驱动桥第二节差速器

第五章驱动桥
§5.2差速器
类型：▲普通差速器；抗滑差速器。

▲轮间差速器；轴间差速器（多轴驱动车用）一.普通差速器——对称式圆锥齿轮差速器
组成：差速器壳体、行星齿轮、
半轴齿轮、行星齿轮轴、摩擦
垫片等。

●行星齿轮轴：十字轴——4
个行星轮；一字轴——两个行
星轮（桥车多用）。

▲动力传递路线：从动锥齿轮
→差速器壳→十字轴→行星齿
轮→半轴齿轮→半轴→驱动车
轮。

1.运动特性方程——差速器的差速原理
设：差速器壳角速度为ωo
（1）无差速时（行星轮无自转，只作公转）
对行星轮A、B、C、三点，v相等，v =ωo r
则ω1=ω2=ωo
（2）差速时（行星轮自转+公转）
A点：行星轮使半轴齿轮转速加快；
B点：行星轮使半轴齿轮转速减慢。

加快或减慢的量：ω4r
故，半轴齿轮啮合点A的圆周速度
ω1r = ωo r + ω4r ①
半轴齿轮啮合点B的圆周速度
ω2r = ωo r - ω4r ②
①+ ②：
ω1r + ω2r = 2ωo r
ω1+ ω2 = 2ωo
n1 + n2 = 2n o 即为差速器运动特性方程
可见：●n1 = n2 = n o ，车直线行驶；
●若n1 = 0（一侧车轮不动），n2 = 2n o;
●n o = 0时，n1 = - n2 ，（支起驱动桥，使一则车轮旋转，另一侧车轮会
同速反转）
●右转弯时，n1＞n o＞n2
2.转矩分配
设：差速器壳上作用转矩为M o ，由M o作用到十字轴的圆周P.
P= M o /r
两半轴齿轮转矩：M1和M2
（1）无差速时
行星轮对两半轴齿轮作用力分别为Q1、Q2 .
则Q1 = Q2
P = Q1 + Q2
那么Q1 = Q2 = P/2 = M o /（2r）
M1 = Q1 r = M o / 2
M2 = Q2 r = M o / 2
即M1 = M2= M o / 2
可见，无差速时M o均分与两半轴齿轮。

（2）差速时
两半轴齿轮端面摩擦力矩相等均为M bm，方向相反。

行星轮自转与十字轴产生内摩擦力矩M T4,M T4作用于两半轴齿轮上产生作用力F1、F2，方向相反。

F1 = F2
对于行星轮，受到半轴齿轮反作用力大小与F1、F2分别相等，方向相反。

那么，F1r4 + F2r4 =M T4
2F1r4 = M T4
则F1 = F2 = M T4 /（2r4）
此时M1 =（Q1- F1 )r - M bm=Q1r - F1 r -M bm
= M o / 2 -1/2[ M T4 r/r4 + 2M bm] (a)
M2 =（Q2 + F2 )r + M bm=Q2r + F2 r +M bm
= M o / 2 + 1/2[ M T4 r/r4 + 2M bm] (b)
式中，M T4 r/r4——行星齿轮的内摩擦力矩作用到两半轴齿轮上的力矩；
2M bm——半轴齿轮与差速器壳相对摩擦的总摩擦力矩。

以M T = M T4 r/r4 + 2M bm
有▲M1 = 1/2（M o - M T）
▲M2 = 1/2（M o +M T）
M T ——差速器总的内摩擦力矩。

其包括行星齿轮部分和半轴齿轮部分。

无差速时M T =0.
小结：无差速时，M1 =M2 =M O/2,
M T =0;
n1 = n2 = n O
有差速时，M1 = 1/2（M o - M T）
M2 = 1/2（M o +M T）
M2 ＞M1
M1 +M2 =M o
n1＞n o＞n2
▲锁止系数K——反映内摩擦力矩大小。

K=（M2 - M1)/M O =M T/M O
▲转矩分配系数K b
K b = M2/M1
▲K b与K关系：
K b = M2/M1=（1+K）/（1-K）
对于普通差速器，K=0.05～0.15，即M T很小，
K b = 1.1～1.4，M2 - M1差值不大。

所以无论有、无差速，M1≈M2 =M O/2 ，转矩都是平均分配的。

这就可以解释一侧驱动轮打滑，另一侧驱动轮不动的原因了......即非打滑车轮所得到的转矩只能与打滑车轮相同，因此车不能行驶。

二.抗滑差速器
作用——使一侧驱动轮在路面打滑时，大部分或全部的转矩传给不打滑的驱动轮，以利用其附着力产生较大驱动力使车继续行驶。

1.强制锁止时差速器
又名：带差速锁式差速器。

在普通差速器上设置差速锁；人操纵，以“电控-气动”方式控制。

原理：司机按下差速锁电建开关（在仪表盘上），电磁阀线圈通电产生磁力，向上吸起铁芯及气动阀门，B-A口接通，高压空气经-管路-气路管接头-气缸，推动活塞，使差速锁内、外接合器接合，差速器成为一刚体，将两驱动轮刚性连接，转矩全部分配到费打滑驱动轮上。

操纵差速锁注意：
（1）停车后，操纵差速锁电键开关，。

若行驶中操纵，易使内外接合器打齿；
（2）车驶出打滑路面后，即解开差速锁，指示灯才熄灭。

2.高摩擦自锁式差速器
本质上，就是通过提高差速器内摩擦力矩M T而加大向非打滑驱动轮分配的转矩。

（1）摩擦片自锁式差速器
结构特点：a)十字轴为分体式，与差速器壳体承载面呈V型；
b)主动摩擦片-壳体，凸键联接；从动摩擦片-传力盘，花键联接；原理：
（a)摩擦片压紧力产生：
壳上转矩M o作用两十字轴V型承载面，产生圆周方向力F→正压力N→轴向推压力P→分别推动左右推理压盘→左右摩擦片组均压紧，且压紧力相同。

(b)直线行驶：
无差速，转矩平均分配给两半轴。

传矩路线：壳上转矩→十字轴→行星轮→半轴齿轮→半轴（大部分）
┶→主从动摩擦片→推力压盘→半轴（小部分）
(c)转弯行驶：有差速。

当右转弯时，n1＞n o＞n2
左侧：半轴-推力压盘-从动片转速为n1；壳体-主动片转速为n o。

因从动片转速大于主动片的转速，从动片受到主动片的摩擦力矩（可认为M T/2),方向与n1相反，即M T/2与M o反向。

故左半轴：M1=(M o-M T)/2
右侧：同理，半轴-推力压盘-从动片转速为n2；壳体-主动片转速为n o因从动片转速小于主动片的转速，从动片受到主动片的摩擦力矩（可认为M T/2),
方向与n2相同，即M T/2与M o同向。

故右半轴：M2=(M o+M T)/2
转矩分配系数：K b=2.5～5 。

适用于轿车或轻型货车。

K b不易过大，否则摩擦片摩擦过热，易损坏。

实例如图：
(2)无行星齿轮轴自锁式差速器
这种差速器通过行星齿轮-凸缘座套的蘑菇状摩擦元件，加大内摩擦力矩M T。

（3）滑块凸轮自锁式差速器
该差速器在SH3281车上用于轴间差
速器。

主动套——动力输入件，相当于普通
差速器壳；
内凸轮花键套——以花键与中桥主动
锥齿轮轴18联接；
外凸轮花键套——以花键与后桥传动
轴26联接；
原理：（a)无差速时
n中= n后= n o
转矩路线：转矩→凸缘盘→主动套→滑块
┏→内花键套→中桥。

→
┗→外花键套→后桥。

滑块与两花键套之间无相对运动。

（b)中、后桥有差速时
靠滑块与内、外凸轮间摩擦作用进行转矩分配。

若中桥车轮行于泥泞，那么
n中＞n o＞n后
（n中相当于转弯时外轮转速；n后相当于转弯时内轮转速）
∵n中＞n o，滑块对内凸轮的摩擦力F中与n中反向
∴F中使内凸轮转矩减小。

又∵n后＜n o，滑块对内凸轮的摩擦力F后与n o同向，
∴F后使外凸轮转矩增大。

故后桥驱动轮可获得较大的驱动力。

一般转矩分配系数K b=2.5～6 。

此外，滑块凸轮自锁式差速器也可用于轮间差速器。

（3）托森差速器
要点：主要是通过采用涡轮蜗杆传动来大大提高差速器的内摩擦力矩M T。

（4）粘性联轴差速器
要点：无差速时，主、从动片靠硅油粘性传递转矩；
有差速时，主、从动片之间产生相对摩擦→产生热→硅油受热膨胀→主从动片压紧→两半轴锁成一体→转矩向附着性好的一侧车轮转移。

变化到无摩擦时间久了→温度下降→硅油体积缩小→主从动片压紧力减小→恢复靠硅油粘性传递转矩。

思考题：
1.差速器的作用是什么？普通差速器运动特性方程是什么？
2.差速器转矩分配关系式以及各个物理量的的含义？
3.什么是差速器锁紧系数和转矩比，系数大小说明什么，两个系数的关系式是什么？
4.抗滑差速器主要是依据什么原理？
5.简述各种抗滑差速器的工作原理。

练习：根据双速主减速器示意图，已知：主减速器主动齿轮输入转矩为M，各齿轮齿数Z的下角标为图示符号。

在高速档工作时,
求：(1) 主减速器的主传动比i0和第二级传动比i02 。

(2) 差速器内摩擦力矩M T .（转矩比例系数K b已知）
作业：
1.画出普通差速器简图。

（1）说明差速器组成；（2）转矩传递路线；（3）差速器运动特性方程表达式，以及文字表述；无差速时两半轴齿轮转速与壳体转速关系表达式；（4）无差速与有差速时，转矩分配关系式；（5）已知K b和M o，求M T =？
2.根据双速主减速器示意图，已知：主减速器主动齿轮输入转矩为M，各齿轮齿数Z的下角标为图示符号。

在低速档工作时,
求：(1) 主减速器的主传动比i0和第二级传动比i02 。

(2) 差速器内摩擦力矩M T .（转矩比例系数K b已知）。