汽車構(gòu)造（下冊） 第4版 課件 第17章 萬向傳動裝置

第17章

萬向傳動裝置第一節(jié)

概述在汽車傳動系統(tǒng)或其他系統(tǒng)中,經(jīng)常采用萬向傳動裝置來實現(xiàn)一對軸線相交且相對位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞。萬向傳動裝置一般主要由萬向節(jié)和傳動軸組成,有時還需加裝中間支承。圖17-11—變速器2—萬向傳動裝置3—驅(qū)動橋4—后懸架5—車架17.1概述萬向傳動裝置在汽車中的應(yīng)用主要在以下幾處:17.1概述1)用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車如圖17-1所示,由于發(fā)動機、離合器和變速器1常裝配在一起,通常稱為動力傳動總成,通過橡膠或液壓等彈性懸置支承在車架5上,而驅(qū)動橋3則通過后懸架4與車架5連接,使得變速器的輸出軸軸線與驅(qū)動橋的輸入軸軸線難以布置得重合。在汽車行駛過程中,由于發(fā)動機的振動及不平路面的沖擊等因素引起彈性懸置系統(tǒng)的振動,使變速器的輸出軸和驅(qū)動橋的輸入軸相對位置經(jīng)常變化,故兩根軸之間不能剛性地連接,而必須采用一般由兩個十字軸萬向節(jié)和一根傳動軸組成的萬向傳動裝置2。如圖17-2b所示,在變速器1與驅(qū)動橋4之間距離較遠的情況下,應(yīng)將傳動軸分成兩段(主傳動軸3和中間傳動軸5),并用三個十字軸式萬向節(jié)2連接起來,且在中間傳動軸后端加裝了中間支承6。這樣,可避免因傳動軸過長而產(chǎn)生高轉(zhuǎn)速下的共振,提高了傳動軸的工作可靠性。17.1概述圖17-21—變速器2—十字軸式萬向節(jié)3—主傳動軸4—驅(qū)動橋5—中間傳動軸6、14—中間支承7—分動器8—轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋9—前橋傳動軸10—中驅(qū)動橋11—后橋傳動軸12—后驅(qū)動橋13—后橋中間傳動軸17.1概述2)用于多軸驅(qū)動的越野汽車如圖17-2c所示,對于雙軸驅(qū)動的越野汽車,當變速器1與分動器7分開布置時,雖然它們都支承在車架上,但由于制造、裝配誤差以及車架變形對傳動的影響,在它們之間也常裝有中間傳動軸5。為了將動力傳遞給前橋,在分動器與轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋8之間設(shè)置了前橋傳動軸9。在三軸驅(qū)動的越野汽車中,中、后橋的驅(qū)動形式有貫通式(圖17-2d)和非貫通式(圖17-2e)兩種。若采用貫通式結(jié)構(gòu),中驅(qū)動橋10和后驅(qū)動橋12之間需要采用萬向傳動裝置;若采用非貫通式結(jié)構(gòu),在后橋傳動軸11的前端也必須設(shè)置中間支承14,并常將其固定于中驅(qū)動橋10的殼體上,如圖17-2e所示。對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋,前輪既是轉(zhuǎn)向輪又是驅(qū)動輪。作為轉(zhuǎn)向輪,要求它能在最大轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)任意偏轉(zhuǎn)某一角度;作為驅(qū)動輪,又要求半軸在車輪偏轉(zhuǎn)過程中不間斷地把動力從主減速器傳到車輪。因此,轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的半軸不能制成整體,而要分段,且用萬向節(jié)連接起來,以適應(yīng)汽車行駛時半軸各段的夾角不斷變化的需要。若前橋采用獨立懸架,不僅要在轉(zhuǎn)向輪附近安裝一個萬向節(jié),而且在靠近主減速器處也需要有萬向節(jié),如圖17-2f所示;若前橋采用非獨立懸架,只需在轉(zhuǎn)向輪附近安裝一個萬向節(jié),如圖17-2g所示。3)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的半軸4)在汽車的動力輸出裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱機構(gòu)中也常采用萬向傳動裝置第二節(jié)

萬向節(jié)17.2萬向節(jié)萬向節(jié)是轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸之間實現(xiàn)變角度傳遞動力的基本部件,按其在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性,可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)的動力是靠零件之間的鉸鏈式連接傳遞的;而撓性萬向節(jié)的動力則是靠彈性零件傳遞的,且有一定的緩沖減振作用。剛性萬向節(jié)根據(jù)其運動特點又可分為不等速萬向節(jié)、準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)三種形式。17.2萬向節(jié)最為常用的不等速萬向節(jié)是十字軸式萬向節(jié),其結(jié)構(gòu)簡單、傳動可靠、效率高,且允許兩傳動軸之間有較大的夾角(一般為15°~20°),故廣泛應(yīng)用于各類汽車的傳動系統(tǒng)中。一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)十字軸式萬向節(jié)的基本構(gòu)造如圖17-3所示,一般由一個十字軸4、兩個萬向節(jié)叉2、6和滾針軸承等組成。兩個萬向節(jié)叉上的孔分別松套在十字軸的兩對軸頸上。為了減少摩擦損失,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8和套筒9組成的滾針軸承。然后,用螺釘和軸承蓋1將套筒固定在萬向節(jié)叉上,并用鎖片將螺釘鎖緊,以防止軸承在離心力作用下從萬向節(jié)叉內(nèi)脫出。這樣,當主動軸轉(zhuǎn)動時,從動軸既可隨之轉(zhuǎn)動,又可繞十字軸中心在任意方向擺動。十字軸上具有中空內(nèi)腔,并有油路通向十字軸軸頸,潤滑油可從注油嘴3注入十字軸內(nèi)腔并流到軸頸表面,以潤滑滾針軸承。為避免潤滑油流出及塵垢進入軸承,在十字軸的軸頸上套有裝在金屬座圈內(nèi)的毛氈油封7。在十字軸的中部還裝有帶彈簧的溢流閥5,如果十字軸內(nèi)腔的潤滑油壓力大于允許值,溢流閥即被頂開,潤滑油外溢,使油封不致因油壓過高而損壞。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-31—軸承蓋2、6—萬向節(jié)叉3—注油嘴4—十字軸5—溢流閥7—毛氈油封8—滾針9—套筒17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)為了提高密封性能,在十字軸式萬向節(jié)中多采用如圖17-4所示的橡膠油封2。當十字軸內(nèi)腔潤滑油壓大于允許值時,多余的潤滑油便從橡膠油封內(nèi)圓表面與十字軸軸頸接觸處溢出,所以在十字軸上無須安裝溢流閥,并且防塵、防水效果好。

圖17-41—油封擋盤2—橡膠油封3—油封座4—注油嘴17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)萬向節(jié)中常見的滾針軸承軸向定位方式,主要有蓋板固定式、擋圈固定式、瓦蓋固定式和塑料環(huán)固定式等。

圖17-5a)蓋板固定式b)外擋圈固定式c)內(nèi)擋圈固定式d)瓦蓋固定式e)塑料環(huán)固定式1—彈性蓋板2—軸承座3—滾針軸承4—十字軸5—萬向節(jié)叉6—外擋圈7—內(nèi)擋圈8—填充塑料17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-5a所示為最普通的蓋板固定式軸承軸向定位結(jié)構(gòu)。它工作可靠,拆裝方便,但零件數(shù)目較多。有時將彈性蓋板1點焊于軸承座2的底部,裝配后,彈性蓋板對軸承座底部有一定的預壓力,用來防止高速轉(zhuǎn)動時,由于離心力作用使十字軸4的端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙,從而引起十字軸的軸向竄動,并避免了由于這種竄動所造成的對傳動軸動平衡狀態(tài)的破壞。圖17-5a)蓋板固定式17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-5a所示為最普通的蓋板固定式軸承軸向定位結(jié)構(gòu)。它工作可靠,拆裝方便,但零件數(shù)目較多。有時將彈性蓋板1點焊于軸承座2的底部,裝配后,彈性蓋板對軸承座底部有一定的預壓力,用來防止高速轉(zhuǎn)動時,由于離心力作用使十字軸4的端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙,從而引起十字軸的軸向竄動,并避免了由于這種竄動所造成的對傳動軸動平衡狀態(tài)的破壞。圖17-5b)外擋圈固定式c)內(nèi)擋圈固定式擋圈固定式分為外擋圈固定式(圖17-5b)和內(nèi)擋圈固定式(圖17-5c)兩種。它們的特點是工作可靠、零件少、結(jié)構(gòu)簡單。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-5a所示為最普通的蓋板固定式軸承軸向定位結(jié)構(gòu)。它工作可靠,拆裝方便,但零件數(shù)目較多。有時將彈性蓋板1點焊于軸承座2的底部,裝配后,彈性蓋板對軸承座底部有一定的預壓力,用來防止高速轉(zhuǎn)動時,由于離心力作用使十字軸4的端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙,從而引起十字軸的軸向竄動,并避免了由于這種竄動所造成的對傳動軸動平衡狀態(tài)的破壞。圖17-5d)瓦蓋固定式擋圈固定式分為外擋圈固定式(圖17-5b)和內(nèi)擋圈固定式(圖17-5c)兩種。它們的特點是工作可靠、零件少、結(jié)構(gòu)簡單。瓦蓋固定式結(jié)構(gòu)(圖17-5d)中的萬向節(jié)叉與十字軸軸頸配合的圓孔不是一個整體,而是分成兩半再用螺釘連接起來。這種結(jié)構(gòu)具有拆裝方便、使用可靠的優(yōu)點,但加工工藝較復雜。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-5a所示為最普通的蓋板固定式軸承軸向定位結(jié)構(gòu)。它工作可靠,拆裝方便,但零件數(shù)目較多。有時將彈性蓋板1點焊于軸承座2的底部,裝配后,彈性蓋板對軸承座底部有一定的預壓力,用來防止高速轉(zhuǎn)動時,由于離心力作用使十字軸4的端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙,從而引起十字軸的軸向竄動,并避免了由于這種竄動所造成的對傳動軸動平衡狀態(tài)的破壞。圖17-5e)塑料環(huán)固定式擋圈固定式分為外擋圈固定式(圖17-5b)和內(nèi)擋圈固定式(圖17-5c)兩種。它們的特點是工作可靠、零件少、結(jié)構(gòu)簡單。瓦蓋固定式結(jié)構(gòu)(圖17-5d)中的萬向節(jié)叉與十字軸軸頸配合的圓孔不是一個整體,而是分成兩半再用螺釘連接起來。這種結(jié)構(gòu)具有拆裝方便、使用可靠的優(yōu)點,但加工工藝較復雜。塑料環(huán)固定式結(jié)構(gòu)(圖17-5e)是在軸承座2的外圓和萬向節(jié)叉5的軸承孔中部開有環(huán)形槽,當滾針軸承3以間隙配合裝入萬向節(jié)叉到正確位置時,將填充塑料8經(jīng)萬向節(jié)叉上的小孔壓注到環(huán)槽中,待萬向節(jié)叉上另一與環(huán)槽相互垂直的小孔有塑料溢出時,表明塑料已充滿環(huán)槽。這種結(jié)構(gòu)軸向定位可靠,十字軸4的軸向竄動小,但拆裝不方便。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)十字軸萬向節(jié)連接法蘭通常有純螺栓孔、端面鍵、牙嵌齒、端面齒等連接方式。圖17-6a)純螺栓孔式b)端面鍵式c)牙嵌齒式d)端面齒式17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)純螺栓孔連接法蘭(圖17-6a)利用高強度螺栓和自鎖緊螺母連接兩端法蘭,利用法蘭的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。此類法蘭設(shè)計適合傳遞轉(zhuǎn)矩較小,轉(zhuǎn)速較高的萬向連接裝置。圖17-6a)純螺栓孔式17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)純螺栓孔連接法蘭(圖17-6a)利用高強度螺栓和自鎖緊螺母連接兩端法蘭,利用法蘭的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。此類法蘭設(shè)計適合傳遞轉(zhuǎn)矩較小,轉(zhuǎn)速較高的萬向連接裝置。圖17-6b)端面鍵式端面鍵連接法蘭(圖17-6b)在端面鍵和高強度螺栓的共同作用下,提高了兩端法蘭的結(jié)合性能,同時也增加了萬向軸轉(zhuǎn)矩的傳遞效率。一般使用于中等沖擊負荷的設(shè)備場合。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)純螺栓孔連接法蘭(圖17-6a)利用高強度螺栓和自鎖緊螺母連接兩端法蘭,利用法蘭的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。此類法蘭設(shè)計適合傳遞轉(zhuǎn)矩較小,轉(zhuǎn)速較高的萬向連接裝置。圖17-6c)牙嵌齒式端面鍵連接法蘭(圖17-6b)在端面鍵和高強度螺栓的共同作用下,提高了兩端法蘭的結(jié)合性能,同時也增加了萬向軸轉(zhuǎn)矩的傳遞效率。一般使用于中等沖擊負荷的設(shè)備場合。牙嵌齒連接法蘭(圖17-6c)利用法蘭多個凹凸且均布的牙配合傳遞轉(zhuǎn)矩,法蘭結(jié)合的穩(wěn)定性較好,使用壽命長。適合重沖擊負荷,正、反轉(zhuǎn)頻率高的設(shè)備場合。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)純螺栓孔連接法蘭(圖17-6a)利用高強度螺栓和自鎖緊螺母連接兩端法蘭,利用法蘭的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。此類法蘭設(shè)計適合傳遞轉(zhuǎn)矩較小,轉(zhuǎn)速較高的萬向連接裝置。圖17-6d)端面齒式端面鍵連接法蘭(圖17-6b)在端面鍵和高強度螺栓的共同作用下,提高了兩端法蘭的結(jié)合性能,同時也增加了萬向軸轉(zhuǎn)矩的傳遞效率。一般使用于中等沖擊負荷的設(shè)備場合。牙嵌齒連接法蘭(圖17-6c)利用法蘭多個凹凸且均布的牙配合傳遞轉(zhuǎn)矩,法蘭結(jié)合的穩(wěn)定性較好,使用壽命長。適合重沖擊負荷,正、反轉(zhuǎn)頻率高的設(shè)備場合。端面齒連接法蘭(圖17-6d)利用多個齒來實現(xiàn)兩端法蘭的連接。法蘭連接自定性好,安裝方便。適合傳遞較大載荷的重型萬向傳動裝置。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運動特性單十字軸式萬向節(jié)在輸入軸和輸出軸之間有夾角的情況下,兩轉(zhuǎn)軸的角速度是不相等的。下面就單十字軸萬向節(jié)傳動過程中的兩個特殊位置進行運動分析,說明它傳動的不等速性。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運動特性1)當主動叉平面在垂直位置,且十字軸平面與主動軸軸線垂直時(圖17-7a):圖17-6a17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運動特性2)當主動叉平面在水平位置,且十字軸平面與從動軸軸線垂直時(圖17-7b):圖17-6b由上述兩個特殊位置的分析可以看出,十字軸式萬向節(jié)在傳動過程中,主、從動軸的轉(zhuǎn)速是不相等的。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運動特性2)當主動叉平面在水平位置,且十字軸平面與從動軸軸線垂直時(圖17-7b):圖17-6c17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運動特性2)當主動叉平面在水平位置,且十字軸平面與從動軸軸線垂直時(圖17-7b):圖17-6c圖17-6a圖17-6b17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運動特性2)當主動叉平面在水平位置,且十字軸平面與從動軸軸線垂直時(圖17-7b):單十字軸萬向節(jié)傳動的不等速性將引起從動軸及其相連的傳動部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動,從而產(chǎn)生附加的交變載荷,影響零部件的壽命。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)3.雙十字軸式萬向節(jié)的運動特性圖17-81、3—主動叉2、4—從動叉17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)3.雙十字軸式萬向節(jié)的運動特性圖17-81、3—主動叉2、4—從動叉雙萬向節(jié)傳動雖能近似地解決等速傳動問題,但在某些情況下,如轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的分段半軸間,由于布置上受軸向尺寸限制,而且為了確保轉(zhuǎn)向機動性,要求轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角度大(30°~40°),因而上述雙萬向節(jié)傳動已難以適應(yīng)。在長期實踐過程中,人們創(chuàng)造了各種形式的等速和準等速萬向節(jié),只要用一個萬向節(jié),即能實現(xiàn)或基本實現(xiàn)等角速傳動。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋及獨立懸架的后驅(qū)動橋中,廣泛采用等角速萬向節(jié)。17.2萬向節(jié)二、準等速萬向節(jié)圖17-91—主動軸2—從動軸3—雙聯(lián)叉準等速萬向節(jié)通常是根據(jù)上述雙萬向節(jié)實現(xiàn)等速傳動的原理而設(shè)計的,例如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式,目前常用的主要是雙聯(lián)式。17.2萬向節(jié)二、準等速萬向節(jié)圖17-101—主動軸2—主動叉3—球碗座4—球碗5—從動軸6—從動叉7—雙聯(lián)叉準等速萬向節(jié)通常是根據(jù)上述雙萬向節(jié)實現(xiàn)等速傳動的原理而設(shè)計的,例如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式,目前常用的主要是雙聯(lián)式。圖17-10所示為一種雙聯(lián)式萬向節(jié)的具體結(jié)構(gòu)。在萬向節(jié)從動叉6的內(nèi)端有球頭,與球碗4的內(nèi)圓面配合,球碗座3則鑲嵌在萬向節(jié)主動叉2內(nèi)端。17.2萬向節(jié)二、準等速萬向節(jié)球頭與球碗的中心與十字軸中心的連線中點重合。當萬向節(jié)從動叉6相對萬向節(jié)主動叉2在一定角度范圍內(nèi)擺動時,雙聯(lián)叉7也被帶動偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度,使兩十字軸的中心連線與萬向節(jié)主、從動叉軸線之間的夾角差值很小,從而保證輸入、輸出軸的角速度接近相等,其差值在容許范圍內(nèi),故雙聯(lián)式萬向節(jié)具有準等速性。雙聯(lián)式萬向節(jié)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋時,可以沒有分度機構(gòu),但必須在結(jié)構(gòu)上保證雙聯(lián)式萬向節(jié)中心位于主銷軸線與半軸軸線的交點,以保證準等速傳動。雙聯(lián)式萬向節(jié)允許有較大的軸間夾角(一般可達50°),軸承密封好,效率高,制造方便,工作可靠;但外形尺寸較大,結(jié)構(gòu)復雜,零件數(shù)目較多,一般主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中。17.2萬向節(jié)三、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)在工作過程中的傳力點永遠位于主、從動軸軸線夾角的平分面上?？捎靡粚Υ笮∠嗤腻F齒輪傳動來說明其基本工作原理。如圖17-11所示,兩齒輪輪齒的接觸點P位于兩齒輪軸線夾角α的平分面上,由P點到兩軸線的垂直距離都等于r。在P點處兩齒輪的圓周速度是相等的,因而兩個齒輪旋轉(zhuǎn)的角速度也相等。與此相似,若萬向節(jié)的傳力點在主、從動軸夾角變化時始終位于兩軸的角平分面上,則可使兩萬向節(jié)叉保持等角速的關(guān)系。圖17-1117.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)按照鋼球滾道形狀的不同,球叉式萬向節(jié)可分為圓弧滾道型和直槽滾道型兩種類型。圓弧滾道型球叉式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)如圖17-12所示。主動叉5與從動叉1分別與內(nèi)、外半軸制成圖17-121—從動叉2—鎖止銷3—定位銷4—傳動鋼球5—主動叉6—定心鋼球一體。在主、從動叉上各有四個圓弧凹槽,裝合后形成兩個相交的環(huán)形槽作為鋼球滾道。四個傳動鋼球4放在槽中,定心鋼球6裝在兩叉中心的球形凹槽內(nèi),用以確定萬向節(jié)的擺動中心。為順利地將鋼球裝入槽內(nèi),在定心鋼球上加工出一個凹面,凹面中央有一深孔。裝合時,先將定位銷3裝入從動叉1內(nèi),并放入定心鋼球6;然后在兩球叉槽中陸續(xù)裝入三個傳動鋼球4,再將定心鋼球6的凹面對向未放鋼球的凹槽,以便裝入第四個傳動鋼球;而后再將定心鋼球6的孔對準從動叉孔,提起從動叉軸使定位銷插入球孔中,最后將鎖止銷2插入從動叉上與定位銷垂直的孔中,以限制定位銷軸向移動,保證定心鋼球的正確位置。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)

圖17-13球叉式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單,兩軸允許最大夾角為32°~33°。但由于四個傳動鋼球在正向傳動時只有相對的兩個傳力,反向傳動時,則由另外兩個相對的鋼球傳力,故鋼球與凹面槽之間的單位壓力較大,磨損較快,且隨著磨損的增加,傳動鋼球與滾道之間的預緊力逐漸減小直至消失,使主、從動叉之間發(fā)生軸向竄動,破壞了傳動的等速性。這種萬向節(jié)一般應(yīng)用于越野汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中,如圖17-14所示。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)圖17-141—定位銷2—鎖止銷3—從動叉4—徑向推力軸承5—傳動鋼球6—主銷7—油封8—推力軸承9—主動叉10—定心鋼球17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)近年來,有些圓弧滾道型球叉式萬向節(jié)中省去了定位銷和鎖止銷,定心鋼球上也沒有凹面,靠壓力來裝配。這樣,結(jié)構(gòu)更為簡單,但拆裝困難。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)直槽滾道型球叉式萬向節(jié)如圖17-15所示,兩個球叉上的直槽與軸的中心線傾斜相同的角度且彼此對稱。兩球叉之間的滾道內(nèi)裝有四個傳動鋼球。圖17-15由于兩球叉中的滾道所處的位置是對稱的,這就保證了四個鋼球的中心處于兩軸夾角的等分平面上。這種萬向節(jié)加工比較容易,允許的兩軸夾角不超過20°,在兩叉間允許有一定量的軸間滑動,從而可省去滑動花鍵。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)根據(jù)萬向節(jié)軸向能否運動,球籠式萬向節(jié)分為固定型和伸縮型兩種。固定型球籠式萬向節(jié)的基本結(jié)構(gòu)如圖17-16所示。星形套7以內(nèi)花鍵與主動軸1相連,其外表面有6條凹槽,形成內(nèi)滾道。球形殼8的內(nèi)表面有相應(yīng)的6條凹槽,形成外滾道。6個傳力鋼球6分別裝在各條凹槽中,并由保持架4使之保持在一個平面內(nèi)。動力由主動軸1經(jīng)傳力鋼球6、球形殼8輸出。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)圖17-161—主動軸2、5—鋼帶箍3—外罩4—保持架(球籠)6—傳力鋼球7—星形套(內(nèi)滾道)8—球形殼(外滾道)9—卡環(huán)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)球籠式萬向節(jié)的等角速傳動原理如圖17-17所示。外滾道8的中心A與內(nèi)滾道7的中心B分別位于萬向節(jié)中心O的兩邊,且與O等距離。傳力鋼球6的中心C到A、B兩點的距離也相等。保持架4的內(nèi)外球面、星形套7的外球面和球形殼8的內(nèi)球面均以萬向節(jié)中心O為球心。因此,當兩軸夾角變化時,保持架可沿內(nèi)、外球面滑動,以保持傳力鋼球在一定位置。圖17-17O—萬向節(jié)中心A—外滾道中心B—內(nèi)滾道中心C—鋼球中心α—兩軸夾角(指鈍角)1—主動軸2、5—鋼帶箍3—外罩4—保持架(球籠)6—傳力鋼球7—星形套(內(nèi)滾道)8—球形殼(外滾道)9—卡環(huán)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)由圖17-17可見,由于OA=OB,CA=CB,則三角形△COA與△COB全等,因此,∠COA=∠COB,即兩軸相交任意角α時,其傳力鋼球6的中心C都位于夾角的平分面上。此時,傳力鋼球到主動軸1和從動軸的距離a和b相等,從而保證了主、從動軸以相等的角速度轉(zhuǎn)動。圖17-17O—萬向節(jié)中心A—外滾道中心B—內(nèi)滾道中心C—鋼球中心α—兩軸夾角(指鈍角)1—主動軸2、5—鋼帶箍3—外罩4—保持架(球籠)6—傳力鋼球7—星形套(內(nèi)滾道)8—球形殼(外滾道)9—卡環(huán)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)球籠式萬向節(jié)在兩軸的最大夾角達47°的情況下,仍可傳遞轉(zhuǎn)矩,且在工作時,無論傳動方向如何,6個鋼球全部傳力。與球叉式萬向節(jié)相比,其承載能力強、結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便,因此應(yīng)用越來越廣泛。例如,國產(chǎn)紅旗CA7220型、捷達、桑塔納、夏利等轎車,其前轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的轉(zhuǎn)向節(jié)處均采用這種球籠式等角速萬向節(jié)。圖17-17O—萬向節(jié)中心A—外滾道中心B—內(nèi)滾道中心C—鋼球中心α—兩軸夾角(指鈍角)1—主動軸2、5—鋼帶箍3—外罩4—保持架(球籠)6—傳力鋼球7—星形套(內(nèi)滾道)8—球形殼(外滾道)9—卡環(huán)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)伸縮型球籠式萬向節(jié)的基本結(jié)構(gòu)如圖17-18所示。該結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)、外滾道是圓筒形的,在傳遞轉(zhuǎn)矩過程中,星形套2與筒形殼4可以沿軸向相對移動,故可省去其他萬向傳動裝置中必須有的滑動花鍵。這不僅使結(jié)構(gòu)簡化,而且由于星形套2與筒形殼4之間的軸向相對移動是通過傳力鋼球5沿內(nèi)、外滾道滾動來實現(xiàn)的,與滑動花鍵相比,其滑動阻力小,適用于斷開式驅(qū)動橋。圖17-181—主動軸2—星形套(內(nèi)滾道)3—保持架(球籠)4—筒形殼(外滾道)5—傳力鋼球這種萬向節(jié)保持架的內(nèi)球面中心B與外球面中心A位于萬向節(jié)中心O的兩邊,且與O等距離。鋼球中心C到A、B距離相等,以保證萬向節(jié)的主、從動軸做等角速轉(zhuǎn)動。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)在斷開式驅(qū)動橋中,通?？恐鳒p速器一側(cè)(內(nèi)側(cè))采用伸縮型球籠式萬向節(jié)5,而轉(zhuǎn)向節(jié)處(外側(cè))則采用固定型球籠式萬向節(jié)1,如圖17-19所示。圖17-191—固定型球籠式萬向節(jié)2、4—防塵罩3—傳動軸(半軸)5—伸縮型球籠式萬向節(jié)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。3.三樞軸式萬向節(jié)三樞軸式等速萬向節(jié)的基本結(jié)構(gòu)如圖17-20所示。圖17-201—三樞軸2—球形滾輪3—筒形殼4—滾道5—滾針6—防塵套17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。3.三樞軸式萬向節(jié)如圖17-20所示,當筒形殼3(主動軸)轉(zhuǎn)動時,球形滾輪2將帶動三樞軸1隨其轉(zhuǎn)動,進而帶動與其花鍵連接的從動軸轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)動力傳遞。當輸出軸與輸入軸沒有夾角時,三樞軸1及球形滾輪2在筒形殼3的滾道4中,因三樞軸的自動定心作用,能使兩軸軸線重合,兩者等速傳動;當輸出軸與輸入軸存在夾角α時,隨著三樞軸1軸頸的傾斜,球形滾輪2沿滾針5滑動,使球形滾輪2球面和筒形殼3的滾道4球面相吻合,所形成的接觸素線同樣是筒形殼和球形套圈的共軛曲線,可以保證球面滾子的傳力點始終位于兩軸交角的平分面上,同樣具有等速傳動特性。三樞軸式等速萬向節(jié)具有體積小、質(zhì)量小、潤滑好、散熱快、承載能力大及工作可靠等特點,因而廣泛應(yīng)用于汽車驅(qū)動橋中。17.2萬向節(jié)四、撓性萬向節(jié)撓性萬向節(jié)依靠其中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。彈性件可以是橡膠盤、橡膠金屬套筒、六角形橡膠圈或其他結(jié)構(gòu)形式。由于彈性件的彈性變形量有限,故撓性萬向節(jié)一般用于兩軸間夾角不大于5°和只有微量軸向位移的萬向傳動場合。例如,常用來連接固定安裝在車架上的兩個部件(如發(fā)動機與變速器或變速器與分動器)之間,以消除制造安裝誤差和車架變形對傳動的影響。此外,它還具有結(jié)構(gòu)簡單、無須潤滑、能吸收傳動系統(tǒng)中的沖擊載荷和衰減扭轉(zhuǎn)振動等優(yōu)點。圖17-21所示為某自卸汽車上用來連接發(fā)動機輸出軸與液力機械變速器輸入軸的橡膠金屬套筒結(jié)構(gòu)的撓性萬向節(jié)。它主要由借螺栓固定在發(fā)動機飛輪上的大圓盤2、與花鍵轂5鉚接在一起的連接圓盤4、連接兩者的四副彈性連接件3以及定心用的中心軸1組成。圖17-211—中心軸2—大圓盤3—彈性連接件4—連接圓盤5—花鍵轂17.2萬向節(jié)四、撓性萬向節(jié)彈性連接件的結(jié)構(gòu)如圖17-22所示。兩個橡膠塊1裝在兩半對合的外殼3中,每個橡膠塊中各有一金屬套筒2。每副彈性連接件中的一個橡膠塊用螺栓固定在大圓盤上,而另一橡膠塊用螺栓固定于連接圓盤上(圖17-21)。轉(zhuǎn)矩經(jīng)大圓盤輸入,通過套筒傳給每一副彈性連接件中的一個橡膠塊,再經(jīng)外殼、另一橡膠塊和套筒傳給連接圓盤,最后經(jīng)花鍵轂和花鍵軸輸出。圖17-211—中心軸2—大圓盤3—彈性連接件4—連接圓盤5—花鍵轂圖17-221—橡膠塊2—金屬套筒3—外殼17.2萬向節(jié)四、撓性萬向節(jié)對于徑向剛度較小的撓性萬向節(jié),主、從動部件之間應(yīng)有定心裝置,以免轉(zhuǎn)速升高時由于軸線偏離加大而產(chǎn)生振動和噪聲。圖17-21所示的結(jié)構(gòu)中,是靠大圓盤上中心軸1的球面與花鍵轂5的內(nèi)圓面配合來定心的。圖17-211—中心軸2—大圓盤3—彈性連接件4—連接圓盤5—花鍵轂圖17-221—橡膠塊2—金屬套筒3—外殼第三節(jié)

傳動軸和中間支承17.3傳動軸和中間支承在發(fā)動機前置后驅(qū)動的汽車中,連接變速器與驅(qū)動橋之間的傳動軸總成一般由傳動軸及其兩端焊接的花鍵軸和萬向節(jié)叉等組成,如圖17-23所示。圖17-2317.3傳動軸和中間支承汽車行駛過程中,變速器與驅(qū)動橋的相對位置經(jīng)常變化。為避免運動干涉,傳動軸中設(shè)有由滑動叉和花鍵軸組成的滑動花鍵連接,以實現(xiàn)傳動軸長度的變化。傳動軸如存在較大不平衡量,在高速旋轉(zhuǎn)時由于離心力作用將產(chǎn)生劇烈振動。因此,當傳動軸與萬向節(jié)裝配后,必須進行動平衡檢測,并用焊裝平衡片方式進行調(diào)整。平衡后,在萬向節(jié)滑動叉與主傳動軸上刻上裝配位置標記,以便拆卸后重新裝配時,保持二者的相對角位置不變。傳動軸過長時,固有頻率會降低,容易產(chǎn)生共振,故常將其分為兩段,并加設(shè)中間支承。前段稱為中間傳動軸,后段稱為主傳動軸,如圖17-24所示。圖17-2417.3傳動軸和中間支承為了得到較高的強度和剛度,傳動軸多做成空心的,一般用厚度為1.5~3.0mm的薄鋼板卷焊而成,超重型貨車的傳動軸則直接采用無縫鋼管。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、斷開式驅(qū)動橋或微型汽車的萬向傳動裝置中,通常將傳動軸制成實心軸。為減小傳動軸中花鍵連接的軸向滑動阻力和磨損,在傳動軸上裝有用以加注潤滑脂的注油嘴、油封、堵蓋和防塵套等。17.3傳動軸和中間支承在生產(chǎn)中為了提高外花鍵的使用壽命,通常將其淬火,以提高硬度。提高外花鍵的硬度只能延長其本身的使用壽命,而不能提高內(nèi)花鍵的耐磨性。在外花鍵的鍵齒部涂覆尼龍層或設(shè)置滾動元件,可以有效提高外花鍵使用壽命并減少內(nèi)花鍵磨損。如圖17-25所示的傳動軸采用了帶有滾柱1的花鍵連接。在傳動軸內(nèi)套管3上加工有4個相互之間夾角為90°的凹槽,在傳動軸外套管2上也相應(yīng)地加工有4個相互之間夾角為90°的貫通凹槽。內(nèi)、外套管的凹槽裝配吻合后,放入滾柱,并使相鄰的滾柱各按向右和向左的順序間隔排列。傳動軸內(nèi)、外套管的兩端安裝有擋圈4,以防止?jié)L柱脫落,并限制內(nèi)、外套管的相對移動量。工作中,內(nèi)、外套管的相對滑動由滾柱在凹槽內(nèi)的滾動來實現(xiàn)。當傳動軸逆時針方向旋轉(zhuǎn)(圖17-25中的A—A剖面)時,各凹槽中向右傾斜安裝的滾柱傳遞動力