差速器設計的案例
托森差速器
在汽車領域，差速器是一種關鍵的傳動部件，它負責將發動機產生的動力傳遞到車輪，并允許左右車輪在轉彎時以不同的速度旋轉，以保持車輛的穩定性和牽引力。差速器的性能直接影響到車輛的操控性和駕駛體驗。在各種差速器設計中，托森差速器（ Torsen differential ）以其獨特的工作原理和優異的性能而著稱，成為了高性能汽車差速器的代表。
奧迪Q7是一?款采用?托森差速器的汽車。與奧迪Q5一樣，它采用了全時四驅系統，這個系統的核心就是托森中央差速器結構。奧迪Q7的四驅系統被稱為quattro，這是奧迪特有的標志。
一、托森差速器的結構
托森差速器與變速器后端蓋相連，主要功用是傳遞發動機功率和平衡前、后橋轉速，其結構如圖 1所示。它將差速器齒輪軸 1與驅動軸 4分別相連的兩個蝸桿置于托森差速器殼內，并分別與三個蝸輪 8相嚙合，構成了六對蝸輪副。蝸輪的軸沿差速器外殼 3圓形斷面的三個等弦長位置處安裝，每個蝸輪軸7 上固有兩個直齒圓柱齒輪 6 ，而在同一位置弦上的兩個蝸輪軸上的直齒圓柱齒輪相互嚙合。
由發動機輸出經變速 器傳來的動力，經過空心軸帶動至托森差速器外殼旋轉，然后通過蝸桿軸，促使三個蝸輪旋轉，三個蝸輪又帶動蝸桿旋轉，由此將動力分別傳遞給差速器齒輪軸和驅動軸，最后由差速器齒輪軸將動力傳至驅動前橋，驅動軸將動力傳至驅動后橋。
圖2 托森差速器結構
二、工作原理
想象一下，當你駕駛汽車在直路上飛馳，或者在蜿蜒的山路上優雅轉彎，你的汽車是如何做到既穩定又靈活的呢？這背后，Torsen差速器功不可沒。下面，讓我們一起來揭開Torsen差速器的神秘面紗，用最簡單的方式理解它的原理。
展開 ADAMS汽車差速器模擬仿真
汽車差速器建模及仿真
簡介
車輛差速器是一種差速傳動裝置，車輛在轉彎過程中，內外兩側的車輪行走的距離是不相同的，如果兩輪處同一軸上會出現角速度相同，而行駛距離不同，最終出現打滑。實際上即使車輛直行時，也會因為胎壓、輪胎磨損程度、裝配精度等問題而滾動半徑不相同。而打滑會造成輪胎的異常磨損、能量消耗過大、轉向失效等為題，因此需要增加差速器保證兩側車輪的純滾動。
本文主要通過ADAMS/View建立差速器模型，并且將其應用在簡化的小車上進行仿真分析。
1.差速器建模
差速器主要由行星齒輪、半軸齒輪、驅動齒輪、從動齒輪等組成，本次差速器的建立主要基于view中的Machinery模塊（也可以通過CAD軟件建立導入），具體的建立方法如下所示：首先點擊Machinery，選擇齒輪組，然后選擇錐齒輪（Bevel）。
展開 差速器的工作原理
差速器的工作原理
汽車差速器結構原理解析
所以為了應付差速器這一弱點，就會在差速器采用限滑或鎖死的方法，在汽車驅動輪失去附著力時減弱或讓差速器失去差速作用，是左右兩側驅動輪都可以得到相同的扭矩。
4● 什么是限滑差速器？
為了防止車輪打滑而無法脫困的弱點，差速器鎖應用而生。但是差速器的鎖死裝置在分離和接合時會影響汽車行駛的穩定性。而限滑差速器（LSD）啟動柔和，有較好的駕駛穩定性和舒適性，不少城市SUV和四驅轎車都采用限滑差速器。
限滑差速器主要通過摩擦片來實現動力的分配。其殼體內有多片離合器，一旦某組車輪打滑，利用車輪差的作用，會自動把部分動力傳遞到沒有打滑的車輪，從而擺脫困境。不過在長時間重負荷、高強度越野時，會影響它的可靠性。
5● 托森差速器是如何工作？
跟前面說的環形齒輪結構的差速器不同的是，托森差速器內部為蝸輪蝸桿行星齒輪結構。托森差速器一般在四驅汽車上作為中央差速用。
它的工作是純機械的而無需任何電子系統介入，基本原理是利用蝸輪蝸桿的單向傳動（運動只能從蝸桿傳遞到蝸輪，反之發生自鎖）特性，因此比電子液壓控制的中央差速系統能更及時可靠地調節前后扭矩分配。
上圖為奧迪A4 Quattro四驅系統中，托森中央差速器（Torsen）在不同路況時對前后輪的動力分配情況。
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一種壓鑄鋁合金差速器殼體的缺陷分析及改善 ￥500
一種壓鑄鋁合金差速器殼體的缺陷分析及改善
大型螺旋篩網離心機國產化
離心機關鍵部件差速器的精度越高，對物料的適應性越好，此前國內企業一直受制于大型離心機專用差速器總成無法國產。
“大型離心機差速器設計要點可以概括為以下三點，一是連續運行設計壽命要達到40000小時以上;二是輸出扭矩要超過27000NM，設計轉速超過3000rpm;三是要滿足高溫、潮濕、震動大、扭矩沖擊大、有腐蝕性等綜合工況使用條件?！背虒W飛總結道，大型差速器從原材料的選用到生產制造、熱處理工藝、各部件配合、裝配工藝等都要有極高的要求。
南京新篩分公司的研發團隊通過多次反復實驗和研究，自主研發出大型差速器，性能達到國外進口設備水平，且在復雜工況條件下，使用壽命比進口部件延長50%以上。
該公司在2012年成功生產出第一臺大型離心機差速器后，又于2016年生產出直徑1000mm的螺旋篩網離心機，今年他們在原有基礎上，生產出直徑1100mm的螺旋篩網離心機，同時也實現了整機國產化。
該公司開發的螺旋篩網系列離心機為連續進出料的全自動離心機。程學飛介紹，1100機型采用模塊化設計，主要由液壓單元、驅動單元、過流部件單元、外殼和機架單元4部分組成。其核心部件采用專業分析儀來檢測材質和精度，力求每個部件做到精益求精。
動平衡是檢驗離心機平穩度的關鍵指標?！拔覀儾捎昧烁呔葎悠胶鈾C，動平衡精度參照G6.3級標準，每個部件的不平衡量小于1mg?！背虒W飛介紹說。
下圖為該公司員工正在調試即將出廠的1100機型離心機。
展開 純電動汽車減速器的可靠性研究
而高速軸承為尼龍保持架，抗沖擊能力差，后來改成鋼保持架的軸承后，順利通過了臺架試驗和整車道路試驗。
2.提高仿真分析能力，優化設計
利用MASTA軟件對電驅動傳動系統進行建模，將設計載荷譜輸入后，可對殼體應力、齒輪、軸承壽命和NVH等進行仿真分析。
差速器的仿真分析需要聯合多體動力學分析軟件ADAMS、有限元分析軟件Abaqus和有限元前處理軟件HyperMesh等，差速器設計的總體技術思路如圖3所示。
圖3 差速器設計的技術思路
將差速器總成三維模型導入ADAMS中，設置材料屬性、約束關系等參數，建立差速器運動仿真模型。
將輸入載荷工況導入ADAMS運動仿真模型中，分析差速器齒輪嚙合過程中的嚙合力變化和差速器齒輪嚙合激勵頻譜圖，如圖4所示。差速器齒輪嚙合過程中的嚙合力變化直接影響到齒輪接觸應力和NVH性能，差速器總成失效和轉彎異響與嚙合力變化范圍息息相關。
展開 復雜機械動圖，工程師未必都能看得懂
04 齒輪傳動
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此結構類似于汽車差速器，主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及齒輪架組成。
發動機的動力經傳動軸進入差速器，直接驅動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足:(左半軸轉速)+(右半軸轉速)=2(行星輪架轉速)。當汽車直行時，左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處于平衡狀態，而在汽車轉彎時三者平衡狀態被破壞，導致內側輪轉速減小，外側輪轉速增加。
▲這個是什么，有大神知道的嗎？
文章來源：機械cax360
復雜機械動圖，全懂的都是牛人！
04 齒輪傳動
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此結構類似于汽車差速器，主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及齒輪架組成。
發動機的動力經傳動軸進入差速器，直接驅動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足:(左半軸轉速)+(右半軸轉速)=2(行星輪架轉速)。當汽車直行時，左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處于平衡狀態，而在汽車轉彎時三者平衡狀態被破壞，導致內側輪轉速減小，外側輪轉速增加。
05 縫紉機原理
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大多數縫紉機的基本原理都是相同的。汽車的核心是內燃機引擎，縫紉機的核心是線圈縫合系統?？p紉機只需將針部分穿過織物。在機針上，針眼就在尖頭的后面，而不是在針的尾端。針固定在針桿上，針桿由電機通過一系列的齒輪和凸輪牽引做上下運動。當針的尖端穿過織物時，它在一面向另一面拉出一個小線圈。織物下面的一個裝置會抓住這個線圈，然后將其包住另一根線或者同一根線的另一個線圈。
06 機械手
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機械手主要由手部、運動機構和控制系統三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢?？刂葡到y是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩定的閉環控制。
大家知道這個機構是干什么的？
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展開 Eaton差速鎖控制器
概述
汽車差速器可以使同一驅動軸的左、右車輪實現以不同的轉速轉動，當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時，保證兩側驅動車輪作純滾動運動。但是，當兩個車輪中有一個車輪發生打滑時，由于差速器本身的設計結構，扭矩被分配給了打滑的車輪，從而使車輛失去動力無法前行。差速鎖可以實現差速器的鎖止，禁止差動功能，保證動力可以傳遞給兩個車輪，讓汽車擺脫困境。
Eaton差速鎖是行業內較好的差速鎖解決方案。經緯恒潤基于汽車電子行業領域豐富的研發經驗，為Eaton差速鎖提供具備市場競爭力的電子控制單元。配套Eaton差速鎖的電子控制單元是經緯恒潤開發的第2代差速鎖電子控制單元。
基于之前的差速鎖電子控制單元的開發經驗，經緯恒潤積極開發了第3代差速鎖電子控制單元，該電子控制單元滿足ISO26262 ASIL-B功能安全等級型。
產品特性
平臺化設計，通過診斷工具配置不同功能，便于整車廠進行二次開發，以滿足不同車型配置
支持CAN-FD，具有網絡安全、FOTA等功能
系統滿足ISO16750、CISPR25-2008，ISO7637，ISO11452，ISO10605規定的電性能及EMC性能要求
使用壽命長，按照15年或25萬公里使用壽命開發
功能安全等級ASIL-B
控制原理
接收CAN線或硬線差速鎖控制信號控制線圈電流執行解鎖、鎖止動作
控制器可反饋差速鎖差速狀態、故障狀態等信息
根據地形信息在特定情況下執行自動上鎖、解鎖
主要參數
展開 汽車差速鎖控制器
概述
汽車差速器可以使同一驅動軸的左、右車輪實現以不同的轉速轉動，當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時，保證兩側驅動車輪作純滾動運動。但是，當兩個車輪中有一個車輪發生打滑時，由于差速器本身的設計結構，扭矩被分配給了打滑的車輪，從而使車輛失去動力無法前行。差速鎖可以實現差速器的鎖止，禁止差動功能，保證動力可以傳遞給兩個車輪，讓汽車擺脫困境。
Eaton 差速鎖是行業內較好的差速鎖解決方案。經緯恒潤基于汽車電子行業領域豐富的研發經驗，為 Eaton 差速鎖提供具備市場競爭力的電子控制單元。配套 Eaton 差速鎖的電子控制單元是經緯恒潤開發的第 2 代差速鎖電子控制單元。
基于之前的差速鎖電子控制單元的開發經驗，經緯恒潤積極開發了第 3 代差速鎖電子控制單元，該電子控制單元滿足ISO26262 ASIL-B 功能安全等級，后期適配長城汽車、北汽越野等國內標桿車型。
產品特性
? 平臺化設計，通過診斷工具配置不同功能，便于整車廠進行二次開發，以滿足不同車型配置
? 支持 CAN-FD，具有網絡安全、FOTA 等功能
? 系統滿足 ISO16750、CISPR25-2008，ISO7637，ISO11452，ISO10605 規定的電性能及 EMC 性能要求
? 使用壽命長，按照 15 年或 25 萬公里使用壽命開發
? 功能安全等級ASIL-B
控制原理
? 接收 CAN 線或硬線差速鎖控制信號控制線圈電流執行解鎖、 鎖止動作
? 控制器可反饋差速鎖差速狀態、故障狀態等信息
? 根據地形信息在特定情況下執行自動上鎖、解鎖
主要參數
配套客戶
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誠智鵬3DCC V6.0震撼發布！10大創新引領行業變革
03、智能裝配：智能約束驅動仿真效率提升
在復雜的裝配設計與仿真過程中，如何高效、準確地生成裝配關系及約束，成為了行業中的一大難題。傳統裝配設計中，手動設置約束不僅繁瑣且易出錯，尤其在面對多變的設計需求和復雜的裝配關系時，設計效率和仿真效果常常受到限制。
3DCC V6.0版本通過引入基于仿真目標的自動裝配和基于KAG技術的模型約束智能生成，全面提升裝配設計的智能化與自動化水平。通過該功能，設計人員可以根據仿真目標自動生成裝配關系及約束條件，系統將智能分析設計要求，基于KAG技術智能推演出最佳約束配置，無需人工干預，極大提升了裝配仿真效率。
04、齒輪傳動精度設計：智能識別，破解設計難題
在現代機械傳動領域，齒輪系統的設計精度直接關系到設備的性能與使用壽命。尤其是在差速器精度設計中，面臨著錐齒輪側隙計算精度設計困難、間隙匹配性對半軸齒輪、行星齒輪、殼體及墊片壽命的影響，以及對NVH（噪聲、振動）性能的嚴格要求，這些問題長期困擾著設計師。
針對這一行業痛點，3DCC V6.0版本推出了強大的齒輪傳動精度設計功能，通過引入智能識別嚙合位置和高精度嚙合模擬，系統能夠自動識別齒輪嚙合位置并準確計算齒輪的嚙合公差，消除了傳統手工測量的不確定性。
另外，3DCC V6.0還解決了直齒/錐齒齒輪擬合、變位齒輪、齒輪側隙、端面傾斜、回轉誤差、傳動誤差等一系列齒輪精度設計中的復雜問題。
05、物理裝配模擬：載荷與公差耦合分析，提升仿真精度
在現代工程設計中，CAE與公差的耦合仿真是提升產品設計精度和性能的關鍵技術。然而，如何有效將CAE仿真結果與公差仿真結果相結合，并利用兩者之間的反饋機制進行迭代優化，一直是行業面臨的一大挑戰。
展開 蔚來EP9為什么比邁凱輪塞納慢？
但反觀Senna，因為 有限滑差速器，動力可以完美分配到內外側輪胎，外側輪胎扭矩大，內側輪胎扭矩小，整個后軸可 以完全地提供最大功率。所以OptimumLap的簡化仿真，是按照傳統燃油車的布局設計的，更能真實反映Senna的成績，而高估了EP9的成績。
為什么我猜測是這個原因，因為仿真軟件沒有要求我告訴它這車子是四輪獨立驅動的。所以說，盡 管EP9峰值功率有1 MW，并且是四輪驅動，但是并不是任何時候都能完整地用到這1 MW的。 那么現在我就有了一個想法，EP9不太適合這條賽道，那怎么樣讓他適合呢？
我做了三件事情，一 是把功率直接減半，變成500 kW，二是把四驅改為后驅，所以假設這500 kW動力直接驅動后輪， 用差速器把動力分配給兩個車輪。三是把單級減速箱改成了兩檔的變速箱（齒比分別為1.9和1）， 那再來跑仿真，會怎么樣呢?這車我叫他EP4.5。注意，即使功率減半，我車重還是1.7噸，沒有調 過。下面是所有成績的匯總。
根據我對于OptimumLap軟件的理解，我把車子設定成后驅+差速器的設計，仿真的成績應該會比 較接近真實成績。也就是說，哪怕功率減半，只要500 kW能一直輸出，那借助EP9的氣動優勢，它還是可以在Eboladrome比Senna快。下面這張圖就很明顯表現出來了這一點。
EP4.5盡 管功率低，車子重，加速比Senna慢，但是過彎性能太強了，彌補了功率的不足。所以，實際EP9 的成績不好可能也是空氣動力學套件并沒有那么強的原因造成的。
寫在最后
? 如果只看功率、車重、空氣動力學，假設輪胎一樣。EP9肯定比Senna快。
? 回去看最開始百公里加速的成績，會發現兩車幾乎沒差。這很令我詫異。
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