萬向傳功裝置與驅(qū)動橋

1、項目四：萬向傳動裝置與驅(qū)動橋檢修學(xué)習(xí)目標(biāo)·掌握萬向傳動裝置的功用、組成及工作原理;·掌握萬向節(jié)的類型和應(yīng)用特點;·具有對萬向傳動裝置主要零部件進行維修的能力;·具有對萬向傳動裝置常見故障進行分析、診斷與排除的能力；·掌握驅(qū)動橋的功用、組成及類型;·掌握主減速器、差速器的類型、構(gòu)造、工作原理和應(yīng)用特點;·掌握半軸與橋殼的結(jié)構(gòu)特點;·具有對驅(qū)動橋及其主要組成部件進行維護與檢修的能力;·具有對驅(qū)動橋常見故障進行分析、診斷與排除的能力。第一部分 基礎(chǔ)知識4.1萬向傳動裝置4.1.1萬向傳動裝置的功用 萬向傳動裝置

2、在汽車上有很多應(yīng)用，結(jié)構(gòu)也稍有不同，但其功用都是一樣的。即在軸線相交且相互位置經(jīng)常發(fā)生變化的兩轉(zhuǎn)軸之間傳遞動力。 圖4-1所示為在汽車中最常見的應(yīng)用，位于變速器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置。由于汽車布置、設(shè)計等原因，變速器輸出軸和驅(qū)動橋輸人軸不可能在同一軸線上，并且變速器雖然是安裝在車架(車身)上，可以認(rèn)為位置是不動的，但驅(qū)動橋會由于懸架的變形而引起其位置經(jīng)常發(fā)生變化。所以，在變速器和驅(qū)動橋之間裝有萬向傳動裝置正好可以滿足這些使用、設(shè)計的要求。 圖4-1變速器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置4.1.2萬向傳動裝置的組成 它主要由萬向節(jié)和傳動軸等組成。對于傳動距離較遠(yuǎn)的分段式傳動軸，為了提高傳動軸的剛度

3、，還設(shè)置有中間支撐，如圖4一2所示。 圖4-2萬向傳動裝置的組成4.1.3萬向傳動裝置的應(yīng)用萬向傳動裝置在汽車上的應(yīng)用如表4-3所列。表4-3萬向傳動裝置在汽車上的應(yīng)用4.1.4萬向節(jié)萬向節(jié)按其在扭轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性，可分為剛性萬向節(jié)和柔性萬向節(jié)。前者是靠零件的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞動力的;而后者則靠彈性連接來傳遞動力，且有緩沖減振的作用。剛性萬向節(jié)又可分為普通十字軸萬向節(jié)、準(zhǔn)等角速萬向節(jié)和等角速萬向節(jié)。目前，在汽車上常用的萬向節(jié)有普通十字軸萬向節(jié)和等角速萬向節(jié)。4.1.4.1普通十字軸萬向節(jié)一十字軸式萬向節(jié)的構(gòu)造如圖4-4所示為十字軸式萬向節(jié)。它主要由萬向節(jié)叉、十字軸及軸承等組成兩個萬向節(jié)又分別

4、與主、從動軸相連，其叉形上的孔分別套在十字軸的4個軸頸上，在十字軸軸頸與萬向節(jié)叉孔之間裝有滾針和套筒，用帶有鎖片的螺釘和軸承蓋來使之軸向定位。為了潤滑軸承，十字軸內(nèi)鉆有油道，如圖4-5所示，且與滑脂嘴、安全閥相通。為避免潤滑油流出及塵垢進入軸承，十字軸軸頸的內(nèi)端套裝著帶金屬殼的毛氈油封或橡膠油封安全閥在十字軸內(nèi)潤滑脂壓力超過允許值時，打開使?jié)櫥庖?，從而使油封不會因油壓過高而損壞?，F(xiàn)代轎車多采用橡膠油封，多余的潤滑油從油封內(nèi)圓表面與十字軸軸頸接觸處溢出，故這類轎車無需安裝安全閥。為防止軸承在離心力作用下從萬向節(jié)叉內(nèi)脫出，軸承應(yīng)進行軸向定位。 圖4-4 普通十字軸式萬向節(jié) 圖4-5十字軸潤滑油

5、道及密封裝置二十字軸式萬向節(jié)的速度特性與等速排列條件 （1）速度特性 上述的普通萬向節(jié)可以保證在軸向交角變化可靠地傳動，由于結(jié)構(gòu)簡單，并有較高的傳動效率，因此在汽車上得到廣泛運用。其缺點是單個萬向節(jié)是在輸人軸、輸出軸有夾角的情況下，其兩軸的角速度不相等，且角速度差值隨軸間夾角的增大而增大。但兩軸的平均速度相等，即主動軸轉(zhuǎn)一圈，從動軸也轉(zhuǎn)過一圈。所謂“傳動的不等速性”是指從動軸在一圈內(nèi)，其角速度時而大于主動軸的角速度，時而小于主動軸的角速度的現(xiàn)象，如圖4-6和圖4-7所示。 圖4-6不等速特性示意圖 圖4-7不等速特性曲線單個剛性十字軸萬向節(jié)的速度特性當(dāng)主動叉在垂直平面內(nèi)時， 從動軸轉(zhuǎn)速大于主動

6、軸轉(zhuǎn)速。當(dāng)主動叉在水平平面內(nèi)時， 從動軸轉(zhuǎn)速小于主動軸轉(zhuǎn)速。（2）實現(xiàn)兩軸間等角速度傳動措施 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。為了避免這一缺陷，在汽車上均來用兩個十字軸剛性萬向節(jié)，且中間以傳動軸相連、利用第二個萬向節(jié)的不等速效應(yīng)來抵消第一個方向節(jié)的不等速效應(yīng)、從而實觀輸人軸與輸出軸等速傳動。但要達到這一目的，還必須滿足兩個條件:第一個萬向節(jié)的兩軸間的夾角與第二個萬向節(jié)的兩軸間夾南相等，即。傳動軸兩端的萬向節(jié)叉處于同一個平面。4.1.4.2等角速萬向節(jié) 等角速萬向節(jié)常見類型有球籠式和球叉式。等角速萬向節(jié)的基本原理是

7、傳力點始終處于兩軸交角的平分面上。這一原理可以用一對大小相等的錐齒輪傳動原理來說明，如圖4-8所示。兩齒輪夾角為，兩齒輪接觸點P到兩軸的垂直距離都等于r。在P點處兩齒輪的圓周速度相等，則兩齒輪的角速度也相等?？梢?，若萬向節(jié)的傳力點在其交角變化時，始終位于兩軸夾角的平分面上，就能保證等角速傳動。 圖4-8 等角速萬向節(jié)的工作原理一球籠式等角速萬向節(jié) 球籠式萬向節(jié)按主、從動叉在傳動過程中是否有軸向位移，分為RF型球籠萬向節(jié)和VL型球籠萬向節(jié)兩種。固定型球籠式等速萬向節(jié)(RF節(jié))。RF型球籠萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)如圖4-9所示，星形套9以內(nèi)花鍵與主動軸1相連，其外表面有六條弧形凹槽，形成內(nèi)滾道。球形殼的內(nèi)表面

8、有相應(yīng)的六條弧形凹槽，形成外滾道。六個鋼球6分別裝在由六組內(nèi)外滾道所對應(yīng)的空間里，并被保持架7限定在同一個平面內(nèi)。動力由主動軸1和星形套經(jīng)過鋼球6傳到球形殼8輸出。 1主動軸; 2,5鋼帶箍; 3外罩; 4保持架(球籠); 6鋼球; 7星形套(內(nèi)滾道); 8球形殼(外滾道); 9卡環(huán) 圖4-9 固定型球籠式等速萬向節(jié)（RF節(jié)）固定型球籠式等速萬向節(jié)（RF節(jié)）在工作時，6個鋼球都參與傳力，故承載能力強、磨損小、壽命長，被廣泛應(yīng)用于各種型號的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和獨立懸架的驅(qū)動橋。伸縮型球籠式等速萬向節(jié)(VL節(jié))。伸縮型球籠式等速萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖如圖4-10所示。其內(nèi)、外滾道為圓筒形.且內(nèi)、外滾道不與軸線平行

9、，而是以相同的角度相對于軸線傾斜著。裝合后，同一周向位置內(nèi)、外滾道的傾斜方向剛好相反，即對稱交叉，而鋼球則處于內(nèi)、外滾道的交叉部位。當(dāng)內(nèi)半軸與中半軸以任意夾角相交時，所有傳動鋼球都位于軸間交角的平分面上，從而實現(xiàn)等角速傳動。在動力傳遞過程中，內(nèi)、外球座可以沿軸向相對移動。因此，采用這種萬向節(jié)可以省去萬向傳動裝置中的滑動花鍵。 伸縮型球籠式等速萬向節(jié)(VL節(jié))允許兩軸最人交角為15º21º，且具有軸向滑動的特性，壽命長、剛度高.不但滿足了車輪轉(zhuǎn)向性能的要求，還具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、質(zhì)量輕等優(yōu)點。 1中半軸；2擋圈；3外罩；4外球座；5鋼球； 6球籠；7內(nèi)半軸；8卡環(huán)；9密封圈

10、；10內(nèi)球座； 11球頭內(nèi)六角螺栓；12鎖片；13箍帶；14防塵罩 圖4-10 VL型球籠式等角速萬向節(jié)結(jié)構(gòu) 固定型球籠式等速萬向節(jié)(RF節(jié))和伸縮型球籠式等速萬向節(jié)(VL節(jié))廣泛應(yīng)用于采用獨立懸架的轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，如紅旗、桑塔納、捷達、寶來、奧迪等轎車的前橋。其中固定型球籠式等速萬向節(jié)(RF節(jié))用于靠近車輪處，伸縮型球籠式等速萬向節(jié)(VL節(jié))用于靠近驅(qū)動橋處，圖4-11為桑塔納2000傳動軸示意圖。 圖4-11 桑塔納2000傳動軸示意圖二三樞軸球面滾輪式等速萬向節(jié) 三樞軸球面滾輪式等速萬向節(jié)又稱為自由三樞軸萬向節(jié)，其機構(gòu)如圖4-12所示。由3個位于同一平面內(nèi)互成120º的三樞軸構(gòu)

11、成，它們的軸線交于輸入軸上一點，并且垂直與驅(qū)動軸。3個驅(qū)動軸外表面，滾子軸承分別活套在各樞軸上。一個漏斗形軸，在其筒形部分加工出3個槽形軌道。3個槽形軌道在筒形周圍上是均勻分布的，軌道配合面為部分同柱面，3個滾子軸承分別裝入各槽形軌道，可沿軌道滑動。別克凱越轎車等速萬向節(jié)和傳動軸的結(jié)構(gòu)，如圖4-13所示。圖4-12 自由三樞軸式等速萬向節(jié)圖4-13 等速萬向節(jié)和傳動軸4.1.5傳動軸一傳動軸的功用傳動軸是萬向傳動裝置中的主要傳力部件，通常用來聯(lián)結(jié)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，則用來聯(lián)結(jié)變速器和驅(qū)動車輪。二傳動軸的構(gòu)造 圖4-14所示為傳動軸的構(gòu)造，有實心軸和空心軸之

12、分。為了減輕傳動軸的質(zhì)量，節(jié)省材料，提高軸的強度、剛度，傳動軸多為空心軸，超重型貨車則直接采用無縫鋼管。轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、斷開式驅(qū)動橋或微型汽車的傳動軸通常制成實心軸。傳動軸兩端的聯(lián)結(jié)件裝好后，應(yīng)進行動平衡試驗。在質(zhì)量輕的一側(cè)補焊平衡片，使其不平衡量不超過規(guī)定值。為加注潤滑脂方便，萬向傳動裝置的油嘴應(yīng)在一條直線上，且萬向節(jié)上的油嘴應(yīng)朝向傳動軸。 圖4-14 傳動軸的構(gòu)造汽車行駛過程中，變速器與驅(qū)動橋的相對位置會發(fā)生變化，隨著傳動軸角度的改變，其長度也會改變，因此采用滑動叉和花鍵組成的滑套聯(lián)結(jié)，以實現(xiàn)傳動軸長度的變化，如圖4-15所示。 4.1.6中間支承一中間支承的功用傳動軸分段時需加中間支承，中間

13、支承通常裝在車架橫梁上，能補償傳動軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及汽車行駛過程中因發(fā)動機竄動或車架變形等引起的位移。 圖4-15 滑動叉的構(gòu)造 圖4-16 東風(fēng)EQ1090汽車的中間支承起的位移。二中間支承的結(jié)構(gòu)中間支承常用彈性元件來滿足上述功用，圖4-16所示的中間支承是由支架和軸承等組成，雙列錐軸承固定在中間傳動軸后部的軸頸上。帶油封的支承蓋之問裝有彈性元件橡膠墊環(huán)，用3個螺栓緊固。緊固時，橡膠墊環(huán)會徑向擴張，其外圓被擠緊于支架的內(nèi)孔。4.2驅(qū)動橋的功用與組成4.2.1驅(qū)動橋的功用驅(qū)動橋的功用是將由萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩傳給驅(qū)動車輪，并經(jīng)降速增矩、改變動力傳動方向，使汽車行駛，而且允

14、許左、右驅(qū)動車輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。具體來說，主減速器的功用為降速增矩，改變動力傳動力方向（發(fā)動機縱置時）;差速器的功用是允許左、右驅(qū)動車輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn);半軸的功用是將動力由差速器傳給驅(qū)動車輪。4.2.1驅(qū)動橋的組成 發(fā)動機的動力經(jīng)過離合器、變速器、萬向傳動裝置，傳到了驅(qū)功橋。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、半軸、橋殼等組成，如圖4-17所示。驅(qū)動橋是傳動系的最后一個總成，發(fā)動機的動力傳到驅(qū)動橋后，首先傳到主減速器，在這里將轉(zhuǎn)矩放大并降低轉(zhuǎn)速后，經(jīng)差速器分配給左、右半軸，最后通過半軸外端的凸緣傳到驅(qū)動車輪的輪毅。驅(qū)動橋的主要零部件都裝在驅(qū)動橋的橋殼中。橋殼由主減速器殼和半軸套管組成。圖4-17

15、 1后橋殼；2差速器殼；3差速器行星齒輪；4差速器半軸齒輪；5半軸；6主減速器從動齒輪齒圈；7主減速器主動小齒4.3主減速器4.3.1主減速器的功用與類型 主減速器的功用是將輸入的轉(zhuǎn)矩增大并相應(yīng)降低轉(zhuǎn)速，以及當(dāng)發(fā)動機縱置時還具有改變旋轉(zhuǎn)方向的作用。為滿足不同的使用要求，主減速器的結(jié)構(gòu)形式也是不同的。按參加減速傳動的齒輪副數(shù)目分有單級式主減速器和雙級式主減速器。在雙級式主減速器中，若第二級減速器齒輪分置于兩側(cè)車輪附近，成為獨立部件，這時稱之為輪邊減速器。按主減速器傳動比擋數(shù)分有單速式和雙速式。前者的傳動比是固定的，后者有兩個傳動比供駕駛員選擇，以適應(yīng)不同行駛條件的需要。 按齒輪副結(jié)構(gòu)形式分有圓柱

16、齒輪式(又可分為軸線固定式和軸線旋轉(zhuǎn)式及行星齒輪式)、圓錐齒輪式和準(zhǔn)雙曲面齒輪式。4.3.2主減速器的構(gòu)造與工作原理1. 單級主減速器單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕和傳動效率高等優(yōu)點，所以轎車和一般輕、中型貨車均采用單級主減速器。如圖4-18所示為東風(fēng)EQ1090E型汽車單級主減速器。其減速傳動機構(gòu)為一對準(zhǔn)雙曲面錐齒輪。主動齒輪有6個齒，從動錐齒輪有38個齒，故主傳動比為。 圖4-18東風(fēng)EQ1090E型汽車單級主減速器主動錐齒輪與主動軸制成一體。為了保證主動錐齒輪有足夠的支撐剛度，以改善嚙合條件，其前端支撐在兩個距離較近的圓錐滾子軸承上，后端支撐在圓柱滾子軸承上，形成跨置式支撐。圓

17、錐滾子軸承壓裝在主動軸的后端，靠座孔上的臺階限位。圓錐滾子軸承2和3以小端相對壓入主動軸前端，兩軸承之間有隔套和調(diào)整墊片，它們和叉形凸緣通過螺母與主動軸固裝在一起，并支撐在軸承座內(nèi)。軸承座依靠凸緣定位，用螺釘固裝在主減速器殼體的前端，兩者之間有調(diào)整墊片。從動錐齒輪靠凸緣定位，用螺栓緊固在差速器殼上，而差速器殼則用兩個圓錐滾子軸承1支撐在主減速器殼的瓦蓋式軸承座孔中。軸承座孔外側(cè)裝有環(huán)形軸承調(diào)整螺母。圓錐滾子軸承一般都是成對使用，裝配時應(yīng)使其具有一定的預(yù)緊度，以減少錐齒輪在傳動過程中因軸向力而引起的軸向位移，提高軸的支撐剛度，保證錐齒輪副的正確嚙合。但軸承預(yù)緊度又不能過大，否則摩擦和磨損增大，傳

18、動效率低。為此，設(shè)有軸承預(yù)緊度的調(diào)整裝置。主動軸上兩個圓錐滾子軸承2和3的預(yù)緊度由調(diào)整墊片2來調(diào)整。增加墊片2的厚度，軸承預(yù)緊度減小，反之，軸承預(yù)緊度增加。支撐差速器殼的一對圓錐滾子軸承1的預(yù)緊度則是通過擰緊兩側(cè)的軸承調(diào)整螺母來調(diào)整的。擰入調(diào)整螺母，軸承預(yù)緊度增加，反之，軸承預(yù)緊度減小。為了保證齒輪調(diào)整嚙合的正確性，圓錐滾子軸承預(yù)緊度的調(diào)整必須在齒輪嚙合之前進行，且當(dāng)兩者采用同一調(diào)整裝置時，齒輪嚙合的調(diào)整應(yīng)保持原已調(diào)整好的軸承預(yù)緊度不變，一端螺母的擰入圈數(shù)應(yīng)等于另一端螺母的退出圈數(shù)。2.雙級主減速器當(dāng)汽車主減速器需要有較大的傳動比時，若采用單級主減速器，難以保證足夠的離地間隙，這時需采用雙級主

19、減速器。圖4-19所示為解放CA1091型汽車的雙級主減速器第一級傳動為一對螺旋錐齒輪，其傳動比為25/13=1. 923;第二級傳動為一對斜齒圓柱齒輪，其傳動比為45/15=3。主減速器的傳動比等于兩級齒輪傳動比的乘積。 圖4-19解放CA1092型汽車雙級主減速器第一級主動錐齒輪n和第一級主動齒輪軸制成一體，用兩個圓錐滾子軸承(相距較遠(yuǎn))支撐在軸承座的座孔中，因主動錐齒輪懸伸在兩軸承之后，故稱為懸臂式支撐。這種支撐形式結(jié)構(gòu)簡單，雖支撐剛度不及跨置式支撐大，但由于傳動比小，主動錐齒輪及主動軸的尺寸可以制得大一些。同時還可以盡量加大兩軸承之間距離，以提高支撐剛度，使其同樣能滿足承載的要求。第一級傳動的從動錐齒輪用鉚釘鉚接在中間軸的凸緣上。第二級傳動的主動