Конический дифференциал: Дифференциал (механика) — Википедия. Что такое Дифференциал (механика)

Дифференциал (механика) — Википедия. Что такое Дифференциал (механика)

Устройство дифференциала (центральная часть) Задний ведущий мост, в нём стоит дифференциал.

Дифференциа́л (от лат. differentia – разность, различие) — механизм в составе трансмиссий транспортных и (реже) технологических машин по передаче мощности посредством вращения с одновременным делением единого потока мощности на два дифференциально связанных или суммированием двух независимых потоков мощности в один. Особенность дифференциала и смысл его термина в том, что деление/суммирование потоков мощности этот механизм производит именно дифференциально: каждый из двух исходящих/входящих потоков может в любое время получать/давать от 0 до 100% мощности относительно единого на входе/выходе (с поправкой на КПД дифференциала), а соотношение этих мощностей между собой может быть любое в пределах этих 100%.

В каноническом чисто механическом виде представляет собой планетарную передачу, состоящую из одного простого трёхзвенного плоского или пространственного планетарного механизма без каких-либо управляющих элементов (тормозов или фрикционов). Фактические дифференциалы, исходя из своих задач в трансмиссии, могут быть дополнены планетарными рядами и управляющими элементами. Однако в последнее время получили распространение чисто фрикционные устройства, выполяющие функции дифференциала — вискомуфты.

В отличие от мощности и угловой скорости вращения крутящий момент дифференциалом делится жёстко и неизменно. Отсюда такие термины как симметричный дифференциал (момент делится в соотношении 50/50) или несимметричный (момент делится в любых неравных соотношениях). При суммировании крутящие моменты на дифференциале также складываются в один по определённым принципам.

С точки зрения механики, любой дифференциал имеет две и только две степени свободы. Механизм, выполняющий функции дифференциала и имеющий три степени свободы, правильнее называть двойным дифференциалом (четыре — тройным, и так далее).

Назначение

Необходимость применения дифференциала в конструкции привода автомобилей обусловлена тем, что внешнее колесо при повороте проходит более длинную дугу, чем внутреннее. То есть при вращении ведущих колёс с одинаковой скоростью поворот возможен только с пробуксовкой, а это негативно сказывается на управляемости и сильно повышает износ шин.

Назначение дифференциала в автомобилях:

• позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;
• неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса;

В случае единственного приводного колеса или отдельного двигателя для каждого из ведущих колёс дифференциал не требуется. В конструкции раллийных автомобилей иногда дифференциал намертво блокируют (заваривают), жёстко связывая колёса ведущей оси — это допустимо, так как на гравии или снегу в ралли повороты проходятся только с заносом. Также дифференциал отсутствует в конструкции картов, при этом гибкость их рам обычно позволяет вывешивать ведущее заднее колесо с внутренней стороны поворота без отрыва передних колёс от трассы. В веломобилях с ведущей осью вместо дифференциала часто применяются более простые и доступные трещотки (обгонные муфты) в колёсах — такой привод допускает вращение колёс на ведущей оси с разной скоростью, но при этом весь момент передаётся только на то колесо, которое медленнее вращается.

Устройство

Основой любого дифференциала может быть только планетарная передача, которая в силу механики своей работы единственная из всех передач вращательного движения может решать задачи, стоящие перед дифференциалом в трансмиссии. Термин «планетарный дифференциал» является избыточным — любой дифференциал планетарный. Работоспособность как дифференциала абсолютно не зависит ни от её состава или формы, ни от выбора конкретных звеньев под ведущие или ведомые. Любая в самом простом своём варианте — трёхзвенного планетарного механизма без каких-либо управляющих элементов — может выполнять функции по разложению одного потока на два взаимосвязанных или сложению двух независимых потоков в один. Выбор иных звеньев в качестве ведущих, а других в качестве ведомых определяется лишь требуемой кинематикой связей дифференциала с другими элементами трансмиссии и особенностями механики работы дифференциала в выбранном формате распределения функций между звеньями. Дополнение управляющими элементами и применение так называемых сложных планетарных механизмов наделяет дифференциал возможностями по взаимовыравниванию угловых скоростей потоков и возможностями по активному управлению этими скоростями.

Дифференциал автомобиля Porsche Cayenne в разрезе

Каноническим, наиболее известным видом дифференциала является межколёсный дифференциал автомобиля, выполненный на основе простого (то есть, трёхзвенного) пространственного планетарного механизма схемы на четырёх конических шестернях. Водилом планетарной передачи такого дифференциала фактически служит весь его корпус — это ведущее звено ➁. Две шестерни являются сателлитами на общей оси ➂. И две шестерни являются двумя солнцами — двумя ведомыми звеньями ➃. Подача мощности осуществляется на корпус (водило) через жёстко закреплённую ведомую шестерню главной передачи, которая в свою очередь в паре с ведущей шестернёй ➀ формально есть другой элемент трансмиссии, несмотря на то, что дифференциал с ведомой шестернёй зачастую выглядит как единый сборочный узел. Снятие мощности осуществляется с двух солнц, к которым в данном случае пристыкованы валы с шарнирами типа ШРУС.

Расположение

На автомобилях с одной ведущей осью дифференциал располагается на ведущей оси.

На автомобилях со сдвоенной ведущей осью два дифференциала, по одному на каждой оси.

На автомобилях с подключаемым полным приводом по одному дифференциалу на каждой оси. На таких машинах не рекомендуется ездить по дорогам с плотным покрытием с включенным полным приводом.

На автомобилях с постоянным полным приводом есть три дифференциала: по одному на каждой оси (межколёсный), плюс один распределяет крутящий момент между осями (межосевой).

При трёх или четырёх ведущих мостах (колёсная формула 6 × 6 или 8 × 8) добавляется ещё межтележечный дифференциал.

Проблема буксующего колеса

Обычный («свободный») дифференциал отлично работает, пока ведущие колёса неразрывно связаны с дорогой. Но, когда одно из колёс теряет сцепление (оказывается в воздухе или на льду), то вращается именно это колесо, в то время как другое, стоящее на твёрдой земле, неподвижно. В случае потери сцепления одним из колёс, его сопротивление вращению падает, а раскрутка происходит без существенного увеличения момента сопротивления (трение скольжения в пятне контакта меньше трения покоя и несущественно зависит от скорости пробуксовки). В момент когда колесо начинает проскальзывать, крутящие моменты на колесах не равны друг другу, а обратно пропорциональны сопротивлению вращения колес.

При прямолинейном движении автомобиля сателлиты относительно собственной оси не вращаются. Но каждый, подобно равноплечему рычагу, делит крутящий момент ведомой шестерни главной передачи поровну между шестернями полуосей. Когда автомобиль движется по криволинейной траектории, внутреннее по отношению к центру описываемой автомобилем окружности колесо вращается медленней, наружное быстрей — при этом сателлиты вращаются вокруг своей оси, обегая шестерни полуосей. Но принцип деления момента поровну между колесами — сохраняется. Мощность же, подаваемая на колеса, перераспределяется, — ведь она равна произведению крутящего момента на угловую скорость колеса. Если радиус поворота настолько мал, что внутреннее колесо останавливается, тогда внешнее вращается с вдвое большей скоростью, чем при движении автомобиля по прямолинейной траектории. Итак, дифференциал не меняет крутящий момент, но перераспределяет между колесами мощность. Последняя всегда больше на том колесе, которое вращается быстрее.

История способов решения проблемы буксующего колеса

• 1825 — Онесифор Пеккёр (Onesiphore Pecqueur, 1792—1852) изобрёл дифференциал.
• 1932 — Фердинанд Порше начал исследования в области дифференциалов c проскальзыванием.
• 1935 — компания «ZF Friedrichshafen AG», сотрудничающая с «Порше», выпустила на рынок кулачковый дифференциал, примененный впоследствии на ранних моделях Фольксваген (Type B-70)^[1]
• 1956 — американская компания Packard одной из первых начала выпуск моделей с -дифференциалом под фирменным названием «Twin Traction». В 60-х годах многие компании начали производство LSD-дифференциалов под различными фирменными названиями:
• Alfa Romeo: Q2
• American Motors: Twin-Grip
• Buick: Positive Traction
• Cadillac : Controlled
• Chevrolet/GMC: Positraction
• Chrysler: Sure Grip
• Dana Corporation:Trak-Lok or Powr-Lok
• Ferrari: E-Diff
• Fiat: Viscodrive
• Ford: Equa-Lock and Traction-Lok
• International: Trak-Lok или Power-Lok
• Jeep: Trac-Lok (clutch-type mechanical), Tru-Lok (gear-type mechanical), and Vari-Lok (gerotor pump), Power Lok
• Oldsmobile: Anti-Spin
• Pontiac: Safe-T-Track
• Porsche: PSD (electro-hydraulic mechanical)
• Saab: Saab XWD eLSD
• Studebaker-Packard Corporation: Twin Traction

Самоблокирующийся дифференциал

Термин обозначает любой дифференциал, механика работы которого позволяет ему самостоятельно блокироваться — то есть, в первую очередь, выравнивать угловые скорости ведомых шестерён и превращаться в прямую передачу. Самоблокирующиеся дифференциалы не требуют никаких внешних систем управления и работают автономно. В автомобилях могут использоваться и как межколёсные и как межосевые. В гусеничной технике не используются. Условно все «самоблоки» можно разделить на две группы: срабатывающие от крутящего момента и срабатывающие от разницы угловых скоростей на ведомых шестернях. В первую группу попадают дифференциалы Quaife и Torsen, дифференциалы с дисковой и конусной блокировкой, кулачковые. Во вторую — механизмы, состоящие из обычного дифференциала и автоматического блокирующего устройства: дифференциалы с вискомуфтой, с центробежным автоматом включения (Eaton G80), дифференциалы с фрикционной блокировкой и дифференциальным насосом, дифференциалы с гидросопротивлением.

Принудительно блокируемые дифференциалы

Ручная блокировка дифференциала

Дифференциал с принудительной блокировкой

По команде из кабины шестерни дифференциала блокируются, и колёса вращаются синхронно. Таким образом, дифференциал стоит блокировать перед преодолением сложных участков пути (вязкий грунт, препятствия), и затем разблокировать после выезда на обычную дорогу. Применяется в вездеходах и внедорожниках.

При езде на таких автомобилях чаще всего не рекомендуется блокировать дифференциал, когда автомобиль движется, желательно включать блокировку на стоянке. Также нужно знать, что крутящий момент, создаваемый мотором, настолько велик, что может сломать механизм блокировки или полуось. Обычно производители автомобиля отдельно указывают рекомендованную максимальную скорость движения при заблокированном дифференциале, в случае её превышения возможны поломки трансмиссии. Включенная блокировка, особенно в переднем мосту, отрицательно влияет на управляемость.

Электронное управление дифференциалом

На внедорожниках, снабжённых антипробуксовочной системой (TRC и другие), если одно из колёс буксует, оно подтормаживается рабочим тормозом.

Похожее решение было применено в «Формуле-1» в 1998 г. в команде «Макларен»: в повороте внутреннее колесо подтормаживалось рабочим тормозом. Эту систему быстро запретили, однако в Формуле-1 прижилась конструкция фрикционного дифференциала, в котором фрикцион дополнительно управляется компьютером. В 2002 году технический регламент был ужесточён; с того же (2002) года и по сей день в Формуле-1 разрешены только дифференциалы простейшего типа.

Преимущество электронного управления в том, что повышается тяга в повороте, и степень блокировки можно настроить в зависимости от предпочтений гонщика. На прямой совсем не теряется мощность двигателя. Недостаток в том, что датчики и исполнительные механизмы обладают некоторой инерцией, и такой дифференциал нечувствителен к быстро меняющимся дорожным условиям.

DPS

Dual Pump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Активный дифференциал

Термин означает любой дифференциал, устройство которого позволяет перераспределять мощность/тягу на ведомых звеньях в любой требуемой для данного момента движения пропорции. Именно в этом и есть отличие активного дифференциала от блокируемого, в котором мощность/тяга на ведомых звеньях может быть лишь выравнена до пропорции 50/50. Все активные дифференциалы имеют двухканальную систему управления и обязательно два управляющих элемента — два тормоза или два фрикциона — включающихся в работу по команде от внешних источников. Все активные дифференциалы помимо основной планетарной передачи, выполняющей функции свободной раздачи мощности, имеют парный комплект дополнительных планетарных или простых зубчатых передач, выполняющих функцию перераспределения мощности в свою сторону. Каждая из этих парных передач связана со своим управляющим элементом. Хотя какие-либо механизмы блокировки у активных дифференциалов отсутствуют, фактически, все активные дифференциалы также являются блокируемыми, только в них не один симметричный режим блокировки, а два несимметричных (по одному для каждой из двух сторон). В этих режимах управляющий элемент дифференциала работает без внутренней пробуксовки, а сам дифференциал превращается в понижающе-повышающую передачу. На легковых автомобилях с активными дифференциалами эти крайние режимы могут и не использоваться, зато они используются в дифференциальных механизмах поворота гусеничных машин.

Случаи отсутствия дифференциалов в трансмиссии

Наличие дифференциалов, делящих мощность, в трансмиссии транспортной машины не обязательно. Их отсутствие несомненно приводит к повышению нагрузок на трансмиссию и повышенному износу колёс, но с этим либо мирятся, либо в аспекте предполагаемой эксплуатации конкретной машины это не важно. Четырёхколёсный автомобиль с двумя ведущими колёсами в принципе может обходится без дифференциала — например, карт, или гоночный автомобиль с задней ведущей осью для гонок на покрытиях с низким коэффициентом сцепления. В экстра случаях дифференциал может отсутствовать даже и на гоночной машине для асфальта (пример — победитель гонки 24 часа Ле-Мана 1991 года Mazda 787B). На чисто переднеприводной машине межколёсный дифференциал должен быть обязательно, так как его отсутствие не позволит адекватно поворачивать независимо от типа дорожного покрытия. В полноприводных машинах могут отсутствовать межосевые дифференциалы, при этом опять же, либо это неважно в аспекте экплуатации машины (пример — гоночные машины WRC 2012-2016 годов), либо движение на такой машине допускается только на покрытиях с низким коэффициентом сцепления (пример — внедорожники с подключаемой передней осью типа УАЗ-469 или Jeep Wrangler). Дифференциалы отсутствуют на тяговых машинах ж/д транспорта — на электровозах, тепловозах, электропоездах, вагонах метро. Колёса одной оси этих машин за счёт конической поверхности круга катания и увеличения ширины колеи на дуге могут сдвигаться чуть в сторону от центра пути и тем самым обеспечивают разный диаметр в точках контакта колеса с рельсом. Плюс к этому, колёса могут проскальзывают при движении по дуге, издавая при этом специфический звук, что отчасти нивелируется наклоном рельсового полотна в кривых. Отдельные механизмы поворота гусеничных машин также могут обходиться без дифференциалов в своей конструкции — здесь движение машины по дуге определяется либо пробуксовкой фрикционных муфт, либо вообще машина имеет лишь несколько фиксированных радиусов поворота. Дифференциалов нет в веломобилях, где вместо них ради удешевления и простоты применяются более простые и доступные трещотки (обгонные муфты) в колёсах — такой привод допускает вращение колёс на ведущей оси с разной скоростью, но при этом тяга передаётся только на то колесо, которое медленнее вращается. Дифференциалов может не быть в мотоблоках и средствах малой механизации, где их отсутствие нивелируется предельно узкой колеёй колёс ведущей оси, легкодеформируемыми покрышками и низким коэффициентом сцепления между колёсами и землёй.

См. также

Примечания

1. ↑ The Motor Vehicle K.Newton W.Steeds T.K.Garrett Ninth Edition pp549-550

Ссылки

Дифференциал — механика работы

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает вращение с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга и их соотношение может быть непостоянным.

Назначение

В моделях автомобилей и картах ведущие колёса находятся на одной общей оси. Это нормально, когда автомобиль едет по прямой. Однако в повороте внутреннее колесо проходит меньший путь, чем внешнее, поэтому такая конструкция приводит к пробуксовке внутреннего колеса, что негативно сказывается на управляемости автомобиля, особенно при движении на больших скоростях. Для того, чтобы ведущие колёса вращались несинхронно, и применяется дифференциал.

Назначение дифференциала:

Передаёт крутящий момент с двигателя на ведущие колёса.
Служит дополнительной понижающей передачей.
Позволяет колёсам вращаться с разными угловыми скоростями (из-за этого дифференциал и получил своё название).

Расположение

— На автомобилях с одной ведущей осью дифференциал располагается на ведущей оси.
— На автомобилях со сдвоенной ведущей осью два дифференциала, по одному на каждой оси.
— На вездеходах с отключаемым полным приводом по одному дифференциалу на каждой оси. На таких машинах не          рекомендуется ездить по дорогам с включенным полным приводом.
— На полноприводных автомобилях есть три дифференциала: по одному на каждой оси (межколёсный), плюс один распределяет крутящий момент между осями (межосевой).
— При трёх или четырёх ведущих мостах (колёсная формула 6?6 или 8?8) добавляется ещё межтележечный дифференциал.

Устройство

Классические автомобильные дифференциалы основаны на планетарной передаче. Карданный вал 1 через коническую зубчатую передачу вращает редуктор 2. Редуктор через независимые друг от друга шестерни 3 вращает полуоси 4. Такое зацепление имеет не одну, а две степени свободы, и каждая из полуосей вращается с такой скоростью, с какой может. Постоянна лишь суммарная скорость вращения полуосей.

Проблема буксующего колеса

У обычного дифференциала, если одно из колёс находится на льду или в воздухе, крутиться будет именно это колесо (при этом второе колесо, стоящее на твёрдой земле, неподвижно; логичнее было бы передавать крутящий момент на него).

Аналогично, у гоночного автомобиля в повороте внутреннее колесо загружено слабее внешнего, поэтому на внешнее колесо передаётся недостаточный крутящий момент, в то время как внутреннее находится на грани пробуксовки. Таким образом, проблема буксующего колеса ухудшает управляемость и проходимость автомобиля.

Способы решения проблемы буксующего колеса…

Ручная блокировка дифференциала

По команде из кабины шестерни дифференциала блокируются, и колёса вращаются синхронно. Таким образом, дифференциал можно заблокировать на вязком грунте, и отключить блокировку на асфальте. Применяется в вездеходах и внедорожниках.

При езде на таких автомобилях нельзя включать блокировку, когда автомобиль движется. Также нужно знать, что крутящий момент, создаваемый мотором, настолько велик, что может сломать механизм блокировки или полуось. На заблокированном дифференциале можно ездить только на малых скоростях и только на труднопроходимой местности. Включенная блокировка, особенно в переднем мосту, отрицательно влияет на управляемость.

Электронное управление дифференциалом

На внедорожниках, снабжённых антипробуксовочной системой (TRC и другие), если одно из колёс буксует, оно подтормаживается рабочим тормозом.

Похожее решение было применено в «Формуле-1» в 1998 г. в команде «Макларен»: в повороте внутреннее колесо подтормаживалось рабочим тормозом. Эту систему быстро запретили, однако в Формуле-1 прижилась конструкция фрикционного дифференциала, в котором фрикцион дополнительно управляется компьютером. В 2002 году технический регламент был ужесточён; с этого года и по сей день в Формуле-1 разрешены только дифференциалы простейшего типа.

Преимущество электронного управления в том, что повышается тяга в повороте, и степень блокировки можно настроить в зависимости от предпочтений гонщика. На прямой совсем не теряется мощность двигателя. Недостаток в том, что датчики и исполнительные механизмы обладают некоторой инерцией, и такой дифференциал нечувствителен к быстро меняющимся дорожным условиям.

Фрикционный самоблокирующийся дифференциал

Этот тип дифференциала (как, впрочем, и вязкостная муфта) основан на том, что на прямой полуоси вращаются синхронно с ротором, но в повороте появляется разница в угловых скоростях.

Между ротором 2 и полуосью 4 сделан фрикцион (в зависимости от конструкции, фрикцион может быть на одной полуоси или на двух; на ходовые качества это не влияет). Когда автомобиль движется по прямой, ротор и полуось вращаются с одной и той же скоростью, и трения нет. Чем больше разность в скорости полуосей, тем выше сила трения.

Наиболее эффективный вид дифференциала, он требует периодического обслуживания и поэтому никогда не устанавливается на серийные машины (только на спортивные и тюнингованные).

Вязкостная муфта

Упрощённый вариант фрикционного дифференциала. На одной из полуосей имеется резервуар, заполненный вязкой жидкостью. В эту жидкость погружены два пакета дисков; один соединён с ротором, второй с полуосью. Чем больше разница в скоростях колёс, тем больше разница в скоростях вращения дисков, и тем больше вязкое сопротивление.

Достоинство такой конструкции в простоте и дешевизне. Недостаток в том, что вязкостная муфта довольно инерционна и отказывается работать на полном бездорожье. Хороших ходовых качеств вязкостная муфта не обеспечивает, и применяется только в «паркетниках» (внедорожниках, которые жертвуют проходимостью ради комфорта) между осями. Для установки в качестве осевого дифференциала такая конструкция слишком громоздка.

Иногда вместо дифференциала ставят коническую зубчатую передачу с вязкостной муфтой на одной из полуосей.

Кулачковый/зубчатый самоблокирующийся дифференциал

Принцип действия аналогичен, но полуоси соединяются зубчатой или кулачковой парой. Таким образом, при пробуксовке одного из колёс дифференциал резко блокируется. Поэтому такая система применяется только в военной и специальной технике (например, в бронетранспортёрах), где нужно большое тяговое усилие и высокая долговечность в ущерб управляемости.
Гидророторный самоблокирующийся дифференциал
Попытка повысить эффективность и долговечность фрикционного дифференциала. При возникновении разницы в угловых скоростях насос закачивает жидкость в цилиндр, и поршень сжимает фрикционный пакет, блокируя дифференциал.

DPS

Dual Pump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Гипоидные самоблокирующиеся дифференциалы

Существует три типа таких дифференциалов. Все они основаны на свойстве гипоидной зубчатой или червячной передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов. Такие дифференциалы передают бо?льшую часть крутящего момента (до 80 %) небуксующему колесу.

Есть ещё два типа дифференциалов, основанных на этом же свойстве: дифференциал типа Quaife и планетарный дифференциал.

Применяются во внедорожниках и гоночных автомобилях. Недостатки: сложность; бо?льшая потеря мощности, чем у обычного дифференциала.

Дифференциал Torsen

Дифференциал типа Torsen изобретён в 1958 г. американцем Верноном Глизманом. Имеет достоинства вязкостной муфты и не имеет её недостатков. Название Torsen произошло от англ. Torque sensitive («чувствительный к крутящему моменту»). Torsen — товарный знак JTEKT Torsen North America Inc.

Конструкция дифференциала Торсен основана на червячных шестернях, вращающихся на различных осях. Каждая боковая шестерня является червячной шестерней с шлицевым соединением с выходными чашками. Внутри находится 2 или 3 набора планетарных червячных шестерен (называемых элементными шестернями), перпендикулярных к оси боковых шестерен. Каждый набор состоит из 2-х червячных шестерен, соединенных между собой посредством ведомых шестерен, и зацепленных с боковыми шестернями. Таким образом, две боковые шестерни соединены между собой посредством элементных червячных шестерен.

При изменении сцепления на колесе, давление между элементными шестернями и боковыми шестернями изменяется, вызывая контрвращение элементной пары, смещая вращающий момент на другую сторону. В отличие от других конструкций, датчики вращающего момента работают практически в любых условиях. Даже если колеса вращаются с различными скоростями (поворот, прохождение через ухабы), они тем не менее всегда получают вращающий момент основанный на сцеплении.

Дифференциал (механическое устройство) — Differential (mechanical device)

Дифференциал с цилиндрической зубчатой ​​передачей, созданный за счет зацепления планетарных шестерен двух соосных планетарных зубчатых передач. Кожух является водилом планетарной зубчатой ​​передачи.

Дифференциала является зубчатой передачей с тремя валами , который имеет свойство , что скорость вращения одного вала представляет собой среднее значение скоростей других, или фиксированный кратного это средний.

Функциональное описание

Входной крутящий момент прилагается к зубчатому венцу (синий), который поворачивает все водило (синий). Водило соединено с обеими солнечными шестернями (красной и желтой) только через планетарную шестерню (зеленую). Крутящий момент передается на солнечные шестерни через планетарную шестерню. Планетарный механизм вращается вокруг оси водила, приводя в движение солнечные шестерни. Если сопротивление на обоих колесах одинаково, планетарная шестерня вращается без вращения вокруг своей оси, и оба колеса вращаются с одинаковой скоростью.

Если левая солнечная шестерня (красная) встречает сопротивление, планетарная шестерня (зеленая) вращается, а также вращается, позволяя левой солнечной шестерне замедляться с таким же ускорением, что и правая солнечная шестерня (желтая).

Следующее описание дифференциала применимо к традиционному заднеприводному легковому или грузовому автомобилю с открытым дифференциалом или дифференциалом повышенного трения в сочетании с редуктором с коническими зубчатыми колесами (это не является строго обязательным — см. Цилиндрический дифференциал ):

Так, например, если автомобиль поворачивает вправо, главная коронная шестерня может сделать 10 полных оборотов. За это время левое колесо будет делать больше оборотов, потому что ему нужно двигаться дальше, а правое колесо будет делать меньше оборотов, так как у него меньшее расстояние для движения. Солнечные шестерни (которые приводят в движение полуоси оси) будут вращаться с разными скоростями относительно коронной шестерни (одна быстрее, одна медленнее), скажем, на 2 полных оборота каждая (4 полных оборота друг относительно друга), в результате чего левое колесо делает 12 оборотов, а правое колесо делает 8 оборотов.

Вращение коронной шестерни всегда является средним из вращений боковых солнечных шестерен. Именно поэтому, если ведомые roadwheels поднимаются от земли при выключенном двигателе, и вал привода удерживается (скажем, в результате чего передача в механизме предотвращения кольцевой шестерни от поворота внутри дифференциала), вручную вращая один управляемый roadwheel приводит к тому, напротив roadwheel вращаться в направлении, противоположном направлению на ту же величину.

Когда транспортное средство движется по прямой, не будет дифференциального движения планетарной системы шестерен, кроме незначительных движений, необходимых для компенсации небольших различий в диаметре колес, неровностей дороги, которые увеличивают или сокращают путь колеса, и т.п.

Приложения

Автомобильный дифференциал: ведущая шестерня 2 установлена ​​на водило 5, которое поддерживает планетарные конические шестерни 4, которые входят в зацепление с ведомыми коническими шестернями 3, прикрепленными к осям 1. ZF Дифференциал. Приводной вал входит спереди, а ведомые оси вращаются влево и вправо. Автомобильный дифференциал Škoda 422

В автомобилях и других колесных транспортных средствах дифференциал позволяет внешнему ведущему колесу вращаться быстрее, чем внутреннему ведущему колесу во время поворота. Это необходимо, когда транспортное средство поворачивает, заставляя колесо, которое движется за пределами кривой поворота, катиться дальше и быстрее, чем другое колесо. Среднее значение скорости вращения двух ведущих колес равно входной скорости вращения ведущего вала. Увеличение скорости одного колеса уравновешивается уменьшением скорости другого.

При таком использовании дифференциал соединяет продольный входной карданный вал с шестерней , которая, в свою очередь, приводит в движение поперечную коронную шестерню дифференциала. Это также обычно работает как понижающая передача . На автомобилях с задним приводом дифференциал может соединяться с полуосями внутри картера моста или с ведущими валами, которые соединяются с задними ведущими колесами. В автомобилях с передним приводом, как правило, коленчатый вал двигателя и валы коробки передач расположены поперечно, а шестерня находится на конце промежуточного вала коробки передач, а дифференциал заключен в тот же корпус, что и коробка передач. К каждому колесу прикреплены индивидуальные карданные валы. Дифференциал состоит из одного входа (ведущий вал) и двух выходов, которые связаны с двумя ведущими колесами; однако вращения ведущих колес связаны друг с другом за счет их соединения с проезжей частью. В нормальных условиях при небольшом пробуксовке шин соотношение скоростей двух ведущих колес определяется соотношением радиусов дорожек, по которым катятся два колеса, которое, в свою очередь, определяется шириной колеи колес. автомобиль (расстояние между ведущими колесами) и радиус поворота.

Неавтомобильные виды использования дифференциалов включают выполнение аналоговой арифметики . Два из трех валов дифференциала предназначены для вращения на углы, которые представляют (пропорциональны) двум числам, а угол вращения третьего вала представляет собой сумму или разность двух входных чисел. Самое раннее известное использование дифференциальной передачи — это механизм Antikythera , около 80 г. до н.э., который использовал дифференциальную передачу для управления небольшой сферой, представляющей луну, по разнице между указателями положения солнца и луны. Шар был окрашен в черный и белый цвета в полушариях и графически отображал фазу луны в определенный момент времени. Уравнение часы , которые использовали дифференциал для добавления был сделан в 1720 году в 20 — м веке, крупные узлы многих дифференциалов были использованы в качестве аналоговых вычислительных машин , вычисления, например, направление , в котором пистолет должен быть направлен. Однако с развитием электронных цифровых вычислительных машин такое использование дифференциалов стало устаревшим. Например, в военных целях все еще может существовать гипотетический компьютер, способный выдержать электромагнитный импульс . Практически все дифференциалы, которые сейчас производятся, используются в автомобилях и аналогичных транспортных средствах, в том числе внедорожниках, таких как квадроциклы.

История

Существует много пунктов формулы изобретения дифференциальной передачи, но возможно, что она была известна, по крайней мере в некоторых местах, в древние времена. Подтвержденные исторические вехи дифференциала включают:

• 100 г. до н.э. – 70 г. до н.э.: К этому периоду относится антикиферский механизм . Он был обнаружен в 1902 году при кораблекрушении ныряльщиками за губками , и современные исследования показывают, что он использовал дифференциальную передачу для определения угла между положениями эклиптики Солнца и Луны и, следовательно, фазы Луны.
• c. 250 г. н.э .: китайский инженер Ма Цзюнь создает первую хорошо задокументированную колесницу , указывающую на юг , предшественницу компаса, в которой для определения направления используются дифференциальные шестерни, а не магнит.
• 1720: Джозеф Уильямсон использует дифференциальную передачу в часах.
• 1810: Рудольф Аккерманн из Германии изобретает четырехколесную систему рулевого управления для карет, которую некоторые более поздние авторы ошибочно называют дифференциалом.
• 1827: современный автомобильный дифференциал запатентован часовщиком Онезифором Пекером (1792–1852) из Национальной консерватории искусств и ремесел во Франции для использования на паровозе .
• 1832: Ричард Робертс из Англии патентует «компенсационный механизм», дифференциал для дорожных локомотивов .
• 1874: Эвелинг и Портер из Рочестера, Кент, перечисляют в своем каталоге локомотив с краном, оснащенный запатентованным дифференциалом на задней оси.
• 1876: Джеймс Старли из Ковентри изобретает дифференциал с цепной передачей для использования на велосипедах ; изобретение позже использовалось на автомобилях Карлом Бенцем .
• 1897: первое использование дифференциала на австралийской паровой машине по Дэвид Ширер .
• 1958: Вернон Глисман патентует дифференциал Torsen с двойным приводом, тип дифференциала ограниченного трения, который полагается исключительно на действие зубчатой ​​передачи, а не на комбинацию муфт и шестерен.

Эпициклический дифференциал

Здесь используется планетарная передача для асимметричного распределения крутящего момента. Входной вал — зеленый полый, желтый — выход с низким крутящим моментом, а розовый — выход с высоким крутящим моментом. Сила, приложенная к желтой и розовой шестерням, одинакова, но поскольку плечо розовой шестерни в 2–3 раза больше, крутящий момент будет в 2–3 раза больше.

Планетарный дифференциал может использовать планетарную передачу для асимметричного разделения и распределения крутящего момента между передней и задней осями. Планетарный дифференциал лежит в основе автомобильной трансмиссии Toyota Prius , где он соединяет двигатель, мотор-генераторы и ведущие колеса (которые, как обычно, имеют второй дифференциал для разделения крутящего момента). Его преимущество заключается в том, что он относительно компактен по длине оси (то есть вала солнечной шестерни).

Эпициклические шестерни также называют планетарными шестернями, потому что оси планетарных шестерен вращаются вокруг общей оси солнечного и кольцевого шестерен, с которыми они входят в зацепление и катятся между ними. На изображении желтый вал несет почти скрытую солнечную шестерню. Синие шестерни называются планетарными шестернями, а розовые шестерни — кольцевыми шестернями или кольцами.

Кольцевые шестерни также используются в стартерах .

Дифференциал прямозубый

Дифференциал с цилиндрической зубчатой ​​передачей имеет две прямозубые цилиндрические шестерни одинакового размера, по одной на каждую половину вала, с зазором между ними. Вместо конической шестерни , также известной как угловая шестерня, в центре дифференциала («крестовина») находится вращающийся водил на той же оси, что и два вала. Крутящий момент от первичного двигателя или трансмиссии , такой как приводной вал автомобиля, вращает это водило.

В этом держателе установлены одна или несколько пар идентичных шестерен, обычно длиннее их диаметра и обычно меньше, чем прямозубые шестерни на отдельных полуосях. Каждая пара шестерен свободно вращается на штифтах, поддерживаемых водилом. Кроме того, пары шестерен смещены в осевом направлении, так что они входят в зацепление только на часть своей длины между двумя цилиндрическими цилиндрическими шестернями и вращаются в противоположных направлениях. Оставшаяся длина данной шестерни находится в зацеплении с ближайшей цилиндрической шестерней на ее оси. Таким образом, каждая шестерня соединяет эту прямозубую шестерню с другой шестерней и, в свою очередь, с другой прямозубой шестерней, так что, когда ведущий вал вращает водило, его отношение к шестерням для отдельных осей колеса такое же, как и в конической. -шестеренный дифференциал.

Дифференциал с цилиндрической зубчатой ​​передачей состоит из двух идентичных соосных планетарных зубчатых передач, собранных с одним водилом, так что их планетарные шестерни входят в зацепление. Это формирует планетарную зубчатую передачу с фиксированным передаточным числом водила R = -1 .

В этом случае основная формула планетарной зубчатой ​​передачи дает

ω s — ω c ω а — ω c знак равно — 1 , {\ displaystyle {\ frac {\ omega _ {s} — \ omega _ {c}} {\ omega _ {a} — \ omega _ {c}}} = — 1,} или же ω c знак равно 1 2 ( ω s + ω а ) . {\ displaystyle \ omega _ {c} = {\ frac {1} {2}} (\ omega _ {s} + \ omega _ {a}).}

Таким образом, угловая скорость водила дифференциала прямозубой шестерни представляет собой среднее значение угловой скорости солнечной и кольцевой шестерен.

При обсуждении дифференциала прямозубой шестерни использование термина кольцевая шестерня — удобный способ различить солнечные шестерни двух планетарных зубчатых передач. Вторая солнечная шестерня служит той же цели, что и кольцевая шестерня простой планетарной зубчатой ​​передачи, но явно не имеет внутреннего зубчатого сопряжения, типичного для кольцевой шестерни.

Неавтомобильные приложения

Дифференциал, используемый для управления приемной катушкой устройства для чтения бумажной ленты, созданного Талли примерно в 1962 году. Конические шестерни свободно вращаются на своих валах, если только тормозная колодка не останавливает левую шестерню. Это приводит к тому, что планетарная шестерня приводит в движение выходной вал со скоростью, равной половине скорости ведомой шестерни справа. Планетарный дифференциал, использовавшийся для привода самописца около 1961 года. Двигатели приводят в движение солнечную и кольцевую шестерни, а выходной сигнал снимается с водила планетарной передачи. Это дает 3 различных скорости в зависимости от того, какие двигатели включены.

Китайские колесницы, указывающие на юг, возможно, также были очень ранним применением дифференциалов. У колесницы был указатель, который постоянно указывал на юг, как бы колесница ни вращалась во время движения. Поэтому его можно было использовать как своего рода компас . Широко распространено мнение, что дифференциальный механизм реагировал на любую разницу между скоростями вращения двух колес колесницы и соответствующим образом поворачивал стрелку. Однако механизм был недостаточно точным, и после нескольких миль пути циферблат вполне мог указывать в совершенно противоположном направлении.

Самое раннее определенно подтвержденное использование дифференциала было в часах, сделанных Джозефом Уильямсоном в 1720 году. В нем использовался дифференциал для добавления уравнения времени к местному среднему времени , определяемому часовым механизмом, для получения солнечного времени , которое было бы то же самое, что и чтение солнечных часов . В 18 веке считалось, что солнечные часы показывают «правильное» время, поэтому обычные часы часто приходилось настраивать заново, даже если они работали идеально, из-за сезонных колебаний уравнения времени. Часы Вильямсона и другие уравнительные часы показывали солнечные часы без необходимости дополнительной настройки. В настоящее время мы считаем часы «правильными», а солнечные часы — неправильными, поэтому многие солнечные часы содержат инструкции о том, как использовать их показания для определения времени.

В первой половине двадцатого века были построены механические аналоговые компьютеры , называемые дифференциальными анализаторами , которые использовали дифференциальные зубчатые передачи для выполнения сложения и вычитания . В ЭВМ управления огнем орудия ВМС США Mk.1 использовалось около 160 дифференциалов конического типа.

Дифференциальная зубчатая передача может использоваться для обеспечения разницы между двумя ведущими осями. Мельницы часто использовали такие шестерни для приложения крутящего момента на требуемой оси. Дифференциалы также используются в часовом производстве, чтобы связать две отдельные системы регулирования с целью усреднения ошибок. Greubel Forsey использует дифференциал, чтобы связать две системы с двойным турбийоном в своем Quadruple Differential Tourbillon.

Применение к автомобилям

«За углом» (1937), фильм Jam Handy, снятый для Chevrolet, объясняющий, как работает открытый дифференциал.

У транспортного средства с двумя ведущими колесами есть проблема, заключающаяся в том, что при повороте ведущие колеса должны вращаться с разной скоростью для сохранения тяги. Автомобильный дифференциал предназначен для привода пары колес, позволяя им вращаться с разной скоростью. В автомобилях без дифференциала, таких как карт , оба ведущих колеса вынуждены вращаться с одинаковой скоростью, как правило, на общей оси, приводимой в движение простым цепным приводным механизмом.

При повороте внутреннее колесо проходит меньшее расстояние, чем внешнее колесо, поэтому без дифференциала либо внутреннее колесо вращается слишком быстро, либо внешнее колесо вращается слишком медленно, что приводит к трудному и непредсказуемому управлению, повреждению шин и дорог и деформации. о трансмиссии (или возможной неисправности) .

В автомобилях с задним приводом центральный приводной вал (или карданный вал) входит в зацепление с дифференциалом через гипоидную шестерню (кольцо и шестерню). Зубчатый венец установлен на водило планетарной цепи, образующей дифференциал. Эта гипоидная шестерня представляет собой коническую шестерню, изменяющую направление вращения привода.

Гипоидная зубчатая пара, соединяющая автомобильный приводной вал с дифференциалом.

Потеря тяги

Одним из нежелательных побочных эффектов открытого дифференциала является то, что он может ограничивать тягу в менее чем идеальных условиях. Сила тяги, необходимая для приведения транспортного средства в движение в любой данный момент, зависит от нагрузки в этот момент — от того, насколько тяжелое транспортное средство, какое сопротивление и трение, уклон дороги, импульс транспортного средства и так далее.

Крутящий момент , приложенный к каждому приводного колеса является результатом двигателя , трансмиссии и ведущего моста , применяя крутящий силу против сопротивления тяги в то roadwheel. На более низких передачах и, следовательно, на более низких скоростях, и если нагрузка не является исключительно высокой, трансмиссия может выдавать необходимый крутящий момент, поэтому ограничивающим фактором становится тяга под каждым колесом. Поэтому удобно определять тягу как величину силы, которая может передаваться между шиной и поверхностью дороги до того, как колесо начнет проскальзывать. Если крутящий момент, приложенный к одному из ведущих колес, превышает порог тяги, то это колесо будет вращаться и, таким образом, обеспечивать крутящий момент только на другом ведомом колесе, равный трению скольжения на скользящем колесе. Уменьшенного полезного тягового усилия может быть достаточно для медленного движения автомобиля.

Открытый дифференциал (без блокировки или с другим усилением тяги) всегда передает почти равный крутящий момент с каждой стороны. Чтобы проиллюстрировать, как это может ограничить крутящий момент, прикладываемый к ведущим колесам, представьте себе простой заднеприводный автомобиль с одним задним опорным колесом на асфальте с хорошим сцеплением с дорогой, а другим на участке скользкого льда. Для вращения стороны на скользком льду требуется очень небольшой крутящий момент, а поскольку дифференциал равномерно распределяет крутящий момент на каждую сторону, крутящий момент, который прикладывается к стороне, находящейся на асфальте, ограничен этой величиной.

В зависимости от нагрузки, уклона и т. Д. Транспортному средству требуется определенный крутящий момент, приложенный к ведущим колесам, чтобы двигаться вперед. Поскольку открытый дифференциал ограничивает общий крутящий момент, прилагаемый к обоим ведущим колесам, до величины, используемой нижним ведущим колесом, умноженной на два, когда одно колесо находится на скользкой поверхности, общий крутящий момент, прилагаемый к ведущим колесам, может быть ниже минимально необходимого крутящего момента. для движения автомобиля.

Предлагаемый альтернативный способ распределения мощности на колеса заключается в использовании концепции безредукторного дифференциала , о котором Проватидис сообщил в обзоре, но различные конфигурации, похоже, соответствуют либо типу «скользящих пальцев и кулачков», например как ZF B-70, доступный на ранних Фольксвагенах , или разновидность шарового дифференциала .

Многие новые автомобили оснащены системой контроля тяги , которая частично смягчает плохие тяговые характеристики открытого дифференциала за счет использования антиблокировочной тормозной системы для ограничения или остановки проскальзывания колеса с низким сцеплением, увеличивая крутящий момент, который может быть приложен к противоположному колесу. Хотя он не так эффективен, как дифференциал с усилением тяги, он лучше простого механического открытого дифференциала без усиления тяги.

ARB, дифференциал с воздушной блокировкой Вид в разрезе автомобильного бортового привода, в котором находится дифференциал.

Активные дифференциалы

Относительно новой технологией является «активный дифференциал» с электронным управлением. Электронный блок управления (ECU) , использует входные сигналы от нескольких датчиков, в том числе рыскания скорости, угла поворота рулевого колеса, и поперечное ускорение-и регулирует распределение крутящего момента для компенсации нежелательного поведения обработки , таких как поворачиваемость .

Полностью интегрированные активные дифференциалы используются на Ferrari F430 , Mitsubishi Lancer Evolution , Lexus RC F и GS F , а также на задних колесах Acura RL . Версия, производимая ZF , также предлагается на шасси Audi S4 и Audi A4 B8 . Volkswagen Golf GTI Mk7 в производительности отделки также с электронным управлением на передней оси поперечной блокировки дифференциала, также известный как VAQ. Ford Focus RS 2016 имеет дифференциал другого типа. По сути, это дает каждому колесу собственный дифференциал. Это позволяет управлять вектором крутящего момента и передавать мощность на любое колесо, которое в этом нуждается.

Интерес энтузиастов

Дрифтинг (автоспорт) — популярный стиль автоспорта, зародившийся в горах Японии. Этот стиль вождения известен тем, что автомобиль проезжает поворот, не отрываясь от дороги. Чтобы легко завести машину в горку, водитель может использовать дифференциал повышенного трения или сварной дифференциал. Дифференциал повышенного трения заставляет колеса автомобиля вращаться с одинаковой скоростью. Поскольку внутреннее колесо автомобиля проходит меньшее расстояние, чем внешнее колесо, это вызывает проскальзывание. Это проскальзывание облегчает движение автомобиля на повороте.

Смотрите также

Рекомендации

внешние ссылки

Рядный редуктор с конической дифференциальной модуляцией

Рядный конический редуктор с дифференциальной модуляцией

TANDLER Описание: Рядный конический редуктор с дифференциальной модуляцией KD

Одноступенчатая коробка передач серии KD обеспечивает коаксиальное передаточное число i = 2: 1 с возможностью одновременной модуляции. Это достигается за счет использования дифференциала с конической зубчатой ​​передачей, который, в отличие от обычной планетарной системы, допускает передаточное число ниже i = 3: 1.Как и во всех других редукторах с модуляцией скорости от TANDLER, модуляция осуществляется с помощью червячного вала, который может приводиться в движение, среди прочего, небольшим сервоприводом или шаговым двигателем. Ручная регулировка также может выполняться с этой моделью.

Размеры корпуса стандартной версии редукторов KD соответствуют размерам корпуса стандартных конических редукторов TANDLER, что облегчает их интеграцию в другие существующие приводные системы. Коробка передач KD также может приводиться в движение задним ходом, так что передаточное число i = 1: 2 может быть быстро достигнуто.Червячный вал регулируется кулачком для минимизации люфта.

In der Standardversion erhalten die KD-Getriebe aus dem Differenzialeffekt der Kegelradstufe mit i = n1: n2 = 2: 1 or i = n2: n1 = 1: 2 die Mathematisch genaue Grundübersetzung. Über das am Stegkegelrad fest angeordnete Schneckenrad ergeben sich die Korrekturmöglichkeiten.

Технические характеристики

кД
Передаточное отношение вала d1	я = n1: n2 = 2: 1
Передаточное число вала d3	i = n3: n2 = 36: 1 и i = n3: n1 = 72: 1
Размер коробки передач	6 типоразмеров коробки передач
Макс.крутящий момент	1500 Нм
Макс. частота вращения на валу d1	3000 мин-1
Макс. частота вращения на валу d3	3000 мин-1
Ввод и вывод	Коаксиальный

При использовании многозаходных червячных передач коэффициент модуляции скорости может быть уменьшен.

Дополнительная информация

Tureng — конический дифференциал

• Español — Inglés
  • Turco — Английский
  • Alemán — Inglés
  • Francés — Inglés
  • Español — Английский
  • Английский язык
• Sobre nosotros
• Herramientas
• Рекурсивный
• Контакты
• Книги

• Iniciar sesión / Registrarse
• Apagar las luces
• английский
  • Английский
  • Türkçe
  • Français
  • Español
  • Deutsch

• Herramientas
• Книги
• Sobre nosotros
• Рекурсивный
• Контакты
• Iniciar sesión / Registrarse

EN-ES

• Turco — Английский
• Alemán — Inglés
• Español — Английский
• Francés — Inglés
• Английский язык

Дифференциальные передачи | SHOWA CORPORATION

Дифференциальная передача является частью устройства передачи мощности.Движущая сила, создаваемая двигателем, передается на шины через различные типы конических шестерен. Дифференциальная передача представляет собой автомобильные компоненты, в состав которых входят такие конические шестерни. Узел дифференциальной шестерни поглощает разницу во вращении из-за изменения направления привода оси вращения и / или разницы во вращении между правым и левым колесами, что приводит к плавному прохождению поворотов.

	Кронштейн дифференциала [Модели автомобилей] Используется для передней и задней оси. [Характеристики] Снижение веса за счет использования алюминия в качестве несущего материала. Используется как в полноприводных автомобилях RR (задний двигатель, задний привод), так и в полноприводных автомобилях на базе FF (передний двигатель, передний привод).
	Гипоидная передача [Модели автомобилей] Используется для конечного замедлителя и изменения угла для всех полноприводных автомобилей. [Характеристики] Преобразует ось вращения на 90 °, а также смещает отношение торсионных положений двух осей шестерни. Шестерни SHOWA отличаются превосходной прочностью и бесшумностью. Эта зубчатая передача отличается высокой прочностью и бесшумностью. Технологическая информация [Гипоидное снаряжение для суперспорта]
	Валы-шестерни [Модели автомобилей] Валы-шестерни удерживают шестерни внутри дифференциала. [Характеристики] Отвечает широкому спектру потребностей благодаря различным способам покрытия поверхности, соответствующим нагрузкам. Продукция включает титановое покрытие, а также азотирование и предварительную обработку QPQ.
	Вискомуфта [Характеристики] Если передает крутящий момент через заполненную внутри вязкую жидкость.
	Раздаточная коробка [Характеристики] Приводная мощность передается на карданный вал через передачу под углом 90 °.
	Дифференциалы в сборе для квадроциклов [Модели автомобилей] Полноприводные квадроциклы [Характеристики] Благодаря функции LSD (дифференциалы повышенного трения) улучшается общее прохождение автомобиля.Зрелость привела к уменьшению количества деталей, а также к значительному снижению веса.

Дифференциалы

РАЗЛИЧИЯ
Цель обучения: Выявить различия в конструкции. Опишите принципы работы дифференциала повышенного трения. Разъясните основное обслуживание и ремонт дифференциала. Объясните регулировку зубчатого венца и ведущей шестерни.

Еще одним важным элементом силовой передачи является дифференциал, приводимый в движение главной передачей.Дифференциал расположен между осями и позволяет одной оси вращаться со скоростью, отличной от скорости другой. Изменения в скорости оси необходимы, когда автомобиль поворачивает поворот или едет по неровной поверхности. Одновременно дифференциал передает крутящий момент двигателя на ведущие мосты. Ведущие мосты имеют ось вращения, которая на 90 градусов отличается от оси вращения приводного вала.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Дифференциал в сборе использует вращение ведущего вала для передачи мощности на полуоси.Термин , дифференциал, можно запомнить, подумав о словах , разные, и ось. Дифференциал должен обеспечивать передачу крутящего момента на обе оси, даже когда они вращаются с разной скоростью. Дифференциал в сборе состоит из следующего: водила дифференциала, корпус дифференциала, ведущая шестерня, коронная шестерня и крестовины (рис. 5-12).

Держатель дифференциала
Держатель дифференциала обеспечивает место для установки ведущей шестерни, корпуса дифференциала и других компонентов дифференциала.Различают два типа дифференциальных держателей: съемный и интегральный (блочный).

СЪЕМНЫЙ ТИП — кронштейн, который крепится болтами к передней части картера моста. Шпильки установлены в корпусе для обеспечения надлежащего выравнивания водила. Между держателем и корпусом устанавливается прокладка для предотвращения протечек.

Рисунок 5-12.- Обычный дифференциал.

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ТИП — несущая конструкция, которая является частью картера моста.Крышка из штампованного металла или литого алюминия прикручивается к задней части водила для проверки шестерен.

Корпус дифференциала
Корпус дифференциала удерживает коронную шестерню, крестовины и внутренние концы осей. Он устанавливается и вращается в держателе. Подшипники картера устанавливаются между внешними концами картера дифференциала и держателем.

Ведущая шестерня
Ведущая шестерня вращает коронную шестерню при вращении приводного вала. Наружный конец ведущей шестерни имеет шлицевое соединение с фланцем или вилкой заднего карданного шарнира.Внутренний конец ведущей шестерни входит в зацепление с зубьями коронной шестерни.

Ведущая шестерня установлена ​​на конических роликовых подшипниках, которые позволяют ведущей шестерне свободно перемещаться по водилу. Для предварительной нагрузки на подшипники ведущей шестерни используются либо сжимаемая втулка, либо регулировочные шайбы. В некоторых дифференциалах используется направляющий подшипник ведущей шестерни, который поддерживает крайний внутренний конец ведущей шестерни. Ведущий подшипник ведущей шестерни помогает коническим роликовым подшипникам поддерживать ведущую шестерню в периоды высоких нагрузок.

Кольцевая шестерня
Ведущая шестерня приводит в движение коронную шестерню. Он надежно прикручен к корпусу дифференциала и имеет больше зубьев, чем ведущая шестерня. Зубчатый венец передает вращающую силу через изменение угла или 90 градусов.

Кольцевая и ведущая шестерни представляют собой согласованный набор. Они притирятся (скручиваются и скручиваются вместе с абразивным составом на зубах) на заводе. Затем отмечается один зуб на каждой шестерне, чтобы показать правильное зацепление зубьев. Притирка обеспечивает более тихую работу и увеличивает срок службы редуктора.

Корончатые шестерни
Крестовины представляют собой набор небольших конических шестерен, которые включают в себя две ведущие шестерни (боковые шестерни дифференциала) и шестерни hvo (промежуточные шестерни дифференциала). Звездочки установлены внутри корпуса дифференциала. Вал-шестерня проходит через две шестерни и корпус. Две боковые шестерни имеют шлицы на внутренних концах осей.

Решатель дифференциальных уравнений — онлайн-инструмент

Поиск инструмента

Решатель дифференциальных уравнений

Инструмент / решатель для решения дифференциальных уравнений (например, разрешение для первой или второй степени) в соответствии с именем функции и переменной.

Результаты

Решатель дифференциальных уравнений — dCode

Тег (и): функции, символьные вычисления

Поделиться

dCode и другие

dCode является бесплатным, а его инструменты являются ценным подспорьем в играх, математике, геокэшинге, головоломках и задачах, которые нужно решать каждый день!
Предложение? обратная связь? Жук ? идея ? Запись в dCode !

Калькулятор дифференциальных уравнений

Инструмент / решатель для решения дифференциальных уравнений (например, разрешение для первой или второй степени) в соответствии с именем функции и переменной.

Ответы на вопросы

Как рассчитать дифференциальное уравнение на dCode?

Уравнение должно следовать строгому синтаксису, чтобы получить решение в программе решения дифференциальных уравнений:

— Используйте ‘для представления производной порядка 1,’ ‘для производной порядка 2,’ » для производной порядка 3 и т. Д.

Пример: f ‘+ f = 0

— Не указывайте переменную, которую требуется получить при дифференцировании.

Пример: f (x) отмечен как f, и переменная x должна быть указана во входных данных переменной.{-x} +1 $ с константой $ c_1 $

— Дифференцируема только функция, а не их комбинация

Пример: (1 / f) ‘недействительно, но 1 / (f’) правильно

Что такое дифференциальное уравнение? (определение)

Как добавить начальные значения / условия?

Можно добавить одно или несколько начальных условий в соответствующее поле, добавив логический оператор && между двумя уравнениями.

Пример: Запишите f ‘(0) = — 1 && f (1) = 0

Как найти значения констант c?

Используйте известную информацию о функции и ее производной (ах) в качестве начальных условий системы.

Пример: Положение объекта — $ h $ в начале эксперимента, напишите что-нибудь вроде $ f (0) = h $

Пример: Скорость объекта равна $ 0 $ через $ n $ секунд, напишите что-то вроде $ f ‘(n) = 0 $

Каковы обозначения дифференциальных уравнений?

Существует несколько обозначений функции f:

Пример: $$ f ‘(x) = \ frac {\ mathrm {d} f (x)} {\ mathrm {d} x} $$

Пример: $$ f » (x) = \ frac {\ mathrm {d} ^ 2 f (x)} {\ mathrm {d} x ^ 2} $$

Апостроф указывает порядок / степень происхождения, буква в скобках — переменная происхождения.

Показатель степени указывает порядок / степень деривации, буква знаменателя — переменная деривации.

Как пошагово решить дифференциальное уравнение?

Шаги вычислений решателя dCode не отображаются, потому что они представляют собой компьютерные операции, далекие от шагов процесса студента.

Задайте новый вопрос

Исходный код

dCode сохраняет право собственности на исходный код онлайн-инструмента «Решатель дифференциальных уравнений».За исключением явной лицензии с открытым исходным кодом (обозначенной CC / Creative Commons / free), любой алгоритм, апплет или фрагмент (конвертер, решатель, шифрование / дешифрование, кодирование / декодирование, шифрование / дешифрование, переводчик) или любая функция (преобразование, решение, дешифрование / encrypt, decipher / cipher, decode / encode, translate) написано на любом информатическом языке (PHP, Java, C #, Python, Javascript, Matlab и т. д.), доступ к данным, скриптам или API не будет бесплатным, то же самое для дифференциального уравнения Скачайте Solver для автономного использования на ПК, планшете, iPhone или Android!

Нужна помощь?

Пожалуйста, заходите в наше сообщество Discord, чтобы получить помощь!

Вопросы / комментарии

Сводка

Инструменты аналогичные

Поддержка

Форум / Справка

Ключевые слова

дифференциал, уравнение, дифференциал, дифференциал, порядок, степень, калькулятор

Ссылки




Источник: https: // www.dcode.fr/differential-equation-solver

© 2021 dCode — Идеальный «инструментарий» для решения любых игр / загадок / геокешинга / CTF.

Техникопедия: основы техники

Техникопедия: основы техники


---

Шестерни

По сути, шестерни — это устройства, передающие вращательное движение от одна ось к другой. Некоторые типы шестерен также могут привести к поступательное движение. Существуют десятки различных типов шестерни в промышленности, лишь некоторые из них воспроизведены в LEGO . В существование из LEGO шестерни на самом деле предшествует Техник или эксперт Builder возвращается к зубчатым колесам Samsonite 1960-е гг. Различные типы шестеренок LEGO и их основные функция и использование будут объяснены ниже.


Передаточное число

В простейшем случае набор шестерен приводит к одинаковой скорости вращения как на входе, так и на выходной мост. Это происходит, если обе шестерни имеют одинаковый номер зубов. Однако в большинстве случаев для переключения скорость и механическое преимущество между осями.Для простых передач как те, что используются в LEGO , вычисляя это передаточное число просто подсчитать количество зубьев на каждой шестерне и сравнение путем деления количества выходных зубьев на количество входных зубы. Например, если входная шестерня имеет 8 зубьев, а выходная шестерня имеет 24 зуба, тогда передаточное число 24/8 = 3. Стандартное в номенклатуре для этого следует использовать двоеточие и соотносить передаточное число с один, например 3: 1.

Итак, что значит иметь передаточное число 3: 1? Во-первых, это — отношение скоростей вращения осей.Снаряжение с меньшее количество зубьев всегда вращается быстрее, поэтому в этом примере 8-зубчатая шестерня вращается в 3 раза быстрее, чем 24 зубчатая шестерня. Во-вторых, соотношение крутящего момента обратное этого соотношения. В этом примере 8-зубая шестерня имеет в 3 раза меньший крутящий момент, чем 24-зубная шестерня.

Когда вы используете шестерни, чтобы что-то вращалось быстрее и производило меньше крутящий момент, это называется «повышением передачи». Вы можете использовать это, чтобы защищать последующие компоненты из-за высокого крутящего момента двигателя. Когда ты используйте шестерни, чтобы что-то вращалось медленнее и производить больше крутящего момента, Это является называется «передача вниз». Вы может использовать это, чтобы поднять что-нибудь тяжелый с маленьким мотором или кривошипом. Иногда вы можете не снаряжаться вверх или вниз, но просто используйте шестерни, чтобы получить крутящий момент от одной точки до другой без изменения скорости или крутящего момента.


Шестерни прямозубые

Шестерни прямозубые работают на осях, которые параллельно. На приведенной ниже анимации серая шестерня с 16 зубьями на Зеленая ось приводит в движение красную 24-зубчатую шестерню на желтой оси. Обратите внимание, что относительные скорости составляют 3: 2, что является соотношением их количество зубьев (24:16).Отметим также, что контур шестерни зубы не плоские. Используемый профиль называется эвольвентным и позволяет зубчатому колесу зубами катиться по каждому кроме слайда, который сводит к минимуму тряска и максимизирует эффективность. Также обратите внимание, что каждый ось имеет два блока Technic, используемых в качестве опорных подшипников. В в общем, вам нужно как минимум 2 подшипника, поддерживающие каждую ось, чтобы сбалансировать нагрузка на зуб шестерни, хотя можно использовать только один осевой штифт с пониженным КПД. Чем ближе вы сможете расположить подшипник к шестерню (например, черный кирпич), тем эффективнее она будет служба поддержки.Также обычно лучше размещать подшипники на любом стороне шестерни (например, синие кирпичи), чем положить их обоих на один боковая сторона. Одним из побочных эффектов пары прямозубых шестерен является то, что выходной ось вращается в направлении, противоположном направлению входной оси, что хорошо видно на анимации. Прямозубые шестерни самые распространенный тип зубчатой ​​передачи в Technic.



Некоторые цилиндрические зубчатые колеса были изготовлены еще до Technic и Expert Builder. существовали в 1960-х и 1970-х годах, но они не охватываются Техникопедия.Они были очень большими, от 9 до 42 зубов.


На изображении ниже показаны «стандартные» прямозубые цилиндрические шестерни. Три показанные светло-серого цвета (8 зуба, 24 зуба и 40 зуба) существовали от начиная с 1977 года и все еще производятся. Показанный зуб 16 in tan вышел в 1979 году. 24 зуба, показанные темно-серым цветом, были более сильная замена более старых 24 зубов, начиная с 1998 года. 24 зуба, показанные белым, представляют собой шестерню «сцепления», которая может проскальзывать. при превышении определенного крутящего момента. Это редко и впервые было замечено в 1997 г.Все они имеют одинаковый профиль зуба, поэтому любая прямозубая шестерня может использоваться с любой другой цилиндрической зубчатой ​​передачей. Также обратите внимание, что все зуб количество единиц кратно 8, что упрощает расчет передаточного числа.


Наконец, «двойные конические» шестерни могут также использоваться в качестве прямозубых шестерен. Они будут объяснены далее в разделе о фаске. шестерни. У них более широкие зубья, чем у обычных прямозубых шестерен, и может справиться с большим крутящим моментом.



Коническая шестерня

Конические шестерни работают на осях, которые не параллельно.Конические передачи могут быть изготовлены специально для осей на практически любой угол, но LEGO скос шестерни все сделаны для перпендикулярных осей (90 градусов). На анимации ниже красная шестерня на желтая ось вращает синюю шестерню на зеленой оси. Оси вращаются с одинаковой скоростью, потому что шестерни имеют одинаковое количество зубы. Конические шестерни имеют сложные формы зубьев, которые также создают комплекс сил на опорные оси. Следовательно, это даже важнее, чем для прямозубых шестерен, наличие соответствующих подшипников для опора осей.В в общем, вам нужно как минимум 2 подшипника, поддерживающие каждую ось, чтобы сбалансировать нагрузка на зуб шестерни, хотя можно использовать только один осевой штифт с пониженным КПД. Чем ближе вы сможете расположить подшипник к чем снаряжение, тем эффективнее оно обеспечит служба поддержки. В анимации специально использована специальная коробка передач. для этого. Прямозубые шестерни — вторая по частоте передача введите Техник.

На изображении ниже показаны основные конические шестерни. Светло-серый 14 зубчатая коническая шестерня была представлена ​​в 1980 году и использовалась много лет, в том числе в составе старого дифференциала сборка.В 1995 году была заменена конической шестерней с 12 зубьями. показано желтым. У этой шестерни есть перемычка между зубьями, и она поэтому намного сильнее и был использован в более новом дифференциале. В необычный 20 зуб коническая передача, показанная темно-серым цветом, была введена в 1999 году.


Показанные ниже двойные конические шестерни имеют такое название, потому что зубья скошены с двух сторон на лицевой стороне шестерни. Это делает их несколько более универсальны, чем обычные конические шестерни, но они также вдвое толще и поэтому занимают больше места.Они входят в 3 размеры: 12 зуб, 20 зуб и 36 зуб и начали вводить в 1999.



Червячная передача

Червячную передачу (или винт) можно представить в виде шестерни с одним зубом. LEGO червячный редуктор работает на оси, перпендикулярной ответной цилиндрической шестерне. Червячные передачи обладают некоторыми особенностями, которые отличают их от другие шестерни. Во-первых, они могут добиться очень высоких передач. в один этап. Поскольку червячная передача имеет только один зуб, Передаточное число — это просто количество зубьев сопряженной шестерни.За Например, червячная передача, соединенная с цилиндрической шестерней с 40 зубьями, имеет передаточное отношение 40: 1. Во-вторых, червячные передачи имеют гораздо большее трение (и меньшее КПД), чем у других типов передач. Это потому, что лицо зуба червячной передачи постоянно скользит по зубьям сцепное устройство. Это трение тем выше, чем больше нагрузка на снаряжение. Наконец, червячные передачи (как правило) не могут иметь обратный привод. На приведенной ниже анимации червячная передача на зеленой оси приводит в движение синяя прямозубая шестерня на красной оси.Но если повернуть красную ось как вход, червячная передача не вращается. Это полезно для блокировки вещи на месте, например, использование рукоятки для подъема и опускания лифта Ворота. И последнее, что нужно помнить о червячных передачах, это то, что существует сила созданный, который толкает шестерню вдоль оси (зеленая ось в анимация). Что-то нужно использовать, чтобы предотвратить это движение или шестерня соскользнет. Одна из возможностей — желтая коробка передач в анимации.


Червячная передача имеет длину немногим менее 2 шпилек.Множественный червь шестерни можно поставить в ряд, чтобы получился более длинный винт. Это даже возможно соединение червячной передачи с реечной передачей, хотя посадка не совсем так.



Зубчатая рейка

Реечная шестерня похожа на прямозубую шестерню, которая был развернут, чтобы лечь плашмя. Это средство преобразования вращательное движение от ответной прямозубой или ведущей шестерни к поступательному движение стойки. Шестерня вращается, она толкает зубчатую рейку по мере того как последующие зубы сетчатые. Передаточное число в в традиционном понимании, но чем меньше зубцов на ведущей шестерне, тем больше мощность будет доставлена ​​в стойку.Боковое движение Рейка пропорциональна количеству зубьев на шестерне. Эти шестерни наиболее традиционно используются для рулевого управления транспортных средств, но имеют много другие применения, включая удлинение телескопической стрелы крана.


Зубчатые рейки имеют широкий диапазон размеров. Самый распространенный размер — 4 длинные шпильки и крепится к пластине с помощью шпилек. Их можно разместить конец до конца, чтобы получилась более длинная стойка. Есть серия стоек одинаковой длины (8, 10, 12, 14) с отверстиями для штифтов на концах и открыты снизу, поэтому они могут скользить по шпилькам.Существует Стойка небольшая длиной 2,4 шпильки с шаровой опорой спереди. Наконец, есть длинная стойка на 13 шпилек с перпендикулярными соединениями оси. в конце (показано черным цветом).



Дифференциал


Раздел в работе

Доступно 3 различных каркаса дифференциала года. Светло-серый был выпущен в 1980 году и обычно использовался со старыми коническими шестернями с 14 зубьями. Кольцо шестерня имела 28 зубьев. Он был заменен тем, который был показан в темном старом серый в 1994 году.Обычно это использовалось с фаской 12 зубьев. шестерни. Большой зубчатый венец имел 24 зуба на большом конце и 16 зубьев. зубы на малом конце. Также в нем было углубление для проезда кольцо. Последняя версия, показанная в новом темно-сером цвете, была выпущена в 2008. Он имеет 28 конических зубьев на кольцевой шестерне и используется с конические шестерни с 12 зубьями.



Кольца приводные

Ведущее кольцо в сочетании с пара паразитных шестерен, которые не превращайте их оси опоры, позволяют функции, которые необходимо включить или отключить.Он скользит по гребенчатый соединитель осей который мы впервые увидели в 1993 году. Маленькие выступы на приводном кольце позволяют чтобы зафиксировать эти гребни, но все же скользить с некоторыми дополнительными сила. Ведущее кольцо захватывает продольные канавки на соединитель осей, заставляющий их вращаться вместе. По окружности канавка в середине кольца позволяет проталкивать его вдоль оси столяр в любом направлении. Набор из 4 ездовых собак с обеих сторон затем соединитесь с промежуточной шестерней с 16 зубьями, позволяя вращению холостого хода быть либо синхронизированным с осью, либо свободно вращаться.

Анимация показывает, как новые ведущие кольца работают для включения и отключите сцепление / промежуточные шестерни. Ведущее кольцо показано на красный. В нижние оси соединяются серым соединителем осей. Вождение кольцо вращается вместе с осями. Сначала приводное кольцо выключены, поэтому темно-серая и зеленая шестерни не работают и проскальзывает на оси. Затем ведущее кольцо включает зеленую шестерню. и таким образом управляет синей шестеренкой. Поскольку ведущее кольцо не использует зубья шестерни, но скорее использует четыре конических поводка, есть значительный люфт между ведущим кольцом и шестерней.Позволяет вождение кольцо должно быть зацеплено, даже когда оно и сопряженная промежуточная шестерня вращаются на разных скоростях.

Достаточно небольшое количество наборов содержало эти детали на лет. Обычно он используется либо в трансмиссии, используемой для переключения передач или в коробке передач, используемой для выбора между несколькими моторизованными функции. Приводное кольцо изначально всегда светло-серое, но имеет в последнее время обычно был красным.


Ротор с регулируемым шагом

Раздел в работе



Реечное рулевое управление Ackerman

Участок в работе



Подвеска

Раздел в работе

Подвеска продольного рычага

Участок в работе

Подвеска с двойным поперечным рычагом

Раздел в работе


Многие детали можно использовать для создания верхние и нижние рычаги управления, включая простые балки и подъемные рычаги, но имеется также ряд деталей специального назначения.В длинные ссылки в стиле Формулы-1, показанные черным цветом, впервые появились в 2000 году, но они появились только в нескольких наборах. Левый темно-серый рычаг управления появился в 1988 г. и был заменен на правый в 2008. Рука, показанная желтым, появлялась в большом количестве комплектуется с 1994 года.


За прошедшие годы появился ряд специальных ступиц с шаровыми шарнирами. на шкворнях и с дополнительными положениями для рулевого управления привязанность. Два в центре были доступны только в одном набор каждый, суперкар (8880 и 8865). Остальные найти легче, и желтый слева тоже. поддерживает соединение ведомой оси со ступицей с постоянной скоростью совместный.



4-стержневой рычажный механизм

Раздел в работе

Двигатели

Оригинал (квадратный поршень)

Раздел в работе

с изменениями (круглый поршень)

Раздел в работе

.