差速器设计.docx

第四节差速器设计
汽车在行驶过程中，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}
内侧车轮行程比外侧车轮短；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，负荷。
如果差速器完全锁住，则汽车所能发挥的最大牵引力Ft为
Ft
G2
G2G2
_min_
22
min
(5-30)
min
可见，采用差速锁将普通锥齿轮差速器锁住，可使汽车的牵引力提高倍，从而提高了汽车通过性。
当然，如果左、右车轮都处于低附着系数的路面，虽锁住差速器，但牵引力仍超过车轮
与地面间的附着力，汽车也无法行驶。
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。
（二）滑块凸轮式差速器
图5-21为双排径向滑块凸轮式差速器。
差速器的主动件是与差速器壳1连接在一起的套，套上有两排径向孔，滑块2装于孔中
并可作径向滑动。滑块两端分别与差速器的从动元件内凸轮4和外凸轮3接触。内、外凸轮
分别与左、右半轴用花键连接。当差速器传递动力时，主动套带动滑块并通过滑块带动内、外凸轮旋转，同时允许内、外凸轮转速不等。理论上凸轮形线应是阿基米德螺线，为加工简
单起见，可用圆弧曲线代替。
尊
R-R卷
图5—21
1-差速器壳
图5—22为滑块受力图。滑块与内凸轮、外凸轮和主动套之间的作用力分
别为F1、F2和F,由于接触面间的摩擦，这些力与接触点法线方向均偏斜一摩擦角。由F1、F2和F构成的力三角形可知
F1
sin90(12)
=F2
一sin90(12)
F，
=(5-31
sin(12)
■i七土1__卜一
滑块凸轮式差速器
2-滑块3-外凸轮4-内凸轮
r悬
入；欠%山+时
)
A
式中,
2分别为内、外凸轮形线的
图5—22滑块受力图
升角。
左右半轴受的转矩T1和T2分别为
T1F1r1sin(1
T2F2r2sin(2)
(5-32)
式中，r1、r2分别为滑块与内、外凸轮接触点的半径
将式（5-31）带入式（5-32）可得
Ti
Fr1sin90(22)sin(1)
sin(12)
T2
F“sin90(12)sin(2)
sin(12)
(5-33)
因此，凸块式差速器左、右半轴的转矩比乱为
kb
T2r2cos(12)sin(2)
T1r1cos(22)sin(1)
(5-34)
滑块凸轮式差速器的半轴转矩比
〜,-。
在设计该差速器时，滑块与凸轮的接触应力不应超过2500MPa。
滑块凸轮式差速器是一种高摩擦自锁差速器，其结构紧凑、质量小。但其结构较复杂，在零件材料、机械加工、热处理、化学处理等方面均有较高的技术要求。
（三）蜗轮式差速器
蜗轮式差速器（图5-23）也是一种高摩擦自锁差速器。蜗杆2、4同时与行星蜗轮3
与半轴蜗轮1、5啮合，从而组成一行星齿轮系统。这种差速器半轴的转矩比为
tan(
式中，为蜗杆螺旋角;
为摩擦角。
图5-23蜗轮式差速器
1、5-半轴蜗轮2、4-蜗杆3-行星蜗轮
(5-35)
〜,〜。但在如此
高的内摩擦情况下，差速器磨损快、寿命短。〜,〜
时，可提高该差速器的使用寿命。由于这种差速器结构复杂，制造精度要求高，因而限制了
它的应用。
（四）牙嵌式自由轮差速器
牙嵌式自由轮差速器（图5-24）是自锁式差速器的一种。装有这种差速器的汽车在直线行驶时，主动环可将由主减速器传来的转矩按左、右轮阻力的大小分配给左、右从动环
图5—24牙嵌式自由轮差速器
（即左、右半轴）。当一侧车轮悬空或进入泥泞、冰雪等路面时，主动环的转矩可全部或大部分分配给另一侧车轮。当转弯行驶时，外侧车轮有快转的趋势，使外侧从动环与主动环脱开，