新型汽车圆柱行星齿轮限滑差速器

肖俊

摘 要：首先对一般老结构差速器的结构及工作原理进行了简单的介绍，然后介绍了差速器的新旧型结构及加工工艺。

关键词：汽车；圆柱行星齿轮限滑差速器；分析

引言

（1）什么是差速器。差速器是可以将发动机扭矩按两个方向输出的部件，并可以使每次输出的扭矩以不同的速度旋转。

（2）为什么要用差速器。汽车在拐弯时车轮的轨线是按拐弯圆弧的路径进行的。如果汽车向左转弯，拐弯圆弧的圆心在左侧，在同样的时间，右侧车轮走的路径比左侧车轮长。为了平衡这个差异，就要左边车轮慢一点，右边车轮快一点，差速器就是用不同的转速来弥补距离的差异。

1 差速器旧结构及改进结构

1.1 普通对称式圆锥行星齿轮差速器（旧结构）

目前汽车基本都采用了对称式锥齿轮差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成。左半差速器壳、右半差速器壳、直齿圆锥行星齿轮的加工难度大、工艺性复杂、结构复杂，而且易磨损。

1.2 普通圆柱行星齿轮差速器（新结构）

普通圆柱行星齿轮差速器（图1）：

如图普通圆柱行星齿轮差速器结构简单、加工方便，一样能达到对称式锥齿轮差速器的功能。如三维分解图所示，行星轮、太阳轮为大螺旋角。这样大大提高了齿轮重合度，提高齿轮传递的平稳性、使用寿命并降低噪音。

工作原理、结构、安装及加工工艺：当汽车直线行驶，两端行星轮和太阳不自转，只是绕着太阳轮中心公转。当汽车拐弯时，产生转速差。如右端车轮带动右旋太阳轮发生转动，右旋太阳轮带动同一端左旋行星轮转动，左旋行星轮再带动另外一端右旋行星轮转动，右旋行星轮再带动左旋太阳轮转动。这样轮一边正转一边反转，实现转速差。结构：它由差速器壳体、压盖一、压盖二、左旋行星轮（3个）、右旋行星轮（3个）、右旋太阳轮、左旋太阳、螺栓（2X6个）。安装：差速器壳体左右两端都加工有装入太阳轮、行星轮、压盖、螺栓的孔。安装时首先将差速器一端先装入一个太阳轮，然后在壳体同一面三个孔中装入三个行星轮（要求与太阳轮的旋向相反，与太阳轮相配合）。最后安装压盖，要求压盖孔与壳体上的螺纹孔对齐安装（这里注意压盖下端面与太阳轮、行星轮要有间隙，安装后太阳轮、行星轮能自由转动，不能出现卡住的现象），压盖外圆与壳体内孔要配合好，一般控制为过渡配合。这样便于安装，并能提高差速器的整体精度，可以轻轻的敲入。最后安装螺栓，要求安装到位，无间隙，这样一端就已经安装好。反面可以翻过来经过同样的安装，安装好后一套圆柱行星齿轮差速器就完成了。安装比对称式锥齿轮差速器简单，而且零件少很多，其中的效益及效率可见。加工工艺：差速器壳体不用像对称式锥齿轮差速器那样要铸件加工，通过毛坯机加工即可完成，所有孔通过加工中心可以一起加工出来，一道安装加工工序保证了加工精度，可以大大的缩短加工周期。左右行星轮、太阳轮通过精车及滚齿或拉齿加工即可，加工简单，效率比锥齿轮提高了。压盖只需要热前及热后精加工即可，非常方便。

1.3 限滑差速器（老结构）

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。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。限滑差速器主要通过摩擦片来实现动力的分配。不过在长时间重负荷、高强度越野时，会影响它的可靠性。（磨擦片的使用寿命不长，一旦摩擦片磨损差速器的限滑作用就失效）

1.4 圆柱行星齿轮限滑差速器（新结构）（图2）

如图圆柱行星齿轮限滑差速器结构，基本同圆柱行星齿轮差速器，但是能达到限滑差速器的功能。

工作原理、结构、安装及加工工艺：行星齿轮结构基本同圆柱行星齿轮差速器，只是增加了蝶形弹簧片（与摩擦片限滑基本原理相同）。通过蝶形弹簧片的预紧力及螺旋齿轮快速旋转产生的轴向力，当汽车有一个车轮打滑时太阳轮快速旋转，速度越快产生轴向力越大。当到达一定速度及轴向力时，另外一车轮即可获得足够动力摆脱困境，减小两轮的转速差来达到限滑的目的。结构：与圆柱行星齿轮差速器不同，它由上盖壳体、下盖壳体、左旋行星轮（6个）、右旋行星轮（6个）、右旋太阳轮、左旋太阳、螺栓（11个）、隔垫一、隔垫二、隔垫三、蝶形弹簧（6个背靠背安装）、圆柱销一个（用于安装定位）。

安装：上盖壳体、下盖壳体都加工有装入太阳轮、行星轮、螺栓的孔。安装方法：（1）将下盖壳体先装入一个太阳轮。（2）在六个孔中装入六个行星轮（要求与太阳轮的旋向相反，要与太阳轮相配合）。（3）在安装好的太阳轮端面上放上隔垫三，再在隔垫三里装入隔垫一，隔垫一的孔中装入六个形弹簧（6个背靠背安装），最后装入隔垫二，将六个形弹簧压在隔垫一和隔垫二中间。（4）按顺序装入旋向相反的六个行星轮、太阳轮。（5）装下盖壳体入上盖壳体的孔中，下盖壳体要与上盖壳体配合好，一般控制为过渡配合。这样便于安装，并能提高差速器的整体精度，可以轻轻的敲入。（6）最后安装螺栓，要求安装到位，无间隙，这里螺栓的安装需要气动扳手对角安装。因为装入上盖壳体后由于有六个形弹簧在壳体内，所以一般安装很难将下盖壳体安装到位（需要克服弹簧的弹性力）。加工工艺：基本同普通圆柱行星齿轮差速器。效果是第一行星齿轮组（6个）和第二行星齿轮组（6个）交错啮合，起到动力分流的作用，降低轮齿应力，减小壳体内腔与行星齿轮的磨损，提高差速器寿命。另外，第一行星轮与第二行星轮之间的齿轮啮合间隙根据工作状况自动调节，提高了齿轮及整台差速器的使用寿命。

2 结束语

圆柱行星齿轮差速器及限滑差速器结构紧凑、简单、性能稳定。并且加工方便，提高了差速器的使用寿命，对后续大规模推广奠定了基础。

参考文献

[1]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社.

[2]刘惟信.汽車设计[M].北京：清华大学出版社.

[3]王望予.汽车设计（第三版）[M].北京：机械工业出版社.