带轴间差速器的分动器特性分析.doc

带轴间差速器的分动器特性分析招聘(广告)在多轴驱动的汽车上设有分动器，它位于变速器与驱动桥之间的传动链中，用来增大变速器输出的转矩，以扩大变速范围，并将转矩分配给各驱动桥2、分动器类型及其特点：从结构和功能来看，分动器可分为两大类2.1、一般齿轮式分动器  一般齿轮式分动器驱动前、后桥的两根输出轴4和3，在接合前驱动啮合套5时为刚性连接(图l a、b)这类分动器结构简单，过去在各类全轮驱动的汽车上广泛使用，其缺点是不能保证前、后轮的地面速度相等，在行驶过程中不可避免地要产生功率循环现象，这将使驱动轮载荷大幅度增加，轮胎及机件磨损加剧，燃油经济性下降为此，需在分动器中另设分离前桥驱动的装置(图1中的啮合套5)，在汽车通过滑溜路段时可以接合前桥  另外，一般齿轮式分动器分配给前、后桥的转矩比例不定(随此两桥所受附着力的比例而变)这样虽然会增加附着条件较好驱动桥的驱动力，但可能使该桥因超载而损坏因此，目前采用这类分动器的汽车越来越少2.2、带轴间差速器的分动器  带轴间差速器的分动器在前、后输出轴4和3之间有一个行星齿轮式轴间差速器6(图lc、d)它正好克服了上述缺点，两根输出轴可以不同的转速旋转，并按一定的比例将转矩分配给前、后驱动桥，既可使前桥经常处于驱动状态，又可保证各车轮运动协调，所以不需另设接离前桥驱动的装置。

  在选用带轴间差速器的分动器时，尽量使前、后桥转矩分配接近于轴荷分配，并使任一桥的最大输入转矩不超过该桥的允许输入转矩为了避免在某一桥的车轮打滑时完全丧失驱动力，这类分动器需设轴间差速锁7(图1 c、d)，以便在某一桥车轮出现打滑的情况下将分动器的前、后输出轴锁为一体，提高通过性3、带轴间差速器的分动器特性分析  带轴间差速器的分动器中一般设置单排行星机构差速器，可进行运动分解(差速)和合成;并使分动器结构紧凑，承载能力大、工作平稳、噪声小、寿命长  分动器中的轴间差速器实质上是一个二自由度的差动轮系，其中行星架为主动件，而中心轮及齿圈为从动件，分别与前、后驱动桥的输出轴相连(见图1 c、d)两从动件受一定的外界条件(如阻力转矩)的约束，从而使行星排可靠地传动3.1、转矩分配特性图2为带轴间差速器的分动器传动示意图，其中 分别为太阳轮(至前输出轴)、齿圈(至后输出轴)及行星架的转动角速度； 分别为太阳轮、齿圈及行星架的转动半径在分动器前、后输出轴等速运转时，有 行星轮4只有公转而无自转 ，行星轮上A、B、C三点的线速度分别为：即 所以 此时，整个行星排类同于一个整体参与传动，差速器不起作用。

由于行星轮不自转，其上A,B两点受力必然相等，即 式中： 分别表示行星轮上A,B,C三点的受力(见图3c)设行星架3上所受驱动转矩为 则即 所以，分配给前、后输出轴上的转矩分别为: 式中: 为行星排特性参数; 分别为太阳轮及齿圈齿数因而有 即 例如奔驰1926型汽车 ，则计算得 =35. 6% ； 该分动器把约64%的转矩分配给后桥，36%的转矩分配给前桥这一比例与该车前、后桥轴荷的分配比例相近，因而有效地利用了车轮与地面间的附着条件又如斯太尔重型汽车的VG1200型分动器， 、 即分动器把30%的转矩分配给前桥，70%的转矩分配给后输出轴，再由此平均分配给中、后桥3.2、差速特性  分动器前、后输出轴等速转动的情况在汽车实际运行中很少发生由于车轮半径差异、路面状况及汽车转弯行驶等原因，轴间差速器将起作用为使分析简化起见，仅以双轴驱动汽车的轴间差速器为例子以说明(见图3)假设汽车前桥车轮的滚动半径大于后桥车轮为使前、后桥车轮轮轴的实际平移速度与汽车行驶速度相一致，必将产生前轮滑转后轮滑移的运动趋势，因而引起地面对前后车轮产生不同方向的附加切向反力 ，如图3中的(a), (b)所示，图中 为驱动桥总减速比。

这些附加切向反力反映到分动器行星轮上为 ，将使行星轮所受转矩不再平衡，而发生自转，其自转角速度为 (见图3c)   由于行星轮的自转，其上A 、B两点的线速度也将发生相应的速度增量 、(见图2)即    相应的角速度分别为:                        （1）                    （2）可见，差速时 的增量分别为: 即 或            （3）  上式表明，分动器前输出轴转速的增大量(或减少量) ，为后输出轴转速的减少量(或增大量) 的 倍故在任何时候分动器中的轴间差速器都能按此规律运转，这样就可避免全轮驱动时的功率循环现象由于差速器两输出轴的转速保持了上述关系，从而使前、后车轮轮轴的平移速度趋于相等，各车轮也能保持纯滚动而无滑动状态  这种差速器的行星排摩擦阻力转矩很小，所以附加的转矩也很小，可认为差速器两输出轴的转矩分配仍符合上述关系将(1), (2)式相加，有        （4）将(1), (2)式相减，有            （5）再将(5}式代入(4)式得:          （6）以转速n代替角速度 则(4), (5), (6)式分别为:  由(7)式可知，分动器的轴间差速器前、后输出轴转速之和并不等于传统差速器中差速器壳转速的两倍，它还与行星轮自转速度 有关。

又由(9)式可知，行星架转速 为前、后输出轴转速 的加权平均值，加权系数分别为 和     由(8)式可知，对于任意大小的前、后输出轴的转速差 ，均有相对应的行星轮自转速度 ，即通过 的不断变化，可满足汽车前、后输出轴的差速要求3.3、分动器特性对汽车通过性影响  带轴间差速器的分动器两输出轴上的输出转矩始终保持一定的比例关系，这对汽车通过困难路段是很不利的例如，当汽车某一车桥的车轮(如前桥车轮)处于附着力较小的路面，其它车桥的车轮处于良好路面时，则汽车在行驶阻力较大的情况下，由于分动器的轴间差速器作用，处于良好路面上的车轮停止不动，而分动器前输出轴将以 的转速旋转，带动前桥车轮打滑，汽车无法行驶这种情况下，如及时闭锁差速器，使分动器两输出轴成刚性连接，使轴间差速器不起作用，则分动器后输出轴上的转矩呈 倍增大(因 )，从而充分利用了车轮与地面间的良好附着条件，使汽车驶出困难路段。