【东风自卸车差速器间隙的调法】图解差速器！文科生也能理解的汽车科普贴。

最近很多人说：“我理解了车速机的基本工作原理，但汽车为什么需要这个东西？”问。今天，主编尝试了最直接、最形象的描述，以便文科生也能理解这个有趣的汽车原理。

在进入这篇文章的正题之前，我们先移植“差速器”是什么鬼的概念。

汽车差速器使左、右(或前、后)驱动轮以不同速度旋转的机构成为可能。主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮和齿轮架组成。功能是让汽车在转弯或不平的道路上行驶时左右车轮以不同的速度滚动。也就是说，两边可以驱动轮子进行纯滚动运动。差速器是为了调整左右车轮的转速差异而安装的。四轮驱动时，为了驱动四个车轮，必须连接所有车轮。机械连接四个轮子，汽车在曲线上行驶时不能以相同的速度旋转。为了保证汽车曲线旋转速度的基本一致性，需要添加中间差速器来调整前后轮的旋转速度差异。

然后，假装弄明白一点，然后先看看画。

小伙伴们有没有想过田径比赛时选手们的出发位置为什么不一样？为什么越靠近内圈，选手的位置越往后退？这个问题好像只要有几何知识就能回答。离圆心越近，赛道半径越小，与独轮选手相比，同样跑一圈，跑步距离就会越短，所以出发时要往后推一点。(大卫亚设)。

先了解一下汽车是怎么跑的。最简单直白地说，就是两个后轮安装在后轴上，两个前轮在前轴上安装另一个转向机构，发动机产生的动力(转动运动)经过变速(变速)，通过传动轴分别传递到前后轮轴上，从而引导车轮转动(分别连接到四个车轮上)

这个问题是：

汽车的内外轮胎位置相对固定。四个轮子的轨道一致，所以直线前进时没有问题。但是，转弯时内部和外部车轮存在旋转半径差异。此时，如果4个车轮保持在与直线相同的速度，内外车轮将因实际“场位置”的变化而“分钟”。轮子也不能像赛跑运动员一样提前偏移一定距离，该怎么办？

聪明的伙伴说。内外轮的转速不一致吧。就是外轮的跑快一点，内轮的跑慢一点，但不管怎么样，内轮保持“队形”整齐！

——正确的想法，如何实现？

合伙人还说：一个马达(或发动机)驱动内部车轮，另一个马达(或发动机)驱动外部车轮，用某种方法单独控制内部和外部车轮的转速，以完成转动。

——嗯，好主意，但是到目前为止，这个方法还停留在实验或概念阶段，纯电动汽车特斯拉也没有做。

那么，汽车如何用一台发动机同时控制内部外侧车轮，使其在直行时转速相同，在转弯时自动调节不同的转速，以保持“大”一致呢？

早在一百多年前，法国人雷诺(现在雷诺汽车公司的创始人之一)就通过非常精密的机械结构——差速器解决了这个问题。

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下面，我们通过一部上世纪三十年代的科教片进行讲解：

片名：《Around The Corner》

雪佛兰出品、在好莱坞进行拍摄

我们可以把最后剩下的两辆摩托车看作是一辆汽车（都是四个轮子），可以明显看出内外轮的运行轨迹和转速差异。

当同一根轴的左右两端轮子都可以自由旋转时，不存在转速差问题，内轮转的慢一点，外轮转的快一点，就像古时候的马车，现在超市的手推车都可以自由转向。

但是汽车不行，因为左右两边的轮子要从同一根轴上获取动力，实际上已经连为一体，您手边要是有类似形状的物品（比如哑铃）的话，可以把它放在地上滚动一下，它是无法转弯的。从这张图上可以看到（注意轮胎上的白色标记，表明内外侧轮胎转速相同），没有差速器时，若要让这样的轮子强行转弯，内侧的轮子在打滑（这就好比内外圈跑道选手明明速度一样，却要求两人肩并肩，那内圈选手就只能原地踏步了），这样的车开出去，一转弯就容易翻车。

为了解决这个问题，汽车发明初期都是只有一个驱动轮的，另一边的轮子空转，但问题又来了：这个驱动轮一旦陷到路上，另一边轮子只能干着急，同时汽车的抓地力、发动机的动力也会损失不少（这就好像人在跑步时只有一条腿使劲）。

现在的人力三轮车、部分机动、电动三轮车还在沿用这一结构，大家在街上可以留意一下，其实它们只有一个轮子有动力，另一个就是跟着转。

直到差速器横空出世，让汽车由单轮进入两轮驱动以及后来的四轮驱动时代，它是怎么做到的？

为解释其工作原理，工程师们制造了这样一个模型：左右两侧轮胎安装在支架上，且分别与两根半轴相连，半轴末端分别连接一根竖起的小杆，两侧轮胎可分别以任意速度自由旋转。

现在用一根横杆拨动竖杆，当两侧轮胎转速一致时，没有任何问题（类似于汽车直行），再对这个横杆稍作改进，用一个支架把它连在一侧半轴上，同样可以自由旋转。

当两侧轮胎速度一致时（即汽车直行时），没有任何阻碍，但是当实验人员试图让一侧车轮的速度慢一点时（即模拟转弯时，内轮的转速要慢于外轮），两侧车轮依然保持同样的速度，这样的轮子是无法转弯的。并且如果这个阻力够大，整个传动系统都会卡住。

为了让两侧车轮在转弯时能够具有不同速度，我们对这个横杆稍作改动，让它可以自由旋转。接下来，就是见证奇迹的时刻：

当两侧车轮速度一致时（即汽车直行时），横杆正常旋转，但当两侧车轮速度不一致时（即车辆转弯时），横杆通过自身的旋转“化解”了这一速度差异，差速器诞生了！

问题是，一旦这根横杆旋转一定角度，就和竖杆接触不上了，所以仅有一根横杆是不够的，我们再加一根，两根横杆互成90度，同时增加竖杆的数量，也成90度，现在这个旋转动作可以连续进行了。甚至，当一侧车轮“卡死”时（类似于车辆原地打转），另一侧还可以自由旋转。

现在问题又来了：仅有两根横杆/竖杆的话，各零件间的间隙过大，一些位置根本接触不到，传动过程就不连续，于是我们继续增加横杆/竖杆的数量，直到变成齿轮。

继续优化和改进，把原来的横杆对称布置以增加稳定性并改善受力情况，但工作原理还是一样的（大家可以注意下，原来的横杆在自转的同时又围绕竖杆公转，现在变成齿轮后，在机械上我们形象的称之为行星齿轮）。

这样差速器大致结构已经出来了，手摇的动作代表由发动机输出的旋转动力，由那根长长的杆子（我们叫它传动轴）传递到差速器上。

然后让模型结构更紧凑一些以投入实际使用

然后把它装在车上

这时人们却发现装了这玩意后，汽车底盘为了避开传动轴不得不升高，这样的话车内乘员空间就很小了。

当然也可以不用管它，让传动轴位于底盘上面，从后排座位中间穿过去，不过这样一来就很尴尬了：中间没法坐人、行李放不下、不好看还很危险。

这可难不倒汽车工程师，改变齿轮的啮合位置（即主减速器齿轮偏置），就能使汽车底盘随着传动轴的位置下移而下降，Perfect!

不过直到现在，一些后驱或四驱车甚至前驱车因为各种各样的原因（比如专门提高底盘离地间隙以提升越野通过性能或者出于成本考虑）还存在后排中间座位地板凸出的问题，但都是遮住的。

有小伙伴又问了，我在车上咋没见过这套玩意？

因为早期的汽车都是发动机带动后轮转动（即后轮驱动），需要那根长长的传动轴，前轮空转只负责转向。但是现在大部分家用车由于成本等原因都是前轮驱动的，后轮空转只负责承载重量，那一根长轴连同后差速器就都去掉了。然而即使是前轮驱动，也要有前差速器，四轮驱动的话那就前后差速器都要有，其实，不止左右两侧，汽车的前后车轮运行轨迹也是不一样的，有的更先进的车为了让前后轮转速匹配还在中间装有中央差速器。

当然，上面介绍的只是最原始的差速器，现在的结构要复杂的多，但基本原理没有变。

延伸阅读：差速锁是个什么鬼？

凡事有利就有弊，上述普通差速器的缺点呢，就像上面演示实验中那样，正常路面上转弯时，内侧车轮受阻转的慢一些，外侧车轮转的快一些，于是车辆顺利转弯，没有任何问题，但当一侧车轮真的被卡住（即使此时车辆没有转弯），另一侧悬空或与地面的摩擦力很小时（即两侧车轮受力不一致），差速器会“误以为”车辆正在转弯，通过差速齿轮把动力全都分配到了空转的那个轮子上，没用的轮子转的很嗨，需要脱困的轮子却浑身软绵无力，只能干瞪眼（途中这辆车的左后轮是几乎不转的），我们形象的称之为欺软怕硬。

这时候更先进的限滑差速器就要闪亮登场了，它能限制差速器两端的滑动，避免此类情况的发生，提高车辆的越野性能，不过其种类众多，原理各不相同，这就不是一篇文章能说清楚的事了。（图为托森差速器）

在更为极端的情况下，需要让差速器彻底失效，即用差速锁把车轮全部锁死连为一体，这样只要有一个轮子还能抓地，车辆就能脱困。如路虎卫士、牧马人、丰田普拉多等一干硬派SUV或纯越野车大多有此配置。但其中最富盛名的当属奔驰G级的“三把锁”。

限于篇幅有限，这里只能顺便提两句，感兴趣的童鞋可以自行研究一下，但前提是搞懂前面所讲的差速器工作原理。下次若有人用专业术语和你谈汽车，你可以从这方面入手。

（微信号：汽车人频道）