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汽车差速器是如何工作的

差速器把发动机的动力分配给同一根轴上的两个车轮,却允许它们以不同转速转动。用下面的按钮看进它内部, 跟着扭矩从传动轴出发,穿过一组齿轮,最终送到两侧车轮。

汽车差速器 · 剖视图 发动机扭矩 → 传动小齿轮 → 大齿圈 → 差速器壳 → 行星齿轮 → 半轴齿轮 → 半轴 → 车轮 半轴(输出轴) 随车轮转动 半轴齿轮(每根半轴一个) 花键连接半轴 行星齿轮轴(十字轴) 支承两个行星齿轮 行星齿轮 外轮与内轮转速差 差速器壳 容纳齿轮组 大齿圈(盆形齿轮) 与差速器壳螺栓连接 · 由小齿轮驱动 传动小齿轮 由传动轴驱动 转弯:行星齿轮自转,使外轮比内轮转得快 差速器外壳(剖切)
发生的顺序 发动机扭矩 → 传动小齿轮 → 大齿圈 → 差速器壳 → 行星齿轮 → 半轴 → 车轮
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详细说明

什么是汽车差速器?

汽车差速器是位于车轴中央的一组齿轮,把发动机的动力送往两侧车轮。它的巧妙之处在于:它并不强迫两个车轮以相同转速转动,而是允许它们存在转速差,好让车轮在汽车转弯时能走各自那条长度不同的路径。

动力由传动轴传入,带动传动小齿轮,小齿轮再与大齿圈啮合,而大齿圈用螺栓固定在差速器壳上。壳内装有行星齿轮和两个半轴齿轮,每个半轴齿轮花键连接一根半轴。随着差速器壳旋转,半轴齿轮便把动力送到两侧车轮。

为什么要看内部?

从外面看,差速器只是车轴中间鼓起的一块。传动小齿轮、大齿圈、差速器壳,以及藏在里面的一小组齿轮都在视线之外,所以把它剖开,才能看清一个输入如何驱动两个可以自由采用不同转速的输出。

有一个思路把它串起来:动力通过一组允许彼此相对转动的齿轮分配出去。直线行驶时它们锁在一起,两轮同速;转弯时它们转动起来,悄悄吸收掉转速差,使任何一侧车轮都不必打滑。

部件及其作用

1. 扭矩先到达传动小齿轮

传动链从传动轴开始,它带动小小的传动小齿轮。由于小齿轮比它驱动的大齿轮小得多,大齿轮每转一圈,小齿轮就要转很多圈——车轴正是以这种方式用转速换取车轮所需的转动力。

2. 小齿轮带动大齿圈

小齿轮与大齿圈啮合并把它带动起来。除了把转速降下来,两个齿轮的啮合方式还让扭矩的方向转过九十度,于是沿着车身传来的动力改为朝两侧送往车轮。

3. 大齿圈带动差速器壳

大齿圈用螺栓牢牢固定在差速器壳上,因此整个差速器壳随之一起旋转。差速器壳是容纳内部那组小齿轮的壳体,动力接下来就要在这里被分配到两根半轴上。

4. 行星齿轮绕着十字轴转动

壳内有两个行星齿轮,套在行星齿轮轴(十字轴)上,可绕其自由转动。差速器壳旋转时,它们像一个小型行星系一样被带着一起走;正常行驶时它们自身几乎不转,使两侧保持同步。

5. 半轴齿轮把动力送上半轴

每个行星齿轮都与一个半轴齿轮啮合,而每个半轴齿轮都花键连接在一根半轴上,因此两者必须一起转动。动力于是从差速器壳出发,经过行星齿轮和半轴齿轮,沿两根半轴送到车轮。

6. 直线行驶时两轮同速

直线行驶时两个车轮走过同样的地面,两根半轴需要相同转速。此时行星齿轮几乎不动,整套齿轮作为一个锁定的整体一起旋转,差速器就仿佛变回了一根实心轴。

7. 转弯时行星齿轮自转

转弯迫使两个车轮在同一时间里走过不同距离。由于两根半轴现在可以不同步,行星齿轮便绕十字轴自转,让一个半轴齿轮加快、另一个减慢。外轮转得更快、内轮更慢,两轮都持续驱动而不打滑。

差速器到底起什么作用?

它让同一根轴上的两个车轮以不同转速转动,同时两个车轮都持续被驱动。每当汽车转弯时这一点都很重要,因为外侧车轮走过的路径比内侧车轮更长。

为什么两个车轮需要以不同转速转动?

转弯时外侧车轮划出的圆弧比内侧车轮大,因此它必须在同样的时间里走过更长的距离。如果两个车轮被锁在同一转速,其中一个就必须打滑。

大齿圈和传动小齿轮是做什么的?

传动小齿轮是传动轴上的小齿轮,大齿圈则是与它啮合的大齿轮。两者配合把转速降下来,并把动力方向转过九十度,让到达半轴的扭矩处于合适转速。

行星齿轮在做什么?

它们把两个半轴齿轮连在一起,又允许两者转速不同。直线行驶时它们几乎不转,但转弯时它们会绕十字轴自转,从而让一个半轴齿轮加快、另一个减慢。

直线行驶时差速器处于什么状态?

整套齿轮作为一个整体一起转动。差速器壳、大齿圈、行星齿轮与半轴齿轮一起旋转,两根半轴以相同转速转动。

什么是限滑差速器?

它是在差速器上加装了离合器或一组齿轮,使两个车轮的转速差不会过大。当一个车轮失去抓地力时,限滑机构仍然把扭矩送往有附着力的车轮。

常见误区

差速器让两个车轮以完全相同的转速转动。 一根车轴基本就是一根轴,两端理应同步。
它让两个车轮以不同转速转动。 这正是它的目的——转弯时外侧车轮需要转得更快。
发动机通过一根实心轴直接驱动车轮。 传动轴与车轮之间没有任何减速传动。
传动小齿轮与大齿圈把转速降下来并转过九十度。 它们还让扭矩改为朝两侧送往车轮。
行星齿轮一直在转动来驱动汽车。 车在走,里面每个齿轮就该都在转。
直线时它们几乎不动,只在转弯时才自转。 它们的自转正是吸收两轮转速差的关键。
免责声明:本图解为教学目的做了大幅简化,真实系统变量与复杂度远超此处。不可用于工程生产用途,也不构成金融、政治或专业建议。