# 差速器是怎么工作的：为什么两个车轮能转出两种速度 > 转弯时外侧车轮比内侧走得远，所以两个驱动轮需要两种转速。差速器里的行星齿轮直行时跟着一起转，转弯时绕着销轴自转，于是齿圈始终以两轮的平均速度转动。一支 48 秒的剖视图短片，每个事实都有出处。 - URL: https://oliverz.dev/zh/videos/differential - Author: Oliver Zhang (https://oliverz.dev) - Language: zh-Hans - Published: 2026-11-01 - Tags: cars, how-it-works, explainer - Video: https://www.youtube.com/shorts/p8vzi2ihNMk > **一句话总结：** 过弯时外侧车轮比内侧车轮走的路更长，所以两个驱动轮必须以不同的速度转动；如果装在一根实心车轴上，总有一个轮胎得打滑。差速器让它们各转各的：传动轴上的主动小齿轮带动齿圈，齿圈带动差速器壳（行星架），壳里装在销轴上的行星齿轮（spider gears）与每个车轮各一个的半轴齿轮啮合。直行时，整套齿轮像一块整体一起转。转弯时，行星齿轮绕销轴自转，从内侧拿走多少，就给外侧添上多少，所以齿圈始终以两轮的平均速度转动，两个车轮也都一直有动力。 ## 转弯时，外侧车轮走得更远 Wikipedia："During cornering, the outer wheels of a vehicle must travel farther than the inner wheels (since they are on a larger radius)."（过弯时，车辆外侧的车轮必须比内侧的车轮走得更远（因为它们所在的半径更大）。）Quadratec 从速度的角度说："Whenever a vehicle negotiates a turn, the outside wheel must travel farther (turn faster) than the inside wheel."（车辆每次转弯，外侧车轮都必须比内侧车轮走得更远（转得更快）。）The Drive 也说："The outside wheel is spinning faster as it has a slightly longer path to take than the inside wheel."（外侧车轮转得更快，因为它要走的路比内侧车轮稍长一些。） 视频里的弯道是示意的（我们自己算的）：一个 90° 的弯，内侧后轮的转弯半径 5 m，轮距 1.6 m，所以外侧后轮在 6.6 m 上。内侧车轮走 π/2 × 5 ≈ 7.9 m，外侧走 π/2 × 6.6 ≈ 10.4 m。 ## 一根实心车轴，轮胎就会打滑 Lesics："If these wheels were connected using a solid shaft, the wheels would have to slip to accomplish the turn."（如果用一根实心轴把这两个车轮连起来，车轮就必须打滑才能完成转弯。） ## 主动小齿轮、齿圈、差速器壳 Wikipedia："a ring gear is driven by a pinion gear connected to the transmission."（齿圈由与变速器相连的小齿轮驱动。）还有："Input torque is applied to the ring gear (purple), which rotates the carrier (purple) at the same speed."（输入扭矩加在齿圈（紫色）上，齿圈以相同的速度带动行星架（紫色）转动。） The Drive 从另一头讲了同一条路径："The spinning motion of the driveshaft makes its way to the input pinion inside the differential housing. This turns a ring gear that the differential itself is attached to, which then, through a series of gears, turns the rear driveshafts."（传动轴的旋转传到差速器壳体里的输入小齿轮。它带动与差速器本体相连的齿圈，齿圈再通过一系列齿轮带动后半轴转动。） ## 装在销轴上的行星齿轮 Quadratec："The ring gear is bolted to one side, and the spider gears, or differential gears, are housed internally."（齿圈用螺栓固定在一侧，行星齿轮（也叫差速器齿轮）装在内部。）还有："Differential Pin: This pin keeps the spiders gears aligned"（差速器销轴：这根销轴让行星齿轮保持对齐）。 Lesics："The spider gear is meshed with 2 side gears."（行星齿轮与 2 个半轴齿轮啮合。）每个车轮各有一个半轴齿轮。 ## 直行：一整块 Quadratec："When the vehicle is driven in a straight line, an equal force is placed on both side gears. Due to this, the spider gears will not rotate."（车辆直线行驶时，两个半轴齿轮受到相等的力。因此，行星齿轮不会转动。） Lesics："In short, when the vehicle moves straight, the spider-side gear assembly will move as a single solid unit."（简而言之，车辆直行时，行星齿轮和半轴齿轮组成的总成会像一个实心整体一样运动。）Wikipedia 补充说，行星齿轮（它称为 "planet gear"）仍然跟着行星架绕圈："the planet gear (green) doesn't rotate on its axis (although the gear and its pin are orbiting due to being attached to the carrier)."（行星齿轮（绿色）不绕自己的轴转动（不过因为装在行星架上，齿轮和它的销轴在绕圈公转）。） 两个车轮都以齿圈的速度转动。 ## 转弯时：行星齿轮自转 Quadratec："This is accomplished by a series of gears that allow the outside wheel to turn faster than the ring gear, while the inside wheel turns slower than the ring gear."（这是靠一系列齿轮实现的：它们让外侧车轮转得比齿圈快，而内侧车轮转得比齿圈慢。） RANDYS：直行时 "the spider gears remain motionless within the carrier"（行星齿轮在行星架里保持不动），以及 "When the spider gears are in motion they rotate on the cross-pin shaft, especially when the vehicle is turning a corner."（行星齿轮运动时，会绕十字销轴转动，尤其是在车辆转弯的时候。） ## 原理：一边得到的，正是另一边失去的 Lesics："When the spider gear is spinning as well as rotating, peripheral velocity on the left side of spider gear is the sum of the spinning and rotational velocities. But on the right side, it is the difference of the two, since the spin velocity is in the opposite direction on this side."（当行星齿轮既自转又公转时，它左侧的圆周速度是自转速度与公转速度之和。而在右侧，则是两者之差，因为这一侧的自转速度方向相反。） ## 齿圈以平均速度转动 Wikipedia："A differential is a gear train with three drive shafts that has the property that the rotational speed of one shaft is the average of the speeds of the others."（差速器是一种有三根传动轴的齿轮系，其特性是其中一根轴的转速等于另外两根轴转速的平均值。） 在视频里的弯道中（我们自己算的）：车轮转速与半径成正比，差速器壳在平均半径 5.8 m 上。内侧车轮的转速约是齿圈的 5 ÷ 5.8 ≈ 86%，外侧约是 6.6 ÷ 5.8 ≈ 114%，而 (86 + 114) ÷ 2 = 100。 ## 两个车轮都还有动力 The Drive："A differential takes power coming from the engine through the drivetrain and splits it up between the wheels that it's assigned to control."（差速器把发动机经传动系统传来的动力，分配给它所负责的车轮。）Lesics 说差速器的作用是 "to allow the drive wheels to turn at different rpms while both receiving power from the engine."（让驱动轮以不同的转速转动，同时都能得到发动机的动力。） ## 1937 年就讲清楚了 1937 年的一部影片就把这一切讲清楚了，The Drive（2020）写道："Despite it being 83 years old, it still holds up as one of the best explanations videos to understand what goes on inside a differential"（虽然已经有 83 年历史，它至今仍是理解差速器内部原理最好的讲解视频之一）。 ## 结论 1. 转弯时，两个驱动轮必须以不同的速度转动：外侧车轮要走的路更远。 2. 差速器的行星齿轮让这成为可能：直行时它们只是跟着转（一整块）；转弯时它们绕销轴自转。 3. 它们的自转从内侧车轮拿走多少，就给外侧车轮多少，所以齿圈以平均速度转动，两个车轮都一直有动力。 ## 来源 - Wikipedia，[Differential (mechanical device)](https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_(mechanical_device))，2026 年 9 月 17 日版本 - Quadratec，[Differentials Explained - Standard Open Differential](https://www.quadratec.com/jeep_knowledgebase/article-69.htm) - S. Mathew，Lesics，[How does a differential work?](https://lesics.com/how-does-a-differential-work.html)，2014 年 5 月 7 日 - RANDYS Worldwide，[How It Works: Spider Gears](https://www.randysworldwide.com/blogs/how-it-works-spider-gears)，2025 年 11 月 19 日 - P. Nelson，The Drive，[Demystifying the Differential, a Crucial Drivetrain Component](https://www.thedrive.com/news/what-is-a-differential)，2022 年 4 月 28 日 - J. Garcia，The Drive，[This Incredible Film From 1937 Teaches You How a Car's Differential Works](https://www.thedrive.com/news/35298/this-incredible-film-from-1937-teaches-you-how-a-cars-differential-works)，2020 年 8 月 1 日 视频用代码制作动画，脚本在 AI 辅助下撰写；上面每条引文都对照出处核实过，标注"我们自己算的"的数字是我们自己的计算。示意部分：汽车、90° 的弯道和由它推出的转速，以及差速器的图（齿数、齿圈与小齿轮的传动比和比例都不是任何真实车型的）。视频为英文旁白。视频用 [Shotloop](https://oliverz.dev/zh/products/shotloop) 制作：我做的免费 Mac 应用，用代码做科普短视频，一个镜头一个镜头地改。