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差速器

汽車發動機的動力經離合器、變速器、傳動軸_最後傳送到驅動橋再左右分配給半軸驅動車輪_在這條動力傳送途徑上_驅動橋是最後一個總成_它的主要部件是減速器和差速器.減速器的作用就是減速增矩_這個功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成_比較容易理解.而差速器就比較難理解_什麼叫差速器_為什麼要“差速”？.

汽車差速器是驅動轎的主件.它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時_允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉_滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛_減少輪胎與地面的摩擦.

功能

汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧_如果汽車向左轉彎_圓弧的中心點在左側_在相同的時間裡_右側輪子走的弧線比左側輪子長_為了平衡這個差異_就要左邊輪子慢一點_右邊輪子快一點_用不同的轉速來彌補距離的差異.

如果後輪軸做成一個整體_就無法做到兩側輪子的轉速差異_也就是做不到自動調整.為了解決這個問題_早在一百年前_法國雷諾汽車公司的創始人路易斯.雷諾就設計出了差速器這個玩意.

構成

普通差速器由行星齒輪、行星輪架(差速器殼)、半軸齒輪等零件組成.發動機的動力經傳動軸進入差速器_直接驅動行星輪架_再由行星輪帶動左、右兩條半軸_分別驅動左、右車輪.差速器的設計要求滿足：(左半軸轉速)+(右半軸轉速)=2(行星輪架轉速).當汽車直行時_左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處於平衡狀態_而在汽車轉彎時三者平衡狀態被破壞_導致內側輪轉速減小_外側輪轉速增加.

原理

差速器的這種調整是自動的_這裡涉及到“最小能耗原理”_也就是地球上所有物體都傾向於耗能最小的狀態.例如把一粒豆子放進一個碗內_豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁_因為碗底是能量最低的位置(位能)_它自動選擇靜止(動能最小)而不會不斷運動.同樣的道理_車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀態_自動地按照轉彎半徑調整左右輪的轉速.

當轉彎時_由於外側輪有滑拖的現象_內側輪有滑轉的現象_兩個驅動輪此時就會產生兩個方向相反的附加力_由於“最小能耗原理”_必然導致兩邊車輪的轉速不同_從而破壞了三者的平衡關系_並通過半軸反映到半軸齒輪上_迫使行星齒輪產生自轉_使外側半軸轉速加快_內側半軸轉速減慢_從而實現兩邊車輪轉速的差異.

驅動橋兩側的驅動輪若用一根整軸剛性連接_則兩輪只能以相同的角度旋轉.這樣_當汽車轉向行駛時_由於外側車輪要比內側車輪移過的距離大_將使外側車輪在滾動的同時產生滑拖_而內側車輪在滾動的同時產生滑轉？.即使是汽車直線行駛_也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等(輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等)而引起車輪的滑動.

車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗_還會使汽車轉向困難、制動性能變差.為使車輪盡可能不發生滑動_在結構上必須保證各車輪能以不同的角度轉動.

軸間差速器：通常從動車輪用軸承支承在主軸上_使之能以任何角度旋轉_而驅動車輪分別與兩根半軸剛性連接_在兩根半軸之間裝有差速器.這種差速器又稱為軸間差速器.

多軸驅動的越野汽車_為使各驅動橋能以不同角速度旋轉_以消除各橋上驅動輪的滑動_有的在兩驅動橋之間裝有軸間差速器.

分類

現代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類.

1、齒輪式差速器：當左右驅動輪存在轉速差時_差速器分配給慢轉驅動輪的轉矩大於快轉驅動輪的轉矩.這種差速器轉矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛.但當汽車在壞路上行駛時_卻嚴重影響通過能力.例如當汽車的一個驅動輪陷入泥濘路面時_雖然另一驅動輪在良好路面上_汽車卻往往不能前進(俗稱打滑).此時在泥濘路面上的驅動輪原地滑轉_在良好路面上的車輪卻靜止不動.這是因為在泥濘路面上的車輪與路面之間的附著力較小_路面只能通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩_因此差速器分配給此輪的轉矩也較小_盡管另一驅動輪與良好路面間的附著力較大_但因平均分配轉矩的特點_使這一驅動輪也只能分到與滑轉驅動輪等量的轉矩_以致驅動力不足以克服行駛阻力_汽車不能前進_而動力則消耗在滑轉驅動輪上.此時加大油門不僅不能使汽車前進_反而浪費燃油_加速機件磨損_尤其使輪胎磨損加劇.有效的解決辦法是：挖掉滑轉驅動輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹枝、干草等.