机械之美,齿轮运转,动力无限!

发布者:亮剑杀 2025-3-13 10:05

发明差速器的人真是太伟大了,因为没有差速器,所有的汽车将无法实现安全的转弯。当汽车转弯时,内侧车轮路径比外侧车轮路径短,因此外侧车轮必须在相同的时间内走比内侧车轮更长的距离,这意味着外侧车轮需要转的更快。这时如果两个车轮在弯道上将以相同的速度旋转,这将导致轮胎打滑与磨损,汽车将变得难以操控,甚至发生断轴等事故。

而差速器的发明完美的解决了这一问题,它允许车轮以不同的速度旋转,那它到底怎么实现的?为了让各位看官更好的理解,我们从最基本的模型开始,给大家展示其中的原理。

假如这是汽车两侧的轮子,并安装在分开的轴上,我们可以在每个轴的内端固定一根辐条,这样通过转动辐条,我们可以分别转动两个车轮。如果我们使用一根横杆,就可以同时拨动两个轮子,以相同的速度朝着相同的方向旋转。

我们需要制作一个装置,固定一下这根横杆,比如这样。但注意,这个支撑不是锁定到轴上的,它是可以自由旋转的。现在我们可以通过转动这个支撑,来转动两个车轮,但这样并不能使一个轮子比另一个更快,从而实现拐弯。

那我们可以将这根杆的固定连接处,改成旋转轴,使这个横杆可以自由摆动。这样一来,横杆不仅可以以相同的速度转动两个轮子,并且即使其中一个轮子被停止,另一个轮子也能转动。但这时会出现这种情况,横杆将摆动,直到无法驱动转动任意轮子的辐条。所以我们需要加入另一根横杆和更多的辐条,来完成这项工作。

这时当一个轮子停止转动时,横杆将继续推动另一个轮子的辐条,横杆也不会出现自由摆动。为了减小因辐条之间的间隙过大,引起的颠簸动作,我们可以增加更多的辐条,进一步填充辐条之间的空隙,从而获得更平稳更连续的运动。其实这就是齿轮的雏形。

理解了这个,让我们来看看真正的差速器。差速器所有内部组件被包裹在主体外壳中,外壳可以阻挡碎石进入破坏内部,齿轮还能密封润滑油,从而润滑齿轮并减少磨损。发动机通过小齿轮提供动力,小齿轮与较大的齿圈相连,你会发现这些齿轮都是螺旋切割的,因为相比于直线切割,螺旋切割可以增加齿轮间咬合面积。

齿圈上连接着位于差速器中心的行星齿轮,行星齿轮一般有两个相对,并且跟随齿圈绕着同一轴线转动。但是行星齿轮可以在自己的轴上旋转,它就等同于刚才讲的横杆。

为了好观察,这里先只显示一个行星齿轮,行星齿轮与另外两个称为半轴齿轮的齿轮相连,半轴齿轮分别连接着两个车轮,它就等同于刚才讲的辐条。发动机通过传动轴带动小齿轮旋转,小齿轮带动齿圈旋转,当齿圈旋转时,与之连接的行星齿轮也跟着旋转。

如果汽车直线行驶,那么两个后轮上的力相等,因此行星齿轮会与齿圈一起旋转时不会再绕自己的轴旋转,扭矩将被传递给半轴齿轮使其转动。这时半轴齿轮和行星齿轮将以和齿圈相同的速度和方向旋转。当汽车向左转向时,右齿轮旋转得更快,导致行星齿轮旋转并使左齿轮减速。

两个半轴齿轮之间的速度差是成反比的,这就是开放式差速器的原理。但它也有缺点,它会把大部分动力传送至有较小摩擦力的车轮上,这将会导致车轮打滑。当汽车在例如冰面等表面上行驶时,会非常危险,所以需要一个稍微不同的设计,这就是限滑差速器。

预知后事如何,且听下回分解。

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