汽車構(gòu)造（下冊） 課件 第16章 萬向傳動裝置

第16章萬向傳動裝置2025/1/2116.1概述16.2萬向節(jié)16.3傳動軸和中間支承第16章

萬向傳動裝置2教學(xué)目的與要求了解萬向傳動裝置的組成、作用等基本知識；掌握普通十字軸萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握等速萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解傳動軸和中間支承的基本知識；教學(xué)重點與難點普通十字軸萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和工作原理；等速萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和工作原理。第16章萬向傳動裝置1.萬向傳動裝置的組成和功用1）功用：在軸線相交且相對位置及軸間夾角經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間傳遞動力。2）組成：萬向節(jié)、傳動軸、中間支承16.1概述萬向傳動裝置工作演示16.1概述2.萬向傳動裝置在汽車上的應(yīng)用1）變速器與驅(qū)動橋之間2）變速器與分動器之間3）轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋與斷開式驅(qū)動橋之間4）轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中16.1概述變速器分動器作用：保證不在同一軸線上的兩軸之間可靠地傳遞動力。分類：16.2萬向節(jié)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)柔（撓）性萬向節(jié)十字軸式三銷軸式、雙聯(lián)式球叉式、球籠式又稱普通萬向節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單、傳動可靠、效率高，且允許兩傳動軸之間的最大交角為15°～20°。1.結(jié)構(gòu)一、十字軸式剛性萬向節(jié)1）組成：十字軸、萬向節(jié)叉、滾針軸承等安全閥的作用是當(dāng)十字軸內(nèi)腔潤滑脂壓力超過允許值時，安全閥閥打開，潤滑脂外溢，使油封不會因油壓過高而損壞。1.結(jié)構(gòu)2）十字軸潤滑油道一、十字軸式剛性萬向節(jié)圖16-5潤滑油道及密封裝置1－油封擋盤2－油封3－油封座4－油嘴采用橡膠油封，起到安全閥的作用。當(dāng)十字軸內(nèi)腔油壓過大時，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，故無需安裝安全閥。1.結(jié)構(gòu)3）滾針軸承軸向定位方式一、十字軸式剛性萬向節(jié)①蓋板固定式—工作可靠，拆裝方便,但零件數(shù)目較多。②擋圈固定式—分外擋圈和內(nèi)擋圈固定式，工作可靠，零件少，結(jié)構(gòu)簡單。③瓦蓋固定式—分成兩半用螺釘連接起來。拆裝方便，使用可靠，但加工工藝較復(fù)雜。2.十字軸式萬向節(jié)的不等速特性一、十字軸式剛性萬向節(jié)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。2.十字軸式萬向節(jié)的不等速特性1）主動叉在垂直位置，十字軸旋轉(zhuǎn)平面與主動軸垂直時:一、十字軸式剛性萬向節(jié)設(shè)主動叉軸1以等角速ω1旋轉(zhuǎn)，從動叉軸2與主動叉軸1有一夾角α。其角速度為ω2，十字軸旋轉(zhuǎn)半徑OA=OB=r。當(dāng)萬向節(jié)處于如圖a)所示位置時，由于主、從動叉軸在十字軸上A點的瞬時線速度相等，為：

2.十字軸式萬向節(jié)的不等速特性2）主動叉在水平位置，十字軸旋轉(zhuǎn)平面與從動軸垂直時一、十字軸式剛性萬向節(jié)

結(jié)論：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；如果主動軸以等角速度轉(zhuǎn)動，則從動軸轉(zhuǎn)動時快時慢，變化周期為180°。但主動軸轉(zhuǎn)過一周，從動軸也轉(zhuǎn)一周，所以主、從動軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的。2.十字軸式萬向節(jié)的不等速特性2）主動叉在水平位置，十字軸旋轉(zhuǎn)平面與從動軸垂直時一、十字軸式剛性萬向節(jié)右圖c為主、從動軸轉(zhuǎn)角差（φ1-φ2）隨主動軸轉(zhuǎn)角φ1的變化關(guān)系。在0°~90°范圍內(nèi)，從動軸相對于主動軸是超前的，即φ2>φ1，且在φ1=45°時達(dá)到最大值，隨后差值減小。主動軸轉(zhuǎn)到90°，從動軸也轉(zhuǎn)到90°.從90°~180°范圍內(nèi)，情況剛好相反。2.十字軸式萬向節(jié)的不等速特性單個十字軸萬向節(jié)的不等速性危害：會使從動軸及與其相連的傳動部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，產(chǎn)生附加的交變載荷及振動噪聲，影響零部件使用壽命。為避免這一缺陷，在汽車上均采用兩個普通萬向節(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)來抵消第一個萬向節(jié)的不等速效應(yīng)，從而實現(xiàn)輸入軸與輸出軸等角速傳動。一、十字軸式剛性萬向節(jié)3.雙十字軸式萬向節(jié)的運動特性實現(xiàn)兩軸間的等角速傳動必須滿足兩個條件：1）第一萬向節(jié)兩軸間夾角α1與第二萬向節(jié)兩軸間夾角α2相等，即α1=α22）第一萬向節(jié)從動叉2與第二萬向節(jié)主動叉3處于同一平面內(nèi)。一、十字軸式剛性萬向節(jié)圖16-9雙十字軸剛性萬向節(jié)等速傳動布置圖1、3－主動叉2、4－從動叉3.雙十字軸式萬向節(jié)的運動特性滿足上述兩條件的等速傳動有兩種排列方式：1）平行排列2）等腰三角形排列一、十字軸式剛性萬向節(jié)圖16-10雙十字軸剛性萬向節(jié)等速傳動的排列方式a)平行排列b)等腰三角形排列1-輸入軸2-輸出軸3-傳動軸準(zhǔn)等速萬向節(jié)是根據(jù)雙十字軸萬向節(jié)實現(xiàn)等速傳動的原理設(shè)計的。1.雙聯(lián)式萬向節(jié)將傳動軸縮至最小的萬向節(jié)等速傳動裝置。組成：由兩個十字軸萬向節(jié)組合而成。二、準(zhǔn)等速萬向節(jié)雙聯(lián)叉?zhèn)鲃虞S長度縮減至最短主動叉軸兩個在同一平面內(nèi)的萬向節(jié)叉當(dāng)α1=α2

時，軸1和軸2的角速度相等

應(yīng)用：中噸位以上的越野車.1.雙聯(lián)式萬向節(jié)二、準(zhǔn)等速萬向節(jié)圖16-12雙聯(lián)式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)1、6-萬向節(jié)叉2-球碗座3-襯套4-防護(hù)圈5-雙聯(lián)叉

7-油封8、10-墊圈9-球碗10-彈簧優(yōu)點：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：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸較大，零件數(shù)目較多。2.三銷軸式萬向節(jié)將傳動軸縮至最小的萬向節(jié)等速傳動裝置。二、準(zhǔn)等速萬向節(jié)組成：兩個偏心軸叉，兩個三銷軸和六個滾針軸承組成。每一偏心軸叉的兩叉孔通過軸承和一個三銷軸大端的兩軸頸配合，兩個三銷軸的小端軸互相插入對方的大端軸承孔內(nèi)。特點：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：個別中型越野車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。原理：傳力點永遠(yuǎn)位于兩軸交點O的角平分面上。下圖是用一對大小相同的錐齒輪傳動來說明等速萬向節(jié)的基本原理。兩齒輪輪齒接觸點P位于兩齒輪軸線夾角a的平分面上，由P點到兩軸線垂直距離都為r。在P點處兩齒輪的圓周速度相同，因此旋轉(zhuǎn)的角速度相同。三、等速萬向節(jié)若萬向節(jié)傳力點在主、從動軸夾角變化時位于兩軸角平分面上，則萬向節(jié)叉保持等速關(guān)系。1.球叉式等速萬向節(jié)組成：主動叉、從動叉、鋼球等。特點：結(jié)構(gòu)簡單、能等角速傳動、最大夾角32°～33°；但正反轉(zhuǎn)只有兩個剛球受力，磨損快。應(yīng)用：中、小型越野汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋上。三、等速萬向節(jié)1.從動叉2.鎖止銷3.定位銷4.傳動鋼球5.主動叉6.定位鋼球1.球叉式等速萬向節(jié)工作原理：主、從叉曲面凹槽的中心線分別是以O(shè)1、O2為圓心的兩個半徑相等的圓，且圓心O1、O2到萬向節(jié)中心O的距離相等，這樣無論主、從動軸以任何角度相交，傳動鋼球中心都位于兩圓的交點上，從而保證傳動鋼球始終位于兩軸交角α的平分面上，因而保證了等速傳動。三、等速萬向節(jié)2.球籠式等速萬向節(jié)（1）固定型球籠式等速萬向節(jié)（RF節(jié)）1）組成：球籠保持架、鋼球、星形套、球滾道等。2）特點：正反轉(zhuǎn)六個鋼球全部參加工作，因而磨損小，壽命長，承載能力強(qiáng)。最大夾角45～50°，靈活性好。3）應(yīng)用：廣泛用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋上。奧迪100和上海桑塔納轎車半軸外萬向節(jié)所采用的碗形球籠式萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)主動軸球籠（保持架）星形套（內(nèi)滾道）鋼球球形殼（外滾道）2.球籠式等速萬向節(jié)（1）固定型球籠式等速萬向節(jié)（RF節(jié)）三、等速萬向節(jié)球籠式萬向節(jié)工作時六個鋼球都參與傳力，故承載能力強(qiáng)、磨損小、壽命長。它被廣泛應(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。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)2.球籠式等速萬向節(jié)（1）固定型球籠式等速萬向節(jié)（RF節(jié)）三、等速萬向節(jié)外滾道中心A與內(nèi)滾道中心B分別位于萬向節(jié)中心O的兩側(cè)，且到O點的距離相等。鋼球中心C到A、B兩點的距離也相等，即CA=CB。保持架的內(nèi)外球面、星形套的外球面和球形殼的內(nèi)球面均以萬向節(jié)中心O為球心。兩軸相交任意交角α?xí)r，傳力的鋼球C都位于交角平分面上。1－主動軸4－保持架(球籠)6－鋼球7－星形套(內(nèi)滾道)8－球形殼(外滾道)2.球籠式等速萬向節(jié)（2）伸縮型球籠式萬向節(jié)（VL節(jié)）三、等速萬向節(jié)1）結(jié)構(gòu)：2）原理：外球座4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2與外球座4可以相對軸向移動。球籠3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)做等角速傳動。1-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2.球籠式等速萬向節(jié)（2）伸縮型球籠式萬向節(jié)（VL節(jié)）3）特點：萬向節(jié)能軸向相對移動，可省去萬向傳動裝置中的滑動花鍵等伸縮機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)簡化，與滑動花鍵相比滾動阻力小，磨損輕，壽命長（六個鋼球都受力）。4）應(yīng)用：適用于斷開式驅(qū)動橋上。三、等速萬向節(jié)圖16-20RF節(jié)與VL節(jié)在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中的布置1-固定型球籠式萬向節(jié)（RF節(jié)）2、4-防塵罩3-傳動軸（半軸）5-伸縮型球籠式萬向節(jié)（VL節(jié)）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(jī)械干涉。組成：彈性件—橡膠盤、橡膠金屬套筒、六角形橡膠圈或其它機(jī)構(gòu)型式。特點：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(3°～5°)和微量軸向位移的萬向傳動裝置。應(yīng)用：如有的汽車發(fā)動機(jī)與變速器之間、變速器與分動器之間裝有柔性萬向節(jié)。消除制造安裝誤差和車架變形對傳動的影響。四、撓性萬向節(jié)圖16-21橡膠金屬套筒結(jié)構(gòu)的撓性萬向節(jié)圖16-22彈性連接件1-橡膠塊2-金屬套筒3-外殼一、傳動軸傳動軸是萬向傳動裝置中的主要傳力部件。一般汽車用空心軸（低碳鋼板卷制焊接，質(zhì)量均勻），重型車：空心軸（無縫鋼管）；斷開式驅(qū)動橋的傳動軸用實心軸（傳遞扭矩大）傳動軸和萬向節(jié)裝配后要經(jīng)過動平衡，故焊有傳動片，應(yīng)按標(biāo)記安裝，以免拆裝時誤裝。16.3傳動軸和中間支承因傳動軸過長時，自振頻率降低，易產(chǎn)生共振，故將其分成兩段并加中間支承，中間傳動軸前端焊有萬向節(jié)叉，后端焊有花鍵軸，其上套裝帶內(nèi)花鍵的凸緣盤；主傳動曲前端焊有花鍵軸，其上套裝滑動叉并在花鍵軸上可軸向滑動，適應(yīng)變速器與驅(qū)動橋相對位置的變化，滑動部位用潤滑脂潤滑，并用油封(即橡膠伸縮套)防漏、防水、防塵，滑動叉前端裝有帶小孔的堵蓋，保證花鍵部位伸縮自由。16.3傳動軸和中間支承

解放CA1092汽車的萬向傳動裝置

二、中間支承傳動軸不易過長，因為過長，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軸+主傳動軸，并加中間支承。中間支承在安裝時，軸向、橫向應(yīng)有一定間隙，以補(bǔ)償傳動軸軸向及角度方向的安裝誤差，以及車輛行駛過程中由于發(fā)動機(jī)竄動或車架變形所引起的位移。16.3傳動軸和中間支承1-變速器2-中間支承3-驅(qū)動橋4-主傳動軸5-球軸承6-中間傳動軸二、中間支承由于蜂窩形橡膠墊的彈性作用，因此能適應(yīng)上述安裝誤差和行駛中出現(xiàn)的位移，此外，還可吸收振動，減小噪聲。16.3傳動軸和中間支承圖16-24蜂窩形橡膠墊式中間支承1－車架橫梁2－軸承座3－軸承4－注油嘴5-蜂窩形橡膠墊6－U形支架7－油封蜂窩形橡膠墊式中間支承結(jié)構(gòu)簡單，效果良好，應(yīng)用較為廣泛。軸承蓋上有黃油嘴，（應(yīng)朝向傳動軸，且向下）二、中間支承擺動式中間支承，可改善軸承的受力情