1.Для рационального распределения вращающих моментов между ведущими мостами или колесами.
2.Для обеспечения вращения колес с отличающимися скоростями.
Дифференциал обеспечивает передачу крутящих моментов на колеса, которые вращаются с различными угловыми скоростями при движении на повороте, по неровной дороге и при неизбежном различии радиусов качения ведущих колес.
Требования к дифференциалам: рациональное распределение вращающих моментов между ведущими мостами или колесами, минимальная масса и размеры при максимальной надежности, высокая технологичность, высокий КПД и малый шум.
· В зависимости от места расположения дифференциалы бывают: межколесными, межосевыми, межтележечными и межбортовыми.
· По конструкции применяют дифференциалы: шестеренчатые, кулачковые, червячные, с муфтами свободного хода. В качестве межосевых обычно применяют дифференциалы с цилиндрическими зубчатыми колесами
· По соотношению моментов между ведомыми валами различают дифференциалы, представленные на (рис.7.14).
.
Кинематические и силовые соотношения в дифференциале
1.Кинематика дифференциала.Передаточное отношение при остановленном корпусе D (водиле h) дифференциала
Отсюда и
(7.11)
Рис. 7.14
В автомобилях . В автомобилестроении принято считать │uD│≥0. В схемах по рис.7.15 . Если (рис. 7.15,а), то и дифференциал называют симметричным, а при (рис. 7.15,б) - дифференциал несимметричный.
Если дифференциал симметричный, то при остановленном корпусе автомобильные колеса вращаются в противоположные стороны с одинаковыми скоростями. В этом случае
. (7.12)
Скорости вращения колес определяются направлением движения автомобиля, профилем дороги, диаметрами колес и условиями их взаимодействия с дорогой. Представляют интерес два случая:
1.) Колеса вращаются с одинаковыми угловыми скоростями . Такой случай возникает при прямолинейном движении колес одинакового диаметра по ровной дороге без скольжения. Тогда т.е. они равны скорости вращения корпуса дифференциала, а по схеме, представленной на рис. 7.15,а, и скорости вращения колеса главной передачи.
2.)Одно из колес, например, первое, неподвижно . Тогда , т.е. колесо автомобиля вращается в два раза быстрее колеса главной передачи.
Рис. 7.15
ЛЕКЦИЯ 24:
Силовые соотношения
Из условия равновесия внешних крутящих моментов, приложенных к корпусу дифференциала (водилу) и выходным валам
. (7.13)
Из условия баланса мощностей
, (7.14)
где -мощности на корпусе дифференциала (на входе), на выходных валах и мощность потерь на трение.
Принимая во внимание, что , с учетом (7.12) получим
.
Отсюда
Теперь
Отсюда получаем окончательно
, (7.15)
где - момент трения. (7.16)
Из (7.13) и (7.15) получаем
(7.17)
При симметричном дифференциале и из (7.15) и (7.17) получаем
, (7.18)
В реальных дифференциалах с коническими или цилиндрическими зубчатыми колесами внутреннее трение мало и они распределяют крутящий момент между полуосями почти поровну.
Таким образом, в отсутствие потерь на трение вращающие моменты на выходных валах симметричного дифференциала равны между собой независимо от условий движения автомобиля.Это важнейшее свойство симметричного дифференциала, определяющее в значительной степени эксплуатационные свойства автомобиля.
При наличии потерь на трение из (7.18)
(7.19)
Момент трения , если . Полученное соотношение вместе с (7.19) означает, что вращающий момент больше на том колесе, на котором угловая скорость меньше, т.е. на отстающем. А, следовательно, на забегающем колесе момент трения меньше.
Для несимметричного дифференциала (рис.7.15,б) в отсутствие потерь на трение из (7.15) и (7.17)
т.е. отношение вращающих моментов равно по модулю передаточному отношению дифференциала.