今天就给我们广大朋友来聊聊差速器原理,以下关于观点希望能帮助到您找到想要的答案。
疑问1:差速器的工作原理?
答汽车在转弯时,车轮做的是圆弧的运动,那么外侧车轮的转速必然要高于内侧车轮的转速,存在一定的差,在驱动轮上会造成相互干涉的现象。由于非驱动轮左右两侧的轮子是相互独立的,互不干涉。
驱动轮如果直接通过一根轴刚性连接的话,两侧轮子的转速必然会相同。那么在过弯时,内外两侧车轮就会发生干涉的现象,会导致汽车转弯困难,所以现在汽车的驱动桥上都会安装差速器。
布置在前驱动桥(前驱汽车)和后驱动桥(后驱汽车)的差速器,可分别称为前差速器和后差速器,如安装在四驱汽车的中间传动轴上,来调节前后轮的转速,则称为中央差速器。
差速器是如何工作的
一般的差速器主要是由两个侧齿轮(通过半轴与车轮相连)、两个行星齿轮(行星架与环形齿轮连接)、一个环形齿轮(动力输入轴相连)。
那差速器是怎样工作的呢?传动轴传过来的动力通过主动齿轮传递到环齿轮上,环齿轮带动行星齿轮轴一起旋转,同时带动侧齿轮转动,从而推动驱动轮前进。
当车辆直线行驶时,左右两个轮受到的阻力一样,行星齿轮不自转,把动力传递到两个半轴上,这时左右车轮转速一样(相当于刚性连接)。
当车辆转弯时,左右车轮受到的阻力不一样,行星齿轮绕着半轴转动并同时自转,从而吸收阻力差,使车轮能够与不同的旋转,保证汽车顺利过弯。
如果对于差速器的工作原理还不够明白,可观看下面这个讲解差速器原理的视频,非常经典有趣。
为何又要把差速器锁死?
了解差速器的原理后就不难理解,如果当某一侧车轮的阻力为0(如车轮打滑),那么另一侧车轮的阻力相对于车轮打滑的一侧来说太大了,行星齿轮只能跟着壳体一起绕着半轴齿轮公转,同时自身还会自转。这样的话就会把动力全部传递到打滑的那一侧车轮,车轮就只能原地不动了。
所以为了应付差速器这一弱点,就会在差速器采用限滑或锁死的方法,在汽车驱动轮失去附着力时减弱或让差速器失去差速作用,是左右两侧驱动轮都可以得到相同的扭矩。
疑问2:为什么一侧车轮悬空后会空转?那是差速器的作用
答怎么更换被备胎?相信很多小伙伴都能马上回答,先把所有轮胎螺丝拧松了,然后把需要更换那一侧的车身用千斤顶支起来,之后把轮胎卸下来,装上备胎,带紧螺丝,最后把车放下来,轮胎螺丝加力,这样就完成了。
但是有没有小伙伴能说一下为什么需要先把轮胎螺丝拧松了才能支起车辆呢?聪明的小伙伴可能会回答,这是因为支起来以后的车轮缺少摩擦力,拧螺丝的同时车轮会跟着转动,不好受力。
可是,我们明明是只支起了一侧的车轮啊,如果支起的是驱动轮,应该对向的车轮还是存在一定的摩擦力,但是怎么支起来以后还是能转得动呢?这是因为差速器的存在,导致两侧车轮在一侧悬空时,另一侧车轮不会受到影响。
的事例好像说的是差速器不好的一面,但是汽车工程师为什么还要研发这个存在弊端的东西呢?相信大家都知道第一辆汽车是由卡尔本茨发明的,但是他所发明的汽车并不存在这个差速器。只是由发动机以齿轮输出动力带动链条直接把动力传输到后轴上。后轴直接将动力作用在车轮上,通过地面与车轮的摩擦,使车辆向前行驶。
车辆在直线行驶时,后面的两侧车轮产生相同的摩擦力,因此对于直线行驶基本不存在影响。但是在转弯时,由于内外侧车轮所行驶的路径有所差别,导致内侧车输出动力过多,原地摩擦。外侧车轮输出动力较少,摩擦力不变。从而引发内外侧车轮磨损程度不一。
由于当时的轮胎相当的窄,转向时两侧轮胎同等的动力输出所造成的偏磨现象并未引起注意。但随着汽车的动力输出不断增大,所需的轮胎摩擦力也随之增大,工程师开始把轮胎的宽度逐渐增大。
轮胎在转弯时,两侧车轮同等动力输出造成的偏磨现象越发明显,同时更因为同等的动力输出导致车辆转向过度的情况也随之产生。汽车工程师也开始想办法解决转弯时轮胎偏磨这一现象。在1937年法国雷诺公司便为此研发出差速器这一部件解决偏磨和转向过度的现象。
1937年法国雷诺研发的差速器与目前我们车上用的差速器基本没有差异。它的工作原理如图所示,发动机把动力通过变速箱传输到输入轴上,输入轴把动力通过硬连接在输入轴上的齿轮输出,由差速器侧面锥形齿轮接收动力。
差速器侧面锥齿轮接收动力之后,把动力以环状形式输出至连接行星齿轮的轴上。在直线行驶的情况下,行星齿轮是不会转动,仅以拖拽方式驱动太阳齿轮旋转,使得动力直接传输到输出轴上,从而使车辆向前行驶。
而在转弯时,因为内外两侧车轮收到的旋转阻力不一样,内侧车轮旋转阻力较大,外侧车轮旋转阻力较少。这是内侧车轮的阻力迫使行星齿轮开始旋转,减缓动力输出。外侧车轮在正常接收行星齿轮拖拽时输出的动力,同时行星齿轮因为开始旋转也会增加一部分对外侧车轮的动力,使外侧车轮比直线行驶时转速更快。使得内外两侧车轮同时完成转弯的动作。
上面已经完整解说了差速器的工作原理,以及重要的使用场景。因为我们每天开车出门转弯是在所难免的,所以无论是前驱车或者是后驱车,甚至是四驱车,每个驱动轴上均配备差速器这一部件。
既然每台车上面都会配备差速器,那么差速器是否有它的弊端呢(除了文章开头的那个无关重要的弊端以外)?那是当然有的。
在任何车型上,如果我们攀爬马路牙,因为路面的起伏,我们的驱动轮总会出现,其中一个车轮悬空的状态,另外的车轮可以与地面产生摩擦力。这时因为有的车轮能与地面产生摩擦力,导致通过差速器输出的全部动力完全作用在悬空一侧车轮上,使得车辆仅悬空一侧车轮旋转,但不为车辆提供向前或向后的动力。
如果没有差速器或者说差速器锁死了,我们会出现什么状态呢?没有差速器的话,我们除了会伤轮胎和转向过度以外,其实也是有好处的,但主要是针对后驱车。好处就是能飘移,因为转弯时两侧车轮能输出相同的动力,导致内侧车轮会走的比外侧车轮更快,那样车尾就能产生滑移现象。
那么现在的玩飘移的人通常是通过哪些方式实现车尾滑移的呢?穷的玩家是通过直接把车辆的差速器内部焊死,使得两侧车轮永远处于同一动力输出,这样玩法成本比较低,但缺点在于很难正常上路行驶。高级玩家一般是加装加装差速锁,让车辆在需要飘移时才进行差速器锁死,而在正常行驶时还是和普通车一样,不会影响日常使用,但是改装成本比较高。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
疑问3:差速器工作原理
答差速器工作原理如下:
汽车差速器能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构。主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成。功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时,使左右车轮以不同转速滚动,即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。
差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的,在四轮驱动时,为了驱动四个车轮,必须将所有的车轮连接起来,如果将四个车轮机械连接在一起,汽车在曲线行驶的时候就不能以相同的旋转,为了能让汽车曲线行驶旋转基本一致性,这时需要加入中间差速器用以调整前后轮的转速差。
工作原理
差速器的这种调整是自动的,这里涉及到“最小能耗原理”,也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内,豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁,因为碗底是能量最低的位置(位能),它自动选择静止(动能最小)而不会不断运动。
同样的道理,车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态,自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。当转弯时,由于外侧轮有滑拖的现象,内侧轮有滑转的现象,两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力,由于“最小能耗原理”,必然导致两边车轮的转速不同。
疑问4:差速器的工作原理?
答差速器的这种调整是自动的,这里涉及到“最小能耗原理”,也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内,豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁,因为碗底是能量最低的位置(位能),它自动选择静止(动能最小)而不会不断运动。同样的道理,
三维效果
车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态,自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。 [2]
当转弯时,由于外侧轮有滑拖的现象,内侧轮有滑转的现象,两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力,由于“最小能耗原理”,必然导致两边车轮的转速不同,从而破坏了三者的平衡关系,并通过半轴反映到半轴齿轮上,迫使行星齿轮产生自转,使内侧半轴转速减慢,外侧半轴转速加快,从而实现两边车轮转速的差异。
驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接,则两轮只能以相同的角度旋转。这样,当汽车转向行驶时,由于外侧车轮要比内侧车轮移过
差速器原理图
的距离大,将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖,而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶,也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等(轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等)而引起车轮的滑动。
车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗,还会使汽车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动,在结构上必须保证各车轮能以不同的角度转动。
轴间:通常从动车轮用轴承支承在主轴上,使之能以任何角度旋转,而驱动车轮分别与两根半轴刚性连接,在两根半轴之间装有差速器。这种差速器又称为轴间差速器。
多轴驱动的越野汽车,为使各驱动桥能以不同角旋转,以消除各桥上驱动轮的滑动,有的在两驱动桥之间装有轴间差速器。
通过上文关于差速器原理的相关信息,相信你已经得到许多的启发,也明白类似这种问题的应当如何解决了,假如你要了解其它的相关信息,请点击的其他页面。