Vi sai là một cơ cấu có ít nhất 2 bậc tự do, vi sai thì có nhiều loại, ví dụ như: vi sai bánh răng nón, vi sai bánh răng trụ, vi sai trục vít, vi sai hành tinh,… Ở đây ta chỉ nghiên cứu vi sai bánh răng nón đối xứng.
Hình 4.4: Sơ đồ vi sai nón
Trên sơ đồ chúng ta kí hiệu 2 trục ra là e và i với qui ước:
Trục e là trục truyền công suất ra bánh xe phía ngoài, tức bánh xe quay nhanh hơn khi ô tô quay vòng (đây là bánh xe bị trượt quay nhiều hơn).
Trục i là trục truyền công suất ra bánh xe phía trong, tức bánh quay chậm hơn (bánh xe bị trượt quay ít hơn).
Các quan hệ động học của vi sai được mô tả bằng biểu thức quan hệ dưới đây:
• Khi truyền động từ trục e tới trục i và phần tử r (vỏ vi sai) được giữ cố định
(𝐞 − 𝐢)𝐫:
ieir = −Zp2
Zp1 = −1;iier = −Zp1
Zp2 = −1
(vì vi sai đối xứng, nên Zp1 = Zp2) Trong đó:
- ieir , iier là tỉ số truyền từ trục e tới trục i và ngược lại từ trục i tới trục e, khi phần tử r đứng yên.
- Zp1, Zp2 là số răng của bánh răng p1và p2.
Dấu âm chứng tỏ 2 bánh răng P1và P2 quay ngược chiều nhau. Các thông số nêu trên tương ứng với hiệu suất truyền động neir , nier , nr.
• Khi truyền động từ r tới trục e của i: trong trường hợp chuyển động thẳng và bán kính các bánh xe là như nhau:
Vi sai nón đối xứng với ir = 1 ta có quan hệ:
ωe = ωi = ωtrục, với ωi
ωtrục = 1
Như vậy trong điều kiện chuyển động thẳng tốc độ góc của các trục e, i và vỏ vi sai là bằng nhau.