拒絕專業術語！詳解汽車差速器構造原理

汽車是我們日常生活中經常使用的交通工具。然而，汽車的起步并不容易，它體現了人類幾百年來的技術結晶。今天，我將向您解釋汽車差速器中一個非常不起眼但卻至關重要的裝置。汽車的動力來自哪里？傻子都知道是發動機！但是你有沒有想過在普通的兩輪驅動上，動力是如何從發動機傳遞到兩個輪胎的？由于發動機輸出的動力經過變速箱后只是一根傳動軸，而且有兩個驅動輪，這就需要一個把傳動軸的動力分成兩部分傳遞給車輪的裝置。這個裝置就是差速器！

為了解釋微分原理，我們首先引用百度百科中的解釋:

"...汽車轉彎時，車輪的軌跡是一條弧線。如果汽車向左轉彎，圓弧的中心在左邊。同時，右輪的圓弧比左輪的長。為了平衡這種差異，左輪應該慢一些，右輪應該快一些，用不同的速度來彌補距離的差異。”

"...普通差速器由行星齒輪、行星架、半軸齒輪等部分組成。發動機的動力通過傳動軸進入差速器，直接驅動行星架，再由行星輪驅動左右半軸分別驅動左右車輪。差速器的設計要求滿足:+=2。當汽車直線行駛時，左右車輪和行星架的轉速相等，處于平衡狀態，但當汽車轉彎時，三個車輪的平衡狀態被破壞，導致內輪轉速下降，外輪轉速上升。……"

“這種調整是自動的，其中涉及到能量消耗最小的原則，即地球上所有物體往往消耗的能量最少。比如你把一顆豆子放入碗中，豆子會自動停留在碗底，但絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置，它會自動選擇靜止而不是連續運動。同理，轉彎時車輪會自動趨向能耗最低的狀態，并根據轉彎半徑自動調整左右車輪的速度。轉彎時，由于外輪有滑動拖動現象，內輪有滑動轉動現象，此時兩個驅動輪會產生相反方向的附加力。由于‘能耗最小’的原理，必然會導致兩側車輪速度不同，破壞三者之間的平衡關系，通過半軸反映在半軸齒輪上，迫使行星齒輪轉動，使外側半軸速度加快，內側半軸速度減慢，從而實現兩側車輪速度的差異。”

對于專業人士來說，這篇文章可以到此結束，但作為普通的愛車人士，我們需要的不是死板的書本知識，所以有必要用通俗易懂的語言解釋清楚差速器是如何工作的。

●為什么要安裝差速器？

首先要說的是差速裝置安裝的位置，它的位置應該在傳動軸和左右半軸的相交處，變速箱輸出的動力在這里分配給左右半軸。至于為什么要裝差速器，就不用多解釋了。百度百科很清楚。我們都知道，直線行駛時左右驅動輪的轉速是一樣的，但轉彎時兩側車輪的距離不相等，所以車輪的轉速肯定會不一樣。差速器的功能是允許左右驅動輪以不同的速度行駛。

●差速器的結構:

其實說白了，整個差速器系統的核心就是四個齒輪:兩個行星齒輪和兩個與傳動軸連接的半軸齒輪。這四個齒輪都在差速器箱內，差速器箱與傳動軸連接，自行轉動。行駛時，其旋轉方向與車輪相同。

我們可以用一個球體來解釋微分問題！我們假設這個球體和地球一樣，有兩極和以兩極連線為軸的自傳。這個球體可以理解為差速器箱，這個箱的兩極與汽車的左右半軸連接。這里安裝了兩個半軸齒輪，兩個齒輪中心的連線是差速器箱的旋轉軸。

除了兩個半軸齒輪，還有兩個行星齒輪。了解兩個行星齒輪的狀態是理解差動原理的關鍵。以剛才提到的球體為例。兩個齒輪相對安裝，與半軸齒輪垂直，相當于6點和12點。這兩個齒輪往往要反方向轉動，才能實現差速動作。在自我旋轉的過程中，外殼會隨著兩個齒輪旋轉。

這四個齒輪雖然安裝在殼體內部，但都可以獨立于差速器殼體旋轉，但它們相互嚙合，每個齒輪的兩側都與另外兩個齒輪嚙合。只要其中一個齒輪轉動，另外三個齒輪就會一起轉動，其中一個齒輪向某個方向轉動，與之相對的另一個齒輪也必須向相反的方向轉動！這個現象可以通過實驗來驗證:如果一輛車的兩個驅動輪都懸空空，一個車輪轉動，另一個車輪就會反方向轉動。

●差速器的工作原理:

“車輛直行時的差速狀態”

直線行駛時，左右驅動輪的阻力大致相同。發動機輸出的動力首先傳遞到差速器殼，使差速器殼開始轉動。接下來，我們應該把動力從外殼傳遞到左右半軸。我們可以理解為兩邊的半軸齒輪是互相“競爭”的。因為兩邊車輪的阻力是一樣的，所以都無法突破另一邊。因此，差速器殼體中的行星齒輪隨殼體一起旋轉，不會同時旋轉。兩個行星齒輪咬合兩個半軸齒輪，同速旋轉，讓汽車直線行駛！

“一個輪子遇到阻力”

假設車輛現在左轉，左驅動輪會行駛一小段距離，會產生相對較大的阻力。差速器殼通過齒輪與輸出軸連接，在傳動軸轉速不變的情況下，差速器殼的轉速不會改變，所以左半軸齒輪會比差速器殼轉動慢，相當于行星齒輪驅動左半軸更費力。此時，行星齒輪會產生自轉，將更多的扭矩傳遞給右半軸齒輪。由于行星齒輪的公轉加上自身的自轉，右半軸齒輪會在差速器殼轉速的基礎上增加，使右輪比左輪轉得快，從而使車輛平穩。

為了讓大家更容易理解微分的原理，我就用上面的視頻來解釋一下。首先，視頻中的差別和我們之前講的差別有點不一樣。視頻中的差速器有四個行星齒輪，而我們所說的差速器有兩個行星齒輪。其實你不用在意行星齒輪的數量，本質原理是一樣的。

在這個視頻中，從屏幕最左邊延伸出來的軸就是傳動軸，發動機輸出的動力通過傳動軸傳遞到差速器殼。視頻中最大的齒輪固定在差速器殼上，這個大齒輪的轉動相當于差速器殼的轉動。

在視頻的前7秒，演示了車輛轉彎時的狀態。我們可以清楚地看到，下半軸比另一個半軸和差速器殼慢。此時，差速器箱中的行星齒輪將旋轉并將扭矩傳遞給另一半軸。從第7秒到第14秒，演示直線行駛，兩側阻力相同，所以殼體內的行星齒輪不會轉動，兩側半軸轉速相同。第14秒后，證明上半軸遇到阻力。

●普通差速器的缺點:

現在有一個問題:如果驅動輪的一側失去抓地力，為什么車輛不能前進？那是因為當一個車輪失去對地面的抓地力時，這個側輪的阻力等于零，而另一個側輪的阻力對于失去對地面抓地力的一側來說太大了。隨著外殼旋轉的同時，差速器中的行星齒輪會瘋狂旋轉，不斷將動力傳遞給失去地面抓地力的側輪，所以汽車只會停留在原地。

所以可以說，我們日常生活中接觸到的兩輪驅動家用車其實是非常脆弱的。只要路面鋪得不好或泥濘，就有可能拋錨！這與這輛車的馬力無關。這也是為什么很多高性能車和越野車都配備限滑差速器的原因。

限滑差速器的作用是，如果左右半軸之間的速度差過大，限滑差速器會鎖住普通差速器，使動力在左右半軸之間合理分配。但有些專業越野車配備了四驅裝置和差速鎖，當抓地力不足時，通過手動控制或電子裝置鎖止差速器。此時差速器不工作，動力均勻分配到四個車輪，幫助車輛脫困。四輪驅動裝置的原理將在下面的文章中詳細解釋。

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