基于限滑差速器的汽车功能模拟及实验研究

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1、基于限滑差速器的汽车功能模拟及实验研究第1章绪论1.1车用限滑差速器概述及历史发展应用汽车在行驶的过程中，轮胎和地面的接触方式有两种，滚动形式和滑动形式。滑动可以分为滑转和滑移两种，我们最不期望的情况就是滑动，因为它增大了汽车的行驶阻力同时也使得胎面的磨损变快。在汽车拐弯行驶时，外侧车轮和内侧车轮行驶的路程不相等，显然外侧的比内侧的大。若汽车两侧的车轮用刚性单一车轴连接的话，那么必然会出现某一侧驱动轮产生滑转或滑移的情况。这将大大加剧了汽车轮胎的磨损、并且使能耗增加，同时这对汽车的操纵稳定性不利。纵然行驶路面平直，

2、行驶工况良好，因两侧胎压，所受承载力，两侧轮胎磨损量，设计制造误差等各种各样的影响因素，也会使得汽车两侧车轮行驶位移不相等。简而言之，在日常的行车过程中，车轮的滑动现象是在所难免的。当汽车出现滑转时，汽车的横向受力情况变差，抵抗侧滑能力变差，从而汽车的操纵稳定性也变差[3,6]。为了解决上述弊端，使汽车具有优良的操纵稳定性，在汽车两侧驱动轮之间装配差速器。这时差速器发挥功能，根据汽车两侧车轮位移不同，车轮的角速度也不同，从而使汽车的行驶过程满足汽车运动学的要求。1.2车用限滑差速器研究意义中国的国土幅员辽阔，地形地

3、貌多种多样，包括平原、山地、盆地、高原、丘陵、沙漠等。气候东西南北多种多样差异巨大，特别是在冬天，南北温差有五十度。当车辆行驶在左、右两侧附着系数相差较大的路面上时，安装普通差速器的车辆的正常行驶会受到不良影响。限滑差速器则可以依据它自身的结构和原理，重新调整普通差速器的扭矩分配特点，更加合理分配车辆左、右驱动轮的驱动力，完全消除普通差速器存在的差速不差扭缺陷，是汽车动力传动系统中的重要的传动装置。此外，在车辆上装配限滑差速器，对于提高汽车的安全性、操纵稳定性和通过性等，都是十分必要和有意义的。同时，随着汽车产品的

4、机电一体化发展的深入，电子技术在汽车中的使用比例越来越高。开发自主品牌，打破国际汽车巨头的垄断局面，有利于中国汽车产业链的发展，有利于实现创新型国家的发展。第2章限滑差速器的原理与分类2.1差速器的原理与类型汽车需要经常转弯行驶，即使行驶工况良好，因考虑到两侧胎压，所受承载力，两侧磨损量，设计制造误差，各种各样的影响因素，也会使得汽车两侧车轮的位移不相等。若汽车两侧的车轮用刚性单一车轴连接的话，某一侧必定有滑转，这样轮胎磨损的会变快，并且使能耗增加，同时车辆的操稳也会变得糟糕。同时也不利于零部件的寿命。简而言之，在

5、日常的行车过程中，车轮的滑动现象是在所难免的。汽车拐弯时，因为两侧车轮旋转的角速度1ω，2ω不同，为了解决上述弊端，使汽车具有优良的操稳能力，在汽车两侧驱动轮之间装配差速器。汽车左、右驱动轮以半轴形式相连接，然后用差速器的半轴齿轮和行星齿轮将左、右两个半轴连接起来。差速器根据汽车两侧车轮位移不一样，车轮的角速度也不一样，从而使汽车的行驶过程满足汽车运动学的要求[9-12]。为能够很好分析各个部件之间的运动学关系，应用机械原理，将普通差速器的结构原理简化如下图2.2所示[8]。整个差速器就是一

6、个行星轮系，它的主动元件是外壳与行星齿轮轴固结为一体的行星架，令其为0ω。它的从动件是两半轴齿轮，令其角速度分别为1ω，2ω。假设其他一切条件良好，汽车在良好路面上，差速器行星齿轮会随着行星架绕差速器旋转轴公转。2.2限滑差速器结构2.2.1概述当装备了限滑差速器的汽车行驶在良好平直的地面上时，不考虑其它因素，因左、右两侧驱动车轮没有转速差，因此行星齿轮只作公转，没有自转，这时它们发挥的作用是一样的。动力传递路线为：差速器壳体→行星齿轮轴→行星齿轮→

7、半轴齿轮。当车辆在拐弯时，左、右两侧车轮之间则会有转速差。这样，限滑差速器的行星齿轮就会产生自转，在它上面加工的V型楔面和差速器壳体上的V型槽配合产生压力，压力环将它传递到内部其它的摩擦部件。内部摩擦部件被压紧，动力传递到汽车左、右两个半轴上。亦即，动力传递路线为：差速器壳（行星齿轮）→压力环→内部摩擦部件→半轴。当汽车在比较恶劣工况下行驶，这样两侧的附着系数差距就很大，若发动机输出扭矩较小时，未达到两侧车轮的附着极限，这时汽车仍会正常行驶。但是若某一侧驱动车轮所受的驱动力超过路面所能

8、够提供的最大附着力时，会产生打滑现象。这时候左右两边就出现了不同转速，从而产生内摩擦力矩，这个摩擦力矩的传递方向和车轮转速相对低一侧半轴的传递扭矩的方向相同，和车轮转速相对高的半轴传递扭矩的方向相反，以此实现限滑目的[6][15]。第3章基于限滑差速器的整车操纵....213.1汽车转向动力学分析.......213.2限滑差速器汽车的操纵稳定性模型....