第6章 萬向傳動(dòng)裝置

功用：軸間夾角和相對(duì)位置經(jīng)常發(fā)生變化的轉(zhuǎn)軸之間傳遞動(dòng)力。組成：萬向節(jié)、傳動(dòng)軸、中間支承(分段式傳動(dòng)軸)萬向傳動(dòng)裝置第6章萬向傳動(dòng)裝置

組成：它一般由萬向節(jié)和傳動(dòng)軸組成，對(duì)于傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)的分段式傳動(dòng)軸，還需設(shè)置中間支承。萬向傳動(dòng)裝置在汽車上的應(yīng)用

序號(hào)安置位置應(yīng)用特點(diǎn)1變速器(或分動(dòng)器)與驅(qū)動(dòng)橋之間一般FR型汽車變速器（或越野車的分動(dòng)器）的輸出軸線與驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸線難以布置重合，并且汽車在負(fù)荷變化及在不平路面行駛時(shí)引起的跳動(dòng)，將使驅(qū)動(dòng)橋輸入軸與變速器輸出軸之間的夾角和距離發(fā)生變化，故須萬向傳動(dòng)裝置連接。2變速器與離合器或與分動(dòng)器之間雖然變速器、離合器、分動(dòng)器等都支承在車架上，且它們的軸線也可以設(shè)計(jì)重合，但為消除車架變形及制造、裝配誤差等引起的軸線同軸度誤差對(duì)動(dòng)力傳遞的影響，其間也常裝有萬向傳動(dòng)裝置。3轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋中汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋需滿足轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)的功能，其半軸是分段的，轉(zhuǎn)向時(shí)兩段半軸軸線相交且交角變化，因此要用萬向傳動(dòng)裝置。在斷開式驅(qū)動(dòng)橋中，主減速器殼在車架上是固定的，橋殼上下擺動(dòng)，半軸是分段的，也須用萬向傳動(dòng)裝置。4轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中某些汽車的轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)受整體布置的限制，轉(zhuǎn)向盤軸線與轉(zhuǎn)向器輸入軸線不重合，因此在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中裝有萬向傳動(dòng)裝置。1.變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間（4×2）FR：輸出軸線與驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸線難以布置重合；負(fù)荷變化及不平路面引起的跳動(dòng)，將使驅(qū)動(dòng)橋輸入軸與變速器輸出軸之間的夾角和距離發(fā)生變化。2.變速器與分動(dòng)器，分動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)橋之間變速器、離合器、分動(dòng)器等的軸線也可以設(shè)計(jì)重合，但為消除車架變形及制造、裝配誤差等引起的軸線同軸度誤差對(duì)動(dòng)力傳遞的影響，其間也常裝有萬向傳動(dòng)裝置。4.斷開式驅(qū)動(dòng)橋的半軸之間

3.轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的內(nèi)、外半軸之間

轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋需滿足轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)的功能，其半軸是分段的，轉(zhuǎn)向時(shí)兩段半軸軸線相交且交角變化，因此要用萬向傳動(dòng)裝置。在斷開式驅(qū)動(dòng)橋中，主減速器殼在車架上是固定的，橋殼上下擺動(dòng)，半軸是分段的，也須用萬向傳動(dòng)裝置。5.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器之間某些汽車的轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)受整體布置的限制，轉(zhuǎn)向盤軸線與轉(zhuǎn)向器輸入軸線不重合，因此在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中裝有萬向傳動(dòng)裝置。十字軸式萬向節(jié)，它允許相鄰兩軸的最大交角為150-200°，在汽車上應(yīng)用最廣。

剛性萬向節(jié)不等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)準(zhǔn)等速萬向節(jié)撓性萬向節(jié)十字軸式三銷軸式、雙聯(lián)式球叉式、球籠式萬向節(jié)分類萬向節(jié)組成：萬向節(jié)叉、十字軸、軸承。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩個(gè)萬向節(jié)叉分別與主、從動(dòng)軸相連，其叉形上的孔分別套在十字軸的四個(gè)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，且與油嘴、安全閥相通。1．十字軸式萬向節(jié)的構(gòu)造油嘴安全閥十字軸油封滾針套筒軸承蓋萬向節(jié)叉十字軸式剛性萬向節(jié)（2）單個(gè)剛性十字軸萬向節(jié)

的速度特性①當(dāng)主動(dòng)叉在垂直平面內(nèi)時(shí)：VA=

1·r=2·rcos

2=1/cos從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速大于主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。

2>1②當(dāng)主動(dòng)叉在水平平面內(nèi)時(shí)：VB=

2·r=1·rcos

2=1

cos

從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速小于主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。

2<1不等速特性：單個(gè)十字軸萬向節(jié)在有夾角的傳動(dòng)中，當(dāng)主動(dòng)軸等角速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)軸是不等角速轉(zhuǎn)動(dòng)。分析：不等速特性曲線從動(dòng)叉軸在ω1/cosα≥ω2≥ω1cosα范圍內(nèi)變化，變化的周期為180°。主動(dòng)軸等速轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)軸會(huì)出現(xiàn)兩次周期性的超越或滯后變化，且從動(dòng)叉軸不等角速度隨軸間夾角α的加大而加大。主、從動(dòng)軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的，即主動(dòng)軸轉(zhuǎn)一圈，從動(dòng)軸也轉(zhuǎn)一圈。從動(dòng)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)一周內(nèi)其角速度的不均勻(不等速性)。不等速特性曲線優(yōu)點(diǎn)：軸間交角變化(一般為l5~20°)時(shí)可靠地傳遞動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)效率高。缺點(diǎn)：單個(gè)十字軸式剛性萬向節(jié)在有夾角的情況下不能傳遞等速運(yùn)動(dòng)。主動(dòng)軸等速旋轉(zhuǎn)一周，從動(dòng)軸出現(xiàn)兩次周期性的超越和滯后變化。所以，單個(gè)十字軸式萬向節(jié)主從、動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速是不等的。其不等速性，將使從動(dòng)軸及與其相連的傳動(dòng)部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而產(chǎn)生附加的交變載荷及振動(dòng)噪聲，

影響部件壽命。十字軸式萬向節(jié)特點(diǎn)（3）實(shí)現(xiàn)兩軸間等角速度傳動(dòng)措施

原理：兩個(gè)十字軸萬向節(jié)，中間以傳動(dòng)軸相連，利用第二個(gè)的不等速效應(yīng)來抵消第一個(gè)的不等速效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)兩軸間等角速度傳動(dòng)措施同時(shí)必須滿足兩個(gè)條件：（1）α1=α2（靠整車的總布置設(shè)計(jì)和總裝配保證）（2）兩萬向節(jié)叉處于同一平面內(nèi)。（靠傳動(dòng)軸與萬向節(jié)叉的正確裝配來保證）等速傳動(dòng)有兩種排列方式：①平行排列；②等腰三角形排列。2、準(zhǔn)等速萬向節(jié)α1α2原理：根據(jù)雙十字軸萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理設(shè)計(jì)的。特點(diǎn)：一套傳動(dòng)軸長度縮短至最小的雙萬向節(jié)等速傳動(dòng)裝置。特點(diǎn)：雙聯(lián)叉相當(dāng)于兩個(gè)在同一平面上的萬向節(jié)叉；裝有分度機(jī)構(gòu)。⑴雙聯(lián)式準(zhǔn)等速萬向節(jié)雙聯(lián)式準(zhǔn)等速萬向節(jié)雙聯(lián)式準(zhǔn)等速萬向節(jié)優(yōu)點(diǎn)：允許所聯(lián)兩軸夾角較大(可達(dá)50°)，軸承密封性好，效率高，工作可靠，制造方便。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸較大，零件數(shù)目較多。應(yīng)用：中噸位以上的越野車.雙聯(lián)式準(zhǔn)等速萬向節(jié)雙聯(lián)式準(zhǔn)等速萬向節(jié)(2)三銷軸式萬向節(jié)組成：兩個(gè)偏心軸叉兩個(gè)三銷軸六個(gè)軸承六個(gè)密封件。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)：允許所聯(lián)兩軸夾角較大(可達(dá)45°)，易于密封；外形尺寸較大，零件形狀較復(fù)雜，所聯(lián)兩軸受附加彎矩和軸向力。

應(yīng)用：個(gè)別中、重型越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。三銷軸三銷軸主動(dòng)偏心軸叉從動(dòng)偏心軸叉

/2

/2OP⑶等角速萬向節(jié)類型：球叉式、球籠式和三叉式。結(jié)構(gòu)：從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證萬向節(jié)在工作時(shí)，兩齒輪的傳力點(diǎn)(接觸點(diǎn))P位于兩齒輪軸線交角的平分面上，P點(diǎn)兩齒輪的圓周速度始終相等。原理：使傳力點(diǎn)始終位于兩軸夾角的平分面上。

1.球叉式等角速萬向節(jié)主、從動(dòng)叉分別與內(nèi)外半軸制成一體；主、從動(dòng)叉上各有四個(gè)曲面凹槽；四個(gè)傳力鋼球，一個(gè)中心鋼球。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主動(dòng)叉和從動(dòng)叉上各有4個(gè)曲面凹槽，裝合后形成2個(gè)相交的環(huán)形槽，作為鋼球的滾道。4個(gè)傳動(dòng)鋼球放在凹槽中，中心鋼球放在兩叉中心的四槽內(nèi)用以定心。球叉式等角速萬向節(jié)球叉式萬向節(jié)等速傳動(dòng)原理特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較簡單，在a≯32~33°下正常工作，但鋼球所受單位壓力較大，拆裝不便，磨損較快。應(yīng)用：輕、中型越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。球叉式等角速萬向節(jié)①結(jié)構(gòu)：鋼球主動(dòng)軸星形套（內(nèi)滾道）球籠（保持架）球形殼(外滾道)外罩2）RF型球籠式等速萬向節(jié)RF型球籠式等速萬向節(jié)組成：星形套、鋼球保持架（球籠）、球形殼。結(jié)構(gòu)：星形套以內(nèi)花鍵與主動(dòng)軸相連，其外表面有凹槽形成內(nèi)滾道；球形殼內(nèi)表面也有相應(yīng)的凹糟，形成外滾道，6個(gè)鋼球分別裝在各條四槽中，并由保持架保持在一個(gè)平面內(nèi)。鋼球主動(dòng)軸星形套（內(nèi)滾道）球籠（保持架）球形殼（外滾道）RF型球籠式等速萬向節(jié)特點(diǎn)：鋼球全都參與工作，允許的工作角較大(

max=47°),承載能力和耐沖擊能力強(qiáng)，壽命長，效率較高，尺寸緊湊，安裝方便；但精度要求高，成本較高。應(yīng)用:目前應(yīng)用最為廣泛的等速萬向節(jié)。

主動(dòng)軸球形殼星形套鋼球保持架②RF球籠式萬向節(jié)的等速性結(jié)構(gòu)：內(nèi)、外滾道為圓筒形，且內(nèi)、外滾道不與軸線平行，而是以相同的角度相對(duì)于軸線傾斜；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(duì)稱交叉，而鋼球則處于內(nèi)外滾道的交叉部位。（2）VL型球籠式萬向節(jié)(伸縮型等速萬向節(jié))原理：當(dāng)內(nèi)半軸7與中半軸1以任意夾角相交時(shí)，所有傳力鋼球都位于軸間交角的平分面上，從而實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)。特點(diǎn)：在動(dòng)力傳遞過程中，內(nèi)、外球座可以沿軸向相對(duì)移動(dòng)，故可以省去滑動(dòng)花鍵。（2）VL型球籠式萬向節(jié)(伸縮型等速萬向節(jié))(2)VL型球籠式萬向節(jié)O-萬向節(jié)中心；A-保持架（球籠）B-保持架內(nèi)球面中心VL式萬向節(jié)：可以適當(dāng)補(bǔ)償軸向竄動(dòng)量，一般用在半軸靠變速器一側(cè)即傳動(dòng)軸內(nèi)側(cè)；RF式萬向節(jié)：傳遞角度大，但軸向不能伸縮，一般用在半軸靠車輪一側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)處即傳動(dòng)軸外側(cè)。VL型球籠式萬向節(jié)又稱為球籠式萬向節(jié)的滑動(dòng)式。特點(diǎn)：外球座為圓筒形，內(nèi)、外滾道是與軸線平行的直線凹槽（即圓筒形），在傳遞轉(zhuǎn)矩過程中，內(nèi)球座與外球座可以相對(duì)軸向移動(dòng)。原理：球籠的內(nèi)外球面在軸線方向是偏心的，內(nèi)球面中心B與外球面中心A分別位于萬向節(jié)中心O的兩邊，且OA＝OB。同樣，鋼球中心C到A、B的距離相等，以保證萬向節(jié)作等角速傳動(dòng)。（3）球籠式雙補(bǔ)償萬向節(jié)優(yōu)點(diǎn)：能軸向相對(duì)移動(dòng)，可省去滑動(dòng)花鍵等伸縮機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)簡化。軸向位移是通過鋼球沿內(nèi)、外滾道的滾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，與滑動(dòng)花鍵相比，滾動(dòng)阻力小，磨損輕、壽命長。故最適用于斷開式驅(qū)動(dòng)橋。球籠式雙補(bǔ)償萬向節(jié)

球叉式、球籠式比較

球籠式：在兩軸最大交角達(dá)47o的情況下，仍可靠傳遞轉(zhuǎn)矩，且在工作時(shí)，無論傳動(dòng)方向如何，6個(gè)鋼球全部傳力。與球叉式等速萬向節(jié)相比，其承載能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便。組成：三銷總成、萬向節(jié)套。結(jié)構(gòu)：三銷總成的花鍵孔與傳動(dòng)軸內(nèi)花鍵配合，三個(gè)銷軸上均裝有軸承，以減小磨損。萬向節(jié)套的凸緣用螺栓連接，為防止?jié)櫥饴?，萬向節(jié)由防護(hù)罩封護(hù)，并用卡箍緊固。3．三叉式等速萬向節(jié)(三角式萬向節(jié))特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，磨損小，并且可以軸向伸縮。應(yīng)用：在轎車應(yīng)用增多，常用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋半軸內(nèi)端。作用：連接變速器（或分動(dòng)器）和驅(qū)動(dòng)橋，其作用是將變速器（或分動(dòng)器）傳來的扭矩傳給驅(qū)動(dòng)橋，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和斷開式驅(qū)動(dòng)橋中，則用來連接差速器和驅(qū)動(dòng)輪。傳動(dòng)軸CA1091萬向傳動(dòng)裝置1、傳動(dòng)軸的兩端分別焊有帶滑動(dòng)花鍵的軸頭和萬向節(jié)叉，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸長度的變化。（主要是由于汽車行駛時(shí)，變速器與驅(qū)動(dòng)橋的相對(duì)位置經(jīng)常變化）傳動(dòng)軸特點(diǎn)2、傳動(dòng)軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)（因?yàn)殡x心力作用）。因此，傳動(dòng)軸與萬向節(jié)裝配后要進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，加平衡片，并在滑動(dòng)叉與傳動(dòng)軸上標(biāo)上記號(hào)，以免拆裝時(shí)誤裝。3、傳動(dòng)軸有空心軸和實(shí)心軸兩種，多數(shù)為空心軸（在傳遞扭矩相同的情況下，同樣尺寸的傳動(dòng)軸，空心軸具有較高的強(qiáng)度和剛度，比實(shí)心軸安全；同時(shí)，減輕了質(zhì)量，節(jié)約了鋼材）。一般由厚薄均勻的薄鋼板卷焊而成，對(duì)于超重型貨車采用無縫鋼管制成(1.5～3.0mm)

。但轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋（半軸）、斷開式驅(qū)動(dòng)橋（半軸）、微型車傳動(dòng)軸通常制成實(shí)心軸能傳遞扭矩大。并且對(duì)一些直徑較小的長軸，如加工成空心軸，則因加工工藝復(fù)雜，反而會(huì)增加成本，并不經(jīng)濟(jì)。(1)

對(duì)花鍵進(jìn)行磷花處理。(2)噴涂尼龍層。(3)花鍵內(nèi)設(shè)置滾動(dòng)元件。(4)采用半軸滾動(dòng)花鍵連接。圖1圖2這兩種方式可減少摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高。4、減小傳動(dòng)軸中花鍵連結(jié)的軸向滑動(dòng)阻力和磨損解放CA1091型汽車傳動(dòng)軸如圖所示，傳動(dòng)軸分兩段，由3個(gè)十字軸萬向節(jié)相連接，中間傳動(dòng)軸用雙列圓錐滾子軸承支承裝在車架橫梁下，主動(dòng)軸帶有滑動(dòng)花鍵，可以伸縮，以改變傳動(dòng)軸的長度。中間支承位置：通常將其安裝在車架橫梁上。中間支承作用：對(duì)傳動(dòng)軸起支承作用。傳動(dòng)軸過長，自振頻率下降，易產(chǎn)生低頻共振，常將中間軸分為中間傳動(dòng)軸+主傳動(dòng)軸，并加中間支承。中間支承在安裝時(shí)，軸向、橫向應(yīng)有一定間隙，以便能補(bǔ)償傳動(dòng)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(dòng)機(jī)竄動(dòng)或車架變形等引起的位移。

中間支承

普通中間支承組成：軸承、帶油封的軸承蓋、支架和使軸承與支架間成彈性連接的彈性元件。常見的類型：雙列圓錐滾子軸承式中間支承、蜂窩軟墊式中間支承、擺動(dòng)中間支承、中間支承軸式中間支承等。EQ1090E型汽車傳動(dòng)軸中間支承油封U型支架蜂窩形橡膠墊注油嘴軸承軸承座萬向傳動(dòng)裝置的故障診斷總結(jié)汽車起步或變速時(shí)有撞擊聲汽車行駛時(shí)有異響汽車行駛時(shí)有異響且車身抖動(dòng)在轉(zhuǎn)矩傳遞方向上有較大的間隙導(dǎo)致間隙在哪十字軸與軸承傳動(dòng)軸與滑動(dòng)叉螺栓松動(dòng)與傳動(dòng)部件的故障有關(guān)傳動(dòng)軸的中間支承萬向節(jié)裝配過緊更嚴(yán)重的傳動(dòng)部件的故障，主要是振動(dòng)導(dǎo)致傳動(dòng)軸彎曲變形傳動(dòng)軸不平衡中間支承損壞嚴(yán)重故障現(xiàn)象故障原因故障分析

1．異響

1）故障現(xiàn)象（1）萬向節(jié)、傳動(dòng)軸伸縮叉響在汽車起步和突然改變車速時(shí)，傳動(dòng)軸發(fā)出“抗”的響聲；在汽車緩行時(shí)，發(fā)出“呱當(dāng)、呱當(dāng)”的響聲。（2）中間支承松曠汽車運(yùn)行中出現(xiàn)一種連續(xù)的“嗚嗚”響聲，車速愈高響聲愈大。

2）故障原因（1）萬向節(jié)、傳動(dòng)軸伸縮叉響①萬向節(jié)凸緣盤連接螺栓松動(dòng)；②萬向節(jié)主、從動(dòng)部分游動(dòng)角度太大；③萬向節(jié)軸承、十字軸磨損嚴(yán)重；④萬向節(jié)、傳動(dòng)軸伸縮叉磨損松曠。

2）故障原因（2）中間支承松曠①滾動(dòng)軸承缺油燒蝕或磨損嚴(yán)重；②中間支承安裝方法不當(dāng)，造成附加載荷而產(chǎn)生異常磨損或支架連接松動(dòng)；③橡膠圓環(huán)損壞；④車架變形，造成前后連接部分的軸線在水平面內(nèi)的投影不同線而產(chǎn)生異常磨損。3）故障診斷

（1）用榔頭輕輕敲擊各萬向節(jié)凸