电子论文-汽车差速器与差速锁.doc

差速器与差速锁汽车除了直行，还要转弯。在转弯过程中，由于车体存在宽度，左右轮的回转半径是不一样大的，也就是说在转弯过程中，左右轮的转速是不一样的，而且在过弯中前后轮的转向半径也是不同的，可早期的汽车左右驱动轮为刚性连接，轮胎和机械部件在转弯过程中存在相当大的损耗，车子的寿命收到严重的限制，雷诺公司创始人路易斯雷诺先生通过一个小小的齿轮机构解决了这个问题，这就是差速器（Differential）这个机构巧妙的通过一个行星齿轮组将左右两轮的传动轴连接起来，变速箱的输出轴连接到差速器外壳上，带动差速器外壳旋转，差速器内部通过一组行星齿轮（轴固定在外壳上）将动力通过左右半轴传送给两侧车轮，当汽车直线行驶时，差速器外壳、左右轮轴同步转动，差速器内部行星齿轮只随差速器旋转，没有自转。当转弯时，由于汽车左右驱动轮受力情况发生变化，反馈在左右半轴上，进而破坏行星齿轮原来的力平衡，这时行星齿轮开始旋转，使弯内侧轮转速减小，弯外侧轮转速增加，重新达到平衡状态。同时，汽车完成转弯动作。如果你的爱车有机会架上撑高机，不妨试着用手去转动车轮看看，你会发现相反侧的轮胎是以反方向运转，或者是停止不动，这些都是差速器所造成的结果。所以2驱的汽车都要在前后轴上加上差速器（前、后差），而4驱车还要在中轴上装上中央差速器（中差）实现前后轮在过弯时出现的转速差（总共3个）。但是，当汽车行驶的路况不理想的情况下，特别是左右两侧驱动轮的附着力不一样时（比如冰雪、泥坑、沙地等），由于差速器的作用，越是打滑的车轮将会转的越快，差速器将发动机输出的扭矩大部分甚至全部传送到打滑的车轮上，而没有打滑的车轮却分不到足够的扭矩维持车辆行驶，于是，抛锚发生了。这种现象在野外是致命的，于是，差速器锁诞生了。所谓差速锁就是在一侧驱动轮打滑的时候能够自动或手动的将左右两侧驱动轮刚性连接（也就是将差速器屏蔽掉，俗称“锁死”，差速器此时不再发生作用），两侧车轮就会以相同的转速旋转，将发动机的输出扭矩平分，很好的解决了抛锚的问题。差速锁形式多样，常见的有摩擦片式和锥形式。摩擦片式差速器在两侧半轴齿轮背面加装了螺旋弹簧和摩擦片。摩擦片分主动片和从动片，是双面钢片，有内花键。主动片是没有摩擦衬面的钢片，它的外缘有凸耳插在差速器壳，因此锁定在壳体上；从动片有摩擦衬面，其内花键则与半轴齿轮花键相连，从动片以间隔形式插在主动片之间，组成一种具有离合器性质的摩擦片组件。弹簧对半轴齿轮和摩擦片组件保持一定压力，压紧摩擦片从而将扭矩通过摩擦片组件传递给半轴。当汽车直线行驶，两侧半轴无转速差，主动片与从动片保持结合，传给差速器的扭矩平分两侧半轴。当汽车拐弯或者一边车轮打滑致使左右半轴转速不等，一侧半轴高于差速器壳转速，另一侧半轴低于差速器壳转速，于是主动片与从动片之间发生滑转，产生摩擦力矩，其大小与差速器的驱动扭矩成正比。在快转的半轴一边，摩擦力矩与驱动扭矩方向相反，减少了扭矩的传递；在慢转的半轴一边，摩擦力矩与驱动扭矩方向相同，驱动扭矩得以增加。另一种形式是锥形式差速器，采用锥形摩擦元件将半轴齿轮锁定到差速器壳体上，两个锥体位于半轴齿轮和壳体之间，用花键与半轴齿轮毂相连。锥的表面摩擦系数大小足以抓住壳体，有弹簧对锥体保持压力，其工作原理与摩擦片式差速器是一样的。两侧半轴扭矩可能相差的最大倍数K称为差速器的锁紧系数，它对汽车运行性能有直接影响。差速锁的效果是由锁紧系数确定的，乘用车典型的锁紧系数为25%-40%。锁住作用随输入扭矩、扭矩差值（自锁装置）的增大而增大。现代差速锁还采用电子控制形式来适应多变化的使用条件，例如在起步时锁紧系数较高，随着车速增加或接近牵引力极限时降低锁紧系数。有些汽车则安装有防滑传感器连到差速嚣壳体上，在制动时提供额外的无滑动保护。第 1幅 Mercedes-Benz S500 4MATIC 2007 的前差第 2幅 Mercedes-Benz S500 4MATIC 2007 的中差第 3幅 Mercedes-Benz E3