第十三章萬向傳動裝置

1、第十三章 萬向傳動裝置13.1概述213.2萬向節(jié)313.3傳動軸與中間支承7學(xué)習(xí)目標： 1.掌握十字軸式剛性萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和特性； 2.掌握準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)類型； 3.掌握傳動軸的結(jié)構(gòu)特點； 4.了解傳動軸的布置型式及萬向節(jié)的裝配特點。學(xué)習(xí)方法：介紹典型萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)特點，通過實物和多媒體課件動態(tài)演示相結(jié)合，并和汽車拆裝與調(diào)整實踐教學(xué)相輔相承，使學(xué)生掌握各萬向傳動裝置的結(jié)構(gòu)特點。 學(xué)習(xí)內(nèi)容： §13.1 概述 §13.2 萬向節(jié)§13.3 傳動軸與中間支承學(xué)習(xí)重點： 1.十字軸式萬向節(jié)；2 準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)類型； 3.傳動軸的布置型式及萬

2、向節(jié)的裝配特點。作業(yè)習(xí)題： 1.汽車傳動系中為什么要設(shè)萬向傳動裝置？該裝置由哪幾部分組成？2.萬向節(jié)可分為哪幾種類型？3.試述十字軸式萬向節(jié)傳動的不等速性，如何實現(xiàn)等速傳遞？4.上海桑塔納轎車采用哪些結(jié)構(gòu)型式的萬向節(jié)？各有何特點？5.簡述依維柯汽車傳動軸的構(gòu)造，裝配時有哪些要求？為什么？6.為什么要設(shè)中間支承？它有哪幾種類型？13.1概述萬向傳動裝置一般由萬向節(jié)和傳動軸組成，有的還設(shè)置有中間支承。萬向傳動裝置的功用是能在軸間夾角及相互位置經(jīng)常變化的兩轉(zhuǎn)軸之間傳遞動力。 萬向傳動裝置在汽車上應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用在以下幾個方面：如圖13-1-113.2萬向節(jié)萬向節(jié)的功用是保證不在同一軸線上的兩軸之間

3、可靠地傳遞動力。萬向節(jié)按其剛度的大小分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。前者是靠剛性鉸鏈式零件傳遞動力，其彈性較??；而后者則是靠彈性元件傳遞動力，其彈性較大，且具有緩沖減振作用，汽車上普遍采用剛性萬向節(jié)。根據(jù)其輸出軸和輸入軸軸線夾角大于零時傳動的瞬時角速度是否相等，剛性萬向節(jié)又分為不等速萬向節(jié)、準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)等。 13.2.1 十字軸式剛性萬向節(jié)（不等速萬向節(jié)） 十字軸式剛性萬向節(jié)是目前汽車上應(yīng)用最廣泛的一種萬向節(jié)，它允許兩軸在夾角不大于 15°20°的情況下工作。（ 1 ） 十字軸式剛性萬向節(jié)構(gòu)造如圖13-2-1 所示，十字軸式剛性萬向節(jié)主要由萬向節(jié)叉和、十字軸及軸承等

4、組成。兩個萬向節(jié)叉軸分別與主、從動軸相連，其叉形上的孔分別活套在十字軸的兩對軸頸上。當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)動時，從動軸既能隨之轉(zhuǎn)動，又可繞十字軸中心在任意方向擺動。為了減小摩擦和磨損，提高傳動效率，在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔之間裝有由滾針和套筒組成的滾針軸承，并用軸承蓋定位、螺釘緊固，然后用鎖片將螺釘鎖緊。為了潤滑軸承，十字軸內(nèi)鉆有互相貫通的油道，并與潤滑脂嘴、安全閥及四個軸頸外端面相通。軸頸端面上加工有徑向凹槽，從潤滑脂嘴注入的潤滑脂通過油道、軸頸端部凹槽進入軸承的工作面。為防止?jié)櫥瑥妮S承內(nèi)端溢出及外面塵垢進入軸承，在十字軸軸頸上套裝有帶金屬殼的毛氈油封。在十字軸中部裝有安全閥，當(dāng)十字軸內(nèi)腔的潤滑脂壓力

5、超過允許值時，安全閥即頂開使油脂外泄，避免因油壓過高而損壞油封。近年來在十字軸式剛性萬向節(jié)上多采用橡膠油封，其密封性能好，且當(dāng)十字軸內(nèi)腔潤滑脂壓力超過允許值時，潤滑脂即從油封與軸頸配合面溢出，故可以不裝設(shè)安全閥。（ 2 ）十字軸式剛性萬向節(jié)的速度特性普通的萬向節(jié)傳動，其主動叉是等速傳動的，從動叉是不等速的，當(dāng)主動叉軸以等角速轉(zhuǎn)動時，從動叉軸是不等角速轉(zhuǎn)動的，即主動軸與從動軸的瞬時角速度不相等。這就是十字軸式剛性萬向節(jié)的速度特性 傳動的不等速性。從動軸角速度的變化以 180°為一個周期，在 180°內(nèi)時快時慢，且不等速程度隨軸間夾角 的增大而增大，但兩軸的平均速度相等。所謂“

6、傳動的不等速性”是指從動軸在轉(zhuǎn)動一周內(nèi)其角速度不均勻而言。單十字軸式剛性萬向節(jié)的不等速性，將使從動軸及與其相連的傳動部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，從而產(chǎn)生附加交變載荷，加劇零件的損壞。從上述分析可以知道，若采用兩個十字軸式剛性萬向節(jié)，中間以傳動軸相連接，利用第二個萬向節(jié)的不等速效應(yīng)抵消第一個萬向節(jié)的不等速效應(yīng)，從而實現(xiàn)兩軸間的等速傳動，因此，要滿足等速轉(zhuǎn)動，必須滿足以下兩個條件： a. 傳動軸兩端的萬向節(jié)叉處于同一平面內(nèi)； b. 第一個萬向節(jié)兩軸之間的夾角 1 與第二個萬向節(jié)兩軸之間的夾角 2 相等。 13.2.2 準等速萬向節(jié)準等速萬向節(jié)實際上是根據(jù)兩個十字軸式剛性萬向節(jié)實現(xiàn)等速傳動的原理設(shè)計而成的，只

7、能近似地實現(xiàn)等速傳動，所以稱為準等速萬向節(jié)。其結(jié)構(gòu)型式有雙聯(lián)式、三銷軸式。 雙聯(lián)式萬向節(jié)是將按等速排列雙十字軸萬向節(jié)中的傳動軸長度縮短至最小而得到的一種萬向節(jié)。雙聯(lián)叉即相當(dāng)于處于同一平面上的兩個萬向節(jié)叉及傳動軸。欲使軸 1 和 2 的角速度相等，應(yīng)保證兩軸間的夾角相等，即 a l a 2 。為此，有的雙聯(lián)式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)中裝有分度機構(gòu)，以使雙聯(lián)叉的軸線平分所連二軸的夾角。（ 1 ）雙聯(lián)式雙聯(lián)式萬向節(jié)可使兩軸之間有較大的夾角，并具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、工作可靠等特點，因此在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中應(yīng)用較廣泛。北京切諾基、延安 sx2150 、斯泰爾等汽車均采用了這種結(jié)構(gòu)。（ 2 ）三銷軸式三銷軸式萬向節(jié)主要由

8、主動偏心軸叉 、從動偏心軸叉 、兩個三銷軸和及六個軸承等組成。主、從動偏心軸叉分別與內(nèi)、外半軸制為一體，叉孔中心線與叉軸中心線垂直但不相交。三銷軸軸小端軸頸中心線與大端軸承孔中心線重合，裝合時每個三銷軸大端兩側(cè)的兩個軸頸與偏心軸叉上的兩個叉孔配合，兩個三銷軸軸小端的軸頸互相插入對方大端的軸承孔內(nèi)，這樣便形成了 q l q l 、 r 一 r 、 q 2 q 2 三根軸線。三銷軸式萬向節(jié)最大的特點是允許相鄰兩軸有較大的夾角，最大可達 45°, 因此用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋可獲得大的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角。其缺點是結(jié)構(gòu)尺寸大。 3 、等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)的基本原理是從結(jié)構(gòu)上保證萬向節(jié)在工作過程中，其傳力點始

9、終處于兩軸交角的平分面上。這一原理可用一對大小相同的錐齒輪傳動來說明，如 圖13 9 所示。兩齒輪夾角為 ， 兩齒輪嚙合點 p 位于夾角的平分面上，因此兩個齒輪旋轉(zhuǎn)的角速度也相等。在汽車上采用較廣泛的等速萬向節(jié)有球叉式和球籠式萬向節(jié)。 （ 1 ）球叉式萬向節(jié) 球叉式萬向節(jié)的構(gòu)造如 圖1310 所 示，由主動叉、從動叉、四個傳動鋼球、定心鋼球組成。其主、從動叉分別與內(nèi)、外半軸制為一體，叉內(nèi)各有四條曲面凹槽，裝合后，形成兩條相交的環(huán)形槽，作為鋼球的滾道，四個傳動鋼球裝于槽中，定心鋼球裝在兩叉中心凹槽內(nèi)，以定中心。 球叉式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，允許軸間最大交角為 32° 33° 。但由

10、于工作時只有兩個傳動鋼球傳力，而另兩個鋼球則在反轉(zhuǎn)時傳力，因此鋼球與滾道之間接觸壓力大，磨損快，影響其使用壽命。所以通常用于中、小型越野汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。 （ 2 ）球籠式萬向節(jié) 籠式碗形萬向節(jié)的構(gòu)造 如 圖1312 所示，主要由內(nèi)球座、球籠、碗形外球座及鋼球等組成。內(nèi)球座通過花鍵與中半軸相連接，用卡環(huán)、隔套和碟形墊圈（軸向彈性）軸向限位。內(nèi)球座的外表面有有六條曲面凹槽，形成內(nèi)滾道。外球座與帶花鍵的外半軸制為一體，內(nèi)表面制有相應(yīng)的六條曲面凹槽，形成外滾道。球籠上有六個窗孔。裝合后六個鋼球分別裝于六條凹槽中，并用球籠使之保持在一個平面內(nèi)。動力由中段半軸傳至內(nèi)球座，經(jīng)六個鋼球、外球座及外半軸傳給轉(zhuǎn)向

11、驅(qū)動輪。這種萬向節(jié)允許在軸間最大交角為 42 ° 的情況下傳遞轉(zhuǎn)矩，且在工作時，無論傳動方向如何，所有鋼球全都傳力。與球叉式萬向節(jié)相比，其承載能力大，磨損小面，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便，因此應(yīng)用愈來愈廣泛。13.3傳動軸與中間支承13.3.1傳動軸 傳動軸是萬向傳動裝置中的主要傳力部件。通常用來連接變速器（或分動器）和驅(qū)動橋，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋中，則用來連接差速器和驅(qū)動輪。 為了減輕傳動軸的質(zhì)量，節(jié)省材料，提高軸的強度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速，傳動軸多為空心軸，一般用厚度為 1 5mm 3 0mm 且厚薄均勻的鋼板卷焊而成。由于傳動軸所連接的兩部分的相對位置經(jīng)常變化，為避免運動干涉，前傳動

12、軸上設(shè)有由滑動叉和花鍵軸組成的滑動花鍵連接，使傳動軸的長度能隨傳動距離的變化而伸縮。傳動軸在工作過程中處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速和所傳遞的轉(zhuǎn)矩都在不斷發(fā)生變化。為了避免由于離心力引起傳動軸的振動。在傳動軸和萬向節(jié)裝配后，必須進行平衡試驗以滿足不平衡的要求。因此，在有的傳動軸上貼焊有平衡片。平衡后在滑動花鍵部分還制有箭頭標記，以便拆裝時保持二者的相對位置。為了減輕花鍵處的摩擦和磨損，還在花鍵套上裝有滑脂咀、油封和防塵罩等，可對花鍵部位進行潤滑并保持清潔。由于萬向傳動裝置中潤滑脂嘴較多，為了加注潤滑脂方便，裝配正確的萬向傳動裝置應(yīng)保證所有潤滑脂嘴處于同一條母線上，且十字軸上的潤滑脂嘴指向傳動軸。 13.3.2傳動軸的布置型式及萬向節(jié)的裝配特點 由于驅(qū)動橋與車架是彈性連接的，所以采用十字軸式萬向節(jié)所組成的萬向傳動裝置不可能在任何情況上都保證等速傳動。考慮到汽車滿載時傳動系負荷已很大，此時應(yīng)盡量減小傳動的不等速程度，以減小慣性附加負荷；而輕載或空載時，傳動系負荷小，傳動軸的扭轉(zhuǎn)變形小，可利用其進一步的彈性變形來吸收因傳動的不等速性而產(chǎn)生的沖擊負荷，因此，傳動軸的布置及其萬向節(jié)的裝配應(yīng)首先盡量保證汽車滿載時為等速傳動。 13.3.3中間支承 傳動軸分段時需加設(shè)中間支承，中間支承除對傳動軸起支承作用外，還應(yīng)能補償傳動軸軸向和角度方向的安裝誤