[汽車之家 汽車技術(shù)]汽車是我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常會(huì)用到的交通工具，然而一輛車要開動(dòng)起來(lái)其實(shí)并不簡(jiǎn)單，其中凝聚著人類上百年的科技結(jié)晶。今天為大家講解車內(nèi)一個(gè)很不起眼但很關(guān)鍵的設(shè)備——差速器。車的動(dòng)力來(lái)自哪里？傻子都知道是發(fā)動(dòng)機(jī)！但各位有沒有想過(guò)（我相信都想過(guò)），在普通兩驅(qū)車上，動(dòng)力是如何從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到兩個(gè)輪胎上去的？因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)變速箱再出來(lái)只是一根傳動(dòng)軸，而驅(qū)動(dòng)輪是兩個(gè)，這就需要一個(gè)把傳動(dòng)軸的動(dòng)力分成兩部分傳到車輪上的裝置，這個(gè)裝置就是差速器！
要解釋差速器原理，我們首先引用百度百科中的解釋：
“……汽車在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)輪子長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)，右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異。”
“……普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。……”
“這種調(diào)整是自動(dòng)的，這里涉及到‘最小能耗原理’，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗內(nèi)，豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽詣?dòng)選擇靜止（動(dòng)能最小）而不會(huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣的道理，車輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài)，自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的附加力，由于‘最小能耗原理’，必然導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過(guò)半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快，內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異。”
如果對(duì)于專業(yè)人事來(lái)說(shuō)，這篇文章到此可以結(jié)束了，但是作為普通汽車愛好者，我們需要的不是死板的書本知識(shí)，因此這里有必要用通俗易懂的語(yǔ)言把差速器是怎樣工作的這一問(wèn)題解釋清楚。
● 為什么要裝差速器？
首先要說(shuō)的是差速器這個(gè)裝置裝在哪里，它的位置應(yīng)該處于傳動(dòng)軸與左右半軸的交匯點(diǎn)，從變速箱輸出的動(dòng)力在這里被分配到左右兩個(gè)半軸。至于為什么要裝差速器這個(gè)問(wèn)題就不需多做解釋了，百度百科里寫得非常清楚。我們都知道汽車在直線行駛時(shí)左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速是相同的，但在轉(zhuǎn)彎過(guò)時(shí)兩邊車輪行駛的距離不是等長(zhǎng)的，因此車輪的轉(zhuǎn)速肯定也會(huì)不同。差速器的作用就在于允許左右兩邊的驅(qū)動(dòng)輪以不同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
● 差速器的構(gòu)造：
其實(shí)說(shuō)白了，整個(gè)差速器系統(tǒng)的核心是四個(gè)齒輪：兩個(gè)行星齒輪和兩個(gè)與傳動(dòng)軸相連的半軸齒輪。這四個(gè)齒輪都在差速器殼內(nèi)，這個(gè)殼體連接著傳動(dòng)軸（圖中①），本身也要轉(zhuǎn)動(dòng)，在行駛時(shí)它的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與車輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。
我們可以用一個(gè)球體來(lái)解釋差速器問(wèn)題！我們假設(shè)這個(gè)球體和地球一樣有兩個(gè)極點(diǎn)，并且以兩極的連線為軸進(jìn)行自傳，這個(gè)球體可以理解為差速器殼體，這個(gè)殼體的兩極連接的就是汽車的左右半軸。這里安裝著兩個(gè)半軸齒輪，兩齒輪中心的連線就是差速器殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線（圖中②、④）。
除了兩個(gè)半軸齒輪外還有兩個(gè)行星齒輪（圖中③）。理解兩個(gè)行星齒輪的狀態(tài)是理解差速原理的關(guān)鍵。還拿剛才所說(shuō)的球體來(lái)舉例，兩個(gè)齒輪是對(duì)向安裝并且與半軸齒輪垂直，相當(dāng)于6點(diǎn)鐘和12點(diǎn)鐘位置。這兩個(gè)齒輪經(jīng)常要朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)差速作用。殼體在自傳過(guò)程中會(huì)帶著兩個(gè)齒輪做公轉(zhuǎn)。
這四個(gè)齒輪雖然安裝在殼體內(nèi)部但都是可以獨(dú)立于差速器殼體轉(zhuǎn)動(dòng)的，只不過(guò)它們相互咬合在一起，每個(gè)齒輪的兩邊都咬合著另外兩個(gè)齒輪（每個(gè)半軸齒輪都咬合著兩個(gè)行星齒輪，每個(gè)行星齒輪都咬合著兩個(gè)半軸齒輪），只要其中一個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)都會(huì)牽扯到其他三個(gè)齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而且其中一個(gè)齒輪朝某個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，與它相對(duì)的另一邊齒輪必定朝反方向轉(zhuǎn)動(dòng)！這個(gè)現(xiàn)象可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)：如果把一輛車的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都懸空，轉(zhuǎn)動(dòng)一邊的車輪，另一側(cè)車輪會(huì)朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
● 差速器的運(yùn)作原理：
『車輛直行時(shí)差速器狀態(tài)』
直線行駛時(shí)的特點(diǎn)是左右兩邊驅(qū)動(dòng)輪的阻力大致相同。從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力首先傳遞到差速器殼體上使差速器殼體開始轉(zhuǎn)動(dòng)。接下來(lái)要把動(dòng)力從殼體傳遞到左右半軸上，我們可以理解為兩邊的半軸齒輪互相在“較勁”，由于兩邊車輪阻力相同，因此二者誰(shuí)也掰不過(guò)對(duì)方，因此差速器殼體內(nèi)的行星齒輪跟著殼體公轉(zhuǎn)同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，兩個(gè)行星齒輪咬合著兩個(gè)半軸齒輪以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣汽車就可以直線行駛了！
『一側(cè)車輪遇到阻力』
假設(shè)車輛現(xiàn)在向左轉(zhuǎn)，左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪行駛的距離短，相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)產(chǎn)生更大的阻力。差速器殼體通過(guò)齒輪和輸出軸相連，在傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不變情況下差速器殼體的轉(zhuǎn)速也不變，因此左側(cè)半軸齒輪會(huì)比差速器殼體轉(zhuǎn)得慢，這就相當(dāng)于行星齒輪帶動(dòng)左側(cè)半軸會(huì)更費(fèi)力，這時(shí)行星齒輪就會(huì)產(chǎn)生自傳，把更多的扭矩傳遞到右側(cè)半軸齒輪上，由于行星齒輪的公轉(zhuǎn)外加自身的自傳，導(dǎo)致右側(cè)半軸齒輪會(huì)在差速器殼體轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上增速，這樣以來(lái)右車輪就比左車輪轉(zhuǎn)得快，從而使車輛實(shí)現(xiàn)順滑的轉(zhuǎn)彎。
為了更方便大家理解差速器的原理，我將結(jié)合上面這個(gè)視頻為大家講解。首先要說(shuō)明的是視頻里這個(gè)差速器和之前我們說(shuō)的差速器有一點(diǎn)兒不同。視頻里的差速器有四個(gè)行星齒輪，而我們所講的差速器有兩個(gè)行星齒輪，其實(shí)各位不用在意行星齒輪的多少，實(shí)質(zhì)的原理都是一樣的。
在這段視頻里，從屏幕最左邊伸過(guò)來(lái)的這根軸是傳動(dòng)軸，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)傳動(dòng)軸傳遞到差速器殼體上，視頻里那個(gè)最大的齒輪就固定在差速器殼體上，這個(gè)大齒輪旋轉(zhuǎn)就相當(dāng)于差速器殼體的旋轉(zhuǎn)。
在視頻的前7秒鐘演示的是車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的狀態(tài)，我們可以明顯看出靠下的這一側(cè)半軸轉(zhuǎn)速要比另一側(cè)半軸和差速器殼體都慢，這時(shí)差速器殼體內(nèi)的行星齒輪就會(huì)旋轉(zhuǎn)，把扭矩傳到另一側(cè)半軸上。第7秒之后到第14秒演示的是直線行駛狀態(tài)，兩側(cè)阻力相同，因此殼體內(nèi)的行星齒輪不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)半軸轉(zhuǎn)速相同。第14秒之后演示的是上面那一側(cè)半軸遇到阻力的情況。
● 普通差速器的弊端：
現(xiàn)在有一個(gè)問(wèn)題：如果一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪失去抓地力為什么車輛就無(wú)法前行？那是因?yàn)楫?dāng)一側(cè)車輪失去抓地之后，相當(dāng)于這一側(cè)車輪的阻力為0，而另一側(cè)車輪的阻力相對(duì)于失去抓地的這一側(cè)來(lái)說(shuō)太大了，在跟著殼體做公轉(zhuǎn)的同時(shí)，差速器內(nèi)的行星齒輪自身還會(huì)瘋狂的自轉(zhuǎn)，把動(dòng)力源源不斷的傳遞到失去抓地的那一側(cè)車輪，因此車子只會(huì)呆在原地不動(dòng)。
因此可以這樣說(shuō)，我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|的兩輪驅(qū)動(dòng)家用車其實(shí)是很“脆弱”的，只要路面鋪裝得不好或者帶點(diǎn)泥濘的話就很有可能拋錨！這和車子的馬力大小是沒有關(guān)系的。這也是為什么很多高性能車和越野車要裝備限滑差速器。
限滑差速器的作用是若左右半軸的轉(zhuǎn)速差過(guò)大，限滑差速器會(huì)鎖止普通差速器，讓動(dòng)力能夠在左右兩側(cè)半軸合理分配。而一些專業(yè)的越野車裝備四驅(qū)裝置和差速鎖，在抓地力不足的情況下通過(guò)手動(dòng)控制或者電子設(shè)備把差速器鎖止，此時(shí)差速器就不起作用了，動(dòng)力被平均分配到四個(gè)車輪上幫助車輛擺脫困境，關(guān)于四驅(qū)裝置的原理會(huì)在之后的文章中做具體講解。（文/汽車之家 羅浩）
● 汽車技術(shù)很難懂？汽車設(shè)計(jì)太遙遠(yuǎn)？誰(shuí)說(shuō)的？這些內(nèi)容也可以很有趣！
