焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 摘 要 :介紹差速器的結(jié)構(gòu) ,并較詳細地論述差速器的運動學(xué)和動力學(xué)特性 ,分析它的動力傳遞路線和工作原理 ,推導(dǎo)出鎖緊系數(shù) K,同時 ,剖析差速器鎖緊系數(shù)的調(diào)節(jié)原理。 關(guān)鍵詞 :差速器 ；綜述； 原理 Abstract: Introduced the differential device the structure, and elaborates the differential device kinematics and dynamics characteristic in detail, analyzes its power transmission route and the principle of work, infers locking coefficient K, simultaneously, analyzes the differential device locking coefficient the adjustment principle. Key word: Differential device； Summary； Principle 1.引言 差速器是汽車驅(qū)動橋的主件 ,最由法國雷諾汽車公司的 創(chuàng)始人路易斯雷諾發(fā)明，它的作用就是在向兩個半軸傳遞力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。 差速器是一種允許車輛在兩驅(qū)動輪之間有不同轉(zhuǎn)速的動力傳遞裝置。它保證汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等或一邊車輪打滑時 ,以不同速度旋轉(zhuǎn)而滿足汽車行駛運動學(xué)的要求。汽車上廣泛適用的是普通對稱式圓錐齒輪差速器 ,由于其內(nèi)摩擦力矩極小 ,轉(zhuǎn)矩平均分配 ,故基本上沒有防滑功能 ,影響了車的通過性。當(dāng)某一驅(qū)動車輪與地面附著較差時 ,由于附著力不夠會導(dǎo)致車輪滑轉(zhuǎn)而陷車 ,為克服普通差速 器的缺點 ,改善牽引性能 ,往往采用防滑差速器 1。 焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 1.1 三輪摩托車現(xiàn)實市場 我國三輪摩托車的開發(fā)和生產(chǎn)，源 20 世紀 50 年代初。當(dāng)時，一些兩輪摩托車生產(chǎn)企業(yè)，運用其生產(chǎn)工藝裝備和技術(shù)，采用兩輪摩托車的動力，開發(fā)和生產(chǎn)出邊三輪摩托車，并廣泛應(yīng)用于公安、電力、交通等特殊行業(yè)。 1961 年 11 月，國內(nèi)第一輛正三輪摩托車 “長城牌 ”BM020 型貨運正三輪摩托車的誕生，標志著我國三輪摩托車的生產(chǎn)步入了一個新的發(fā)展時期。 自 50 年代至 80 年代末，我國三輪摩托車的生產(chǎn)和銷售，一直按照計劃經(jīng)濟和賣方市場的軌道平緩 地向前發(fā)展。當(dāng) 20 世紀 90 年代伴隨著摩托車工業(yè)的春天的到來，三輪摩托車行業(yè)也隨之發(fā)生了天翻地覆的變化。特別是經(jīng)過近 10 年的發(fā)展，三輪摩托車市場已由賣方市場變成了買方市場。其市場的主要特征表現(xiàn)為： 一是，三輪摩托車生產(chǎn)企業(yè)異軍突起。除國內(nèi)目錄內(nèi) 100 多家三輪摩托車生產(chǎn)企業(yè)外，大批無牌、無證的個體和民營企業(yè)，爭相看好這一市場，紛紛上馬組織生產(chǎn)和銷售。這些個體和民營企業(yè)依靠投資少、成本低的優(yōu)勢，以低價位的產(chǎn)品，爭奪市場。 二是，從整個行業(yè)來看，三輪摩托車盡管銷量不大，年銷量約占全行業(yè)總銷量的 4%左右，但其 發(fā)展速度卻相當(dāng)快。今年上半年，國內(nèi)三輪摩托車銷量比去年同期增長 35%以上，大大超過了兩輪摩托車的發(fā)展速度。 三是，大批個體和民營企業(yè)由于缺少必要的質(zhì)檢設(shè)備和手段，其產(chǎn)品的質(zhì)量保證系數(shù)和安全性大打折扣，三輪摩托車斷車架，剎車器失靈，油路起火等導(dǎo)致車毀人亡的事故時有發(fā)生。 四是，不管是生產(chǎn)制售企業(yè)還是經(jīng)銷商家，三輪摩托車的售后服務(wù)和廣告宣傳，遠遠落后于兩輪摩托車 五是，三輪摩托車的市場已由過去的城鎮(zhèn)、城鄉(xiāng)結(jié)合部開始向農(nóng)村這個廣闊的市場轉(zhuǎn)移，產(chǎn)品也由過去的客運車、客貨兩用車轉(zhuǎn)向以貨車為主的車型。以上五點 ，是目前三輪摩托車現(xiàn)實市場的主要表現(xiàn)特征。 針對上述三輪摩托車市場的主要表現(xiàn)特征，筆者認為，今后該產(chǎn)品的發(fā)展趨勢：首先是，產(chǎn)品的市場容量將逐漸增大，這主要來自農(nóng)村市場的發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r，生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)銷商家，為了求得更大的發(fā)展，必將在經(jīng)營規(guī)模上實現(xiàn)突破 焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 其次是，品牌的競爭將日趨激烈。隨著價格競爭的弱化，品牌競爭的優(yōu)勢日益凸現(xiàn)出來。人們信賴名牌，選擇名牌成為市場的主流。一些生產(chǎn)工藝裝備落后，又缺乏質(zhì)量保證的產(chǎn)品，將退出市場的競爭。再是，三輪摩托車在經(jīng)過市場的競爭和發(fā)展之后，在產(chǎn)品的功能、造型、適應(yīng)性以及綠 色環(huán)保性等方面，有一個較大的突破和變化。也就是說技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)革命，必將推動三輪摩托車行業(yè)實現(xiàn)更大的飛躍 。 1.2 三輪車的市場潛力 中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示， 2006 年我國三輪摩托車行業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)銷量均逼近 90 萬輛，同比增長 69%，高出行業(yè)整體增幅近 50 個百分點，達到歷史最好水平。這還僅僅是由行業(yè)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計，目前全國三輪摩托車應(yīng)有近 300 萬輛的產(chǎn)銷規(guī)模，約 2/3 的數(shù)據(jù)沒有上報。從行業(yè)報表觀察，排量50mL 的三輪摩托車占行業(yè)總量的近 96%,其中 100150mL 排量的三輪摩托車由于具有油 耗低、性能穩(wěn)定、價格適中、用途廣泛等優(yōu)勢受到廣大消費者的青睞，成為市場的主流產(chǎn)品。 2006 年是三輪摩托車行業(yè)的整合年，業(yè)內(nèi)企業(yè)重組不斷，面對國家提高準入門檻，弱小企業(yè)千方百計尋找自己的避風(fēng)港，積極向大集團靠攏，大的企業(yè)為擴大市場占有率，完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，利用品牌、技術(shù)、資金優(yōu)勢積極向外擴張，收購、兼并一些沒有資質(zhì)、但有一定產(chǎn)能和資源優(yōu)勢的三輪摩托車企業(yè)，組建子公司、分公司，完成準入，建立自己的擴張基地，延伸自己的產(chǎn)業(yè)鏈。從全行業(yè)統(tǒng)計情況看，全年在產(chǎn)三輪摩托車企業(yè) 28 家，比上年減少 11 家。生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)銷量 超過 5萬輛的企業(yè)僅有 5 家，這 5 家企業(yè)累計產(chǎn)量 65.54 萬輛，占總量的 73%。其中宗申集團產(chǎn)量 32.2 萬輛，占整個三輪摩托車行業(yè)的 38.83%，成為三輪摩托車行業(yè)的霸主，產(chǎn)量集中度遠遠高于二輪摩托車。從整個行業(yè)來看，三輪摩托車盡管銷量不大，年銷量約占全行業(yè)總銷量的 5%左右，但其發(fā)展速度卻相當(dāng)快。近 2 年，隨著中央富農(nóng)政策和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，三輪摩托車已成為農(nóng)民朋友致富的 “好幫手 ”。三輪摩托車承載能力適中，道路適應(yīng)性強，既適用于農(nóng)戶自產(chǎn)自銷式的小規(guī)模經(jīng)營，又適用于短途載客，是農(nóng)民增加收入的重要工具。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng) 村，三輪摩托車成了更多農(nóng)民替代牛車和自行車的代步工具，快捷、方便、價位低、操作簡單的特點，正好迎合了農(nóng)民朋友的消費需求。三輪摩托車在客、貨運輸方面發(fā)展迅速，也使許多城市下崗職工紛紛加入了這種投資小、見效快、技術(shù)要求不高焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 的經(jīng)營隊伍。貨運三輪摩托車在農(nóng)村和城鎮(zhèn)得到了廣泛使用，越來越被農(nóng)家和小商販看重。隨著農(nóng)民收入的提高，消費環(huán)境日益改善，三輪摩托車作為一種過渡運輸工具，它無疑還會在較長的時期內(nèi)廣泛存在，市場潛力巨大。 如今全國三輪摩托車總銷量已接近 300 萬輛，但這個數(shù)字與中國龐大的農(nóng)村市場相比上升空間仍 很大，經(jīng)過一代又一代的改良，其功能還在不斷增加、完善，使三輪摩托車在某些用途方面優(yōu)于二輪摩托車、電動車，價格上優(yōu)于微型汽車，所以在短期內(nèi)處于不可替代的地位。目前全國摩托車保有量在 9000 萬輛左右，三輪摩托車約占 900 萬輛，我國有 9 億農(nóng)民， 2.5 億農(nóng)戶，平均每 3 戶 1 輛，還有約7500 萬輛的市場空間，按照目前的產(chǎn)能，還需 2025 年的時間才能滿足市場需要。 1.3差速器的作用及價值 差速器是一種允許車輛在兩驅(qū)動輪之間有不同轉(zhuǎn)速的動力傳遞裝置。它保證汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等或一邊車輪打滑時 ,以不同速度旋轉(zhuǎn)而 滿足汽車行駛運動學(xué)的要求。 目前 全國三輪摩托車總銷量已接近 300 萬輛，但這個數(shù)字與中國龐大的農(nóng)村市場相比上升空間仍很大，經(jīng)過一代又一代的改良，其功能還在不斷增加、完善，使三輪摩托車在某些用途方面優(yōu)于二輪摩托車、電動車，價格上優(yōu)于微型汽車，所以在短期內(nèi)處于不可替代的地位。目前全國摩托車保有量在 9000萬輛左右，三輪摩托車約占 900 萬輛， 發(fā)展中的中國來說，雖然已經(jīng)進入了小康社會，但我國仍有 9 億農(nóng)民， 2.5 億農(nóng)戶，平均每 3 戶 1 輛，還有約 7500 萬輛的市場空間 （這還不包括國外不發(fā)達國家的市場的需求） ，按照目前的 產(chǎn)能，還需2025 年的時間才能 基本 滿足 我國 市場需要。 因此，對于發(fā)展中的中國來說，雖然已經(jīng)進入了小康社會，但社會的三輪摩托車差速器的研究同樣具有很大經(jīng)濟價值和社會意義。 2.差速器的結(jié)構(gòu)及工作原理 差速器主要由主動環(huán)、從動環(huán)、消聲環(huán)、卡環(huán)、壓緊彈簧、彈簧座和左、右差速器殼體等零件組成。 主動環(huán)上的十字軸固定在左、右差速器殼之間，與驅(qū)動橋從動大齒輪一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)機械直線行駛時，主動環(huán)通過兩面上均勻分布的倒梯形齒在彈簧壓緊力作焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 用下與兩側(cè)從動環(huán)外圈倒梯形齒在緊緊地嚙合在一起，傳遞運動到左、右半軸。此時，差速器的全 部零件構(gòu)成一個整體作旋轉(zhuǎn)運動，左右車輪轉(zhuǎn)速相等。主傳動的總扭矩平均分給左、右半軸。 中心環(huán)用卡環(huán)固定在主動環(huán)孔內(nèi)轉(zhuǎn)動角度受到插在中心環(huán)空槽里主動環(huán)加長齒的限制，在中心環(huán)的兩端各有沿圓周均布與從動環(huán)數(shù)量相同的鼓形齒，當(dāng)機械直線行駛時，中心環(huán)的鼓形齒分別與兩側(cè)從動環(huán)倒齒形牙嵌齒上工作斜面想嚙合，但此時兩都沒有相對運動，中心環(huán)的鼓形齒工作時為線嚙合，磨擦力小。 機械轉(zhuǎn)彎時，快轉(zhuǎn)一側(cè)的從動環(huán)將超前主動環(huán)形成脫開扭矩，使從動環(huán)內(nèi)圈齒在中心環(huán)鼓形齒齒面上滑動，并通過從動環(huán)內(nèi)圈倒梯形齒很小的工作斜面克服彈簧壓緊力將從動環(huán) 推出嚙合，快轉(zhuǎn)從動環(huán)成為自由輪，作單純回轉(zhuǎn) ；而慢轉(zhuǎn)一側(cè)的從動環(huán)內(nèi)圈齒仍緊緊地和中心環(huán)趴合與主動環(huán)一起轉(zhuǎn)動，于是便產(chǎn)生了差速作用，至此一個脫離過程完成。此時，主傳動的扭矩全部傳遞給慢轉(zhuǎn)車輪，這是普通差速器所不能實現(xiàn)的。 當(dāng)快轉(zhuǎn)從動環(huán)與中心環(huán)脫開后，從動環(huán)內(nèi)圈齒在中心環(huán)鼓形齒上面滑動，為防止因間歇嚙合造成齒之間的沖擊而發(fā)出噪聲，在從動環(huán)內(nèi)、個圈之間裝有帶缺口的消聲環(huán)，并使主動環(huán)上的加長齒正好位于它的缺口內(nèi)。消聲環(huán)以不大的彈力圍箍在從動環(huán)的環(huán)槽上，隨快轉(zhuǎn)從動環(huán)作周向運動和軸向移動。所當(dāng)從動環(huán)想對主動環(huán)快轉(zhuǎn)時，消聲 環(huán)是被帶動向前轉(zhuǎn)過一個角度而停留在主動環(huán)加長齒的側(cè)面上，消聲環(huán)的 4 個齒頂正好與中心環(huán)的 4 個長齒相抵觸，從而使從動環(huán)的內(nèi)圈齒不可能與中心環(huán)的齒嚙合，這就避免了沒有消聲環(huán)時會發(fā)生沖擊響聲的現(xiàn)象，只有當(dāng)機械恢復(fù)直線行駛時，從動環(huán)與主動環(huán)轉(zhuǎn)速相等或接近時，消聲環(huán)在從動環(huán)帶動下，它的 4 個凸齒才又重新進入中心環(huán)邊緣的 4 個缺口內(nèi)，使脫開的從動環(huán)在彈簧壓緊力作用下與主動環(huán)重新進入嚙合狀態(tài) 2。 3.1 新型高摩擦式防滑差速器的結(jié)構(gòu) 高摩擦式防滑差速器是在普通的圓錐齒輪差速器中安裝摩擦元件 ,增加差速器的內(nèi)摩擦力。較早使 用的 2種摩擦式差速器 ,一種是在行星輪的背部固定 1個球面凸緣作為摩擦元件 ；另一種是使用 2個錐形摩擦盤作為摩擦元件。為近一步增大內(nèi)摩擦 ,后一種差速器經(jīng)改進后發(fā)展成帶有 2組摩擦片的圓錐齒輪差速器 ,并被美國克萊斯焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 勒汽車公司所采納 ,稱為 Sure Grip 式差速器。在此基礎(chǔ)上近一步改進 ,得到如圖 1 所示的新型高摩擦式防滑差速器。左右承壓環(huán)上開有 V 形槽 ,兩行星輪軸的兩端端部軸頸分別以相反方向支承在承壓環(huán)的 V形槽上 ,4 個直齒行星齒輪則浮套在行星輪軸的軸頸上。行星齒輪的背部球面與承壓環(huán)的內(nèi)部球面相配合 ,同時保證行星齒輪中心對正 ,以利于和 2 個半軸齒輪正確嚙合。左右承壓環(huán)的外部有外齒與差速器左殼內(nèi)的槽相配合 ,左右主動摩擦片 3、 9也具有外齒與差速器左殼內(nèi)的槽相配合 ,帶有花鍵孔的左右從動摩擦片 4、 8分別與左右半軸齒輪的外花鍵相配合。承壓環(huán)及主從動摩擦片均可作微小的軸向移動。 在傳遞扭矩時 ,新型高摩擦式防滑差速器的左殼通過其內(nèi)部的槽帶動承壓環(huán)轉(zhuǎn)動 ,承壓環(huán)分別對 2根行星齒輪軸的兩端壓緊 ,后者略為偏轉(zhuǎn)并向左右稍許移開 ,連同行星齒輪一起通過承壓環(huán)壓向主、從動摩擦片 ,并將它們壓緊 ,形成左右 車輪以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時所必須克服的摩擦力矩。新型高 摩擦式圓錐齒輪差速器的優(yōu)點是 :較凸輪式差速器、自由輪式差速器工作得更加平滑 ,且結(jié)構(gòu)更簡單。因此適用于越野汽車、載重汽車、工程機械及轎車等各種車輛 ,是一種頗有發(fā)展前途差速器結(jié)構(gòu)。 3.2 差速器的動力傳遞路線及工作原理 圖 1. 差速器殼 2, 14. 左 ,右半軸齒輪 3, 9. 左 ,右主動摩擦片 4, 8. 左 ,右從動摩擦片 5, 15. 左 ,右承壓環(huán) 6. 行星齒輪 7. 行星輪軸 10. 調(diào)整墊片 11. 差速器蓋 12. 止推墊片 13. 末端墊片 1、 16. V 型斜面 當(dāng)汽車或裝載機沿直線行駛、兩 半軸無轉(zhuǎn)速差時 ,傳給差速器殼的扭矩在左右半焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 軸之間平均分配。此時力矩經(jīng)過兩條路線傳給半軸 ,如圖 2 (a)所示 ,一路是由差速器殼通過行星齒輪軸、承壓環(huán)、行星齒輪、半軸齒輪等傳向半軸 ,這與普通圓錐行星齒輪差速器的動力傳遞路線一樣 ；另一路則是由差速器殼傳給在驅(qū)動力矩作用下被壓緊的主、從動摩擦片 ,然后傳給左、右半軸。由此可見 ,當(dāng)左右車輪無轉(zhuǎn)速差時 ,高摩擦式防滑差速器比普通圓錐齒輪差速器的傳遞扭矩能力要大 ,這兩種差速器傳遞扭矩能力的差值即通過摩擦片所傳遞扭矩值。 當(dāng)汽車或裝載機轉(zhuǎn)彎或其某一側(cè)的驅(qū)動車輪陷入附著系數(shù)較小的 路面并達到附著極限而打滑時 ,左右驅(qū)動車輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差。此時差速器殼的轉(zhuǎn)速 n0與左、右半軸齒輪的轉(zhuǎn)速 n2 、 n1都各不相等 ,如圖 2 (b)所示 ,當(dāng) n1 n2時 ,有 n1 n0 n2 的轉(zhuǎn)速關(guān)系。由于轉(zhuǎn)速差的存在和主、從動摩擦片與承壓環(huán)的被壓緊 ,這時在左右兩側(cè)的主從動摩擦片、半軸齒輪及差速器殼之間必將分別產(chǎn)生摩擦力矩。該摩擦力矩的大小與摩擦元件之間的摩擦系數(shù)及壓緊力的大小有關(guān) ,摩擦力矩的方向與 n1和 n0或 n2和 n0之間的相對轉(zhuǎn)速有關(guān) ,根據(jù) n1 、 n2 、 n0三者的轉(zhuǎn)速關(guān)系得到 :快轉(zhuǎn)輪一側(cè)的摩擦力矩 ,其方向與快 轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)方向相反 ,值為負 ；慢轉(zhuǎn)輪一側(cè)的摩擦力矩 ,其方向與慢轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)方向相同 ,值為正。這種情況猶如部分驅(qū)動力矩由快轉(zhuǎn)輪一側(cè)轉(zhuǎn)移到慢轉(zhuǎn)輪一側(cè)。如圖 2 (b)所示。因此 ,慢轉(zhuǎn)輪的驅(qū)動力矩將大于快轉(zhuǎn)輪的驅(qū)動力矩 3。 圖 2 新型高摩擦式防滑差速器的動力傳遞簡圖 .由摩擦片傳遞的力矩 .由差速器齒輪傳遞的力矩 .由承壓環(huán)和行星輪之間的摩擦傳遞的力矩 .由轉(zhuǎn)速差引起的力矩轉(zhuǎn)移 1.差速器殼 2,9.左 /右承壓環(huán) 3.行星齒輪 4.行星輪軸 5.從動摩擦片 6.主動摩擦片 焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 7.差速器蓋 8.右半軸 10.主傳動從動錐齒輪 11.主傳動主動錐齒輪 12.左半軸 3.3 差速器的運動學(xué)分析 4 新型高磨擦式防滑差速器在運動學(xué)上實際是一種行星齒輪機構(gòu)，圖 3（ a）為差速器運動原理示意圖。 (b) 圖 3 差速器運動示意圖 1, 2. 半軸齒輪 3. 差速器殼 4. 行星齒輪 5. 行星齒輪軸 6. 從動錐齒輪 差速器殼 3和行星齒輪軸 5通過承壓環(huán)連成一體 ,構(gòu)成行星架是主動件 ,動力通過從動錐齒輪 6傳入。設(shè)差速器殼的旋轉(zhuǎn)角速度為 0 。半軸齒輪 1和 2連同 2個半軸分別為 2 個從動 件 ,設(shè)其旋轉(zhuǎn)角速度分別為 1 和 2 。圖 (3)中 A 和 B 兩點分別為行星齒輪 4 和半軸齒輪 1、 2 的齒寬中點 (嚙合點 ) 。 r為行星齒輪 4的中心點 C 到差速器的旋轉(zhuǎn)軸線的距離。 當(dāng)三輪車沿直線行駛時兩半軸無轉(zhuǎn)速差時，行星齒輪只是隨同差速器和承壓環(huán)繞焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)，顯然，處于同一半徑 r上的 A、 B、 C3點的圓周角速度相等，即： 1 = 2 = 0 ( 1) 當(dāng)左右車輪有轉(zhuǎn)速差時，行星輪不僅繞差速旋轉(zhuǎn)器軸線公轉(zhuǎn)而且還要繞行星輪軸以角速度 4自轉(zhuǎn)，如圖 3（ b）所示。此時點 A、 B的圓周速度分別為 1 = 2 = 0 ( 1) r 式 (2)中 : r4為行星齒輪的節(jié)圓半徑。兩式相加得 : 1 + 2 = 2 0 ( 3) 即兩半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和為差速器殼轉(zhuǎn)速的 2 倍。因此 ,汽車在需要轉(zhuǎn)彎或其它需要差速行駛時 ,都可以借助于行星齒輪的自轉(zhuǎn) ,使左右車輪以不同的轉(zhuǎn)速在地面上只滾動而不產(chǎn)生滑動 ,從而達到差速的目的。 3.4 差速器的動力學(xué)分析 5 防滑差速器一般用鎖緊系數(shù) k來衡量差速器內(nèi)磨擦力矩的大小及轉(zhuǎn)矩的分配特性，它也表示兩側(cè)驅(qū)動輪的扭矩可能相差的最大倍數(shù)。鎖緊系數(shù) k為： K=M2/M1 (4) 式 (4)中 :M 1為快轉(zhuǎn)輪一側(cè)的轉(zhuǎn)矩 ；M 2為慢轉(zhuǎn)輪一側(cè)的轉(zhuǎn)矩。新型高摩擦式防滑差速器的受力簡圖如圖 4所示。 圖 4 行星齒輪軸及行星齒輪受力簡圖 3、 半軸齒輪 2、差速器殼 3、行星齒輪 4、行星齒輪軸 焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 磨擦片所受的軸向力 Q的大小為承壓環(huán)對行星輪軸力 QC的 2倍與半軸齒輪在傳遞扭矩 M0/2時所產(chǎn)生的軸向力這和，即： Q= 2Qc + tg sin M0/2r = M0/(2R tg) + tg sin M0/2r 式中 : Qc 為行星輪軸與 V 形槽作用產(chǎn)生水平分力 ；M 0為差速器殼 上的扭矩 ；R 為承壓環(huán)與行星輪軸的接觸中點到行星輪公轉(zhuǎn)軸線的距離 (見圖 1)； r 為半軸齒輪齒寬中點節(jié)圓半徑 ；為差速器錐齒輪的嚙合角 ；為承壓環(huán) V形槽斜面傾角 ； 2 為半軸齒輪的節(jié)錐角 6。 行星齒輪在承壓環(huán)的作用下移動 ,并與半軸齒輪嚙合 ,其軸向力為 : Qx= Pc tg sin 1 ( 6) 式 (6)中 : Qx為行星齒輪受的軸向力 ； Pc為每個行星輪上與行星輪公轉(zhuǎn)方向相切的圓周力 , Pc=M 0 /4 r； 1 為行星齒輪的節(jié)錐角。 行星輪背部球面與承壓環(huán)內(nèi)球面間的摩擦力為 : Qf= Qx= Pc tg sin 1 ( 7) 上述摩擦力 Qf 將在兩半軸齒輪上產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦力矩 M f1 或M f2 ,其大小相等 ,在左右半軸有轉(zhuǎn)速差的情況下其符號相反 ,慢轉(zhuǎn)一側(cè)的摩擦力矩 M f2 為正 ,而快轉(zhuǎn)一側(cè)的摩擦力矩 M f1 為負 ,它們的大小為 : M f =2 Qx rx (8) 式中 :為承壓環(huán)內(nèi)球面和行星輪球面間的摩擦系數(shù) , 一般取 =0. 05 0. 1；rx為行星齒輪背部球面摩擦面平均半徑7。 主從動摩擦片之間形成的摩擦力矩大小為 : M f = N fQrf (9) 式 (9)中 : N 為單側(cè)主、從動摩擦面總數(shù) ； f 為主、從動摩擦片間的摩擦系數(shù) ；rf 為摩擦片的平均作用半徑。 因此 ,傳給一側(cè)半軸的總的摩擦力矩大小為 : M f= M f + M f (10) 焦作大學(xué)機電系畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 當(dāng)左右驅(qū)動車輪有轉(zhuǎn)速時，在慢轉(zhuǎn)輪一側(cè)或快轉(zhuǎn)輪一側(cè)上傳遞的總的磨擦力矩為Mf1、 Mf2，它們的大小相等方向相反，這些磨擦力矩并不改變經(jīng)過差速器殼所傳遞的扭矩 M0的大小，僅改變這一扭矩 M0在左右半軸間的分配，使快轉(zhuǎn)輪和慢轉(zhuǎn)輪的驅(qū)動力矩分別為： 所以， 該高磨擦式防滑差速器的鎖緊系數(shù) K為 由式（ 12）可見， V弄斜面 越小，則鎖緊系數(shù) K值越大， 越大，則鎖緊系數(shù) K值越小；磨擦片數(shù) N越大，鎖緊系數(shù) K值越大，反之，則越小。因此設(shè)計時選擇適當(dāng)?shù)某袎涵h(huán) V形槽的斜面傾角 和磨擦片數(shù) N，就可以得到預(yù)計的差速器的鎖緊系數(shù)8。該新型高磨擦式防左速器的鎖緊系數(shù)為 3.5左右，而普通齒輪式差速器由于內(nèi)磨擦力小，其鎖緊系數(shù)為 1.1 1.4。顯然，新新型高磨擦式防滑差速器提高了汽車的通過性。 差速器的效率 為鎖緊系數(shù) K的倒數(shù)，即： 1/K （ 13） 由此可得，當(dāng) K值越大，效率 越低，雖然有利于兩半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩的重新分配和提高汽車的通過性，但 過低將會導(dǎo)致磨擦損失加大。因此，鎖緊系數(shù) K值應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況，合理地選擇。 3.5 本章小節(jié) 在詳細分析了新型高磨擦防滑差速器的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，分析了它的運動學(xué)和動力學(xué)特性，推導(dǎo)出鎖緊系數(shù) K的計算公式