汽车在转弯时车轮的运动轨迹是一个圆弧,如果向右转弯,圆弧的中心在右侧,单位时间内,左侧车轮的弧线要比右侧更长
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也就意味着左侧的车轮转动更快,车辆会因为向心力的作用出现侧倾,轮胎也会出现严重的偏磨,为了解决这个问题就诞生了差速器
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差速器原理
普通的差速器主要包含行星齿轮、差速器壳体、半轴齿轮3个核心部件
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发动机的动力经过传动轴输入到差速器内,驱动变速箱壳进行转动,行星齿轮跟着一起公转,再把动力分配给左右两个半轴齿轮
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当车辆转弯时,内部的行星齿轮会发生自转,左右半轴产生转速差,也就让左右两侧的车轮拥有了不同的转速
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这种转速调节是自动的,这里涉及到“最小能耗原理”,地球上所有的物体都倾向于能耗最小的状态,比如把一粒豆子放到一个碗里,它会自动停留在碗底,因为在碗底可以保持静止,这样能耗才会最小
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同样的道理,汽车在转弯时也会遵照这个原则。当车辆保持直行时,左右车轮和差速器会保持转速平衡,当车辆转弯时,两侧车轮会出现方向相反的附加力,这种平衡就会被打破,并且反应到差速器上,行星齿轮开始发生自转
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由于“最小能耗原理”,外侧半轴会加快转速,内侧半轴会减慢转速,这样才能尽快达到最小的能耗状态,这就是差速器的基本原理,不依靠任何电子装置,就可以实现车轮转速的自动调节
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差速锁原理
差速器虽然能够解决汽车转弯的问题,但是也会带来另一个问题。如果车辆一侧的车轮出现打滑,附着力为零,差速器内部的行星齿轮就会疯狂自转,把动力传递给打滑的车轮,想要尽快摆脱这种不平衡的状态,所以车辆只能待在原地,无法脱困
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所以汽车工程师又发明了差速锁,主要就是用来锁止差速器,这样动力就能分配到左右车轮,让有附着力的车轮拥有更多的动力,帮助车辆顺利脱困
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为了获得更强大的越野能力,有些硬派越野车型会同时配备三把差速锁,在前桥、后桥、中央分别布置一个差速锁,即便三个车轮都出现打滑,也可以把动力传递给剩下的一个车轮,让车辆拥有强大的脱困能力
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随着技术的进步,又出现了限滑差速器,相比于普通的开放式差速器,既可以满足汽车的转弯需求,又可以防止车轮打滑,相当于把差速器和差速锁的功能进行了整合
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根据限滑装置的不同可以分为:扭矩感应型、粘性耦合型、螺旋齿轮型、纯机械式。大名鼎鼎的拖森差速器,就是属于全机械式的限滑差速器,通过蜗轮、蜗杆的啮合系统,实现自动锁止功能
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小结
以上就是关于汽车差速器和差速锁的简单介绍,通过这些机械结构我们也能发现,汽车上的很多机械结构都非常巧妙,也是我们人类智慧的最好体现
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