Устройство автомобилей




Дифференциал




Дифференциал - механизм трансмиссии, выполняющий функцию распределения подводимого к нему крутящего момента между колесами или мостами и позволяющий ведомым валам вращаться, как с одинаковыми, так и с разными угловыми скоростями, кинематически связанными между собой.

дифференциал автомобиля

При повороте автомобиля или при движении по неровностям его колеса проходят неодинаковые расстояния. Наружные колеса, движущиеся по большему радиусу, проходят больший путь, чем внутренние.
Не ведущие колеса переднего моста при отсутствии жесткой связи между ними имеют возможность вращаться с разными угловыми скоростями и проходить за одно время неодинаковые по длине расстояния. В то же время вращение ведущих колес, жестко связанных между собой, будет сопровождаться скольжением (пробуксовкой) одного или обоих колес в зоне контакта шин с дорогой.

Скольжение колес неизбежно приводит к возникновению циркуляции мощности в элементах трансмиссии автомобиля, расположенных между колесами и, как следствие, к интенсивному изнашиванию шин, повышению нагрузки на элементы трансмиссии, а также к перерасходу топлива вследствие увеличения сопротивления движению автомобиля. Чтобы исключить эти негативные явления, кинематическая связь между ведущими колесами должна быть дифференциальной, т. е. обеспечивающей возможность вращения колес с неодинаковыми угловыми скоростями при заданной угловой скорости ведущего звена.

Для обеспечения этого условия в конструкциях автомобильных трансмиссий и применяются специальные механизмы – дифференциалы, пропорционально распределяющие крутящий момент между колесами ведущего моста автомобиля, позволяя им вращаться с разной угловой скоростью в зависимости от условий движения. Такие дифференциалы называют межколесными.
В автомобилях, имеющих два или более ведущих мостов, в конструкции трансмиссии предусматривают межосевые дифференциалы, позволяющие распределять крутящий момент между ведущими мостами.

Следует отметить, что дифференциал не влияет на общее передаточное число трансмиссии автомобиля. Он обеспечивает качение ведущих колес без проскальзывания на поворотах и при движении по неровному пути.
Применение дифференциала позволяет ведущим колесам вращаться асинхронно (даже вращаться в разные стороны). Тем не менее, кинематическая связь между ними сохраняется.

Кинематически дифференциалы обычно представляют собой трехзвенные планетарные механизмы с двумя степенями свободы, которые конструктивно могут выполняться в виде конических, цилиндрических, червячных или кулачковых механизмов.

***




Классификация дифференциалов

Дифференциалы классифицируют по следующим основным признакам:

  • по конструктивному исполнению – зубчатые конические, зубчатые цилиндрические, червячные (винтовые) и кулачковые;
  • по месту расположения в трансмиссии - межколесные и межосевые;
  • по соотношению крутящих моментов на ведомых валах - с постоянным соотношением моментов (простой симметричный и простой несимметричный), с непостоянным соотношением моментов (с принудительной блокировкой и самоблокирующиеся);
  • по форме корпуса дифференциала - закрытые и открытые.
типы автомбильных дифференциалов

Червячные (винтовые) дифференциалы не получили распространения на отечественных автомобилях и практические не применяются. Шестеренные (зубчатые) дифференциалы, получившие наиболее широкое применение, выполняются с цилиндрическими или коническими прямозубыми шестернями. В качестве межколесных дифференциалов на отечественных автомобилях применяются в основном дифференциалы с коническими зубчатыми колесами.

По соотношению крутящих моментов на ведомых валах дифференциалы могут быть симметричные и несимметричные.

Дифференциал, распределяющий крутящий момент между выходными осями поровну, называется симметричным (рис. 1 а, б). В межколесном приводе автомобиля применяются только симметричные дифференциалы, чаще всего – конические. Это объясняется тем, что сцепные массы, приходящиеся на ведущие колеса одного моста, от которых зависят расчетные нормальные нагрузки, равны между собой.

червячный или винтовой дифференциал автомобиля

Если же дифференциал распределяет крутящий момент между выходными валами не поровну, называют несимметричным (рис. 1 в, г). В этом случае отношение крутящих моментов между выходными валами определяется передаточным числом дифференциала. Неравенство моментов возникает из-за различных плеч приложения сил, которые равны радиусам зубчатых колес, соединенных с выходными валами.
Несимметричные дифференциалы (чаще всего – цилиндрические) используют, как правило, в качестве межосевых дифференциалов.

Конструкции червячных (винтовых) дифференциалов (рис. 2), которые иногда встречаются в трансмиссии импортных автомобилей, представляют собой планетарный редуктор, состоящий из червячных шестерен: ведомых (полуосевых) и ведущих (сателлитов). Сателлиты могут располагаться параллельно или перпендикулярно полуосям.
Особенностью червячной шестерни является то, что она способна приводить во вращение другие шестерни, а сама не может вращаться от других шестерен. При этом говорят, червячная шестерня расклинивается. Данное свойство используется для частичной блокировки червячного дифференциала.
Червячные самоблокирующиеся дифференциалы могут применяться как в качестве межколесных, так и межосевых дифференциалов.

***

Симметричный конический дифференциал