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介紹下變速器、差速器的作用

差速器

汽車發動機的動力經離合器、變速器、傳動軸,最後傳送到驅動橋再左右分配給半軸驅動車輪,在這條動力傳送途徑上,驅動橋是最後壹個總成,它的主要部件是減速器和差速器。減速器的作用就是減速增矩,這個功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成,比較容易理解。而差速器就比較難理解,什麽叫差速器,為什麽要“差速”?

汽車差速器是驅動轎的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時,允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉,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。

功能

汽車在拐彎時車輪的軌線是圓弧,如果汽車向左轉彎,圓弧的中心點在左側,在相同的時間裏,右側輪子走的弧線比左側輪子長,為了平衡這個差異,就要左邊輪子慢壹點,右邊輪子快壹點,用不同的轉速來彌補距離的差異。

如果後輪軸做成壹個整體,就無法做到兩側輪子的轉速差異,也就是做不到自動調整。為了解決這個問題,早在壹百年前,法國雷諾汽車公司的創始人路易斯.雷諾就設計出了差速器這個玩意。

構成

普通差速器由行星齒輪、行星輪架(差速器殼)、半軸齒輪等零件組成。發動機的動力經傳動軸進入差速器,直接驅動行星輪架,再由行星輪帶動左、右兩條半軸,分別驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足:(左半軸轉速)+(右半軸轉速)=2(行星輪架轉速)。當汽車直行時,左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處於平衡狀態,而在汽車轉彎時三者平衡狀態被破壞,導致內側輪轉速減小,外側輪轉速增加。

原理

差速器的這種調整是自動的,這裏涉及到“最小能耗原理”,也就是地球上所有物體都傾向於耗能最小的狀態。例如把壹粒豆子放進壹個碗內,豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁,因為碗底是能量最低的位置(位能),它自動選擇靜止(動能最小)而不會不斷運動。同樣的道理,車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀態,自動地按照轉彎半徑調整左右輪的轉速。

當轉彎時,由於外側輪有滑拖的現象,內側輪有滑轉的現象,兩個驅動輪此時就會產生兩個方向相反的附加力,由於“最小能耗原理”,必然導致兩邊車輪的轉速不同,從而破壞了三者的平衡關系,並通過半軸反映到半軸齒輪上,迫使行星齒輪產生自轉,使外側半軸轉速加快,內側半軸轉速減慢,從而實現兩邊車輪轉速的差異。

驅動橋兩側的驅動輪若用壹根整軸剛性連接,則兩輪只能以相同的角速度旋轉。這樣,當汽車轉向行駛時,由於外側車輪要比內側車輪移過的距離大,將使外側車輪在滾動的同時產生滑拖,而內側車輪在滾動的同時產生滑轉。即使是汽車直線行駛,也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等(輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等)而引起車輪的滑動。

車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗,還會使汽車轉向困難、制動性能變差。為使車輪盡可能不發生滑動,在結構上必須保證各車輛能以不同的角速度轉動。

軸間差速器:通常從動車輪用軸承支承在心軸上,使之能以任何角速度旋轉,而驅動車輪分別與兩根半軸剛性連接,在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為軸間差速器。

多軸驅動的越野汽車,為使各驅動橋能以不同角速度旋轉,以消除各橋上驅動輪的滑動,有的在兩驅動橋之間裝有軸間差速器。

變速器

變速器是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置。又稱變速箱。變速器由傳動機構和變速機構組成,可制成單獨變速機構或與傳動機構合裝在同壹殼體內。傳動機構大多用普通齒輪傳動,也有的用行星齒輪傳動。普通齒輪傳動變速機構壹般用滑移齒輪和離合器等。滑移齒輪有多聯滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯滑移齒輪變速,軸向尺寸大;用變位滑移齒輪變速 ,結構緊湊 ,但傳動比變化小。離合器有嚙合式和摩擦式之分。用嚙合式離合器時,變速應在停車或轉速差很小時進行,用摩擦式離合器可在運轉中任意轉速差時進行變速,但承載能力小,且不能保證兩軸嚴格同步。為克服這壹缺點,在嚙合式離合器上裝以摩擦片,變速時先靠摩擦片把從動輪帶到同步轉速後再進行接合。行星齒輪傳動變速器可用制動器控制變速。變速器廣泛用於機床、車輛和其他需要變速的機器上 。 機床主軸常裝在變速器內,所以又也叫主軸箱,其結構緊湊,便於集中操作。在機床上用以改變進給量的變速器稱為進給箱。

汽車變速器是通過改變傳動比,改變發動機曲軸的轉拒,適應在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅動車輪牽引力及車速不同要求的需要。通俗上分為手動變速器(MT),自動變速器(AT), 手動/自動變速器,無級式變速器。

變速器是汽車傳動系中最主要的部件之壹。

功能

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(1)改變傳動比,滿足不同行駛條件對牽引力的需要,使發動機盡量工作在有利的工況下,滿足可能的行駛速度要求。 在較大範圍內改變汽車行駛速度的大小和汽車驅動輪上扭矩的大小。由於汽車行駛條件不同,要求汽車行駛速度和驅動扭矩能在很大範圍內變化。例如,在高速路上車速應能達到100km/h,而在市區內,車速常在50km/h左右。空車在平直的公路上行駛時,行駛阻力很小,則當滿載上坡時,行駛阻力便很大。而汽車發動機的特性是轉速變化範圍較小,而轉矩變化範圍更不能滿足實際路況需要。

(2)實現倒車行駛,用來滿足汽車倒退行駛的需要。實現倒車行駛汽車,發動機曲軸壹般都是只能向壹個方向轉動的,而汽車有時需要能倒退行駛,因此,往往利用變速箱中設置的倒檔來實現汽車倒車行駛。

(3)中斷動力傳遞,在發動機起動,怠速運轉,汽車換檔或需要停車進行動力輸出時,中斷向驅動輪的動力傳遞。

(4)實現空檔,當離合器接合時,變速箱可以不輸出動力。例如,可以保證駕駛員在發動機不熄火時松開離合器踏板離開駕駛員座位。

構成

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變速箱由變速傳動機構和變速操縱機構兩部分組成。變速傳動機構的主要作用是改變轉矩和轉速的數值和方向;操縱機構的主要作用是控制傳動機構,實現變速器傳動比的變換,即實現換檔,以達到變速變矩。

原理

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機械式變速箱主要應用了齒輪傳動的降速原理。簡單的說,變速箱內有多組傳動比不同的齒輪副,而汽車行駛時的換檔行為,也就是通過操縱機構使變速箱內不同的齒輪副工作。如在低速時,讓傳動比大的齒輪副工作,而在高速時,讓傳動比小的齒輪副工作。

分類

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1、按傳動比的變化方式劃分,變速器可分為有級式、無級式和綜合式三種。

(a)有級式變速器:有幾個可選擇的固定傳動比,采用齒輪傳動。又可分為:齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪(行星齒輪)軸線旋轉的行星齒輪變速器兩種。

(b)無級式變速器:傳動比可在壹定範圍內連續變化,常見的有液力式,機械式和電力式等。

(c)綜合式變速器:由有級式變速器和無級式變速器***同組成的,其傳動比可以在最大值與最小值之間幾個分段的範圍內作無級變化。

2、按操縱方式劃分,變速器可以分為強制操縱式,自動操縱式和半自動操縱式三種。

(a)強制操縱式變速器:靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。

(b)自動操縱式變速器:傳動比的選擇和換檔是自動進行的。駕駛員只需操縱加速踏板,變速器就可以根據發動機的負荷信號和車速信號來控制執行元件,實現檔位的變換。

(c)半自動操縱式變速器:可分為兩類,壹類是部分檔位自動換檔,部分檔位手動(強制) 換檔;另壹類是預先用按鈕選定檔位,在采下離合器踏板或松開加速踏板時,由執行機構自行換檔。