差速器知识全解+3个夹具设计实例

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inzaghi9

2020-09-27 15:50:47

汽车的动力输出是需经过一系列的传动机构才传递到驱动轮的，其中非常重要的一环就是差速器了。很多做加工的人可能知道怎么去做产品，但是对于差速器是如何实现差速的不是太了解？本期文章将先对差速器的结构原理进行解析，了解基本概念。同时大家都关注的“加工实施”也不会落下，下半部分会附上3项实用的差速器夹具设计案例。

差速器知识全解

● 为什么要用差速器？

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，存在一定的速度差，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速度旋转，保证汽车顺利过弯。

● 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。

● 什么是限滑差速器？

为了防止车轮打滑而无法脱困的弱点，差速器锁应用而生。但是差速器的锁死装置在分离和接合时会影响汽车行驶的稳定性。而限滑差速器（LSD）启动柔和，有较好的驾驶稳定性和舒适性，不少城市SUV和四驱轿车都采用限滑差速器。

限滑差速器主要通过摩擦片来实现动力的分配。其壳体内有多片离合器，一旦某组车轮打滑，利用车轮差的作用，会自动把部分动力传递到没有打滑的车轮，从而摆脱困境。不过在长时间重负荷、高强度越野时，会影响它的可靠性。

● 托森差速器是如何工作？

跟前面说的环形齿轮结构的差速器不同的是，托森差速器内部为蜗轮蜗杆行星齿轮结构。托森差速器一般在四驱汽车上作为中央差速用。

它的工作是纯机械的而无需任何电子系统介入，基本原理是利用蜗轮蜗杆的单向传动（运动只能从蜗杆传递到蜗轮，反之发生自锁）特性，因此比电子液压控制的中央差速系统能更及时可靠地调节前后扭矩分配。

上图为奥迪A4四驱系统中，托森中央差速器在不同路况时对前后轮的动力分配情况。

3个差速器夹具设计实例

差速器壳体因为形状结构面复杂，往往需要设计专用夹具进行夹持，在此为大家分享3例加工差速器壳体夹具设计案例。

案例一

1.待加工零件状态

内孔已粗加工至尺寸，两端外圆已经粗加工，加工余量为1mm。

2.加工内容

精加工差速器各级外圆及端面，分两个工步，见半精加工工艺示意简图（工步一）和精加工工艺示意简图（工步二）。精车保证两端轴承外圆表面粗糙度控制在Ra=0.8-1.6μm之间，车床及夹具以两端轴承位外圆表面粗糙度Ra=0.8μm的要求进行设计。

3.刀具设计

刀具的设计为可换刀片式。

4.加工零件材质

加工零件为铸造件（材质：球墨铸铁，零件硬度：HB170-230）。

5.定位和夹紧

以大端加工过的内孔Φ29（Φ30或Φ31）胀开自定心和右端的Φ29（Φ30或Φ31）内孔倒角位置顶紧定位，通过内孔的涨开自动夹紧工件，通过涨套摩擦力驱动工件旋转，涨套兼顾耐用有可靠的防滑措施，加工过程中工件与涨套间无相对转动。手动上下工件，液压自动夹紧。夹具内涨套的拉杆、弹性套、尾座顶尖需要有足够的刚性和强度，并且有足够的耐磨性。