差速器为什么一大一小（差速器是如何工作的）

译文

差速器是所有四轮车不可或缺的组成部分，发明于几个世纪前，也被认为是人类有史以来最天才的发明。本文将带大家了解它的工作原理，以及为什么汽车都需要它。

引擎通过传动轴来驱动车轮。能够获得动力并驱动车辆前进的车轮，叫驱动轮。差速齿轮的主要功能，就是允许它们在接收动力的同时，两者之间能够有转速差。

仔细观察下图的正在转弯的车轮，很明显左轮的行驶距离比右轮更长。

这就意味着左轮的转速相比右轮更快。如果它们通过实心轴连接，转弯时车轮就会打滑。于是差速器就派上用场了。差速器中精巧的机构允许左右车轮接收动力的同时，以不同的速度旋转。

差速器的结构

下面通过简化示意图，来逐步了解差速器如何实现这个操作。引擎动力通过行星轮传递至齿圈。齿圈与差速轮相连。

差速轮位于差速器中心位置，它的运行模式值得细说。差速轮有两种自由旋转模式：一种是以齿圈平面中心的垂线为旋转中心进行公转，一种是自转。

差速轮与两侧半轴齿轮啮合。你会发现不论是差速轮还是半轴齿轮，都是锥形齿的。动力在传动轴和车轮之间的传递过程是这样的：首先，传动轴将动力传递到行星轮，由于行星轮和齿圈是啮合的，动力会传递到齿圈。齿圈又与差速轮啮合，于是动力传递至差速轮。最终动力从差速轮传递到两侧半轴齿轮。

差速器工作原理

现在让我们来看看，在各种行驶工况下，差速器是如何处理半轴齿轮之间的转速差的。

车辆直行

此时差速轮随齿圈进行公转，不自转。所以差速轮会推动两侧半轴齿轮同步转动。简单讲，当车辆直行时，差速轮-半轴齿轮总成作为一个固体单元运转。

车辆右转

现在讨论车辆右转的情况。差速轮在此时扮演了重要角色。在随着齿圈公转的同时，它将开始自转。因此，差速轮此时是组合旋转，这么做会产生什么效果？

在啮合状态下，半轴齿轮的转速和差速轮的公转速度是一样的。理论上讲，两组齿轮的节线速度相同。当差速轮公转 自转时，左侧半轴齿轮的转速是差速轮公转与自转速度之和。但在右侧，半轴齿轮的转速是差速轮公转与自转速度之差，因为差速轮自转方向与右侧半周齿轮的转动是相反的。这一过程在下图中演示得很清楚。这意味着左侧半轴齿轮的转速相比右侧半轴齿轮更快。这件就是差速器处理左右驱动轮转速差的方式。

车辆左转

当左转时，右轮的转速更快。与左转相比，差速轮的自转方向是相反的，所以右侧半轴齿轮的转速会更快。

应用更多的差速轮

为了承载更大的负荷，通常会增加一个差速轮。注意，为了让齿轮正常转动，增加的差速轮转动方向会与之前的差速轮相反。四个差速轮的布局应用于重型车辆。在此情况下，差速轮分别位于十字插销的四端，并且可以自由地独立旋转。

差速器的其他功能

除了允许驱动轮之间有转速差，差速器还有两个功能。一个是行星齿轮组的减速传动功能。齿圈的齿数是行星轮的4-5倍，如此大的齿比会降低齿圈的转速。由于行星轮和齿圈的功率相同，这样的减速传动，会成倍放大齿圈输出的扭矩。

你也注意到了齿圈的特点，它们都是准双曲面齿轮。这种齿轮相比其他类型的齿轮副拥有更大的接触面积，确保了齿轮转动的平顺。

差速器的另一个功能是可以垂直传输动力。

标准差速器的缺陷

本文提到的差速器被称之为开放式差速器，或者标准差速器。它的功能是允许驱动轮之间有转速差。但它有一个很大的缺陷。假设车轮有一侧驶入湿滑路面，失去了牵引力。

这种情况下，标准差速器会将绝大部分动力输送到打滑的车轮，于是车辆无法移动。

为了解决这个问题，就需要引入限滑差速器。可以参考我之前的译文。