心距; []H σ——蜗轮的许用接触应力;2T ——蜗轮传递的转矩;K ——载荷系数;E Z ——弹性影响系数;ρZ ——接触系数;1).确定作用在蜗轮上的转矩2T按1Z =4,估取η=0.90,则P=99.36KW, n=1400/3=466.7r/minT 2=9.55 ⨯ 106⨯ np η=9.55 ⨯ 106 ⨯7.46696.036.99⨯ =182986 mm •N 2).确定载荷系数K因工作载荷较稳定,故取载荷分布不均匀系数βK =1,由[7]表11-5选取使用系数A K =1.15.由于转速不高,冲击不大,可取动载系数v K =1.05,则K= A K βK v K =1.15 ⨯1.05 ⨯1 ≈1.21 (式2);A K ——使用系数;βK ——动载系数;v K ——载荷分布不均匀系数3).确定弹性影响系数E Z因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故E Z =160 MPa 2/14).确定接触系数ρZ先假设蜗杆分度圆直径d 1和传动中心距a 的比值d 1/a=0.5,从[7]中图11-18中可查到ρZ =2.75).确定许用接触应力[]Hσ根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCUSN10P1,金属摸铸造,蜗杆螺旋齿面硬度≥45HRC,可从[7]表11-7中查到蜗轮的基本许用应力[]Hσ`=268MPa设要求寿命Lh为120000h,应力循环次数:N=60jn2Lh=60⨯1⨯466.7⨯120000=3.36⨯109(式3);寿命系数:KH N =8971036.310⨯=0.36[]Hσ=[]Hσ`K H N=0.36⨯268=96.48MPa(式4);[]Hσ`——蜗轮基本许用接触应力;KH N——寿命系数。

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