第6章萬向傳動裝

第6章萬向傳動裝置

6.1概述

6.1.1萬向傳動裝置的功用及組成功用：能在軸間夾角和相對位置經(jīng)常發(fā)生變化的轉(zhuǎn)軸之間傳遞動力。組成：它主要由萬向節(jié)、傳動軸、中間支承組成（圖6.1）。圖6.1變速器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置6.1.2萬向傳動裝置的應(yīng)用

萬向傳動裝置在汽車上的應(yīng)用主要有以下幾個方面：

1．變速器（或分動器）與驅(qū)動橋之間

2．變速器與離合器或與分動器之間

3．轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋中

4．轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)中6.2萬向節(jié)

萬向節(jié)按其速度特性分為不等速萬向節(jié)、準(zhǔn)等角速萬向節(jié)和等角速萬向節(jié)。按其剛度大小，可分為剛性萬向節(jié)和柔性萬向節(jié)。

6.2.1普通萬向節(jié)

1.十字軸式萬向節(jié)的構(gòu)造結(jié)構(gòu)：如圖6.2所示。特點：結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率較高，允許相鄰兩軸的最大交角為15°～20°。單個使用時有傳動的不等角速性。圖6.2普通十字軸式萬向節(jié)1-套筒2-十字軸3-傳動軸叉4-卡環(huán)5-軸承外圈6-套筒叉圖6.3十字軸潤滑油道及密封裝置2.十字軸式萬向節(jié)的速度特性與等速排列

。

（1）速度特性單個十字軸式萬向節(jié)，當(dāng)主動叉軸以等角速旋轉(zhuǎn)時，從動叉軸是不等角速的，其角速度ω2在ω1/cosα≥ω2≥ω1cosα范圍內(nèi)變化，變化的周期為180°。且從動叉軸不等速程度隨軸間夾角α的加大而加大。我們把單個十字軸式萬向節(jié)的這種運動特性稱之為不等角速性。其運動情況可用圖6.4分析。圖6.4十字軸式剛性萬向節(jié)傳動的角速度分析（2）等速排列條件

為實現(xiàn)等角速傳動，可將兩個普通萬向節(jié)按下述的條件排列方式安裝：①第一個萬向節(jié)的從動叉和第二個萬向節(jié)的主動又與傳動軸相連，且傳動軸兩端的萬向節(jié)叉在同一平面內(nèi)；②輸入軸、輸出軸與傳動軸的夾角相等，即α1=α2。

其排列方式一般有兩種：平行排列方式和等腰三角形排列方式（圖6.5）。圖6.5雙萬向節(jié)的等速排列方式

6.2.2等角速萬向節(jié)

是指傳力點永遠(yuǎn)位于兩軸交點的平分面上，輸出軸與輸入軸傳動的瞬時角速度相等的萬向節(jié)。等角速萬向節(jié)的基本原理見圖6.7所示。等角速萬向節(jié)的常見結(jié)構(gòu)形式有球叉式、球籠式和三叉式等。

1.球叉式萬向節(jié)它由主、從動叉，四個傳動鋼球，一個中心鋼球以及定位銷和鎖止銷組成。其結(jié)構(gòu)見圖6.8，其工作原理見圖6.9所示。球叉式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，一般用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，其允許最大交角為32°～33°。圖6.6等角速萬向節(jié)工作原理圖6.7球叉式萬向節(jié)圖6.8球叉式萬向節(jié)等角速傳動原理

2.球籠式萬向節(jié)

球籠式萬向節(jié)按其內(nèi)、外滾道結(jié)構(gòu)不同又分為RF型球籠萬向節(jié)、VL型球籠萬向節(jié)等多種。（1）RF型球籠萬向節(jié)它主要軸內(nèi)球座（星形套）、球籠、碗形外球座及鋼球等組成。

RF型球籠式萬向工作時，六個鋼球全部參加工作，因而磨損小，壽命長，承載能力強。靈活性好，故應(yīng)用愈來愈廣泛。圖6.9RF型球籠式萬向節(jié)圖6.10RF型球籠式萬向節(jié)等速性分析（2）VL型球籠式萬向節(jié)

它又稱伸縮型等速萬向節(jié)。它主要由星型套、保持架、筒形殼和鋼球等組成。圖6.11所示為奧迪100型和上海桑塔納轎車半軸內(nèi)萬向節(jié)（靠近主減速器處）所采用的VL型球籠式萬向節(jié)。

VL型球籠式萬向節(jié)允許兩軸最大交角為15°~22°。且具有軸向滑動的特性（軸向伸縮量可達(dá)45mm），壽命長、強度高，不但滿足了車輪的轉(zhuǎn)向性能的要求，還具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕等優(yōu)點。圖6.11上海桑塔納轎車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋所用VL型萬向節(jié)球籠式萬向節(jié)(軸向不能移動)RF型球籠式萬向節(jié)(軸向能移動)VL型（3）球籠式雙補償萬向節(jié)

它又稱為球籠式萬向節(jié)的滑動式。其結(jié)構(gòu)如圖6.12所示，由于這種萬向節(jié)能軸向相對移動，因此可省去萬向傳動裝置中的滑動花鍵等伸縮機構(gòu)，使結(jié)構(gòu)簡化，且軸向位移是通過鋼球沿內(nèi)、外滾道的滾動來實現(xiàn)，與滑動花鍵相比，滾動阻力小，磨損輕、壽命長。故最適用于斷開式驅(qū)動橋。圖6.12球籠式雙補償萬向節(jié)

3．三叉式等速萬向節(jié)

也稱三角式萬向節(jié)。圖6.13所示為三叉式等速萬向節(jié)，主要由三銷總成11和萬向節(jié)套5組成。三叉式等速萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，磨損小，并且可以軸向伸縮，在轎車的應(yīng)用也逐漸增多。

圖6.13三叉式等速萬向節(jié)圓柱槽滾輪銷軸密封罩6.2.4柔性萬向節(jié)

柔性萬向節(jié)如圖6.14所示，它依靠其彈性件的彈性變形來保證在相交兩軸間傳動時不發(fā)生機械干涉。彈性件采用橡膠盤、橡膠金屬套筒、六角形橡膠圈等結(jié)構(gòu)。因彈性件的彈性變形有限，故柔性萬向節(jié)適用于兩軸間夾角不大（30～50）和微量軸向位移的萬向傳動裝置。如有的汽車發(fā)動機與變速器之間、變速器與分動器之間裝有柔性萬向節(jié)，以消除制造安裝誤差和車架變形對傳動的影響。圖6.14柔性萬向節(jié)6.3傳動軸與中間軸承

6.3.1傳動軸功用：通常用來連接變速器（或分動器）和驅(qū)動橋，在轉(zhuǎn)向驅(qū)橋和斷開式驅(qū)動橋中，則用來連接差速器和驅(qū)動橋。結(jié)構(gòu)：傳動軸有實心軸和空心軸之分，一般多為空心軸。在傳動距離較遠(yuǎn)時，為了避免因傳動軸過長而使自振頻率降低，高速時產(chǎn)生共振，將傳動軸分為兩段，前段稱為中間傳動軸，后段稱主傳動軸，都用薄鋼板卷焊而成，如圖6.15所示。圖6.15傳動軸和中間支承6.3.2中間支承

傳動軸分段時須加設(shè)中間支承，通常將其安裝在車架橫梁上。功用：對傳動軸起支承作用，并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由于發(fā)動機竄動或車架變形等引起的位移。類型：常見的有雙列圓錐滾子軸承式中間支承、擺動中間支承、蜂窩軟墊式中間支承和軸式中間支承。6.3.3斷開式驅(qū)動橋的萬向傳動裝置

有的轎車和越野汽車采用斷開式驅(qū)動橋和獨立懸架。其主減速器殼體固定在車架或車身上，車輪可隨懸架的變形作上下擺動，故在車輪和主減速器間需用萬向傳動裝置,如圖6.16所示。

圖6.16斷開式驅(qū)動橋的萬向傳動裝置6.4萬向傳動裝置的維修

6.4.1萬向傳動裝置技術(shù)狀況的變化

萬向傳動裝置在使用過程中，會出現(xiàn)各種損傷，尤其是那些傳動軸管長度大，工作條件惡劣、潤滑條件極差，行駛在不良的道路上的汽車，沖擊載荷的峰值往往會超過正常值的一倍以上，以致造成萬向傳動裝置的彎曲、扭轉(zhuǎn)和磨損逾限，產(chǎn)生振動異響等故障，破壞萬向傳動裝置的動平衡特性、速度特性，使萬向傳動裝置技術(shù)狀況變差，傳動效率降低，從而影響汽車的動力性和經(jīng)濟性。6.4.2萬向傳動裝置的維護(hù)

一級維護(hù)時，應(yīng)進(jìn)行潤滑和緊固作業(yè)。對萬向節(jié)的十字軸、傳動軸滑動叉、中間支承軸承等加注潤滑脂；檢查傳動軸各部螺栓和螺母的緊固情況，特別是萬向節(jié)叉突緣連接螺栓和中間支承支架的固定螺栓等，應(yīng)按規(guī)定的力矩擰緊。二級維護(hù)時，十字軸軸承的配合應(yīng)用手不能感覺出軸向移動量。對傳動軸中間支承軸承，應(yīng)檢查其是否松曠及運轉(zhuǎn)中有無異響，當(dāng)其徑向松曠超過規(guī)定或拆檢軸承出現(xiàn)粘著磨損時，應(yīng)更換中間支承軸承。圖6.17十字軸軸承配合間隙的檢查6.4.3萬向傳動裝置的檢修

萬向傳動裝置主要零部件檢修如下：1.傳動軸傳動軸的主要損傷形式有彎曲、凹陷或裂紋等。主要檢修以下幾個方面：（1）傳動軸軸管不得有裂紋及嚴(yán)重的凹癟。否則應(yīng)更換傳動軸。（2）檢查傳動軸彎曲程度，用Ｖ形鐵架起傳動軸，使其水平，而后旋轉(zhuǎn)，用百分表在軸的中間部位測量。徑向全跳動公差應(yīng)符合廠家的規(guī)定。否則應(yīng)更換或校正傳動軸。（3）檢查中間傳動軸支承軸頸的徑向圓跳動公差不應(yīng)超過0.10m。否則應(yīng)更換或鍍絡(luò)修復(fù)。（4）檢查傳動軸花鍵與滑動叉花鍵、突緣叉與所配合花鍵的間隙：轎車應(yīng)不大于０.15mm，其它類型的汽車應(yīng)不大于0.30mm，裝配后應(yīng)能滑動自如。若超差則應(yīng)更換傳動軸或滑動叉。2．萬向節(jié)叉、十字軸及軸承

（1）檢查萬向節(jié)叉和十字軸不得有裂紋，否則應(yīng)更換。（2）檢查十字軸頸表面，若有疲勞剝落，磨損溝槽或滾針壓痕深度在0.10mm以上時，應(yīng)換新。（3）檢查出滾針軸承的油封失效，滾針斷裂、軸承內(nèi)圈有疲勞剝落時，應(yīng)換新。（4）檢查十字軸與軸承的最小配合間隙應(yīng)符合原廠規(guī)定。最大配合間隙應(yīng)符合表6.2的規(guī)定。（5）檢查十字軸及軸承裝入萬向節(jié)叉后的軸向間隙，剖分式軸承孔為0.10～0.50mm；整體式軸承孔0.02～0.25mm，轎車為0～0.05mm。3.中間支承

中間支承的常見故障是橡膠老化和軸承磨損所引起的振動和異響等。（1）檢查中間支承軸承的旋轉(zhuǎn)是否靈活，油封和橡膠襯墊是否損壞，否則應(yīng)更換。（2）拆下中間支承前，可以在中間支承周圍搖動傳動軸，檢查中間支承軸承的松曠程度，分解后，可進(jìn)一步檢查軸承的軸向和徑向間隙應(yīng)符合原廠規(guī)定。4．傳動軸管焊接組合件

傳動軸管焊接組合件經(jīng)修理后，原有的動平衡已不復(fù)存在。因此，傳動軸管焊接組合件（包括滑動套）應(yīng)重新進(jìn)行動平衡試驗，傳動軸兩端任一端的動不平衡量：轎車應(yīng)不大于10g·cm。；其它車型應(yīng)不大于表6.3的規(guī)定。傳動軸管焊接組合件的平衡可在軸管的兩端加焊平衡片，每端最多不得多于3片。6.4.4萬向傳動裝置的裝配

萬向傳動裝配時，應(yīng)注意裝配位置對其傳動速度特性的影響，裝配時應(yīng)注意以下問題：（1）清潔零件；（2）核對零件的裝配標(biāo)記，按原標(biāo)記裝配；（3）正確安裝十字軸，注意其上油孔和油嘴的安裝方向；（4）用正確的方法安裝中間支承；（5）加注鋰基2號或二硫化鉬鋰基潤滑脂。

6.5萬向傳動裝置的故障診斷

6.5.1傳動軸動不平衡及異響

1．故障現(xiàn)象在萬向節(jié)和伸縮叉技術(shù)狀況良好時，汽車行駛中發(fā)出周期性的響聲；速度越高響聲越大，甚至伴隨有車身振動，握轉(zhuǎn)向盤的手感覺麻木。

2．故障原因

（1）傳動軸上的平衡塊脫落；（2）傳動軸彎曲或傳動軸管凹陷；（3）傳動軸管與萬向節(jié)又焊接不正或傳動軸未進(jìn)行過動平衡試驗和校準(zhǔn)；（4）伸縮叉安裝錯位，造成傳動軸兩端的萬向節(jié)叉不在同一平面內(nèi)，不滿足等角速傳動條件；（5）中間支承吊架固定螺栓松動或萬向節(jié)凸緣盤連接螺栓松動，使傳動軸偏斜。3．故障診斷與排除方法

（1）檢查傳動軸管是否凹陷，有凹陷，則故障由此引起；無凹陷，則繼續(xù)檢查。（2）檢查傳動軸管上的平衡片是否脫落，如脫落，則故障由此引起；否則繼續(xù)檢查。（3）檢查伸縮叉安裝是否正確，不正確，則故障由此引起；否則繼續(xù)檢查。（4）拆下傳動軸進(jìn)行動平衡試驗，動不平衡，則應(yīng)校準(zhǔn)以消除故障。彎曲應(yīng)校直。（5）檢查中間支承吊架固定螺栓和萬向節(jié)凸緣盤連接螺栓是否松動，若有松動，則異響由此引起，應(yīng)緊固。6.5.2萬向節(jié)、伸縮叉松曠及異響

1．故障現(xiàn)象在汽車起步和突然改變車速時，傳動軸發(fā)出“抗”的響聲；在汽車緩行時，發(fā)出“呱當(dāng)、呱當(dāng)”的響聲。

2．故障原因（1）萬向節(jié)凸緣盤連接螺栓松動；（2）萬向節(jié)主、從動部分游動角度太大；（3）萬向節(jié)軸承、十字軸磨損嚴(yán)重；（4）萬向節(jié)、伸縮叉磨損松曠3．故障診斷與排除方法

（1）用榔頭輕輕敲擊各萬向節(jié)凸緣盤連接處，檢查其松緊度。太松曠則故障由連接螺栓松動引起，否則繼續(xù)檢查。

（2）用雙手分別握住萬向節(jié)、伸縮叉的主、從動部分轉(zhuǎn)動，檢查游動角度。萬向節(jié)游動角度太大，則異響由此引起；伸縮叉游動角度太大，則異響由此引起。6.5.3中間支承松曠

1．故障現(xiàn)象汽車運行中出現(xiàn)一種連續(xù)的“嗚嗚”響聲，車速愈高響