第五章驱动桥-第二节差速器

第五章驱动桥第五章驱动桥 5 2 5 2 差速器差速器 类型 类型 普通差速器 抗滑差速器 普通差速器 抗滑差速器 轮间差速器 轴间差速器 多轴驱动车轮间差速器 轴间差速器 多轴驱动车 用 用 1 1 普通差速器普通差速器 对称式圆锥齿轮差速器对称式圆锥齿轮差速器 组成 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 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 十字轴行星齿轮轴 十字轴 4 个行星轮 一字轴个行星轮 一字轴 两个行星轮 桥车多用 两个行星轮 桥车多用 动力传递路线 从动锥齿轮动力传递路线 从动锥齿轮 差速器壳差速器壳 十字轴十字轴 行星齿轮行星齿轮 半轴齿轮半轴齿轮 半半 轴轴 驱动车轮 驱动车轮 1 1 运动特性方程运动特性方程 差速器的差速原理差速器的差速原理 设 差速器壳角速度为设 差速器壳角速度为 o o 1 1 无差速时 行星轮无自转 只作公转 无差速时 行星轮无自转 只作公转 对行星轮对行星轮 A A B B C C 三点 三点 v v 相等 相等 v v o or r 则则 1 1 2 2 o o 2 2 差速时差速时 行星轮自转 行星轮自转 公转 公转 A A 点 行星轮使半轴齿轮转速加快 点 行星轮使半轴齿轮转速加快 B B 点 行星轮使半轴齿轮转速减慢 点 行星轮使半轴齿轮转速减慢 加快或减慢的量 加快或减慢的量 4 4r r 故 半轴齿轮啮合点故 半轴齿轮啮合点 A A 的圆周速度的圆周速度 1 1r r o or r 4 4r r 半轴齿轮啮合点半轴齿轮啮合点 B B 的圆周速度的圆周速度 2 2r r o or r 4 4r r 1 1r r 2 2r r 2 2 o or r 1 1 2 2 2 2 o o n n1 1 n n2 2 2n2no o 即为差速器运动特性方程即为差速器运动特性方程 可见 可见 n n1 1 n n2 2 n no o 车直线行驶 车直线行驶 若若 n n1 1 0 0 一侧车轮不动 一侧车轮不动 n n2 2 2n2no o n no o 0 0 时 时 n n1 1 n n2 2 支起驱动桥 使一则车轮旋转 另一侧车轮会 支起驱动桥 使一则车轮旋转 另一侧车轮会 同速反转 同速反转 右转弯时右转弯时 n n1 1 n no o n n2 2 2 2 转矩分配转矩分配 设 差速器壳上作用转矩为设 差速器壳上作用转矩为 M Mo o 由 由 M Mo o作用到十字轴的圆周作用到十字轴的圆周 P P P P M Mo o r r 两半轴齿轮转矩 两半轴齿轮转矩 M M1 1和和 M M2 2 1 1 无差速时无差速时 行星轮对两半轴齿轮作用力分别为行星轮对两半轴齿轮作用力分别为 Q Q1 1 Q Q2 2 则则 Q Q1 1 Q Q2 2 P P Q Q1 1 Q Q2 2 那么那么 Q Q1 1 Q Q2 2 P 2P 2 M Mo o 2r2r M M1 1 Q Q1 1 r r M Mo o 2 2 M M2 2 Q Q2 2 r r M Mo o 2 2 即即 M M1 1 M M2 2 M Mo o 2 2 可见 无差速时可见 无差速时 M Mo o 均分与两半轴齿轮 均分与两半轴齿轮 2 2 差速时差速时 两半轴齿轮端面摩擦力矩相等均为两半轴齿轮端面摩擦力矩相等均为 M Mbm bm 方向相反 方向相反 行星轮自转与十字轴产生内摩擦力矩行星轮自转与十字轴产生内摩擦力矩 M MT4 T4 M MT4 T4作用于两半轴齿轮上产生作 作用于两半轴齿轮上产生作 用力用力 F F1 1 F F2 2 方向相反 方向相反 F F1 1 F F2 2 对于行星轮 受到半轴齿轮反作用力大小与对于行星轮 受到半轴齿轮反作用力大小与 F F1 1 F F2 2分别相等 方向相反 分别相等 方向相反 那么 那么 F F1 1r r4 4 F F2 2r r4 4 M MT4 T4 2F2F1 1r r4 4 M MT4 T4 则则 F F1 1 F F2 2 M MT4 T4 2r2r4 4 此时此时 M M1 1 Q Q1 1 F F1 1 r r M Mbm bm Q Q1 1r r F F1 1 r r M Mbm bm M Mo o 2 2 1 2 1 2 M MT4 T4 r r r r4 4 2M2Mbm bm a a M M2 2 Q Q2 2 F F2 2 r r M Mbm bm Q Q2 2r r F F2 2 r r M Mbm bm M Mo o 2 2 1 2 1 2 M MT4 T4 r r r r4 4 2M2Mbm bm b b 式中 式中 M MT4 T4 r r r r4 4 行星齿轮的内摩擦力矩作用到两半轴齿轮上的力矩 行星齿轮的内摩擦力矩作用到两半轴齿轮上的力矩 2M2Mbm bm 半轴齿轮与差速器壳相对摩擦的总摩擦力矩 半轴齿轮与差速器壳相对摩擦的总摩擦力矩 以以 M MT T M MT4 T4 r r r r4 4 2M2Mbm bm 有有 M M1 1 1 21 2 M Mo o M MT T M M2 2 1 21 2 M Mo o M MT T M MT T 差速器总的内摩擦力矩 其包括差速器总的内摩擦力矩 其包括行星齿轮部分行星齿轮部分和和半轴齿轮部分 半轴齿轮部分 无差无差 速时速时 M MT T 0 0 小结 小结 无差速时 无差速时 M M1 1 M M2 2 M MO O 2 2 M MT T 0 0 n n1 1 n n2 2 n nO O 有差速时 有差速时 M M1 1 1 21 2 M Mo o M MT T M M2 2 1 21 2 M Mo o M MT T M M2 2 M M1 1 M M1 1 M M2 2 M Mo o n n1 1 n no o n n2 2 锁止系数锁止系数 K K 反映内摩擦力矩大小 反映内摩擦力矩大小 K K M M2 2 M M1 1 M MO O M MT T M MO O 转矩分配系数转矩分配系数 K Kb b K Kb b M M2 2 M M1 1 K Kb b与与 K K 关系 关系 K Kb b M M2 2 M M1 1 1 K1 K 1 K1 K 对于普通差速器 对于普通差速器 K 0 05K 0 05 0 150 15 即 即 M MT T很小 很小 K Kb b 1 11 1 1 41 4 M M2 2 M M1 1 差值不大 差值不大 所以所以无论有 无差速无论有 无差速 M M1 1 M M2 2 M MO O 2 2 转矩都是平均分配的 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 轮所得到的转矩只能与打滑车轮相同 因此车不能行驶 二二 抗滑差速器抗滑差速器 作用作用 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 驱动轮 以利用其附着力产生较大驱动力使车继续行驶 1 1 强制锁止时差速器强制锁止时差速器 又名 带差速锁又名 带差速锁 式差速器 式差速器 在普通差速器上设置差速锁 人操纵 以在普通差速器上设置差速锁 人操纵 以 电控电控 气动气动 方式控制 方式控制 原理 原理 司机按下差速锁电建开关 在仪表盘上 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 电磁阀线圈通电产生磁力 向上吸起铁芯及气动阀门 向上吸起铁芯及气动阀门 B AB A 口接通 高压空气经口接通 高压空气经 管路管路 气路管接头气路管接头 气缸 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 连接 转矩全部分配到费打滑驱动轮上 操纵差速锁注意操纵差速锁注意 1 1 停车后 操纵差速锁电键开关 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 若行驶中操纵 易使内外接合器打 齿 齿 2 2 车驶出打滑路面后 即解开差速锁 指示灯才熄灭 车驶出打滑路面后 即解开差速锁 指示灯才熄灭 2 2 高摩擦自锁式差速器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本质上 就是通过提高差速器内摩擦力矩 M MT T而加大向非打滑驱动轮分配的而加大向非打滑驱动轮分配的 转矩 转矩 1 1 摩擦片自锁式差速器 摩擦片自锁式差速器 结构特点 结构特点 a a 十字轴为分体式 与差速器壳体承载面呈十字轴为分体式 与差速器壳体承载面呈 V V 型 型 b b 主动摩擦片主动摩擦片 壳体 凸键联接 从动摩擦片壳体 凸键联接 从动摩擦片 传力盘 花键联接 传力盘 花键联接 原理 原理 a a 摩擦片压紧力产生 摩擦片压紧力产生 壳上转矩壳上转矩 M Mo o作用两十字轴作用两十字轴 V V 型承载面 产生圆周方向力型承载面 产生圆周方向力 F F 正压力正压力 N N 轴轴 向推压力向推压力 P P 分别推动左右推理压盘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 左右摩擦片组均压紧 且压紧力相同 b b 直线行驶直线行驶 无差速 转矩平均分配给两半轴 无差速 转矩平均分配给两半轴 传矩路线 壳上转矩传矩路线 壳上转矩 十字轴十字轴 行星轮行星轮 半轴齿轮半轴齿轮 半轴 大部分 半轴 大部分 主从动摩擦片主从动摩擦片 推力压盘推力压盘 半轴 小部分 半轴 小部分 c c 转弯行驶 有差速 转弯行驶 有差速 当右转弯时 当右转弯时 n n1 1 n no o n n2 2 左侧 左侧 半轴半轴 推力压盘推力压盘 从动片转速为从动片转速为 n n1 1 壳体 壳体 主动片转速为主动片转速为 n no o 因从动 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 MT T 2 2 方向方向 与与 n n1 1相反 即相反 即 M MT T 2 2 与与 M Mo o反向 反向 故左半轴 故左半轴 M M1 1 M Mo o M MT T 2 2 右侧 右侧 同理 半轴同理 半轴 推力压盘推力压盘 从动片转速为从动片转速为 n n2 2 壳体 壳体 主动片转速为主动片转速为 n no o因因 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 MT T 2 2 方向与方向与 n n2 2相同 即相同 即 M MT T 2 2 与与 M Mo o同向 同向 故右半轴 故右半轴 M M2 2 M Mo o M MT T 2 2 转矩分配系数 转矩分配系数 K Kb b 2 5 2 5 5 5 适用于轿车或轻型货车 适用于轿车或轻型货车 K Kb b不易过大 否则摩擦片摩擦过热 易损坏 不易过大 否则摩擦片摩擦过热 易损坏 实例如图 实例如图 2 2 无行星齿轮轴自锁式差速器无行星齿轮轴自锁式差速器 这种差速器通过这种差速器通过行星齿轮行星齿轮 凸缘座套凸缘座套的蘑菇状摩擦元件 加大内摩擦力矩的蘑菇状摩擦元件 加大内摩擦力矩 M MT T 3 3 滑块凸轮自锁式差速器 滑块凸轮自锁式差速器 该差速器在该差速器在 SH3281SH3281 车上用于轴间差速车上用于轴间差速 器 器 主动套主动套 动力输入件 相当于普通动力输入件 相当于普通 差速器壳 差速器壳 内凸轮花键套内凸轮花键套 以花键与中桥主动以花键与中桥主动 锥齿轮轴锥齿轮轴 1818 联接 联接 外凸轮花键套外凸轮花键套 以花键与后桥传动以花键与后桥传动 轴轴 2626 联接 联接 原理 原理 a a 无差速时无差速时 n n中 中 n n后后 n no o 转矩路线 转矩转矩路线 转矩 凸缘盘凸缘盘 主动套主动套 滑块滑块 内花键套内花键套 中桥 中桥 外花键套外花键套 后桥 后桥 滑块与两花键套之间无相对运动 滑块与两花键套之间无相对运动 b b 中 后桥有差速时中 后桥有差速时 靠滑块与内 外凸轮间摩擦作用进靠滑块与内 外凸轮间摩擦作用进 行转矩分配 行转矩分配 若若中桥车轮行于泥泞 那么中桥车轮行于泥泞 那么 n n中 中 n no o n n后 后 n n中 中 相当于转弯时外轮转速 相当于转弯时外轮转速 n n后 后 相当于转弯时内轮转速 相当于转弯时内轮转速 n n中 中 n no o 滑块对内凸轮的摩擦力滑块对内凸轮的摩擦力 F F中 中与 与n n中 中反向 反向 F F中 中使内凸轮转矩减小 使内凸轮转矩减小 又又 n n后 后 n no o 滑块对内凸轮的摩擦力滑块对内凸轮的摩擦力 F F后 后与 与n no o同向 同向 F F后 后使外凸轮转矩增大 使外凸轮转矩增大 故故 后桥驱动轮可获得较大的驱动力 后桥驱动轮可获得较大的驱动力 一般一般 转矩分配系数转矩分配系数 K Kb b 2 5 2 5 6 6 此外 滑块凸轮自锁式差速器也可用于轮间差速器 此外 滑块凸轮自锁式差速器也可用于轮间差速器 3 3 托森差速器 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 MT T 4 4 粘性联轴差速器 粘性联轴差速器 要点要点 无差速时 主 从动片靠硅油粘性传递转矩 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有差速时 主 从动片之间产生相对摩擦 产生热产生热 硅油受热膨胀硅油受热膨胀 主从动片压紧主从动片压紧 两半轴锁成一体两半轴锁成一体 转矩向附着性好的一侧车轮转移 转矩向附着性好的一侧车轮转移 变化到无摩擦时间久了变化到无摩擦时间久了 温度下降温度下降 硅油体积缩小硅油体积缩小 主从动片压紧力减小主从动片压紧力减小 恢复靠硅油粘性传递转矩 恢复靠硅油粘性传递转矩 思考题 思考题 1 1 差速器的作用是什么 普通差速器运动特性方程是什么 差速器的作用是什么 普通差速器运动特性方程是什么 2 2 差速器转矩分配关系式以及各个物理量的的含义 差速器转矩分配关系式以及各个物理量的的含义 3 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 什么 4 4 抗滑差速器主要是依据什么原理 抗滑差速器主要是依