汽車構(gòu)造課件改后版第15章萬向傳動(dòng)裝置

1、第15章 萬向傳動(dòng)裝置 主講教師：第15章 萬向傳動(dòng)裝置 15.1 概述 萬向傳動(dòng)裝置一般由萬向節(jié)(universal joint)和傳動(dòng)軸(drive shaft)組成，有的還加裝中間支承(center support)。圖15.1 變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間的萬向傳動(dòng)裝置 在發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，變速器常與發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器連成一體支承在車架上，而驅(qū)動(dòng)橋則通過彈性懸架與車架連接(見圖15.1)。變速器輸出軸軸線與驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸軸線難以布置得重合，并且在汽車行駛過程中，由于不平路面的沖擊等因素，彈性懸架系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，使二軸相對位置經(jīng)常變化，故變速器的輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋輸入軸不可能剛性連接，而必須采用一

2、般由兩個(gè)萬向節(jié)和一根傳動(dòng)軸組成的萬向傳動(dòng)裝置(圖15.2a)。在變速器與驅(qū)動(dòng)橋距離較遠(yuǎn)的情況下，應(yīng)將傳動(dòng)軸分成兩段(見圖15.2b)，即主傳動(dòng)軸3和中間傳動(dòng)軸5，用三個(gè)十字軸萬向節(jié)2，且在中間傳動(dòng)軸后端設(shè)置了中間支承6。這樣，可避免因傳動(dòng)軸過長而產(chǎn)生的自振頻率降低，高轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生共振；同時(shí)提高了傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速和工作可靠性。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 對于雙軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車(見圖15.2c)，當(dāng)變速器l與分動(dòng)器7分開布置時(shí)，雖然它們都支承在車架上，而且在設(shè)計(jì)時(shí)，使其軸線重合，但為了消除制造、裝配誤差以及車架變形對傳動(dòng)的影響。在其間也常設(shè)有中間傳動(dòng)軸5。為了傳遞動(dòng)力，在分動(dòng)器與轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋之間又設(shè)置了

3、前橋傳動(dòng)軸9。在三軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車中，中、后橋的驅(qū)動(dòng)形式有兩種，即貫通式(見圖15.2d)和非貫通式(見圖15.2e)。若采用非貫通式結(jié)構(gòu)時(shí)，其后橋傳動(dòng)軸11也必須設(shè)置中間支承14，并常將其固定于中驅(qū)動(dòng)橋殼上。 圖15.1 變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間的萬向傳動(dòng)裝置1變速器 2萬向傳動(dòng)裝置3驅(qū)動(dòng)橋 4后懸架 5車架第15章 萬向傳動(dòng)裝置 對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，前輪既是轉(zhuǎn)向輪又是驅(qū)動(dòng)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(dòng)輪，則要求半軸在車輪偏轉(zhuǎn)過程中不間斷地把動(dòng)力從主減速器傳到車輪。因此，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸不能制成整體而要分段，且用萬向節(jié)連接，以適應(yīng)汽車行駛時(shí)半軸各段的交角不斷變化的需

4、要。若采用獨(dú)立懸架，則在靠近主減速器處也需要有萬向節(jié)(見圖15.2f)；若前驅(qū)動(dòng)輪用非獨(dú)立懸架，只須在轉(zhuǎn)向輪附近裝一個(gè)萬向節(jié)(見圖16.2g)。 萬向傳動(dòng)裝置除用于汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)外，還可用于動(dòng)力輸出裝置和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)。第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.2 萬向傳動(dòng)裝置在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用與布置1變速器 2十字軸萬向節(jié) 3主傳動(dòng)軸 4驅(qū)動(dòng)橋 5中間傳動(dòng)軸 6、14中間支承 7分動(dòng)器 8轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋 9前橋傳動(dòng)軸 10中驅(qū)動(dòng)橋 11后橋傳動(dòng)軸 12后驅(qū)動(dòng)橋 13后橋中間傳動(dòng)軸第15章 萬向傳動(dòng)裝置 15.2 萬向節(jié) 萬向節(jié)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)。在前者中，動(dòng)力

5、是靠零件的鉸鏈?zhǔn)铰?lián)接傳遞的，而在后者中則靠彈性零件傳遞，且有緩沖減振作用。剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)(常用的為十字軸式)、準(zhǔn)等速萬向節(jié)(雙聯(lián)式、三銷軸式等)和等速萬向節(jié)(球叉式、球籠式等)。15.2.1 十字軸式剛性萬向節(jié) 十字軸式剛性萬向節(jié)(cardan universal joint)因其結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)可靠，效率高，且允許兩傳動(dòng)軸之間有較大的交角(一般為1520)，故普遍應(yīng)用于各類汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中。1. 十字軸式剛性萬向節(jié)的構(gòu)造及潤滑 圖15.3所示為十字軸式剛性萬向節(jié)的構(gòu)造。兩萬向節(jié)叉2和6上的孔分別活套在十字軸4的兩對軸頸上。這樣，當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸既可隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，又可繞十字軸中

6、心在任意方向擺動(dòng)。為了減少摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔間裝有由滾針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9固定在萬向節(jié)叉上，并用第15章 萬向傳動(dòng)裝置 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。為了潤滑軸承，十字軸做成中空的，并有油路通向軸頸。潤滑油從注油嘴3注入十字軸內(nèi)腔。為避免潤滑油流出及塵垢進(jìn)入軸承，在十字軸的軸頸上套著裝在金屬座圈內(nèi)的毛氈油封7。在十字軸的中部還裝有帶彈簧的安全閥5。如果十字軸內(nèi)腔的潤滑油壓力大于允許值，安全閥即被頂開而潤滑油外溢，使油封不致因油壓過高而損壞。 十字軸式萬向節(jié)的損壞是以十字軸軸頸和滾針軸承的磨損為標(biāo)志的，

7、因此潤滑與密封直接影響萬向節(jié)的使用壽命。為了提高密封性能，近年來在十字軸式萬向節(jié)中多采用圖15.4所示的橡膠油封。實(shí)踐證明，橡膠油封的密封性能遠(yuǎn)優(yōu)于老式的毛氈或軟木墊油封。當(dāng)用注油槍向十字軸內(nèi)腔注入潤滑油而使內(nèi)腔油壓大于允許值時(shí)，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，故在十字軸上無須安裝安全閥。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.3 十字軸式剛性萬向節(jié)1軸承蓋 2、6萬向節(jié)叉 3注油嘴 4十字軸 5安全閥 7油封 8滾針 9套筒圖15.4 十字軸潤滑油道及密封裝置1油封擋盤 2油封 3油封座 4注油嘴第15章 萬向傳動(dòng)裝置 2. 十字軸式剛性萬向節(jié)傳動(dòng)的不等速性 單個(gè)十字軸式剛

8、性萬向節(jié)在輸入軸和輸出軸之間有夾角的情況下，其兩軸的角速度是不相等的。下面就單萬向節(jié)傳動(dòng)過程中的兩個(gè)特殊位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，說明它傳動(dòng)的不等速性。（1) 主動(dòng)叉(drive yoke)在垂直位置，并且十字軸平面與主動(dòng)軸垂直的情況(見圖15.7a)。主動(dòng)叉與十字軸連接點(diǎn)a的線速度在十字軸平面內(nèi)；從動(dòng)叉(driven yoke)與十字軸連接點(diǎn)b的線速度在與主動(dòng)叉平行的平面內(nèi)，并且垂直于從動(dòng)軸。點(diǎn)b的線速度可分解為在十字軸平面內(nèi)的速度和垂直于十字軸平面的速度。由速度直角三角形可以看出，在數(shù)值上。十字軸各股相等，即oaob。當(dāng)萬向節(jié)傳動(dòng)時(shí)，十字軸是繞o點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的，其上a、b兩點(diǎn)于十字軸平面內(nèi)的線速度在數(shù)值

9、上應(yīng)相等，即=。因此，。由此可知，當(dāng)主、從動(dòng)叉轉(zhuǎn)到所述位置時(shí)，從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速大于主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.5 滾針軸承的內(nèi)擋圈定位1萬向節(jié)叉 2內(nèi)擋圈 3滾針軸承4十字軸 5橡膠油封圖15.6 滾針軸承的外擋圈定位1油封擋盤 2油封座 3外擋圈 4滾針5萬向節(jié)叉 6橡膠油封 7十字軸第15章 萬向傳動(dòng)裝置 2) 主動(dòng)叉在水平位置，并且十字軸平面與從動(dòng)軸垂直時(shí)的情況(見圖15.7b)。此時(shí)主動(dòng)叉與十字軸連接點(diǎn)a的線速度在平行于從動(dòng)叉的平面內(nèi)，并且垂直于主動(dòng)軸。線速度可分解為在十字軸平面內(nèi)的速度和垂直于十字軸平面的速度。根據(jù)與上述同樣的道理，在數(shù)值上，而=。因此，即當(dāng)主、從動(dòng)叉

10、轉(zhuǎn)到所述位置時(shí)，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速小于主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。 由上述兩個(gè)特殊情況的分析可以看出，十字軸式萬向節(jié)在傳動(dòng)過程中，主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速是不相等的。 圖15.7c表示兩軸轉(zhuǎn)角差(12)隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角1的變化關(guān)系。由圖可見，主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角1在090的范圍內(nèi)，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)角相對主動(dòng)軸是超前的，即21，并且兩轉(zhuǎn)角差在145時(shí)達(dá)到最大值，隨后差值減小，即在此區(qū)間從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)速度大于主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)速度，且先加速后減速。當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)到90時(shí)，從動(dòng)軸也同樣轉(zhuǎn)到90。1從90到180，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)角相對主動(dòng)軸是滯后的，即21，并且兩轉(zhuǎn)角差值在1為135時(shí)達(dá)最大值，隨后差值減小，即在此區(qū)間從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)速度小于主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)速度，且先減速后加速。當(dāng)主動(dòng)軸

11、轉(zhuǎn)到180時(shí)，從動(dòng)軸也同時(shí)轉(zhuǎn)到第15章 萬向傳動(dòng)裝置 180。后半周情況與前半周相同。因此，如果主動(dòng)軸以等角速轉(zhuǎn)動(dòng)，而從動(dòng)軸則是時(shí)快時(shí)慢，此即單個(gè)十字軸萬向節(jié)在有夾角時(shí)傳動(dòng)的不等速性。必須注意的是，所謂“傳動(dòng)的不等速性”，是指從動(dòng)軸在一周中角速度不均而言。而主、從動(dòng)軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的，即主動(dòng)軸轉(zhuǎn)過一周從動(dòng)軸也轉(zhuǎn)過一周。 由圖15.7c還可看出，兩軸交角越大，轉(zhuǎn)角差(12)越大，即萬向節(jié)傳動(dòng)的不等速性越嚴(yán)重。此現(xiàn)象由上述兩個(gè)特殊情況下的速度分析也可得到說明。從圖15.7a和圖15.7b可看出，與之差值，實(shí)際上就是與或與之差值。在速度直角三角形內(nèi)，若夾角(即主、從動(dòng)軸的交角)增大，則與或與的差值

12、就越大。 單萬向節(jié)傳動(dòng)的不等速性，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，影響部件壽命。第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.7 十字軸式剛性萬向節(jié)傳動(dòng)的不等速性第15章 萬向傳動(dòng)裝置 3. 雙萬向節(jié)傳動(dòng)的等速條件 從以上分析可以想到，在兩軸(例如，變速器的輸出軸和驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸)之間，若采用如圖16.8所示的雙(十字軸式)萬向節(jié)傳動(dòng)，則第一萬向節(jié)的不等速效應(yīng)就有可能被第二萬向節(jié)的不等速效應(yīng)所抵消，從而實(shí)現(xiàn)兩軸間的等角速傳動(dòng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得知，要達(dá)到這一目的，必須滿足以下兩個(gè)條件：第一萬向節(jié)兩軸間夾角 與第二萬向節(jié)兩軸間夾角相等 ；第一萬向節(jié)的從動(dòng)叉與第二萬向節(jié)的主動(dòng)叉

13、處于同一平面內(nèi)。后一條件完全可以由傳動(dòng)軸和萬向節(jié)叉的正確裝配來保證。但是，前一條件( )只有在采用驅(qū)動(dòng)輪獨(dú)立懸架時(shí)，才有可能通過整車的總布置設(shè)計(jì)和總裝配工藝的保證來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵诖饲闆r下，主減速器和變速器的相對位置是固定的。在驅(qū)動(dòng)輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，由于彈性懸架的振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)橋輸入軸與變速器輸出軸的相對位置不斷變化，不可能在任何時(shí)候都保證 ，因而此時(shí)這兩部件之間的萬向傳動(dòng)只能做到使傳動(dòng)的不等速性盡可能小。就每一個(gè)萬向節(jié)而言，只要存在著交角 或 ，萬向節(jié)在工作過程中內(nèi)部各零件之間就有相對運(yùn)動(dòng)，因而導(dǎo)致摩擦損失，降低傳動(dòng)效率。交角越大，則效率越低。因此，在汽車總體布置上，應(yīng)盡量減小 和 。 第15章

14、萬向傳動(dòng)裝置 上述雙萬向節(jié)傳動(dòng)雖能近似地解決等速傳動(dòng)問題，但在某些情況下，例如，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的分段半軸間，在布置上受軸向尺寸限制，而且轉(zhuǎn)向輪要求偏轉(zhuǎn)角度大(3040)，因而上述雙萬向節(jié)傳動(dòng)已難以適應(yīng)。在長期實(shí)踐過程中，人們創(chuàng)造了各種形式的等速和準(zhǔn)等速萬向節(jié)。只要用一個(gè)這樣的萬向節(jié)，即能實(shí)現(xiàn)或基本實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋及獨(dú)立懸架的后驅(qū)動(dòng)橋中，廣泛采用等角速萬向節(jié)。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 15.2.2 準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)1. 準(zhǔn)等速萬向節(jié)(near constant velocity universal joint) 準(zhǔn)等速萬向節(jié)是根據(jù)上述雙萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理而設(shè)計(jì)的，常見的有雙

15、聯(lián)式和三銷軸式萬向節(jié)。(1) 雙聯(lián)式萬向節(jié)(double cardan universal joint) 雙聯(lián)式萬向節(jié)實(shí)際上是一套傳動(dòng)軸長度縮減至最小的雙萬向節(jié)等速傳動(dòng)裝置。圖15.9中的雙聯(lián)叉3相當(dāng)于兩個(gè)在同一平面上的萬向節(jié)叉。欲使軸1和軸2的角速度相等，應(yīng)保證 。為此，在雙聯(lián)式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)中裝有分度機(jī)構(gòu)，以期雙聯(lián)叉的對稱線平分所連兩軸的夾角。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.10為雙聯(lián)式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)實(shí)例。在萬向節(jié)叉6的內(nèi)端有球頭，與球碗9的內(nèi)圓面配合，球碗座2則鑲嵌在萬向節(jié)叉1內(nèi)端。球頭與球碗的中心與十字軸中心的連線中點(diǎn)重合。當(dāng)萬向節(jié)叉6相對萬向節(jié)叉1在一定圖15.8 雙萬向節(jié)等速傳動(dòng)布置1

16、、3主動(dòng)叉 2、4從動(dòng)叉圖15.9 雙聯(lián)式萬向節(jié)示意圖1、2軸 3雙聯(lián)叉第15章 萬向傳動(dòng)裝置 角度范圍內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，雙聯(lián)叉5也被帶動(dòng)偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，使兩十字軸中心連線與兩萬向節(jié)叉1和6的軸線的交角(即圖15.9中的和)差值很小，從而保證兩軸角速度接近相等，其差值在容許范圍內(nèi)，故雙聯(lián)式萬向節(jié)具有準(zhǔn)等速性。 雙聯(lián)式萬向節(jié)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋時(shí)，可以沒有分度機(jī)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(diǎn)，以保證準(zhǔn)等速傳動(dòng)。 雙聯(lián)式萬向節(jié)允許有較大的軸間夾角，且具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，故在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中的應(yīng)用逐漸增多。北京吉普汽車有限公司生產(chǎn)的切諾基輕型越野汽車的前傳動(dòng)軸與分

17、動(dòng)器前輸出軸之間，即采用了這種雙聯(lián)式萬向節(jié)。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.10 雙聯(lián)式萬向節(jié)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 11彈簧 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 (2) 三銷軸式萬向節(jié)(tripod universal joint) 三銷軸式萬向節(jié)是由雙聯(lián)式萬向節(jié)演變而來的準(zhǔn)等速萬向節(jié)。圖15.11所示為東風(fēng)EQ2080型汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中所采用的三銷軸式萬向節(jié)。它主要由兩個(gè)偏心軸叉1和3、兩個(gè)三銷軸2和4以及6個(gè)軸承、密封件等組成。主、從動(dòng)偏心軸叉分別與轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的內(nèi)、外半軸制成一體。叉孔中心線與叉軸 . 中心線互相垂直但不相交。兩叉由兩個(gè)

18、三銷軸連接。三銷軸的大端有一穿通的軸承孔，其中心線與小端軸頸中心線重合。靠近大端兩側(cè)有兩軸頸，其中心線與小端軸頸中心線垂直并相交。裝合時(shí)，每一偏心軸叉的兩叉孔與一個(gè)三銷軸的大端兩軸頸配合，而后兩個(gè)三銷軸的小端軸頸互相插入對方的大端軸承孔內(nèi)，這樣便形成了、和三根軸線。 在與主動(dòng)偏心軸叉l相連的三銷軸4的兩個(gè)軸頸端面和軸承座6之間加裝有推力墊片10。其余各軸頸端面均無推力墊片，且端面與軸承座之間留有較大的空隙，以保證在轉(zhuǎn)向時(shí)三銷軸萬向節(jié)不致發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉現(xiàn)象。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.11 三銷軸式準(zhǔn)等角速萬向節(jié)1主動(dòng)偏心軸叉 2、4三銷軸 3從動(dòng)偏心軸叉 5卡環(huán)6軸承座 7襯套 8毛氈圈

19、9密封罩 10推力墊片第15章 萬向傳動(dòng)裝置 2. 等速萬向節(jié)(constant velocity universal joint) 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(diǎn)永遠(yuǎn)位于兩軸交點(diǎn)的平分面上。圖15.12為一對大小相同的錐齒輪傳動(dòng)示意圖。兩齒輪的接觸點(diǎn)P位于兩齒輪軸線交角的平分面上，由接觸點(diǎn)P到兩軸的垂直距離都等于r。在P點(diǎn)處兩齒輪的圓周速度是相等的，因而兩個(gè)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(diǎn)在其交角變化時(shí)始終位于角平分面內(nèi)，則可使兩萬向節(jié)叉保持等角速的關(guān)系。 目前采用較廣泛的球叉式萬向節(jié)和球籠式萬向節(jié)均根據(jù)這一原理制成。圖15.12 等速萬向節(jié)

20、的工作原理第15章 萬向傳動(dòng)裝置 1) 球叉式萬向節(jié)(weiss universal joint) 球叉式萬向節(jié)的構(gòu)造如圖15.13所示。主動(dòng)叉5與從動(dòng)叉1分別與內(nèi)、外半軸制成一體。在主、從動(dòng)叉上，各有四個(gè)曲面凹槽，裝合后形成兩個(gè)相交的環(huán)形槽作為鋼球滾道。四個(gè)傳動(dòng)鋼球4放在槽中，中心鋼球6放在兩叉中心的凹槽內(nèi)，以定中心。 為順利地將鋼球裝入槽內(nèi)，在中心鋼球6上銑出一個(gè)凹面，凹面中央有一深孔。裝合時(shí)，先將定位銷3裝入從動(dòng)叉內(nèi)，放入中心鋼球，然后在兩球叉槽中陸續(xù)裝入三個(gè)傳動(dòng)鋼球，再將中心鋼球的凹面對向未放鋼球的凹槽，以便裝入第四個(gè)傳動(dòng)鋼球，而后再將中心鋼球6的孔對準(zhǔn)從動(dòng)叉孔，提起從動(dòng)叉軸使定位銷3

21、插入球孔中，最后將鎖止銷2插入從動(dòng)叉上與定位銷垂直的孔中，以限制定位銷軸向移動(dòng)，保證中心鋼球的正確位置。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.13 球叉式萬向節(jié) 1從動(dòng)叉 2鎖止銷 3定位銷 4傳動(dòng)鋼球 5主動(dòng)叉 6中心鋼球第15章 萬向傳動(dòng)裝置 這種結(jié)構(gòu)的等角速傳動(dòng)原理可按圖15.14來說明：主動(dòng)叉和傳動(dòng)叉冊槽的中心線是以O(shè)1、O2為圓心的兩個(gè)半徑相等的圓，而圓心O1、O2與萬向節(jié)中心O的距離相等。因此，在主動(dòng)軸和從動(dòng)軸以任何角度相交的情況下，傳動(dòng)鋼球中心都位于兩圓的交點(diǎn)上，亦即所有傳動(dòng)鋼球都位于角平分面上，因而保證了等角速的傳動(dòng)。 球叉式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，允許最大交角為3233，一般應(yīng)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)

22、動(dòng)橋中，如圖15.15所示。 圖15.14 球叉式萬向節(jié)等角速傳動(dòng)原理第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.15 球叉式萬向節(jié)在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中的布置1定位銷 2鎖止銷 3從動(dòng)叉 4徑向推力軸承 5傳動(dòng)鋼球 6主銷 7油封 8推力軸承 9主動(dòng)叉 10中心鋼球第15章 萬向傳動(dòng)裝置 近年來，有些球叉式萬向節(jié)中省去了定位銷和鎖止銷，中心鋼球上也沒有凹面，靠壓力裝配。這樣，結(jié)構(gòu)更為簡單，但拆裝不便。 球叉式萬向節(jié)工作時(shí)，只有兩個(gè)鋼球傳力，反轉(zhuǎn)時(shí)，則由另兩個(gè)鋼球傳力。因此，鋼球與曲面凹槽之間的單位壓力較大，磨損較快，影響使用壽命。2) 球籠式萬向節(jié)(rzeppa universal joint) 球籠式萬向節(jié)的

23、結(jié)構(gòu)如圖15.16所示。星形套7以內(nèi)花鍵與主動(dòng)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。六個(gè)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(gè)平面內(nèi)。動(dòng)力由主動(dòng)軸1經(jīng)鋼球6、球形殼8輸出。 球籠式萬向節(jié)的等速傳動(dòng)原理，如圖15.17所示。外滾道的中心A與內(nèi)滾道的中心B分別位于萬向節(jié)中心O的兩邊，且與O等距離。鋼球中心C到A、B兩點(diǎn)的距離也相等。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。因此，當(dāng)兩軸交角變化時(shí)，保持架可沿內(nèi)、外球面滑動(dòng)，以保持鋼球在一定位置。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.16 球籠式等速萬向節(jié)1主

24、動(dòng)軸 2、5鋼速箍 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)第15章 萬向傳動(dòng)裝置 由圖15.17可見，由于OAOB，CACB，CO是共邊，則兩個(gè)三角形COA與COB全等。因此，COA=COB，即兩軸相交任意角。即傳力鋼球C都位于交角平分面上。此時(shí)，鋼球到主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的距離a和b相等，從而保證了從動(dòng)軸與主動(dòng)軸以相等的角速度旋轉(zhuǎn)。 球籠式等角速萬向節(jié)在兩軸最大交角達(dá)47的情況下，仍可傳遞轉(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。與球叉式萬向節(jié)相比，其承載能力強(qiáng)，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)紅旗牌CA7220型、捷達(dá)、桑塔

25、納、夏利等轎車，其前轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)向節(jié)處均采用這種球籠式等角速萬向節(jié)。該結(jié)構(gòu)形式簡稱RF節(jié)。 伸縮型球籠式萬向節(jié)(簡稱VL節(jié))的結(jié)構(gòu)如圖15.18所示。該結(jié)構(gòu)形式內(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(dòng)，故可省去其他萬向傳動(dòng)裝置中必須有的滑動(dòng)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(dòng)是通過鋼球5沿內(nèi)、外滾道滾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，與滑動(dòng)花鍵相比，其滑動(dòng)阻力小，最適用于斷開式驅(qū)動(dòng)橋。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 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)作等角速傳動(dòng)。

26、上述幾種國產(chǎn)轎車所采用的伸縮型球籠式萬向節(jié)(VL節(jié))，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中均布置在靠傳動(dòng)器一側(cè)(內(nèi)側(cè))，而軸向不能伸縮的球籠式萬向節(jié)(RF節(jié))則布置在轉(zhuǎn)向節(jié)處(外側(cè))，如 圖15.19所示。 圖15.19 RF節(jié)與VL節(jié)在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中的布置1球籠式萬向節(jié)(RF節(jié)) 2、4防塵罩 3傳動(dòng)軸(半軸) 5伸縮型球籠式萬向節(jié)(VL節(jié)) 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.17 球籠式萬向節(jié)等角速傳動(dòng)原理 圖15.18 伸縮型球籠式萬向節(jié)(VL節(jié))O萬向節(jié)中心 A外滾道中心 B內(nèi)滾道中心 C鋼球中心 兩軸交角(指鈍角) 1主動(dòng)軸 2星形套(內(nèi)滾道)3保持架(球籠) 4筒形殼(外滾道) 5鋼球第15章 萬向傳動(dòng)裝置

27、 15.2.3 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(dòng)時(shí)不發(fā)生機(jī)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(35)和只有微量軸向位移的萬向傳動(dòng)場合。例如，常用來連接固定安裝在車架上的兩個(gè)部件(如發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器或變速器與分動(dòng)器)之間，以消除制造安裝誤差和車架變形對傳動(dòng)的影響。此外，它還具有能吸收傳動(dòng)系中的沖擊載荷和衰減扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡單、無需潤滑等優(yōu)點(diǎn)。 圖15.20所示為原上海SH380A型自卸汽車上用來連接發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸與液力機(jī)械變速器輸入軸的撓性萬向節(jié)。它主要由借螺栓固定在

28、發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上的大圓盤2、與花鍵轂5鉚接在一起的連接圓盤4、連接二者的四副彈性連接件3以及定心用的中心軸1組成。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 彈性連接件的結(jié)構(gòu)如圖15.21所示。兩個(gè)橡膠塊1裝在兩半對合的外殼3中，每個(gè)橡膠塊中各有一襯套2。每副彈性連接件中的一個(gè)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(見圖15.20)。動(dòng)力經(jīng)大圓盤輸入，通過襯套傳給每一副彈性連接件中的一個(gè)橡膠塊，再經(jīng)外殼、另一橡膠塊和襯套傳給連接圓盤，最后經(jīng)花鍵轂和花鍵軸輸出。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.20 原上海SH380A型自卸汽車的撓性萬向節(jié)1中心軸 2大圓盤 3彈性連接件 4連接圓盤 5花鍵轂

29、圖15.21 彈性連接件1橡膠塊 2襯套 3外殼第15章 萬向傳動(dòng)裝置 15.3 傳動(dòng)軸和中間支承 常見的輕、中型貨車中，連接變速器與驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)軸部件由傳動(dòng)軸及其兩端焊接的花鍵軸和萬向節(jié)叉組成。 汽車行駛過程中，變速器與驅(qū)動(dòng)橋的相對位置經(jīng)常變化，為避免運(yùn)動(dòng)干涉，傳動(dòng)軸中設(shè)有由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵連接，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸長度的變化。為減少磨損，還裝有用以加注滑脂的油嘴、油封、堵蓋和防塵套。 傳動(dòng)軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力作用將產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。因此，當(dāng)傳動(dòng)軸與萬向節(jié)裝配后，必須滿足動(dòng)平衡要求。圖16.22中的零件3即為平衡用的平衡片。 平衡后，在萬向節(jié)滑動(dòng)叉13與主傳動(dòng)軸16上刻上裝配位置標(biāo)記2

30、1，以便拆卸后重裝時(shí)保持二者的相對角位置不變。傳動(dòng)軸過長時(shí)，自振頻率降低，易產(chǎn)生共振，故常將其分為兩段并加中間支承。前段稱中間傳動(dòng)軸(如圖15.22上部所示)，后段稱主傳動(dòng)軸(如圖15.22下部所示)。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 為了得到較高的強(qiáng)度和剛度，傳動(dòng)軸多做成空心的，一般用厚度為1.53.0mm的薄鋼板卷焊而成。超重型貨車的傳動(dòng)軸則直接采用無縫鋼管。 在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋、斷開式驅(qū)動(dòng)橋或微型汽車的萬向傳動(dòng)裝置中，通常將傳動(dòng)軸制成實(shí)心軸。 為減小傳動(dòng)軸中花鍵連接的軸向滑動(dòng)阻力和磨損，可對花鍵進(jìn)行磷化處理或噴涂尼龍層。有的則在花鍵槽內(nèi)設(shè)置滾動(dòng)元件，如國外有的汽車傳動(dòng)軸采用了圖15.23所示的圓柱滾子

31、式滾動(dòng)花鍵連接。在傳動(dòng)軸內(nèi)套管5上制有四個(gè)均布的夾角為90的凹槽(滾道)，在傳動(dòng)軸外套管2上也相應(yīng)地制有四個(gè)均布的夾角為90的貫通凹槽(滾道)。內(nèi)、外套管的凹槽裝配吻合后，放入滾柱1，并使相鄰的滾柱各按向右和向左的順序間隔排列。內(nèi)、外傳動(dòng)套管3和2的兩端裝有擋圈4，以防滾柱1脫落及限定內(nèi)、外套管的相對移動(dòng)量。工作中，內(nèi)、外套管的相對滑動(dòng)，由滾柱在凹槽內(nèi)滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)傳動(dòng)軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)(圖15.23中AA剖視)，各凹槽中向右傾斜安裝的滾柱傳力；反之，向左傾斜的滾柱傳力。 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 圖15.22 解放CA1091型汽車的傳動(dòng)軸與中間支承1凸緣叉 2萬向節(jié)十字軸 3平衡片 4中間傳動(dòng)

32、軸 5、15油封 6中間支承前蓋 7橡膠墊環(huán)8中間支承后蓋 9雙列圓錐滾子軸承 10、14注油嘴 11支架 12堵蓋 13萬向節(jié)滑動(dòng)叉 16主傳動(dòng)軸 17鎖片 18滾針軸承油封 19萬向節(jié)滾針軸承 20滾針軸承蓋 21裝配位置標(biāo)記 第15章 萬向傳動(dòng)裝置 此外，有些轎車的斷開式后驅(qū)動(dòng)橋中，采用了如圖16.24所示的半軸滾動(dòng)花鍵連接。在萬向節(jié)套管叉2與外半軸4之間裝有花鍵軸套1。套管叉2的內(nèi)圓表面開有三條凹槽，與此相應(yīng)，花鍵軸套1的外圓表面上有三條凸起，凸起的寬度為凹槽寬度的一半，二者裝合后，每一凸起的兩邊形成一條矩形斷面的滾道?；ㄦI軸套的兩端各有一個(gè)導(dǎo)塊7，導(dǎo)塊外表面切有三條半圓形矩形斷面的凹

33、槽，與上述每一凸起兩邊的矩形滾道相通形成三條封閉的滾道。在滾道中裝有若干個(gè)滾柱8，因而外圖15.23 傳動(dòng)軸滾動(dòng)花鍵1滾柱 2傳動(dòng)軸外套管 3傳動(dòng)軸內(nèi)套管 4擋圈第15章 萬向傳動(dòng)裝置 半軸與萬向節(jié)套管叉之間的相對滑動(dòng)由滾柱在滾道中的滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)。上述滾動(dòng)花鍵能減少摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高。 傳動(dòng)軸分段時(shí)須加中間支承。通常中間支承安裝在車架橫梁上，應(yīng)能補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差以及車輛行駛過程中由于發(fā)動(dòng)機(jī)竄動(dòng)或車架等變形所引起的位移。 東風(fēng)EQl090E型汽車的中間傳動(dòng)軸采用蜂窩軟墊式中間支承(見圖15.25)與車架相連接。軸承3可在軸承座2內(nèi)滑動(dòng)。由于蜂窩形橡膠墊5的彈性作用，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(dòng)并減少噪聲傳導(dǎo)。蜂窩軟墊式結(jié)構(gòu)簡單，效果良好，應(yīng)用較廣泛。 解放CAl091型汽車雙列圓錐滾子軸承式中間支承(見圖15.22)，其特點(diǎn)是圓錐滾子軸承可