汽車差速器是能夠使左、右(或前、后)驅(qū)動輪實現(xiàn)以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的機構(gòu)。主要由左右半軸齒輪、兩個行星齒輪及行星齒輪軸組成。功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時，使左右車輪以不同轉(zhuǎn)速滾動，即保證兩側(cè)驅(qū)動車輪作純滾動運動。

　　1 差速器工作原理

　　車輛直線行駛時，動力通過差速器齒圈傳遞到差速器外殼，再由行星齒輪軸傳遞到行星齒輪，帶動半軸齒輪后驅(qū)動半軸及車輪。(兩側(cè)車輪受阻力相同，行星機構(gòu)剛性連接，行星齒輪不發(fā)生自轉(zhuǎn))當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時，左右車輪受到的阻力不一致，這時行星齒輪繞半軸公轉(zhuǎn)，同時受車輪阻力不同產(chǎn)生繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)，從而吸收阻力差，使車輪能不同速度旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。

　　2 磨損的類型

　　磨損是零部件失效的一種基本類型。通常意義上來講，磨損是指零部件幾何尺寸(體積)變小。按照表面破壞機理特征，磨損可以分為磨粒磨損、 粘著磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損等。前三種是磨損的基本類型，后兩種只在某些特定條件下才會發(fā)生。

　　磨粒磨損：物體表面與硬質(zhì)顆粒或硬質(zhì)凸出物(包括硬金屬)相互摩擦引起表面材料損失。

　　粘著磨損：摩擦副相對運動時，由于固相焊合作用的結(jié)果，造成接觸面金屬損耗。

　　表面疲勞磨損：兩接觸表面在交變接觸壓應(yīng)力的作用下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失。

　　腐蝕磨損：零件表面在摩擦的過程中，表面金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，因而出現(xiàn)的物質(zhì)損失。

　　微動磨損：兩接觸表面間沒有宏觀相對運動，但在外界變動負(fù)荷影響下，有小振幅的相對振動(小于100μm)， 此時接觸表面間產(chǎn)生大量的微小氧化物磨損粉末，因此造成的磨損稱為微動磨損。

　　03 案例分析過程

　　某公司自主研發(fā)的一款變速器產(chǎn)品，在進行差速器耐久試驗時，行星齒輪與軸之間產(chǎn)生磨損導(dǎo)致試驗失效。失效信息如表1。

　　通過對失效零部件的檢測排查，尺寸及狀態(tài)都完全符合產(chǎn)品要求，基本排除質(zhì)量不合格導(dǎo)致的失效;根據(jù)失效零部件的磨損痕跡，初步判定為表面疲勞磨損;而產(chǎn)生表面疲勞磨損的常見原因有兩種：潤滑狀態(tài)差和表面應(yīng)力過大;然而試驗過程中，通過對潤滑狀態(tài)的監(jiān)控，可以排除潤滑的原因。所以此問題根本原因基本鎖定為行星齒輪內(nèi)孔 與軸接觸位置應(yīng)力過大導(dǎo)致的表面疲勞磨損。為進一步證實我們分析的準(zhǔn)確性，對零部件進行CAE仿真分析，結(jié)果如圖 1。

　　分析結(jié)果顯示行星齒輪與軸接觸的部分區(qū)域應(yīng)力超過10000MPa;那么如何降低接觸區(qū)域的應(yīng)力是解決磨損問題的關(guān)鍵。對于降低接觸應(yīng)力，可采用兩種方法：一是降低發(fā)動機的輸入扭矩(可通過限扭的方式)，從根本上降低行星齒輪的承載從而讓接觸應(yīng)力下降，但是此種方法往往會犧牲汽車的動力性，對于一些對動力性有要求的客戶來說，這樣的更改無法接受。另外一種方法是增大接觸面積，從CAE仿真分析的應(yīng)力分布圖來看，應(yīng)力最大區(qū)域主要集中在齒輪內(nèi)孔兩側(cè)，而內(nèi)孔中心位置應(yīng)力很小，只有30MPa，所以我們增大接觸面積就必須讓齒輪內(nèi)孔中間的位置“鼓”起來。

　　4 改善措施的制定與實施

　　通過以上分析，需對行星齒輪內(nèi)孔增加鼓形設(shè)計;鼓形結(jié)構(gòu)可通過熱后車削加工來實現(xiàn)，工藝十分成熟，具備量產(chǎn)可行性;同時重新分析了行星齒輪與軸的接觸區(qū)域的應(yīng)力分布，最大接觸應(yīng)力由原來的 10134MPa 下降到1557MPa，改善效果明顯;耐久試驗做了幾輪，效果也有比較大的提升。