【正文】 生產(chǎn)商，奧迪一直在堅(jiān)持使用托森差速器，除了 A3 和 TT 之外，其他所有奧迪車(chē)的 “ quattro” 使用的都是托森中央差速器。新的 C 代托森差速器普遍用在了奧迪 B7 代的 RS S8 和 Q7 的 “ Quattro” 全時(shí) 四驅(qū)系統(tǒng) 上。 它作為一種主流的差速器用在 汽車(chē) 上時(shí)間也超過(guò)了 20年。 除了本身性能上的優(yōu)勢(shì)，托森差速器還具備其他方面的優(yōu)勢(shì)， 比如 它可以與很多常用 變速器 、 分動(dòng)器 實(shí)現(xiàn)匹配，與車(chē)輛上 ABS、 TCS、 ESP 等電 子設(shè)備共容，相輔相成的為整車(chē)安全和操控服務(wù)。 在本質(zhì)上而言， 托森差速器 仍舊 是利用行星輪系的差動(dòng)原理設(shè)計(jì)的一種差速器， 可是這種差速器 充分利用蝸輪蝸桿傳淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 3 頁(yè) 共 33 頁(yè) 動(dòng)副的高摩擦性和自鎖性，使鎖緊系數(shù)和轉(zhuǎn)矩比比普通差速器 都有所 大幅提高。如果這時(shí)有一側(cè)車(chē)輪在附著力小的路面上打滑，這時(shí)兩側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速差過(guò)大，控制離合器應(yīng)該適當(dāng)接合在一起，差速器殼則是通過(guò)離合器驅(qū)動(dòng)一側(cè)半軸齒輪。 2）普通防滑差速器作用、結(jié)構(gòu)與工作原理 防滑差速器也可以稱之為差速鎖，即在差速器殼體與一側(cè)半軸齒輪之間裝有多片式離合器，在離合器一側(cè)連接的是差速器殼體和半軸齒輪。止推墊片 6 是一個(gè)殼體、端蓋及傳力盤(pán)之間的摩擦元件。傳力盤(pán)的表面上具有一定軌跡導(dǎo)槽，這個(gè)可以使?jié)L球按照一定的軌跡來(lái)運(yùn)動(dòng)。我們要緊隨世界潮流，才能讓我們的產(chǎn)品向高技術(shù)含量，智能化等方向發(fā)展，才能開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)自身國(guó)情，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型的差速器。當(dāng)前國(guó)內(nèi)差速器起步算是較晚，所以目前發(fā)展最主要是靠引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品來(lái)滿足自身的需求。國(guó)外有些差速器生產(chǎn)企業(yè)的研究水 平已經(jīng)很高。具體說(shuō)來(lái)，汽車(chē)身上的每個(gè)零件都在不停地變化。在差速器的發(fā)展上還有很長(zhǎng)的路要走。 當(dāng)前我們國(guó)家的重型汽車(chē)的差速器產(chǎn)品技術(shù)基本上都是來(lái) 自美國(guó)、德國(guó)、日本等幾個(gè)傳統(tǒng)的工業(yè)強(qiáng)國(guó)，目前我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)幾乎是在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，并且已經(jīng)具備了一定的規(guī)模。差速器的功用就是把主減速器傳過(guò)來(lái)的動(dòng)力再傳給左、右兩個(gè)半軸，并且在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中允許左、右兩個(gè)半軸以不同轉(zhuǎn)速來(lái)旋轉(zhuǎn)。淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 1 頁(yè) 共 33 頁(yè) 1 緒論 課題國(guó)內(nèi)外研究背景 汽車(chē)行業(yè)發(fā)展初期，汽車(chē)差速器作為汽車(chē)必不可少的部件之一被汽車(chē)專(zhuān)家譽(yù)為“小零件大功用”。當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，內(nèi)、外兩側(cè)車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)要移動(dòng)不同的距離，外輪移動(dòng)的距離比內(nèi)輪大。在本世紀(jì)六七十年代，當(dāng)世界經(jīng)濟(jì)進(jìn)入一個(gè)高速增長(zhǎng)期，但是 2020 年爆發(fā)的全球金融危機(jī)又讓汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在危機(jī)過(guò)程中有了發(fā)展的機(jī)遇。然而目前我國(guó)的差速器沒(méi)有自己的核心技術(shù)產(chǎn)品，創(chuàng)新能力仍然很弱，影響了整個(gè)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。 差速器目前發(fā)展態(tài)勢(shì) 當(dāng)前汽車(chē)基本上是在朝著經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的方向發(fā)展，但是怎樣能夠使盡可能提高自己產(chǎn)品燃油經(jīng)濟(jì)性以及動(dòng)力性是每個(gè)汽車(chē)廠家一直在攻克的課題。差速器也是一樣的。伊頓公司汽車(chē)集團(tuán)是全球化的汽車(chē)零部件制造供應(yīng)商之一，在牽引力控制、安全排放控制、發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱等領(lǐng)域居全球領(lǐng)先地位。 當(dāng)然了，我們還是要努力抓住市場(chǎng)機(jī)遇，在保證現(xiàn)有差速器生產(chǎn)和改進(jìn)的基礎(chǔ)上，還是要充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展與改革的關(guān)系，特別是要認(rèn)識(shí)到創(chuàng)新對(duì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主 要差速器典型結(jié)構(gòu)類(lèi)型 1）導(dǎo)球式限滑差速器結(jié)構(gòu)及工作原理 導(dǎo)球式限滑差速器的原理其實(shí)就是利用滾球沿具有一定軌跡的導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)代替了齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)差速與限滑功能，它的具體的結(jié)構(gòu)組成如圖 11 所示 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 2 頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 11 導(dǎo)球式限滑差速器結(jié)構(gòu)圖 1—?dú)んw 2—端蓋 3—滾球保持架 4—滾球 5—傳力盤(pán) 6—止推墊片 7—平墊片 轉(zhuǎn)矩的輸入部件即滾球保持架 3 與殼體 1 連接在一起，滾球 4 是在保持架的導(dǎo)槽內(nèi)運(yùn) 動(dòng)且是可以將力傳遞給兩側(cè)的傳力盤(pán) 5，傳力盤(pán)即將轉(zhuǎn)矩傳給半軸。在導(dǎo)槽槽形設(shè)計(jì)過(guò)程中它跟滾球有一定接觸角，可以用來(lái)傳遞對(duì)傳力盤(pán)的壓力。平墊片 7 用于調(diào)整初始限滑轉(zhuǎn)矩。如果差速器是在正常工作，即在平整的路面直線行駛或者轉(zhuǎn)向時(shí)，離合 器則是處在分離狀態(tài)。 當(dāng)然如何控制好防滑差速器也有它的難點(diǎn)，而這正好是在于差速器內(nèi)離合器的控制，很顯然，在汽車(chē)正常轉(zhuǎn)向時(shí)，離合器是萬(wàn)萬(wàn)不能夠被接合的，如果當(dāng)高速轉(zhuǎn)向時(shí)離合器接合，后果會(huì)很?chē)?yán)重，可能會(huì)翻車(chē)！ 3）無(wú)單邊滑動(dòng)擺塊式差速器 通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)表明結(jié)，這種差速器跟常規(guī)差速器相比，具有加工成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單在道路試驗(yàn)中還能夠安全可靠地實(shí)現(xiàn)差速工作，在泥濘、濕滑 ，凹凸不平等不良路面上還能夠有效避免車(chē)輪單側(cè)打滑的現(xiàn)象，具有良好的防打滑性能！ 4） 托森差速器 托森差速器是由美國(guó)格里森公司設(shè)計(jì)的一種轉(zhuǎn)矩敏感型車(chē)用差速器。 托森差速器的鎖止介入沒(méi)有時(shí)間上的延遲，也不會(huì)消耗總扭矩?cái)?shù)值的大小，它沒(méi)有傳統(tǒng)鎖止差速器所配備的多 片式離合器 ，磨損非常小，可以實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。 但是托森差速器還有兩個(gè)難以解決的問(wèn)題，一是造價(jià)高，所以一般托森差速器都用在高檔車(chē)上；二是重量太大，裝上它后對(duì)車(chē)輛的加速性是一份拖累。不過(guò)由于它的機(jī)械穩(wěn)定性很出眾，多年以來(lái)發(fā)展并不快， 2020 年只發(fā)展到第三代 “ 托森 C” 。新的托森中央差速器最大的變化是前后扭矩分配比一般控制在 40:60,前軸扭矩比重可在 15%到 65%之間變動(dòng)，后軸扭矩比重可在 35%到 85%之間變動(dòng)。但是托森差速器并 不是只用在奧迪車(chē)上，使用托森差速器的公司越來(lái)越多，有 福特 、 通用 、 豐田 、 馬自達(dá) 、 路虎 、 大眾 以及 雷克薩斯 等公司。 總之，托森差速器是一個(gè)很精密 并且 很富創(chuàng)造力的發(fā)明，它 始終都 保持著純機(jī)械的 特性 。 托森差速器的結(jié)構(gòu)組成 :差速器外殼組成、主動(dòng)部分由空心軸。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩可以經(jīng)空心軸傳入差速器外殼。而它的前軸蝸桿與差速器齒輪軸連為一體 , 可以跟前驅(qū)動(dòng)橋相連；驅(qū)動(dòng)軸凸緣盤(pán)與后軸蝸桿連為一體，并與后驅(qū)動(dòng)橋相連。近幾年中國(guó)汽車(chē)差速器市場(chǎng)發(fā)展迅速，產(chǎn)品出口持續(xù)夸張，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)汽車(chē)差速器產(chǎn)業(yè)向高科技產(chǎn)品方向發(fā)展，這就使得汽車(chē)差速器行業(yè)的發(fā)展需求增大。目前汽車(chē)上最常用的差速器是對(duì)稱錐齒輪式差速器，當(dāng)然還有功能多樣的差速器，比如：輪間淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 4 頁(yè) 共 33 頁(yè) 差速器、防滑差速器、托森差速器等。眾所周知，全球化汽車(chē)零部件制造供應(yīng)商是伊頓公司汽車(chē)集團(tuán)，在同類(lèi)差速器產(chǎn)品中伊頓公司居領(lǐng)導(dǎo)地位。在連續(xù)彈坑、 V型溝等試驗(yàn)中，兩輛驅(qū)車(chē)在裝有伊頓鎖式差速器后，它的越野性能及通過(guò)性能甚至超過(guò)了四輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。 課題研究意義 當(dāng)汽車(chē)在它的行駛過(guò)程中左，右兩側(cè)車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程一般是不等的。倘若驅(qū)動(dòng) 橋的左、右車(chē)輪是屬于剛性連接，則在行駛的過(guò)程中將不可避免地產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上滑移或者滑轉(zhuǎn)。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，在汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的左、右驅(qū)動(dòng)輪間都會(huì)裝有差速器，這樣也就保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車(chē)輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，從而最終滿足了汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。所以，能夠設(shè)計(jì)研究出非常好的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，是一件非常有意義的事情?，F(xiàn)在雖然我國(guó)已經(jīng)對(duì)差速器有了比較深入系統(tǒng)的研究，但是 并沒(méi)有形成較大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)制造，所以在這條路上我們還有很長(zhǎng)的道路要走。僅此而已是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在有了初步的了解之上，又參見(jiàn)了《汽車(chē)設(shè)計(jì)上》的差速器結(jié)構(gòu)介紹，以及本校南苑實(shí)驗(yàn)室差速器零件實(shí)物，以及在老師的建議下，最終選擇普通對(duì)稱式錐齒輪差速器結(jié)構(gòu)類(lèi)型為設(shè)計(jì)方案。在最后確定了各個(gè)參數(shù)之后，并利用 Pro/E 軟件對(duì)差速器進(jìn)行了各零部件的三維建模及裝配分析。 2 差速器結(jié)構(gòu)方案的選擇 對(duì)稱錐齒輪式差速器 目前我國(guó)各類(lèi)型汽車(chē)上大量采用的差速器是對(duì)稱錐齒輪式差速器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 摩擦片式的差速器 當(dāng)然有時(shí)是為了增加差速器的內(nèi)摩擦力矩，在半軸齒輪 7與差速器殼 1之間裝上了摩擦片 2。在它們每個(gè)半軸齒輪背面有主、從動(dòng)摩擦片 2和壓盤(pán) 3，而主、從動(dòng)摩擦片 2 分別經(jīng)花鍵與差速器殼 1和壓盤(pán) 3 相連。當(dāng)左、右半軸轉(zhuǎn)速不等時(shí)，主、從動(dòng)摩擦片間產(chǎn)生相對(duì)滑轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生摩擦力矩。成正比，可表示為示為 ?ta n0 fzrrTT d fr ? (21) 式中， ? 是 V 形面的半角； dr 是 差速器殼 V形面中點(diǎn)到半軸齒輪中心線的距離； z 是摩擦面數(shù)；f 是摩擦因數(shù)； fr 摩擦片平均摩擦半徑。并且這種差速器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作比較平穩(wěn)，可以明顯提高汽車(chē)通過(guò)性。 在裝有強(qiáng)制鎖止式差速器的 4 2 型汽車(chē)，倘若一驅(qū)動(dòng)輪行駛在低附著系數(shù) min? 的路面上，而這時(shí)另 一輛驅(qū)動(dòng)輪行駛在高附著系數(shù) ?的路面上，那么此時(shí)裝有普通錐齒輪差速器的汽車(chē)所能夠發(fā)揮的最大牽引力 tF 為 m i n2m i n2m i n2 22 ??? GGGFt ??? (22） 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 7 頁(yè) 共 33 頁(yè) 其式中， 2G 為驅(qū)動(dòng)橋上的負(fù)荷。tF 應(yīng)為 )(22239。 倘若左、右車(chē)輪同時(shí)都是處于低附著系數(shù)的路面，即使是鎖住差速器，但是由于這時(shí)的牽引力任然超過(guò)車(chē)輪與地面間的附著力，那么汽車(chē)同樣也無(wú)法行駛正常行駛。如圖 22中 1? 、 2? 分別是左、右兩半軸的角速度； 0? 是差速器殼的角速度；rT 是差速器的內(nèi)摩擦力矩；而 0T 是差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；最后 1T 、 2T 分別是左、右兩半軸對(duì)差速器的反轉(zhuǎn)矩。 從而根據(jù)已知的力矩平衡便可得知 02112TTT TTT{ ?? ?r （ 25） 查閱資料可知差速器性能往往是以鎖緊系數(shù) k 是來(lái)表征，定義為差速器的內(nèi)摩擦力矩與差速淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 8 頁(yè) 共 33 頁(yè) 器殼接受的轉(zhuǎn)矩之比，由下式確定 0TTk r? （ 26） 結(jié)合前面的 (22)式可得知 k) (10 .5 TT k)(10 .5 TT 0102{? ?? (27) 定義半軸轉(zhuǎn)矩比為12TTkb? ,那么 bk 與 k 之間可以有 kkk ???11b ； bkk ??? 1 1kb (28) 查閱資料得知普通錐齒輪差速器的鎖緊系數(shù) k 一般為 0． 05～ 0． 15，然而兩半軸 轉(zhuǎn)矩比 bk =1． 11～ 1． 35，這就充分說(shuō)明左、右半軸的轉(zhuǎn)矩差別不大，故可以認(rèn)為分配給兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致是相等的，我們可以知道這樣的分配比例對(duì)于在比較平整的路面上 行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)是比較合適的。 滑塊凸輪式差速器 圖 23 為雙排徑向滑塊凸輪式差速器?；瑝K兩端分別與差速器的從動(dòng)元件內(nèi)凸輪 4 和外凸輪 3 接觸。當(dāng)差速器傳遞動(dòng)力時(shí)，主動(dòng)套帶動(dòng)滑塊并通淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （論文） 第 9 頁(yè) 共 33 頁(yè) 過(guò)滑塊帶動(dòng)內(nèi)、外凸輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)允許內(nèi)、外凸輪轉(zhuǎn)速不等?；瑝K凸輪式差速器址一種高摩擦自鎖差速器，其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在零件材料、機(jī)械加工、熱處耶、 化學(xué)處理等方面均有較高的技術(shù)要求。蝸桿 4同時(shí)與行星蝸輪 3與半軸蝸輪 5嚙合，從而組成一行星齒輪系統(tǒng)。 圖 24 渦輪式差速器 5—半軸渦輪 4—蝸桿 3—行星齒輪 查閱資料可知，蝸輪式