Дифференциалы автомобилей: Краткое методическое пособие (Кинематика, динамика и основы расчета шестерен дифференциала), страница 2

z₅, z₆ – числа зубьев соответственно правой 5 и левой 6 полуосевых шестерён.

Из формулы (1) получаем

                                (2)

Так как в симметричном дифференциале числа зубьев полуосевых шестерён одинаковы, то есть z₅ = z₆, то из (2) имеем

Следовательно, при прямолинейном движении сумма угловых скоростей полуосей (ведущих колёс) равна удвоенной угловой скорости коробки 3 дифференциала

                                                  (3)

При буксовании одного из колёс, например, при попадании правого колеса на скользкий грунт оно будет вращаться с большей скоростью, а левое ведущее колесо остановится. Это означает, что  Тогда из (3), получаем

                                                          (4)

В этом случае передача крутящего момента будет происходить практически через левое колесо. Величина передаваемого момента определится силой сцепления буксующего колеса с дорогой, зависящая от коэффициента сцепления шины и внутреннего трения в дифференциале.

При резком торможении автомобиля трансмиссионным тормозом карданный вал, а, следовательно, и коробка 3 дифференциала остановятся или почти остановятся, то есть . Тогда из (3) имеем

,                                                        (5)

или

.                                                             (6)

Это означает, что правое и левое колёса начнут вращаться в разные стороны, что может вызвать боковой занос автомобиля (рисунок 2). Автомобиль (его масса) по инерции стремится двигаться вперёд и через раму (или кузов), подвеску, балку ведущего моста заставляет вращаться ведущие колёса. Поскольку при остановленной коробке дифференциала ведущие колёса станут вращаться в разные стороны, то возникающие тангенциальные реакции дороги  на плече В (колея) дадут пару сил, то есть момент: , стремящейся развернуть задние колёса против часовой стрелки. Как известно, занос задних колёс опаснее заноса передних. Дело в том, что в этом случае мгновенный центр поворота окажется слева по ходу автомобиля, а центробежная сила инерции Р_цу, возникшая в результате заноса задних колёс, будет приложена в центре тяжести автомобиля и увеличит начавшийся занос, так как она направлена в сторону начавшегося бокового заноса.

3 Принцип действия дифференциала с механизмом свободного хода (МСХ)

Коробка дифференциала, как обычно, приводится от карданной передачи через пару конических шестерён 1 и 2 главной одинарной передачи (рисунок 3).

В случае установки главной двойной передачи используют пару конических и пару цилиндрических шестерён. В коробке 3 дифференциала установлены два механизма свободного хода 4 и 5. Ведомая часть МСХ 4 связана с правой полуосью 7, а МСХ 5 – с левой полуосью 6.

МСХ представляет собой (рисунок 4) наружную обойму 1, жестко связанную с коробкой 3 дифференциала (см. рисунок 3). Внутренняя фигурная обойма жестко связана с одной из полуосей ведущего моста. В пазы фигурной обоймы заложены ролики 2 (см. рисунок 4). При вращении наружной обоймы 1 в направлении стрелки (против часовой стрелки) за счёт трения между ней и роликами, последние перекатываются в узкие части пазов и заклинивают обоймы. Дальнейшее вращение их осуществляется как одно целое. При обратном вращении наружной обоймы за счёт того же трения ролики перекатываются обратно и расклинивают обойму. В этом случае передачи крутящего момента от наружной обоймы 1 к внутренней 3 не происходит. Если установить в коробку дифференциала МСХ так, что бы при переднем ходе автомобиля наружная обойма 1 вращалась в том же направлении, что и на рисунке 4, то в случае движения вперёд МСХ заклинивается и осуществляется передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колёсам. Когда же одно из ведущих колёс попадает на скользкий грунт и начинает вращаться, передача крутящего момента происходит от внутренней обоймы 3 и МСХ расклинивается. В этом случае весь крутящий момент передаётся через небуксующее колесо.