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4电动汽车传动系统1201008教学讲义.ppt


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差速器设计
车辆在行驶过程中,左、右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的,如转弯、左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等;左右两轮接触的路面条件不同,行驶阻力不等等。
如果驱动桥的左、右车轮刚性连接,则不论转弯行驶或直线行驶,均会引起车轮在路面上的滑移或滑转,一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗,另一方面会使转向沉重,通过性和操纵稳定性变坏。
为此,在驱动桥的左、右车轮间都装有轮间差速器。在多桥驱动的汽车上还常装有轴间差速器,以提高通过性,同时避免在驱动桥间产生功率循环及由此引起的附加载荷、传动系零件损坏、轮胎磨损和燃料消耗等。
差速器用来在两输出轴间分配转矩,并保证两输出轴有可能以不同角速度转动。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。
一、差速器结构形式选择
(一)对称锥齿轮式差速器
汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器,具有结构简单、质量较小等优点,应用广泛。它又可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器等。

由于普通锥齿轮式差速器结构简单、工作平稳可靠,所以广泛应用于一般使用条件的汽车驱动桥中。图4—26为其示意图, 根据运动分析可得
ω1+ ω 2=2 ω 0 (4—22)
当一侧半轴不转时,另一侧半轴将以两倍的差连器壳体角速度旋转;当差速器壳体不转时,左右半轴将等速反向旋转。
图4—26 普通锥齿轮式差速器示意图
根据力矩平衡可得
T1+T2=T0 (4—23)
T2-T1=Tr
差速器性能常以锁紧系数k来表征,定义为差速器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比,由下式确定
k=Tr/T0 (4—24)
结合式(4-23)可得
T1=(1-k) (4—25)
T2=(1+k)
定义半轴转矩比kb=T2/T1,则kb与k之间有
kb=(1+k)/(1-k) (4—26)
—,—,这说明左、右半轴的转矩差别不大,故可以认为分配给两半轴的转矩大致相等,这样的分配比例对于在良好路面上行驶的汽车来说是合适的。但当汽车越野行驶或在泥泞、冰雪路面上行驶,一侧驱动车轮与地面的附着系数很小时,尽管另一侧车轮与地面有良好的附着,其驱动转矩也不得不随附着系数小的一侧同样地减小,无法发挥潜在牵引力,以致汽车停驶。
图4-27 摩擦片式差速器 1-差速器壳 2-摩擦片 3-压盘 4-V形面 5-行星齿轮轴 6-行星齿轮 7-半轴齿轮
2. 摩擦片式差速器
为了增加差速器的内摩擦力矩,在半轴齿轮7与差速器壳1之间装上了摩擦片2(图4-27)。两根行星齿轮轴5互相垂直,轴的两端制成V形面4与差速器壳孔上的V形面相配,两个行星齿轮轴5的V形面是反向安装的。每个半轴齿轮背面有压盘3和主、从动摩擦片2,主、从动摩擦片2分别经花键与差速器壳1和压盘3相连。
当传递转矩时,差速器壳通过斜面对行星齿轮轴产生沿行星齿轮轴线方向的轴向力,该轴向力推动行星齿轮使压盘将摩擦片压紧。当左、右半轴转速不等时,主、从动摩擦片间产生相对滑转,从而产生摩擦力矩。此摩擦力矩Tr与差速器所传递的转矩T0成正比。可表示为
(4—27)
式中,rf为摩擦片平均摩擦半径;rd为差速器壳v形面中点到半轴齿轮中心线的距离;f为摩擦因数;z为摩擦面数;β为V形面的半角。
,kb可达4。这种差速器结构简单,工作平稳,可明显提高汽车通过性。

当一个驱动轮处于附着系数较小的路面时,可通过液压或气动操纵,啮合接合器(即差速锁)将差速器壳与半轴锁紧在一起,使差速器不起作用,这样可充分利用地面的附着系数,使牵引力达到可能的最大值。使用中,在汽车进入难行驶路段之前操纵差速锁锁止差速器;在驶出难行驶路段刚进入较好路段时,应及时将差速锁松开,以避免出现因无差速作用带来的不良后果。
对于装有强制锁止式差速器的4x2型汽车,假设一驱动轮行驶在低附着系数φmin的路面上,另一驱动轮行驶在高附着系数φ的路面上,这样装有普通锥齿轮差速器的汽车所能发挥的最大牵引力Ft为
强制锁止式差速器可充分利用原差速器结构,其结构简单,操作方便。目前,许多使用范围比较广的重型货车上都装用差速锁。

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  • 时间2018-04-25