新型汽車圓柱行星齒輪限滑差速器

肖俊

摘 要：首先對一般老結(jié)構(gòu)差速器的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了簡單的介紹，然后介紹了差速器的新舊型結(jié)構(gòu)及加工工藝。

關(guān)鍵詞：汽車；圓柱行星齒輪限滑差速器；分析

引言

（1）什么是差速器。差速器是可以將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩按兩個(gè)方向輸出的部件，并可以使每次輸出的扭矩以不同的速度旋轉(zhuǎn)。

（2）為什么要用差速器。汽車在拐彎時(shí)車輪的軌線是按拐彎圓弧的路徑進(jìn)行的。如果汽車向左轉(zhuǎn)彎，拐彎圓弧的圓心在左側(cè)，在同樣的時(shí)間，右側(cè)車輪走的路徑比左側(cè)車輪長。為了平衡這個(gè)差異，就要左邊車輪慢一點(diǎn)，右邊車輪快一點(diǎn)，差速器就是用不同的轉(zhuǎn)速來彌補(bǔ)距離的差異。

1 差速器舊結(jié)構(gòu)及改進(jìn)結(jié)構(gòu)

1.1 普通對稱式圓錐行星齒輪差速器（舊結(jié)構(gòu)）

目前汽車基本都采用了對稱式錐齒輪差速器。對稱式錐齒輪差速器由行星齒輪、半軸齒輪、行星齒輪軸（十字軸或一根直銷軸）和差速器殼等組成。左半差速器殼、右半差速器殼、直齒圓錐行星齒輪的加工難度大、工藝性復(fù)雜、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且易磨損。

1.2 普通圓柱行星齒輪差速器（新結(jié)構(gòu)）

普通圓柱行星齒輪差速器（圖1）：

如圖普通圓柱行星齒輪差速器結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，一樣能達(dá)到對稱式錐齒輪差速器的功能。如三維分解圖所示，行星輪、太陽輪為大螺旋角。這樣大大提高了齒輪重合度，提高齒輪傳遞的平穩(wěn)性、使用壽命并降低噪音。

工作原理、結(jié)構(gòu)、安裝及加工工藝：當(dāng)汽車直線行駛，兩端行星輪和太陽不自轉(zhuǎn)，只是繞著太陽輪中心公轉(zhuǎn)。當(dāng)汽車拐彎時(shí)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差。如右端車輪帶動(dòng)右旋太陽輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，右旋太陽輪帶動(dòng)同一端左旋行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，左旋行星輪再帶動(dòng)另外一端右旋行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，右旋行星輪再帶動(dòng)左旋太陽輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣輪一邊正轉(zhuǎn)一邊反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速差。結(jié)構(gòu)：它由差速器殼體、壓蓋一、壓蓋二、左旋行星輪（3個(gè)）、右旋行星輪（3個(gè)）、右旋太陽輪、左旋太陽、螺栓（2X6個(gè)）。安裝：差速器殼體左右兩端都加工有裝入太陽輪、行星輪、壓蓋、螺栓的孔。安裝時(shí)首先將差速器一端先裝入一個(gè)太陽輪，然后在殼體同一面三個(gè)孔中裝入三個(gè)行星輪（要求與太陽輪的旋向相反，與太陽輪相配合）。最后安裝壓蓋，要求壓蓋孔與殼體上的螺紋孔對齊安裝（這里注意壓蓋下端面與太陽輪、行星輪要有間隙，安裝后太陽輪、行星輪能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，不能出現(xiàn)卡住的現(xiàn)象），壓蓋外圓與殼體內(nèi)孔要配合好，一般控制為過渡配合。這樣便于安裝，并能提高差速器的整體精度，可以輕輕的敲入。最后安裝螺栓，要求安裝到位，無間隙，這樣一端就已經(jīng)安裝好。反面可以翻過來經(jīng)過同樣的安裝，安裝好后一套圓柱行星齒輪差速器就完成了。安裝比對稱式錐齒輪差速器簡單，而且零件少很多，其中的效益及效率可見。加工工藝：差速器殼體不用像對稱式錐齒輪差速器那樣要鑄件加工，通過毛坯機(jī)加工即可完成，所有孔通過加工中心可以一起加工出來，一道安裝加工工序保證了加工精度，可以大大的縮短加工周期。左右行星輪、太陽輪通過精車及滾齒或拉齒加工即可，加工簡單，效率比錐齒輪提高了。壓蓋只需要熱前及熱后精加工即可，非常方便。

1.3 限滑差速器（老結(jié)構(gòu)）

了解差速器的原理后就不難理解，如果當(dāng)某一側(cè)車輪的阻力為0（如車輪打滑），那么另一側(cè)車輪的阻力相對于車輪打滑的一側(cè)來說太大了。這樣的話就會把動(dòng)力全部傳遞到打滑的那一側(cè)車輪，車輪就只能原地不動(dòng)了。所以為了應(yīng)付差速器這一弱點(diǎn)，就會在差速器采用限滑或鎖死的方法。限滑差速器主要通過摩擦片來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的分配。不過在長時(shí)間重負(fù)荷、高強(qiáng)度越野時(shí)，會影響它的可靠性。（磨擦片的使用壽命不長，一旦摩擦片磨損差速器的限滑作用就失效）

1.4 圓柱行星齒輪限滑差速器（新結(jié)構(gòu)）（圖2）

如圖圓柱行星齒輪限滑差速器結(jié)構(gòu)，基本同圓柱行星齒輪差速器，但是能達(dá)到限滑差速器的功能。

工作原理、結(jié)構(gòu)、安裝及加工工藝：行星齒輪結(jié)構(gòu)基本同圓柱行星齒輪差速器，只是增加了蝶形彈簧片（與摩擦片限滑基本原理相同）。通過蝶形彈簧片的預(yù)緊力及螺旋齒輪快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向力，當(dāng)汽車有一個(gè)車輪打滑時(shí)太陽輪快速旋轉(zhuǎn)，速度越快產(chǎn)生軸向力越大。當(dāng)?shù)竭_(dá)一定速度及軸向力時(shí)，另外一車輪即可獲得足夠動(dòng)力擺脫困境，減小兩輪的轉(zhuǎn)速差來達(dá)到限滑的目的。結(jié)構(gòu)：與圓柱行星齒輪差速器不同，它由上蓋殼體、下蓋殼體、左旋行星輪（6個(gè)）、右旋行星輪（6個(gè)）、右旋太陽輪、左旋太陽、螺栓（11個(gè)）、隔墊一、隔墊二、隔墊三、蝶形彈簧（6個(gè)背靠背安裝）、圓柱銷一個(gè)（用于安裝定位）。

安裝：上蓋殼體、下蓋殼體都加工有裝入太陽輪、行星輪、螺栓的孔。安裝方法：（1）將下蓋殼體先裝入一個(gè)太陽輪。（2）在六個(gè)孔中裝入六個(gè)行星輪（要求與太陽輪的旋向相反，要與太陽輪相配合）。（3）在安裝好的太陽輪端面上放上隔墊三，再在隔墊三里裝入隔墊一，隔墊一的孔中裝入六個(gè)形彈簧（6個(gè)背靠背安裝），最后裝入隔墊二，將六個(gè)形彈簧壓在隔墊一和隔墊二中間。（4）按順序裝入旋向相反的六個(gè)行星輪、太陽輪。（5）裝下蓋殼體入上蓋殼體的孔中，下蓋殼體要與上蓋殼體配合好，一般控制為過渡配合。這樣便于安裝，并能提高差速器的整體精度，可以輕輕的敲入。（6）最后安裝螺栓，要求安裝到位，無間隙，這里螺栓的安裝需要?dú)鈩?dòng)扳手對角安裝。因?yàn)檠b入上蓋殼體后由于有六個(gè)形彈簧在殼體內(nèi)，所以一般安裝很難將下蓋殼體安裝到位（需要克服彈簧的彈性力）。加工工藝：基本同普通圓柱行星齒輪差速器。效果是第一行星齒輪組（6個(gè)）和第二行星齒輪組（6個(gè)）交錯(cuò)嚙合，起到動(dòng)力分流的作用，降低輪齒應(yīng)力，減小殼體內(nèi)腔與行星齒輪的磨損，提高差速器壽命。另外，第一行星輪與第二行星輪之間的齒輪嚙合間隙根據(jù)工作狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高了齒輪及整臺差速器的使用壽命。

2 結(jié)束語

圓柱行星齒輪差速器及限滑差速器結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、性能穩(wěn)定。并且加工方便，提高了差速器的使用壽命，對后續(xù)大規(guī)模推廣奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]余志生.汽車?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社.

[3]王望予.汽車設(shè)計(jì)（第三版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.