差动轮系传动比的计算在汽车维修专业中的应用

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摘 要：机械基础课程在汽车维修专业中起着不可或缺的作用，本文仅就差动轮系的传动比计算在汽车差速器上的具体应用进行了探讨。

关键词：机械基础课程 差速器 差动轮系 行星齿轮

当汽车转向时，左右车轮在同一时间内滚过的距离不同，外侧车轮滚过的距离总是大于内侧车轮。如果两侧车轮用同一根刚性轴连接，则二者转速必然相同，汽车转向时必然产生车轮与地面的滑磨现象。这样将使得转向困难，轮胎的磨损加剧，汽车的动力消耗增加。鉴于此，我们将两侧车轮与驱动轴断开，成为半轴，再在中间设置一个差速器，这样汽车主减速器从动齿轮（即系杆，用字母H表示）就可以通过差速器分别驱动两侧半轴和驱动轮，此处的差速器就是差动轮系。

在差动轮系中，至少有一个行星齿轮，它的几何轴线位置是变动的，绕着另一个具有固定几何轴线位置的中心轮做公转运动。行星齿轮轴线位置的变动是由于行星齿轮上存在着系杆这一构件。正是由于差动轮系中存在着轴线位置变动的行星齿轮，差动轮系传动比的计算就不能直接用定轴轮系传动比的计算公式了。此时，我们运用差动轮系的“转化机构”来达到计算差动轮系中各构件转速大小的目的。

一、运用差动轮系的“转化机构”计算差动轮系各构件转速

差动轮系的系杆H与行星齿轮一起绕中心轮公转，所以假设给系杆一个大小相等、方向相反的转速，即“-nH”，这样轮系中所有构件的几何轴线均有固定位置，就获得一个定轴轮系，该定轴轮系就是差动轮系的“转化机构”。在转化机构中各构件的转速分别如下表示：

n1H，n2H，nHH……nKH

其中：n1H=n1-nH，n2H=n2-nH，nHH=n2-nH=0……nKH =nK-nH

设n1 ，nK 为差动轮系中任意两个齿轮1轮和k轮的转速，则两齿轮与系杆H的转速间的关系为：

m为齿轮1至齿轮k之间所有外啮合齿轮的对数。

在应用i.KH 计算公式时，应注意以下三点。

第一，设齿轮1为轮系中的首轮，齿轮k为轮系中的末轮，中间各齿轮的主动、从动地位必须从齿轮1开始按照传动顺序来判定。

第二，在将已知转速代入公式时，要特别注意转速的正负号。当假定某一方向的转向为正时，则相反的转动方向为负，必须将转速大小连同正负号一并代入公式中参与计算。

第三，该公式只能用来计算轴线相互平行齿轮之间的转速关系。

图

如上图所示为汽车差速器。n1，n3分别为汽车后轴左、右两车轮的转速，且z1=z3，轮4即系杆，其转速为nH，2、2为两个行星齿轮。因为两个行星齿轮的轴线与其他构件的轴线不平行，所以用公式i1KH 只用来求出齿轮1、3和系杆H，三者之间的转速关系。具体地：

i13H =即

得出：2nH=n1+n3

二、分析汽车行驶过程中的几种情形

我们根据传动比的计算结果分析汽车行驶过程中的几种情形。

1.汽车在直线行驶时，两驱动轮转速相等

汽车在直线行驶时，n1=n3=nH，两驱动轮转速相等。

此时行星齿轮无自转，只随同从动锥齿轮4绕半轴轴线做公转。差速器不起差速作用。

2.汽车在转弯时，两驱动轮的转速不等

在汽车转弯时，由于两侧车轮所受到的阻力不同，使得行星齿轮在公转的同时，出现自转，实现将运动进行分解作用。若向左转，n1减小，n3增大；向右转，n3减小，n1增大。无论哪种情况都必然会符合：2nH=n1+n3的规律。满足一侧车轮加速，另一侧车轮减速，两侧车轮增大、减小的数值一定是相等的。此时的行星齿轮既有公转，又有相应的自转，并且两行星齿轮的自转方向是相反的。

3.汽车驱动轮陷入泥泞之中，另一侧驱动轮打滑

一边驱动轮受阻，转速为零。发动机动力传至传动轮，差速器中行星齿轮既有公转，又有自转。由于n1=0（或n3=0），则n3=2nH（或n1=2nH），即一侧驱动轮的转速加快，是主减速器从动齿轮转速的两倍，故而驱动轮打滑。

4.两驱动轮转向相反

将后桥顶起，使得两驱动轮悬空，阻止传动轴不让其转动，用手扭转一侧驱动轮旋转。这时，由于nH=0，即2nH=n1+n3 n1+n3=0，所以n1=-n3。

（作者单位：河南省开封市技师学院）