防滑差速器设计教程

汽 车 设 计合肥工业大学汽车教研室 马恒永防滑差速器设计9.4.4 防滑差速器设计、 防滑差速器与汽车防滑控制系统、 防滑差速器 结构形式与应用、 防滑差速器 性能评价指标与计算、 差速器 壳体有限元分析1、防滑差速器与汽车防滑控制系统普通 差速器差速器是汽车驱动桥中的重要部件，其主要功能是使驱动桥的左、右驱动轮具有汽车行驶运动学所要求的差速，并将动力分配给左、右驱动轮。但 普通差速器的 “ 差速不差扭 ” 即等转矩分配性能，却严重影响了汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。为了克服普通差速器的缺点，改善汽车的通过性、牵引性和行驶安全性一般采用 强制锁止式差速器 和 防滑差速器 ；为了更好地 提高汽车动力性和行驶安全性能，发展了 汽车 防滑控制系统 。强制锁止式差速器 普通差速器差速锁防滑差速器 差速器自锁防滑结构汽车 防滑控制系统 制动防抱死系统 (ABS)和 驱 动防滑系统 (ASR)的统称，有简称 ABS/ASR。强制锁止式 差速器强制锁止式差速器 普通差速器差速锁必要时将差速器锁止，令其不起差速器作用 。结构简单、易于制造；但往往要停车挂锁或脱锁，操作不便，当在好路段行驶时如未及时脱锁则将产生无差速器的一系列问题。强制锁止式差速器 典型结构： P365, 图 9-82, 83防滑差速器防滑差速器 差速器自锁防滑结构防滑差速器 是一种 能克服 普通差速器 等转矩分配 的缺点， 并同时具有普通差 速功能的差速器。当汽车左、右驱动轮在不同地面附着条件下行驶时， 防滑差速器 可以设法 （自动或通过控制） 使 大部分转矩甚至全部转矩分配给附着条件相对比较好的一侧驱动轮 ，从而改善了汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。有称 自锁差速器 、 限滑差速器。防滑差速器工作原理慢速侧 快速侧汽车防滑控制系统（ ABS/ASR）汽车防滑控制系统 驱 动防滑系统 (ASR)和 制动防抱死系统 (ABS)的统称，有简称 ABS/ASR。驱动防滑系统汽车驱动过程中防止驱动车轮发生滑转的控制系统称为 驱动防滑转系统 (Acceleration Slip Regulation)， 简称 ASR。 它是通过调节驱动车轮的牵引力实现驱动车轮滑转控制的，所以也被称为 牵引力控制系统 (Traction Control System)， 简称 TCS。 ASR可以利用已有的 ABS和发动机电子控制系统 来实现！防滑控制系统应用一般首先是装备 ABS（ 国外轿车和轻型货车几乎 100% ） ，而后装备 ABS/ASR； 在大型客车和货车上， ABS也在迅速地普及，有些也装备了 ASR 。 目前国外有形式多样、价格档次不同的多种防滑控制系统，可供不同档次的汽车进行选择装备。2、防滑差速器结构形式及其 应用防滑差速器结构形式及其 应用结构形式 锁紧系数 评价与应用普通差速器 1.1 1.5 等转矩分配 ？强制锁止式 简单，操作不便 ？ 越野、重型车用高摩擦式 5 结构简单、工作平稳、工艺继承性好轿车、轻型车用3 6 结构复杂、制造要求高、磨损大 ？蜗轮式 6 9 全轮驱动轴间与非转向驱动桥轮间牙嵌式 传递转矩有脉动 ？ 中、重型车用滚子式 接触应力大 ？ 越野车、轻型车用1.31.5 P379摩擦片式预压弹簧式滑块凸轮式蜗 轮 式自由轮式变传动比 式摩擦片（盘）式防滑差速器F1 行星齿轮半轴 齿轮啮合 轴向力F1利用主从摩擦片（盘）间相对滑转产生大的内摩擦力矩摩擦片（盘）式防滑差速器行星齿轮轴差速器壳压力盘 形槽F1 行星齿轮半轴 齿轮啮合 轴向力F2 行星齿轮轴差速器壳压力盘 形槽 压力 F1 F1F1F2F2 F2弹簧预压 摩擦片（盘）式防滑差速器利用预压紧弹簧压紧摩擦片（盘）产生大的内摩擦力矩圆柱螺旋弹簧增载式车桥厂样品F3 F3F3F1 F1F1F1 行星齿轮半轴 齿轮啮合 轴向力F3 弹簧 压紧力 弹簧预压 摩擦片（盘）式防滑差速器弹簧 、 行星齿轮轴压力盘 形槽F1 行星齿轮半轴 齿轮啮合 轴向力F2 行星齿轮轴差速器壳压力盘 形槽 F3 弹簧 压紧力F3F1F2圆柱螺旋弹簧增载式弹簧预压摩擦式 卸载式F1 行星齿轮半轴 齿轮啮合 轴向力F2 弹簧 压紧力F1 F2碟形弹簧卸载式弹簧预压摩擦式 卸载式F1 行星齿轮半轴 齿轮啮合 轴向力F2 弹簧 压紧力F2碟形弹簧卸载式猎豹弹簧预压式 防滑差速器圆柱螺旋弹簧碟形弹簧利用预压紧弹簧压紧摩擦片或锥面产生大的内摩擦力矩江苏 -50拖拉机防滑差速器车桥厂防滑差速器样品弹簧预压式 防滑差速器圆柱螺旋弹簧增载式 碟形弹簧卸载式利用预压紧弹簧压紧摩擦锥面产生大的内摩擦力矩弹簧预压摩擦片式 防滑差速器利用预压紧弹簧压紧摩擦片产生大的内摩擦力矩江苏 -50拖拉机车桥厂样品滑块凸轮式 防滑差速器凸轮套滑块利用滑块与凸轮套之间产生大的内摩擦力矩蜗轮式 防滑差速器蜗轮式防滑差速器 托森式防滑差速器奥迪 80/90轿车轴间差速器丰田 Celica Gt-Four轮间差速器利用蜗轮蜗杆副的螺旋角与摩擦角产生大的内摩擦力矩牙嵌式自由轮 防滑差速器控制闭锁式 防滑差速器防滑差速器与方向盘联动（液压或电控操纵）各种摩擦式防滑差速器性能TTLTH摩擦片式弹簧预压式弹簧预压摩擦片式普通差速器汽车的传动装置预压量增载式防滑差速器性能普通差速器拖拉机及类似车辆传动系弹簧预压摩擦片式(增载式 )转矩增值量r=1TLTd卸载式防滑差速器性能普通差速器拖拉机及类似车辆传动系弹簧预压式（卸载式）转矩增值量r=1TLTd3、防滑差速器性能评价指标与计算q 防滑差速器 锁紧系数和扭矩分配系数q 差速器效率和差速器传动效率q 摩擦式 防滑差速器性能q 防滑差速器内摩擦力矩 Tr r=F f Rf ZF 作用与摩擦表面的压力，以产生内摩擦力矩。防滑差速器的结构型式不同， F力 的构成不同！q 防滑差速器 锁紧系数 与转矩分配系数 定义按汽车工程手册（设计篇）、拖拉机设计手册、汽车构造等定义： =T2 T1 （ k =Tr T0 =（ T2 T1） T0， ） =T2 T0 （ kb= T2 T1 ， k=Tr T0， ）防滑差速器锁紧系数与转矩分配系数王望予汽车设计等q 防滑差速器效率 0 0 =T1 T2=1 Kq 防滑差速器传动效率 =（ T1n1 T2n2）（ T0n0）防滑差速器效