防滑控制系统应用
一般首先是装备ABS（国外轿车和轻型货车几乎100%），而 后装备ABS/ASR；在大型客车和货车上，ABS也在迅速地普及，有 些也装备了ASR 。目前国外有形式多样、价格档次不同的多种防滑 控制系统，可供不同档次的汽车进行选择装备。
2、防滑差速器结构形式及其应用
防滑差速器结构形式及其应用
防滑差速器壳体有限元分析
（边界约束）
①差速器壳左、右轴承轴颈表面均施加了X、Y两方向的约束； ②差速器壳左半轴轴承安装端面施加一个Z向约束； ③再考虑到差速器壳体的转矩作用，在行星齿轮轴孔处加了Y 向的约束。
防滑差速器壳体有限元分析
（初步分析结果－工况３ ）
位移云图 应力云图
防滑差速器设计计算程序
总体设计
程序功能
防滑差速器性能分析 防滑差速器参数优化设计 差速器锥齿轮、花键、轴承等零件设计计算
程序总体结构
防滑差速器设计计算程序
程序总体结构
差 速 器 锥 齿 轮 设 计 计 算 程 序 防 滑 差 速 器 性 能 分 析 程 序 防 滑 差 速 器 优 化 设 计 程 序 差速器零件设计计算程序 行 星 齿 轮 轴 计 算 程 序 渐 开 线 花 键 计 算 程 序
计算结果：防滑差速器的锁紧系数:2.317224
４、防滑差速器壳体有限元分析
差速器壳体有限元分析模型 计算模型 计算载荷 边界约束
差速器壳体有限元初步分析结果
防滑差速器壳体有限元分析模型
Ansys－有限元模型
UG－3D模型 UG－3D简化模型
防滑差速器壳体有限元分析
（计算载荷）
1.3~1.5
P379
摩擦片（盘）式防滑差速器
利用主从摩擦片（盘）间 相对滑转产生大的内摩擦力矩
F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力
F1
摩擦片（盘）式防滑差速器
行星齿轮轴－差速器壳／压力盘Ｖ形槽
F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力 F2－行星齿轮轴－差速器壳／压力盘Ｖ形槽压力
F2 F1
F2
F2 F1
弹簧预压摩擦片式
TH
普通差速器
预压量
TL
φ
《汽车的传动装置》
增载式防滑差速器性能
《拖拉机及类似车辆传动系》
Td
Φr=1
转矩增值量
普通差速器 弹簧预压 摩擦片式 (增载式)
TL
卸载式防滑差速器性能
《拖拉机及类似车辆传动系》
Td
Φr=1
转矩增值量
普通差速器 弹簧预压式 （卸载式）
TL
3、防滑差速器性能评价指标与计算
差 速 器 轴 承 计 算 程 序
高摩擦式防滑差速器方案一
行星轮轴－Ｖ形面增载式
高摩擦式防滑差速器方案二
弹簧预压增载式
高摩擦式防滑差速器方案三
弹簧预压、行星轮轴－Ｖ形面增载式
高摩擦式防滑差速器方案四
弹簧预压－卸载式
关于防滑差速器设计方面的文献检索
1、总装汽车试验场，几种越野汽车锁止式差速器性能比较 2、天大、军事交通学院，轻型越野汽车限滑差速装置选型分析
强制锁止式差速器典型结构：P365, 图9-82, 83
防滑差速器
防滑差速器－差速器＋自锁防滑结构
防滑差速器是一种能克服普通差速器等转矩分配的缺 点，并同时具有普通差速功能的差速器。 当汽车左、右驱动轮在不同地面附着条件下行驶时， 防滑差速器可以设法（自动或通过控制）使大部分转矩甚 至全部转矩分配给附着条件相对比较好的一侧驱动轮，从 而改善了汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。有称自锁 差速器、限滑差速器。
F1
弹簧预压摩擦片（盘）式防滑差速器
利用预压紧弹簧压紧摩擦片（盘）产 生大的内摩擦力矩 F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力 F3－弹簧压紧力
F1
F1 F3
F1
F3
F3
车桥厂样品
圆柱螺旋弹簧－增载式
弹簧预压摩ห้องสมุดไป่ตู้片（盘）式防滑差速器
弹簧、行星齿轮轴－压力盘Ｖ形槽
F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力 F2－行星齿轮轴－差速器壳／压力盘Ｖ形槽 F3－弹簧压紧力 F2 F1 F3
③ 行星齿轮轴－差速器壳／压力盘Ｖ形槽
（F1，F3）
F3 F1 F3 F1 F3 F1
F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力 F3－行星齿轮轴－差速器壳／压力盘Ｖ形槽压力
④ 弹簧预压、行星齿轮轴－压力盘Ｖ形槽 （F1，F2，F3）
F3
F1
F2
F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力 F2－弹簧压紧力 F3－行星齿轮轴－差速器壳／压力盘Ｖ形槽
防滑差速器工作原理
慢速侧
快速侧
汽车防滑控制系统（ABS/ASR）
汽车防滑控制系统－驱动防滑系统(ASR)和制动防
抱死系统(ABS)的统称，有简称ABS/ASR。
驱动防滑系统
汽车驱动过程中防止驱动车轮发生滑转的控制系统称为驱动防 滑转系统(Acceleration Slip Regulation)，简称ASR。它是通过调节 驱动车轮的牵引力实现驱动车轮滑转控制的，所以也被称为牵引力 控制系统(Traction Control System)，简称TCS。ASR可以利用已有 的ABS和发动机电子控制系统来实现！
汽 车 设 计
防滑差速器设计
9.4.4 防滑差速器设计
１、防滑差速器与汽车防滑控制系统 ２、防滑差速器结构形式与应用 ３、防滑差速器性能评价指标与计算
４、差速器壳体有限元分析
1、防滑差速器与汽车防滑控制系统
普通差速器
差速器是汽车驱动桥中的重要部件，其主要功能是使驱动桥的 左、右驱动轮具有汽车行驶运动学所要求的差速，并将动力分配给 左、右驱动轮。但普通差速器的“差速不差扭” 即等转矩分配性能， 却严重影响了汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。 为了克服普通差速器的缺点，改善汽车的通过性、牵引性和行 驶安全性一般采用强制锁止式差速器和防滑差速器；为了更好地提 高汽车动力性和行驶安全性能，发展了汽车防滑控制系统。
防滑差速器内摩擦力矩Tr
Ｔr=F · · f · f R Z
王望予《汽车设计》等
F－作用与摩擦表面的压力，以产生内摩擦力矩。防滑
差速器的结构型式不同，F力的构成不同！
防滑差速器效率与传动效率
（按《拖拉机设计手册》定义） 防滑差速器效率η0 η0 =T1／T2=1／K
防滑差速器传动效率η
载荷工况－三种工况
工况1：防滑差速器为普通差速器工况，不考虑差速器内摩擦； 工况2：汽车左侧车轮严重打滑，右侧附着条件好，防滑差速器工 作，考虑差速器内摩擦，右壳承受的转矩较大； 工况3：汽车右侧车轮严重打滑，左侧附着条件好，防滑差速器 工作，考虑差速器内摩擦，左壳承受的转矩较大。
计算载荷
防滑差速器壳体有限元分析
圆柱螺旋弹簧－增载式
弹簧预压摩擦式－卸载式
F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力 F2－弹簧压紧力
F1
F2
碟形弹簧－卸载式
弹簧预压摩擦式－卸载式
F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力 F2－弹簧压紧力
F2
碟形弹簧－卸载式
猎豹
弹簧预压式防滑差速器
利用预压紧弹簧压紧摩擦片 或锥面产生大的内摩擦力矩
碟形弹簧
车桥厂 防滑差速器样品
江苏-50拖拉机 防滑差速器
圆柱螺旋弹簧
弹簧预压式防滑差速器
利用预压紧弹簧压紧摩擦锥面产 生大的内摩擦力矩
圆柱螺旋弹簧－增载式
碟形弹簧－卸载式
弹簧预压摩擦片式防滑差速器
利用预压紧弹簧压紧摩擦片 产生大的内摩擦力矩 车桥厂样品 江苏-50拖拉机
滑块凸轮式防滑差速器
利用滑块与凸轮套之间 产生大的内摩擦力矩
⑤ 弹簧预压摩擦式－卸载式
（F1，F2）
F1
F2
F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力 F2－弹簧压紧力
防滑差速器锁紧系数计算
主动片的摩擦系数 u1=0.150000 行星齿轮与差速器壳及行星齿轮轴的摩擦系数 u2=0.080000 摩擦片的平均摩擦半径 rm=32.400002 摩擦片的衬面数 nm=7.000000 行星齿轮的节锥角 a2=0.583000 半轴齿轮的平均分度圆半径 rh=36.000000 行星齿轮轴与差速器壳接触面的平均摩擦半径 rtc=15.600000 行星齿轮与半轴齿轮的啮合角 a1=0.419000 行星齿轮轴的半径 r0=9.700000 行星齿轮的平均分度圆半径 rc=24.000000 弹簧的预压紧力 Fs=240.000000 能够产生摩擦力的摩擦面数 n=7.000000 可变地面摩擦系数产生的车轮转矩 Tl=720800.000000
√
强制锁止式差速器－普通差速器＋差速锁 防滑差速器－差速器＋自锁防滑结构 汽车防滑控制系统－制动防抱死系统(ABS)和驱动
防滑系统(ASR)的统称，有简称ABS/ASR。
强制锁止式差速器
强制锁止式差速器－普通差速器＋差速锁
必要时将差速器锁止，令其不起差速器作用。 结构简单、易于制造；但往往要停车挂锁或脱锁， 操作不便，当在好路段行驶时如未及时脱锁则将产生 无差速器的一系列问题。
（计算载荷）
①壳体－左、右半轴齿轮接触端面的均布载荷P1、P2； ②壳内－行星齿轮止推端面的均布载荷P3； ③壳体法兰盘螺孔处后桥大齿轮的等效圆周力FT1； ④壳体后桥大齿轮安装孔处大齿轮等效径向均布载荷P0； ⑤壳体后桥大齿轮安装孔处大齿轮等效轴向力Fa； ⑥壳体内左、右半轴齿轮端面摩擦力的等效圆周力FT2
η0 =（T1· n1）/（T2· n2）
η =（T1·1＋T2·2）／（T0·0） n n n
各种摩擦式防滑差速器性能
T
摩擦片式 弹簧预压式
弹簧预压摩擦片式
TH