机械之美，齿轮运转，动力无限！

2025-03-14 10:34机械之最

发明差速器的人真是太伟大了，因为没有差速器，所有的汽车将无法实现安全的转弯。当汽车转弯时，内侧车轮路径比外侧车轮路径短，因此外侧车轮必须在相同的时间内走比内侧车轮更长的距离，这意味着外侧车轮需要转的更快。这时如果两个车轮在弯道上将以相同的速度旋转，这将导致轮胎打滑与磨损，汽车将变得难以操控，甚至发生断轴等事故。

而差速器的发明完美的解决了这一问题，它允许车轮以不同的速度旋转，那它到底怎么实现的？为了让各位看官更好的理解，我们从最基本的模型开始，给大家展示其中的原理。

假如这是汽车两侧的轮子，并安装在分开的轴上，我们可以在每个轴的内端固定一根辐条，这样通过转动辐条，我们可以分别转动两个车轮。如果我们使用一根横杆，就可以同时拨动两个轮子，以相同的速度朝着相同的方向旋转。

我们需要制作一个装置，固定一下这根横杆，比如这样。但注意，这个支撑不是锁定到轴上的，它是可以自由旋转的。现在我们可以通过转动这个支撑，来转动两个车轮，但这样并不能使一个轮子比另一个更快，从而实现拐弯。

那我们可以将这根杆的固定连接处，改成旋转轴，使这个横杆可以自由摆动。这样一来，横杆不仅可以以相同的速度转动两个轮子，并且即使其中一个轮子被停止，另一个轮子也能转动。但这时会出现这种情况，横杆将摆动，直到无法驱动转动任意轮子的辐条。所以我们需要加入另一根横杆和更多的辐条，来完成这项工作。

这时当一个轮子停止转动时，横杆将继续推动另一个轮子的辐条，横杆也不会出现自由摆动。为了减小因辐条之间的间隙过大，引起的颠簸动作，我们可以增加更多的辐条，进一步填充辐条之间的空隙，从而获得更平稳更连续的运动。其实这就是齿轮的雏形。

理解了这个，让我们来看看真正的差速器。差速器所有内部组件被包裹在主体外壳中，外壳可以阻挡碎石进入破坏内部，齿轮还能密封润滑油，从而润滑齿轮并减少磨损。发动机通过小齿轮提供动力，小齿轮与较大的齿圈相连，你会发现这些齿轮都是螺旋切割的，因为相比于直线切割，螺旋切割可以增加齿轮间咬合面积。

齿圈上连接着位于差速器中心的行星齿轮，行星齿轮一般有两个相对，并且跟随齿圈绕着同一轴线转动。但是行星齿轮可以在自己的轴上旋转，它就等同于刚才讲的横杆。

为了好观察，这里先只显示一个行星齿轮，行星齿轮与另外两个称为半轴齿轮的齿轮相连，半轴齿轮分别连接着两个车轮，它就等同于刚才讲的辐条。发动机通过传动轴带动小齿轮旋转，小齿轮带动齿圈旋转，当齿圈旋转时，与之连接的行星齿轮也跟着旋转。

如果汽车直线行驶，那么两个后轮上的力相等，因此行星齿轮会与齿圈一起旋转时不会再绕自己的轴旋转，扭矩将被传递给半轴齿轮使其转动。这时半轴齿轮和行星齿轮将以和齿圈相同的速度和方向旋转。当汽车向左转向时，右齿轮旋转得更快，导致行星齿轮旋转并使左齿轮减速。

两个半轴齿轮之间的速度差是成反比的，这就是开放式差速器的原理。但它也有缺点，它会把大部分动力传送至有较小摩擦力的车轮上，这将会导致车轮打滑。当汽车在例如冰面等表面上行驶时，会非常危险，所以需要一个稍微不同的设计，这就是限滑差速器。

预知后事如何，且听下回分解。