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车身姿势的行驶中,使用能够产生与操纵加速踏板成正比的,且无时间滞后的限滑转矩的转矩感应式限滑差速器可得到理想的驾驶感觉。

(3)摆头性能。若在侧向加速度大的转弯中放开加速踏板,由于减速而产生的质心前移,使前后轮的侧向力平衡发生变化,即横摆角速度增加,产生所谓摆头现象。其摆头的程度因车辆和轮胎的各困素、行驶条件等而不同,而LSD具有抑制此摆头的效果。此时它在左右轮上产生抑制车辆横摆角速度增加的横摆力矩。

1.4.3高速行驶稳定性

汽车在高速行驶时,一般驱动力较小,所以容易受到外部干扰。对于由外部干扰等施于车辆的力矩有抵消作用。从而使装置LSD的车辆在转向响应特性方面,横摆角速度增益降低,相位滞后减少。横摆角速度、横摆角加速度、转向修正角在有限滑转矩时的值都变小了,显示了稳定性的提高。左右轮的驱动转矩不平衡抑制了车辆横摆角速度的增大。对于高速稳定性而言,采用在小转速差区域内能产生某种程度限滑转矩的LSD较为理想。

由上述内容可见,粘性式限滑差速器是一项提高汽车性能的重要新技术。要实现粘性式限滑差速器在整车上的应用,就要准确确定粘性式限滑差速器在装到整车时的转矩输出特性。实现粘性式限滑差速器工作特性的准确计算及分析其对整车性能的影响,是实现粘性式限滑差速器实用化的重要一环。由此可见开展粘性式限滑差速器转矩传递特性的研究是很有必要的,它将推动粘性式限滑差速器在汽车上的广泛应用。

1.5粘性式限滑差速器应用于汽车的优势

装普通差速器的汽车若有一个驱动车轮打滑空转,这时汽车就会失去驱动能力。而装有粘性式限滑差速器的汽车传递的转矩随转速差的增大而增大,其对驱动力的分配有一个随路面附着情况变化而变化的自适应作用,这种差速器在左右轮转速差较小时,与普通差速器基本没什么分别,但一旦有转速差产生,它便产生随转速差增大而增大的限滑转矩,甚至将差速器锁死并在转速差减小时自行松开。这一点是机械式限滑装置所无法比拟的。从限滑差速器对汽车燃油经济性能的影响角度来说,汽车装粘性式限滑差速器比汽车由于增设机械式限滑差速器所增加的油耗要小得多。在前驱动中,由于前轮要进行转向,所以两前轮绝对不能锁死或差速困难,所以机械式限滑差速器是不能满足这

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种要求的,而粘性式限滑差速器的限滑转矩是随转速差增大而增大的,在低转速差时,它的限滑转矩是很小的,能满足汽车转向要求。另外粘性式限滑差速器应用于轮间差速器时能明显减少汽车急转弯时左右轮之间的滑转,提高轮胎寿命并能使汽车在这种情况下仍有一定驱动力存在,保持汽车的可控性从而提高汽车的安全性。

随着粘性联轴器的实用化,极大地推动了汽车行业的发展。总的来说,粘性联轴器具有下述几个优点:

1.在不利的道路情况下,根据车轮滑转情况和道路情况,自动地分配驱动扭矩,保证汽车有良好的牵引性和加速性,同时也减少了滚动阻力和燃料耗;

2.在操作上没有任何附加操作,驾驶员无需熟悉新的操作系统;

3.转向性能表现为“中和”状态,前轮驱动会因转向不足,偏离了弯道,轮驱后动则会甩尾,而四轮驱动可由各个轮子的动力自动分配,就不会存在上面问题,从而提高了转向性和操作稳定性;

4.起到差速的作用,从而很大程度上消除了功率循环; 5.在传动系统中不会出现过载现象;

6.利用粘性联轴器中硅油的阻尼作用,可在一定程度上消除传动统中的振动,减轻动力传递中的刚性冲击;

7.结构简单,制造方便,成本低。

1.6本文主要研究内容

本文的主要内容是研究粘性式限滑差速器的工作原理及其结构设计和计算。以此为目的,从理论和设计计算两方面出发,在前人研究成果基础上进一步研究了以下主要内容:

(1)差速器的简介及其粘性式差速器应用于汽车上的优势; (2)粘性式差速器的结构及其工作原理; (3)粘性联轴器转矩传递特性的分析计算; (4)硅油工作过程的温度分析计算; (5)粘性限滑差速器零部件的设计和计算。

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2 粘性式限滑差速器的构造及工作原理

2.1粘性式限滑差速器

2.1.1粘性式限滑差速器结构

粘性式限滑差速器是在普通差速器的驱动桥主要结构及零部件不变的前提下设计而成。设计采用壳式布置,联轴器的工作腔与差速器的腔用密封隔盘隔开,以防止联轴器中的硅油渗透到差速器腔内。联轴器的外叶片通过花键与差速器壳体相连,内叶片通过花键与半轴上的花键套相连,内外叶片之间有隔环相隔,以限制差速器的锁止。在主动片与从动片之间设计有隔环,以防止峰值现象的产生。主动片通过外花键与差速壳上的内花键相联,从动片通过其内花键与花键轴相联接,在主、从动片之间填充有硅油。它的输出限滑转矩与硅油的粘度和填充率等有关。其结构如图2-1所示:

1-垫片;2-差速器左壳;3-止推垫片;4-双唇口密封圈;5-密封胶垫; 6-行星齿轮垫片;7-行星齿轮轴;8-行星齿轮;9-半轴齿轮;10-止推垫片; 11-差速器右壳;12-花键轴套;13-双唇口密封圈;14-密封胶圈;15-密封圈; 16-隔盘;17-花键轴;18-从动片;19-隔环;20-主动片 图2-1 粘性式限滑差速器结构图

2.2粘性联轴器

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2.2.1粘性联轴器的结构

粘性限滑差速器的核心部件是粘性联轴器,是基于液体粘性传动技术的传动部件。利用硅油的阻尼作用,降低传动系统中的振动,减轻动力传递中的刚性冲。其基本结构如图2-2所示:粘性联轴器由壳体4,前传动轴1,后传动轴5及交替排列的内叶片3(花键轴传力片),外叶片6(壳体传力片)及隔环构成。内叶片通过内花键与后传动轴5上的外花键连接,外叶片通过外花键与壳体4上的内花键连接,外叶片之间置有隔环,以限制外叶片的轴向移动。隔环厚度决定内、外叶片间的间隙。内、外叶片上还加工有孔和槽,以利于硅油的流动。粘性联轴器在密封空间内,注满高粘度的硅油。前传动轴1通过螺栓与壳体4联接,并与外叶片一起组成主动部分,内叶片3与后传动轴5组成从动部分,主、从动部分靠硅油的粘性来传递转矩,从而实现前后轴间的差速和转矩重新分配。

1.前传动轴 2.传动毂 3.内叶片 4.外壳 5.后传动轴 6.外叶片 图2-2粘性联轴器结构图

粘性联轴器的结构与多片摩擦离合器结构类似,只是其主、从动叶片在多数情况下不接触,存在间隙,在间隙中充满了高粘度的硅油,动力依靠硅油的粘性剪切阻力传递。壳体中有两组钢制叶片,一组叶片以花键方式与轴的外花键联接,另一组叶片也以花键

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