[发明专利]一种高性能变传动比差速器

说明书

本发明属于机械制造领域。

差速器是各种类型的汽车、装载机等工程机械中的一个重要部件，它的作用是使车辆的两个驱动轮可以以不同速度旋转，从而使车辆能够转弯。常用的差速器原理可见图1，它的两个驱动轮上分配的扭矩是基本相等的。如果其中一个驱动轮陷在泥里打滑时，另一侧的驱动轮也传递不了太大的扭矩，车辆也就很难自动脱出困境，这是在难行路面上行驶的车辆常会遇到的问题。

为了克服这一缺点，需要采取一些措施，使得两驱动轮上的扭矩分配有可能根据需要改变。目前应用的办法有三个，（1）采用差速锁，（2）采用高摩擦式差速器，（3）采用变传动比差速器。采用差速锁的好处是锁紧系数（慢转轮与快转轮传递扭矩之比的最大值）为无穷大，缺点是差速锁只有当车辆陷住时才能接合，使用很不方便，而且车辆陷住后已失去惯性，再要拔出泥地不容易。此外，如果司机忘了打开差速锁就进行转弯，则容易发生翻车事故。另外在结构上还需要附加一套操作装置。

高摩擦式差速器的锁紧系数也可做得较大，但是它们的结构复杂，使用寿命短，也不是一种理想的结构。

变传动比差速器的主要特点是采用了特殊设计的差速器齿轮齿形，当一侧驱动轮出现打滑趋向时，它会比另一侧车轮转得略快，此时上述特殊齿形促使差速器中的行星轮偏离平衡位置，而使分配到快转轮和慢转轮上的扭矩不等（快转轮上的小，慢转轮上的大）从而起到了防止打滑现象的作用。由于这种差速器仅需改变齿轮的齿形而不要增加别的零件，所以结构简单，使用方便。

但是目前国外研制和使用的变传动比差速器的性能不高，锁紧系数只能达到1.5，例如美国大道奇车上用的差速器，不能满足大多数在恶劣路面上行驶的车辆的需要，加之这种齿轮的齿形加工困难，一般工厂无法制造，因而应用不广泛，还不能取代差速锁或高摩擦式差速器。

本发明就是针对上述不足，研制一种锁紧系数更大，性能更好的变传动比差速器。

本发明所提供的高性能变传动比差速器由驱动、传动轴、差速器、半轴齿轮、行星齿轮等组成，其要点在于半轴齿轮和行星齿轮分度锥以上部分齿廓为其配偶齿轮分度锥以下部分齿廓按

d Φ (1 ) d Φ ( 2 ) = Z 2Z 1 〔 1-CratSin ( Z 2 Φ (2) ) + C (1 - rat) Sin (3Z 2 Φ (2) ) 〕 ]]>

给出的运动规律得到的共轭齿面，Z₁-半轴轮齿数、Z₂-行星轮齿数，Φ^（1）-半轴轮转角，Φ^（2）-行星轮转角，C-传动比变化系数，其最佳取值范围可为0.12-0.20，rat-分配系数，其最佳取值范围为0.90-1，半轴齿轮和行星齿轮分度锥以下部分齿面形状分别为锥顶位于分度锥顶点的两个相切的圆锥面的一部分，锥顶半角分别用Γ^（1）和Γ^（2）来表示，Γ^（2）的最佳取值范围可为30°～60°，Γ^（1）则由Γ^（1）＝tg^-11/(kp-ctgΓ⁽²⁾) 来确定，式中Kp表示分度锥处的诱导法曲率。