万向传动装置

万向传动装置第六章万向传动装置学习目标：1. 掌握万向传动装置的功用及组成。2. 熟悉万向传动装置的类型和应用特点。3. 能正确识别前、后轮驱动的传动轴和万向节各零部件及其使用特点。4. 能识别万向传动装置的常见故障,并进行基本的故障诊断及检修。6.1概述6.1.1万向传动装置的功用及组成万向传动装置能在汽车上任何一对轴间夹角和相对位置经常发生变化的转轴之间传递动 力。它一般由万向节和传动轴组成,对于传动距离较远的分段式传动轴，还需设置中间支承（如 图6-1所示）6. 1. 2万向传动装置在汽车上的应用万向传动装置在汽车上的应用见表6-15. 2万向节目前汽车上常用的万向节有十字轴式（不等速）万向节和等角速万向节。5.2. 1十字轴式万向节十字轴式万向节，它允许相邻两轴的最大交角为15度20度，汽车上应用最广。1. 十字轴式万向节的构造图5-3所示为十字轴式万向节。它主要由万向节叉，十字轴即轴承等组成。两个万向节差 分别与主、从动轴相连，其叉形上的孔分别套在十字轴的四个轴颈上。在十字轴轴颈与万向节 差孔之间装有滚子和套筒，用带有锁片的螺钉和轴承盖來使之轴向定位，为了润滑轴承,十字轴 内钻有油道（图5-4）,且与滑脂嘴、安全阀相通。为了避免润滑油脂流出及尘垢进入轴承，十字轴轴颈的内端套装带金属壳的毛毡油封（或 橡胶油封）o安全阀的作用是当十字轴内润滑油脂压力超过允许值时，阀打开润滑油脂外溢，使 油封不会因油压过高而损坏。现代轿车都采用橡胶油封，多余的润滑油脂从油封内圆表面与十 字轴轴颈接触处益处，故无需安装安全阀。为防止轴承在离心力作用下从万向节义内脱出，轴承应进行轴向定位。常见的定位方式除 上述盖板式，还有轴承带式、U形螺栓式和卡环式固定等结构形式（图5-5） o5.2.2等角速万向节等角速万向节的基本原理可用一对大小相同的锥齿轮传动来说明，如图5-8所示,两个大 小相同的锥齿轮接触点P位于两锥齿轮轴线交角a的平分面上，由P点到两轴的垂直距离都等 于r, P点处两齿轮的圆周速度相等，故两齿轮的角速度也相等。可见，若万向节的传力点在其交 角变化时，只要从结构上保证其传力点始终位于两轴夹角的平分面上，就能保证等角速传动。等角速万向节的常见类型有:球叉式、球笼式和三叉式。1. 球叉式万向节球义式万向节5-9所示,它主要由主、从动叉、四个传动钢球、定心钢球、定位销及锁止 销组成。主从动叉分别与内、外半轴制成一体，义内各有四条曲面凹槽，装和后形成两条相交的 环槽，作为钢球4的滚道，定心钢球6装在两叉中心凹槽内，以定中心。球叉式万向节等速传动 的原理如图5-10所示，主从动叉曲面凹槽的中心线分别是以0102为圆心的两个半径相等的圆, 且圆心0102到万向节中心0的距离相等,这样无论主从动轴以任何角度相交，传动钢球中心都 位于两圆的交点上，从而保证传动钢球始终位于两轴夹角a的平分面上，因而保证等速传动。球义式万向节结构简单，允许轴间最大交角32、38度,但由于工作时只有两个传动钢球传 力，而另两个钢球则在反转时传力，因此钢球与滚道间的接触压力大，磨损快,影响其使用寿 命。所以通常用于中小型越野汽车的转向驱动桥上。目前有些球叉式万向节中，省去了定位销和锁止销，中心钢球也不铳凹面，而靠压力装配， 这样结构简单，但拆装不方便。2. 球笼式万向节图5-11所示为奥迪100型和上海桑塔纳轿车半轴外万向节所采用的球笼式万向节,它主要 由内球座7、球笼4、外球座8及钢球6等组成。内球座通过花键与中段半轴相连。内球座的 外表面有六条曲面凹槽,形成内滚道。外球座与带外花键的外半轴制成一体，内表面制有相应的六 条曲面凹槽，形成外滚道。六个钢球分别装与六条凹槽中，并用球笼使之保持在一个平面内。动力由中段半轴1传至内球座7,经六个钢球6,外球座8输出。当中段半轴1和外球座轴 8之间夹角a发生变化时，传力钢球中心始终位于两轴交角的平分面上，并且到两轴线的距离相 等（图5-12）,从而保证了主、从动轴以相等的角速度旋转。球笼式万向节工作时，六个钢球全部参加工作，因而磨损小、寿命长，承载能力强。此外， 它允许的两轴相交角较大（42、47度），灵活性好，故常用于转向驱动桥的外端。3. 十字槽式万向节十字槽式万向节是一种伸缩式万向节，如图5-13所示为奥迪100型和上海桑塔纳轿车的转 向驱动桥内万向节（靠近主减速器处）所采用的十字槽式万向节，其内外滚道为圆筒形,且内、外 滚道不与轴线平行，而是以相同的角速度相对轴线倾斜着,装合后，同一周向位置内、外滚道的 倾斜方向刚好相反，即对称交叉，而钢球则处于内外滚道的交叉部位。当内半轴7与中半轴1以 任意夹角相交时,所有传力钢球都位于轴间交角的平分面上，从而实现等角速传动。在动力传递 过程中，内、外球座可以沿轴向相对移动，故釆用这种万向节可以省去万向传动装置中的滑动花 键。十字槽式万向节允许两轴最大交角为15、21度,且具有轴向滑动特性，寿命长、强度高，不 当满足了车轮转向的性能要求，还具有结构简单、尺寸小、重量轻等优点，常用于前轮驱动汽车传动轴的内侧万向节，以及发动 机后置后轮驱动汽车后桥的内侧万向节或外侧万向节。4. 三叉式等速万向节图5-14所示为三叉式等速万向节（也称三角式万向节）也是一种伸缩式万向节，主要由三 销总成和万向节套组成 三销总成的花键孔与传动轴内花键配合，三个销轴上均有轴承，以减小 磨损。万向节套的凸缘用螺栓连接，为防止润滑脂外露，万向节由防护罩封护，并用卡篩紧固。三叉式等速万向节结构简单，磨损小，并且可以轴向伸缩，在轿车的应用也逐渐增多，常用 于前轮驱动汽车传动轴的内侧万向节。5. 3传动轴与中间支承5. 3. 1传动轴传动轴通常用來连接变速器（或分动器）和驱动桥，在转向驱动桥和断开式驱动桥中，则用 来连接差速器和驱动轮。为了适应汽车行驶过程中变速器与驱动桥相对位置变化，传动轴上设有由滑动义和花键轴 组成的滑动花键相连接，使传动轴的长度能随传动距离的变化而伸缩。为了减轻传动轴的质量，节省材料，提高轴的强度、刚度及临界转速，传动轴多为空心，一般 用厚度为1. 5、3. Omm且厚薄均匀的钢板卷焊而成，超重型货车则直接釆用无缝钢管。而转向驱 动桥、断开式驱动桥及微型汽车的传动轴通常制成实心轴。传动轴在工作过程中处于高速旋转状态，其转速和所传递的转矩都在不断发生变化。为了 避免由于离心力引起传动轴的震动，在传动轴和万向节装配后，都必须进行平衡试验以满足动 平衡的要求。平衡后在滑动花键部分还制有箭头标记，以便重装时保持二者的相对位置不变。当传动距离较远时,为了避免因传动轴过长而使自震频率降低，高速时产生共振，将传动轴 分成两段,前段称为中间传动轴，其后端部设有中间支承;后段称主传动轴，都用薄钢板卷焊而 成，中间传动轴的分别焊有万向节叉和带花键的轴头,花键轴头与凸缘连接，使主传动轴可以轴 向伸缩。由于万向传动装置中润滑脂嘴较多，为了加注方便，装配时应保证所有润滑脂嘴处于同一 直线上，且十字轴上的润滑脂嘴朝向传动轴。5. 3.2中间支承传动轴分段时须加设中间支承，通常将其安装在车架横梁上。中间支承处对传动轴起支持 作用外，还应能补偿传动轴轴向和角度安装方向的误差，以及汽车行驶过程中由于发动机传动 或车架变形引起的位移。普通中间支承通常用弹性元件满足上述要求。它主要由轴承、带油封的轴承盖、支架和使 轴承与支架间成弹性连接的弹性元件组成。常见的类型有双列圆锥滚子轴承式中间支承（图 5-17所示），蜂窝软垫式中间支承、摆动中间支承以及中间支承轴式中间支承等。加实习报告4/66/6