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机械图谱 / 实验室 01

TRACTUS深入传动系统。

4×4 · 四门
2023 款参考配置
总成 / 运动学台架

一条连续的机械传动链。

跟随动力,从分动器输入端一路传到全部四个轮毂。

差速器原理

差速锁不是制动器。

锁止环把一个半轴齿轮与正在转动的差速器壳连为一体。于是两根半轴都随差速器壳一起转动,行星锥齿轮也不再绕自身的轴自转。没有任何零件被固定到桥壳上。

差速器壳与主减速器左输出右输出锁止部件
画面放慢不会改变显示的转速

正在组装底盘

三维模型 · 真实齿数

教学场景选中视图即可使用键盘 · 拖动旋转 · 右键拖动平移
参考构型,不自称复刻原车

这个台架演示了什么。

这是一个交互式、各部件机械相连的教学模型,展示一款四门越野四驱车的底盘与分时四驱传动系统,依据公开规格构建。它不是原厂 CAD,也不是维修手册或车辆动力学仿真。

从一个问题开始

选择 01 开放式差速器。左输出被固定在零转速,右输出的转速是差速器壳的两倍。然后选择 02 锁止 & 低速挡:差速锁接合,两侧输出转速一致,分动器输出降到其输入的四分之一。

选择 03 车桥交叉扭转,观察每根刚性车桥如何与其控制臂、横向推力杆、螺旋弹簧、减振器和传动轴一起运动,并切换前横向稳定杆。然后选择 04 转向杆系,转动方向盘,依次跟随转向柱、转向器、转向垂臂、直拉杆、转向节和横拉杆。

参考配置

2023 款四门参考车型,左舵,3.6 升 V6 发动机配六速手动变速器;分时四驱两挡分动器(而非选装的全时四驱版本);前后整体式车桥,配可选择接合的电控差速锁和 4.10:1 主减速比;LT285/70R17C 全地形轮胎,装在 17 × 7.5 轮辋上。直接采用的公开数据:轴距 3008 mm,轮距 1636 mm,低速挡 4.0:1,转向总传动比 15.6:1、左右打满 3.2 圈,前制动盘为 330 × 28 mm 通风盘,后制动盘为 342 × 14 mm 实心盘。

表面处理参照实车:黑色的车架和悬架钢件,缎面黑桥壳配裸露铸铁本色的转向节,未涂装的铝制分动器,黑色护罩下的红色单筒减振器筒身,凹槽涂黑的机加工轮辋,以及红色拖车钩。车身、内饰、排气系统和线束均未包含在内。

已实现的机械关系

输入齿轮驱动行星齿轮组的太阳轮,齿圈(内齿圈)则由分动器壳体固定。高速挡时,高低挡接合套把主轴锁到输入齿轮上(1:1);低速挡时,它把主轴锁到行星架上,行星架以输入转速的四分之一转动。在 4H 和 4L 下,两驱/四驱接合套把主动链轮锁到主轴上,齿形链以相同转速带动位置较低、位于驾驶员一侧的前输出。这里没有中央差速器:两根传动轴被锁在一起。

每根传动轴带动一个准双曲面主动小齿轮,差速器壳上的环齿轮以主动小齿轮转速除以 4.1 的速度转动。前桥是高位主动小齿轮、反向切齿的齿轮副,环齿轮位于主动小齿轮的副驾驶一侧;后桥是标准齿轮副,环齿轮位于驾驶员一侧,因此按发动机旋转方向转动的传动轴会驱动两根车桥都向前转。开放式差速器满足 ωL + ωR = 2ωcase;差速锁用犬齿把一个半轴齿轮与差速器壳接合,因此 ωL = ωR = ωcase。

在配备分时分动器的 2023 款参考车型上,副驾驶侧桥管上的前桥断开装置在 2H 下断开,使前差速器和前传动轴可以静止不转,并在 4H 和 4L 下接合。台架没有路面,因此没有任何东西会反拖前桥。

齿数与啮合

4.10:1 的环齿轮与主动小齿轮为 41/10:这是后桥列出的齿数;对前桥而言,这也是主动小齿轮取 10 齿时唯一能构成该速比的整数齿数组合。半轴齿轮与行星锥齿轮(16/10,两个行星锥齿轮)以及行星齿轮组(太阳轮 24 齿、齿圈 72 齿、四个 24 齿行星轮)均为复原值,因为它们的齿数没有公开;不过,简单行星齿轮组只有在齿圈齿数 = 3 × 太阳轮齿数、且行星轮齿数 = 太阳轮齿数时,才能恰好得到 4.0:1。1:1 传动要求两个链轮齿数相同(37 齿,建模值)。

每个齿轮都经过相位对齐,使轮齿在节点处恰好落入对方的齿槽;屏幕上的每个转角都严格按其主动齿轮的齿数比换算,因此啮合永不漂移。差速器锥齿轮组和行星齿轮组都满足各自的装配条件,环齿轮与主动小齿轮的齿线和法向齿距在平均接触点处一致;模型构建时会检查以上所有条件。

直齿和斜齿采用渐开线齿形,锥齿轮采用 Tredgold 背锥近似。准双曲面齿轮的轮齿是放置在准双曲面偏置距上的螺旋锥齿轮齿形,而不是展成切齿机床所加工的共轭齿面。循环球式转向器的螺杆导程和齿扇半径,配合建模的杆系,再现了公开的转向总传动比。

准确性边界

运动学,而非物理:各轴转速由约束给定,而不是由齿面接触产生。模型不含扭矩、牵引力、轮胎、柔度、齿隙、润滑油或同步器动力学;万向节随夹角摆动,但不计入其转速波动;左右转速差控制规定的是输出转速,而不是摩擦力。

复原内容:悬架、转向和车架的硬点,壳体铸件,分动器的布置与偏置距,准双曲面偏置距,以及发动机和变速器外廓。五连杆车桥由刚性连杆长度求解,并允许少量衬套柔度,其残差会显示出来;转向节绕竖直轴线转向。

台架规则:差速锁只能在 4L 下接合,且须先锁后桥、再锁前桥;横向稳定杆只能在 4L 下断开;处于连接状态的横向稳定杆会限制前桥的设定扭转量。这些是教学规则,而非驾驶操作说明;原厂规则因年款和配置而异。

操作

选中 3D 视图后即可使用键盘:空格键运行或暂停,R 返回底盘视图,1–6 切换视图,方向键旋转视角,+ 和 − 缩放,Esc 释放视图。拖动可旋转视角,右键拖动或按住 Shift 拖动可平移,双指捏合或使用 Ctrl/⌘ + 滚轮可缩放。

“导出台架状态”会把设置、转速和闭合残差保存为 JSON;图片按钮会把 3D 视图保存为 PNG。

查阅的一手资料

厂商 — 2023 款车型规格:轴距、轮距、轮胎、分动器的 4.0:1 低速挡、车桥与差速锁、转向传动比、制动器和减振器。

厂商 — 车型越野能力概览:分动器、可选择接合的差速锁和电子式横向稳定杆断开装置。

车桥供应商 — 主减速齿轮副:前后桥齿轮组。

资料核对于 2026 年 9 月 22 日。本展品为独立的教学展品,与任何整车厂或供应商均无关联。