夏洪，史建鹏
东风汽车公司技术中心，武汉430056
[摘要] 提出了分动器转矩分配比确定理论。以某越野车为例，分五种工况对此进行了仿真分析计算，得出了与试验相吻合的结论。
叙词：分动器，转矩分配比，CRUISE 软件
1．前言
分动器是全轮驱动汽车（以四轮驱动为例）非同于一般汽车的关键总成。其主要功能是将变速器输出的动力，分配到前、后驱动轴上。目前，四轮驱动汽车所装备的分动器总成，更多采用的是具备限滑差速能力的差速器机构。转矩分配比是评价带限滑差速装置分动器的限滑能力的重要指标。转矩分配比反映了限滑差速装置本身分配转矩能力的大小，它取决于限滑差速装置的结构型式。
2．应用分析
2.1 带平行轴螺旋齿轮有限差滑差速器的分动器工作原理
某越野汽车采用的分动器是带平行轴螺旋齿轮有限差滑差速器的分动器。其差速器的结构图如图1所示，主要有差速器壳体1、旋向相异的行星齿轮2、右半轴齿轮3、左半轴齿轮4、传动轴轴承5、右端盖6和左端盖7组成。6个行星齿轮2空套在差速器壳体1上；左侧行星齿轮2与左半轴齿轮4相啮合，右侧行星齿轮2与右半轴齿轮3相啮合；左、右两行星齿轮2相互啮合。
当汽车行驶在良好的铺装路面上时，认为其前、后车轮与地面接触的附着系数相等。动力由动力源传递给差速器壳体1时，由于差速器前、后输出扭矩满足设定的扭矩分配要求，因此，差速器不起差速作用。差速器壳体1带动行星齿轮2旋转；由于壳体、端盖及地面与车轮的阻力传递到半轴齿轮3、4的摩擦阻力及两半轴齿轮间的摩擦片等因素的影响，动力输入大于受到的阻力，故行星齿轮2带动半轴齿轮3、4同向旋转，实现了动力的传输。此时，行星齿轮2不自转，仅带动半轴齿轮公转。行星齿轮2与半轴齿轮所接触的螺旋齿的受力见图2所示。c F 为行星齿轮所受的摩擦阻力的合力；s F 为压力角产生的分离力；th F 为螺旋角产生的排斥力；ta F 为半轴齿轮与行星齿轮间的切线力。
图1 平行轴螺旋齿轮有限差滑差速器结构图
1.差速器壳体、
2.行星齿轮、
3.右半轴齿轮、
4.左
半轴齿轮、5.传动轴轴承、6.右端盖、7.左端盖
图2 行星齿轮与半轴齿轮所接触的
螺旋齿的受力图
当汽车行驶在前、后车轮与地面接触的附着系数不相等的路面上时，如对接
路面或对开路面，造成其前、后轴的输出力不相等，这时差速器起作用。如前轴
的路面附着力矩比后轴的小，则前轴的行星齿轮2用较小的力矩，可以驱使左半
1吨等于多少公升轴齿轮4旋转，而后轴由于较大的阻力矩，需用较大的力矩才能克服其阻力矩。
但由于两行星齿轮2相互啮合，右侧的行星齿轮限制左侧的行星齿轮旋转，这样
左侧的行星齿轮为了旋转而将部分力矩传递给了右侧，直至左、右两侧的半轴齿
轮同时转动，即输入到左侧的力矩传递给右侧，从而实现了差动功能。即行星齿
轮绕半轴齿轮公转的同时也自转。
2.2 由负荷率确定的转矩分配比
该越野车采用的驱动轴的输入、输出转矩量见表1。
两桶油表1：驱动轴输入、输出转矩表
规格输出转矩（N.m）输入转矩（N.m）前驱动轴 1000 624.5 后驱动轴 1850 1171 根据理想的分动器设计转矩分配比应与驱动轴负荷率相匹配，由表1和公式
(5)可以得到转矩分配比
1
χ=0.533，即分动器前、后输出转矩比例为1:1.875。
2.3 由路面附着率确定的转矩分配比
在平路上等速行驶工况所需转矩分配比与汽车静态时的轴荷比相等。根据公χ=0.626，即分动器前、后输出转矩比例为1:1.597。
式(11)，可以得到
1
同样，在上坡等速行驶时，根据该车最大爬坡度的要求，由公式(13)，可以χ=0.725。转矩分配比为1:1.379。
得到
1
傲虎多少钱2.4转矩分配比确定
根据上述三种工况，和实际该车所采用的分扭比见表2。
表2：实际分扭比和三种工况对比表
负荷率 静态时的轴荷 上坡等速行驶 实际采用前、后输出转矩比例 1:1.8751:1.5971:1.3791:1.7转矩分配比 0.533 0.626 0.725 0.59 3．应用仿真分析
运用A VL 公司的CRUISE软件对上述理论推导所确定的分动器转矩分配比，就某越野车所采用的整车结构参数，进行仿真分析。该软件主要用于计算和优化汽车的传动系统、制动系统及发动机的匹配和
性能预测。其主要包括评价各种行驶工况（如FTP72，ECER15，UDC，NEDC等）加速性能、最大车速、爬坡能力等。不计免赔是什么意思
根据理论研究的四种情况，另外增加前、后转矩平均分配的情况，即分扭比为1，故分动器的转矩分配比设定了五种工况：工况一是0.533；工况二是0.59；工况三是0.626；工况四是0.725；工况五是1，就其爬坡能力、汽车最高行驶速度、整车加速性能和驱动能力进行比较分析。
3.1 爬坡度、车速和发动机转速的对比分析
从仿真计算分析中，可以得到分动器的转矩分配比对整车的车速和爬坡度的影响。
一是车速受转矩分配比的影响较小，几乎可以认为对车速没有影响，这是因为在良好的铺装路面上，对车速产生作用的是发动机转速、车轮半径和总传动比。而分动器的转矩近似地看作对汽车车速不存在影响。
二是随着转矩分配比的不同，爬坡度也随之变化，其中汽车爬坡能力最强在
长安马自达多少钱一档，各工况计算对比关系见表3。爬坡能力最差的是扭矩平均分配的工况，最好是按照静轴荷分配的工况，其差别为4.5%。
dx3表3 不同工况下，转矩分配比与最大爬坡度对比
序号 转矩分配比 最大爬坡度（%）
工况一 0.533 74.04
工况二 0.59 74.18%
工况三 0.626 74.27%
工况四 0.725 73.69%
工况五 1 71.07%
不同车速下对应的爬坡度的变化趋势如图3、图4、图5、图6和图7。
图3 分动器的转矩分配比为0.53爬坡度图图4 分动器的转矩分配比为0.59爬坡度图
图5 分动器的转矩分配比为0.62爬坡度图图6 分动器的转矩分配比为0.72爬坡度图
图7 分动器的转矩分配比为1爬坡度图
3.2 加速特性对比分析
在不同工况下，0～10km/h时，汽车的加速特性对比见表4。
表4 加速特性对比表
序号工况加速时间（s）
1 0.53 1.63
2 0.59 1.65
3 0.62 1.6
4 0.72 1.62
5 1 1.6
从表4中，可以看出，在汽车前、后轴地面法向反作用力与驱动轮地面切向反作用力下，所确定的前驱动轮或后驱动轮的附着率，转矩分配比对汽车的加速性能有影响，其最大差别为3.12%。工况三，即分动器转矩分配比为0.62和1的为最好。
3.3 牵引特性对比分析
从表5中，可以得出工况五的牵引力最小，工况二的牵引力最大，工况三的次之，接下来是工况一和工况四。
表5 牵引特性对比表
序号工况牵引力（N）
1 0.53 17965
2 0.59 17967
发布评论