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差動輪系

鎖定
差動輪系是指具有兩個或兩個以上自由度的輪系,亦即具有對應的兩個或兩個以上的原動件的輪系,原動件可以由齒輪或系杆組成。
中文名
差動輪系
外文名
differential gear train
歸    類
週轉輪系
特    點
把兩個運動合為一個運動
應    用
汽車差速器等

差動輪系介紹

所有的中心輪均能繞軸線轉動的“行星輪系”。用來把一個軸的轉動分配到兩個軸上,或把兩個軸的轉動合為一個軸的轉動。如汽車後輪的分速裝置便是一個差動輪系。 [1] 

差動輪系結構組成

圖1 基本構件 圖1 基本構件
1、中心輪:在週轉輪系運轉過程中,繞固定軸線迴轉的齒輪,稱為中心輪,又稱太陽輪,如圖1中的齒輪1和齒輪3。
2、行星輪:既繞自己的軸線作自轉,又繞中心輪的軸線作公轉的齒輪,稱為行星輪,如圖1中的齒輪2。
3、系杆:帶動行星輪作公轉的構件,稱為系杆,又稱行星架或轉臂,如圖1中的構件H。

差動輪系工作原理

圖2 差動輪系工作原理 圖2 差動輪系工作原理
如圖2所示,差動輪系由齒輪1、齒輪2和內齒輪3所組成的。系杆H能轉動,即齒輪2的軸線O2能繞O1OH軸線轉動。因為它有一根能旋轉的系杆,齒輪1和齒輪3 都能把運動傳給齒輪2 及系杆,無論齒輪1和齒輪3 的轉速和轉向怎麼變化,都不會產生打壞齒輪的問題。齒輪2 不僅能自轉,而且可以隨着系杆轉動而公轉,從而能適應齒輪1、齒輪3 轉速與轉向的任意變化。這就是説,差動輪系能傳遞兩個轉動,實現轉動的合成和分解。 [2] 

差動輪系特點

具有體積小,重量輕,傳動比範圍大,效率高(需型式選用得當)和工作平穩等優點,同時差動輪系還可以用於速度的合成與分解或用於變速傳動,所以應用日益廣泛。但缺點是結構較複雜,製造精度要求較高,製造安裝較困難。在實際應用上,有的輪系既包含定軸輪系,又包含行星傳動,則形成了混合輪系。

差動輪系應用

吐4 汽車差速器 吐4 汽車差速器
差動輪系有兩個自由度,當給定三個基本構件中任意兩第三個基本構件的個的運動後,第三個基本構件的運動才能確定。這就是説,運動為另兩個基本構件的運動的合成,或者將一個基本構件的運動按照可變的比例分解為另兩個基本構件的運動。即差動輪系可用作運動的合成與分解。運動的分解就是將一個構件的轉動,按工作要求分解為兩個構件的轉動。如圖4所示的汽車差速器,在汽車轉彎時將汽車傳動軸的輸人轉速分解為兩個後車輪的不同轉速。 [3] 

差動輪系自由度

差動輪系具有兩個或兩個以上自由度的輪系,是由兩個或兩個以上的原動件決定了輪系中執行件的確定運動,執行件可以為齒輪或系杆。但一般的差動輪系的自由度為2,亦即只需要2個原動件整個輪系就具有確定的運動。

差動輪系與行星輪系

行星輪系和差動輪系統稱為週轉輪系(一個週轉輪系由三類構件組成:一個系杆、一個或幾個行星輪和一個或幾個與行星輪相齧合的中心輪)。
行星輪系中,兩個中心輪有一個固定;差動輪系中,兩個中心輪都可以動。當一箇中心輪的輸入速度為零,差動輪系變為行星輪系。行星輪傳動比跟普通齒輪算法是一樣的,差動輪則類似諧波齒輪,一般是被驅動輪/差動齒數=傳動比。或者説是由兩個或兩個以上的原動件決定了輪系中執行件的確定運動,執行件可以為齒輪或系杆。但一般的差動輪系的自由度為2,亦即只需要2個原動件整個輪系就具有確定的運動。
參考資料
  • 1.    中華書局辭海編輯所.辭海試行本 第16分冊 工程技術:中華書局,1961:16
  • 2.    阮寶湘 楊溥泉.機械工人小顧問(2)--漸開線齒輪知識:機械工業出版社,1998:149
  • 3.    鄧楊.簡明機械傳動實用技術:湖南科技出版社,2013:108