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1、第4章 万向传动装置,主编 贺大松,学习目标： 1.了解万向传动装置的功用、组成及在车上的应用，了解万向传动机构的等速原理和十字轴刚性万向节的速度特性 2.掌握十字轴刚性万向节、球笼式、球叉式万向节的结构，掌握十字轴万向节等速安装方式 3.了解准等速万向节、传动轴、中间支承的基本结构 4.掌握万向传动装置的常见故障、拆装及检修方法,4.1 万向传动装置概述 万向传动装置一般由万向节和传动轴等组成。由于发动机与驱动装置之间的位置关系， 有时需要将传动轴分成两端，在中部加装中间支承。汽车上任何一对轴线相交，并且相对位置经常发生变化的转轴之间进行动力传递，均需要用万向传动装置。,4.1.1 万向传动
2、装置的作用和组成 1万向传动装置功用 万向传动装置在汽车上有很多应用，结构也稍有不同，但其功用都是一样的，即在轴线相交且相互位置经常发生变化的两转轴之间传递动力。图4-1所示为位于变速器与驱动桥之间的万向传动装置，这是在汽车中最常见的应用。因汽车布置、设计等原因，变速器输出轴和驱动桥的输入轴不能在同一轴线；变速器安装在车架(车身)上，其位置是不动；由于悬架的变形，引起驱动桥其位置经常发生变化，采用万向传动装置可以满足变速器和驱动桥之间的使用、设计的要求。,2万向传动装置组成,图4-1变速器与驱动桥之间的万向传动装置 1-变速器 2-万向传动装置 3-驱动桥 4-后悬架 5-车架,万向传动装置主
3、要包括万向节和传动轴，对于传动距离较远的分段式传动轴，为了提高传轴的刚度，还设置有中间支承，万向传动装置如图4-2所示。,图4-2万向传动装置组成 1-变速器 2-万向节 3-中间支承 4-驱动桥5、7-传动轴 6-球轴承,4.1.2万向传动装置的类型 万向传动装置可分为闭式和开式两种。 如图4-3e所示，为闭式万向传动装置，采用单万向节，传动轴被封闭在套管中，套管与车架作球铰链连接，而与驱动桥作固定连接。国产广州标致505PU的万向传动装置即为闭式，其最大特点是：传动轴外壳作为推力管来传递汽车的纵向力，从而使传动轴外壳起到了悬架系统导向机构中纵向摆臂的作用，因为螺旋弹簧只能传递垂直载荷，其后
4、悬架采用螺旋弹簧作为弹性元件。闭式万向传动装置目前较少采用。 如图4-3d所示，为开式万向传动装置，其结构简单，重量轻，现代汽车广泛应用开式万向传动装置。如解放CA1091、EQ1090等汽车，将开式万向传动装置应用于传动系；一汽奥迪、上海桑塔、天津夏利等汽车将开式万向传动装置应用于转向驱动桥。,4.1.3万向传动装置的应用 万向传动装置在汽车上的应用主要有以下几个方面： 1应用于变速器(或分动器)与驱动桥之间：一般地，汽车将变速器、离合器与发动机三者合为一体装在车架上，驱动桥通过悬架与车架相连(如图4-1、4-3 a所示）。汽车在负荷变化或在不平路面行驶时引起跳动，会使驱动桥输入轴与变速器输
5、出轴之间的夹角和距离发生变化，因此要用万向传动装置。 2应用于越野汽车变速器与分动器之间（如图4-3b所示）：为消除车架变形及制造、装配误差等引起的轴线同轴度误差对动力传递的影响，须装有万向传动装置。 2应用于离合器与变速器或变速器与分动器之间（如图4-3b、c 所示）：当离合器与变速器或变速器与分动器之间分开布置时，为了消除制造和装配误差以及车架变形对传动的影响，在其间常设万向传动装置。 3应用于汽车转向驱动桥的内、外半轴之间(如图4-3e所示）：转向时两段半轴轴线相交且交角发生变化，因此要用 万向节。 4应用于断开式驱动桥的半轴（如图4-3d所示）：主减速器壳在车架上是固定的，桥壳上下摆动
6、，半轴是分段设置，须用万向5应用于转向机构的转向轴和转向器之间(如图4-3f所示)：万向传动装置有利于转向机构的总体布置。,图4-3 万向传动装置在汽车上的应用 1-变速器 2-万向节 3-中间传动轴 4-中间支承 5-主传动轴 6-驱动桥 7-分动器 8-发动机 9-主减速器 10-驱动轮 11-方向盘 12-转向器,4.2 普通万向节 万向节按其在扭转方向的刚度大小，可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节靠铰链式连接传递动力，挠性万向节靠弹性元件传递动力。刚性万向节按其速度特性可分为普通(不等角速)万向节和等角速万向节。不等速万向节有十字轴式万向节，等速万向节有双联式、三销轴式、球叉式和
7、球笼式等几种。 4.2.1 普通万向节 汽车传动系广泛使用普通万向节即十字轴式刚性万向节，其结构如图4-4所示。这种万向节允许相邻两轴在夹角不大于150200的情况下工作。,1构造 普通十字轴万向节由两个万向节叉、十字轴、滚针轴承、油封和油嘴等组成。,图4-4十字轴式刚性万向节 1-轴承盖 2-套筒 3-滚针 4-油封 5、9-万向节叉 6-安全阀 7-十字轴 8-油嘴,2十字轴万向节的工作特性 上述刚性万向节结构简单，传动效率高，因此，在现代汽车上被广泛采用。但这种刚性万向节，单个使用在两轴之间有夹角的情况下，其两轴的角速度是不相等的，即主动轴等速转一周时，从动轴会出现两次周期性的超越或滞后
8、变化，两轴夹角越大，角速度变化幅度也越大。下面以单个万向节传动情况来分析其不等速性。在一圈内有两快两慢。从动叉轴出现两次超越和滞后，而不等速的程度是随角增大而增大。但两轴的平均转速是相等的，即主动轴转一圈，从动轴也转一圈。,图4-5 十字轴万向节传动的角速度分析,3十字轴万向节等角速传动的条件,图4-6 双万向节的等速排列,4.2.2 准等速万向节 准等速万向节是根据上述双万向节实现等速传动的原理而设计成的。常见的有双联式和三销轴式万向节。,图4-7双联式万向节示意图 1、2-轴 3-双联叉,双联式万向节实际上是一套传动轴长度减缩至最小的双万向节等速传动装置。在双联式万向节的结构中，装有分度机
9、构，以保证双联叉的对称线平分所连两轴的夹角。 三销轴式万向节是由双联式万向节演变而来的准等速万向节。主要由两个偏心轴叉1和3、两个三销轴2和4 以及六个轴承、密封件等组成。形成了Q1-Q1，Q2-Q2，R-R三根轴线。在转向时三销轴万向节不致发生运动干涉现象。 三销轴式万向节的最大特点是允许相邻两轴有较大的交角，最大可达450。在转向驱动桥采用这种万向节可使汽车获得较小的转弯半径，提高了汽车的机动性。,图4-8三销轴式准等角速万向节 a) 零件形状 b)装配示意图 1-主动偏心轴叉 2、4-三销轴 5-卡环 6-轴承座 7-衬套 8-毛毡圈 9-密封罩10-推力垫片,4.2.3 等角速万向节
10、等速万向节的基本原理是从结构上保证万向节在工作过程中，其传力点永远位于两轴交点的平分面上。图4-9为一对大小相同的锥齿轮传动示意图。 万向节的传力点在其交角变化时，始终位于角平分面内，则可使两万向节叉保持等角速的关系。常见的等速万向节有球叉式和球宽式两种。,图4-9 等速万向节的工作原理,图4-10 球叉式万向节 1-从动叉 2-锁止销 3-定位销 4-传动钢球 5-主动叉 6-中心钢球,图4-11球叉式万向节等角速传动原理,球叉式万向节的等角速条件是这样实现的(图4-11)，主动叉和从动叉凹槽的中心线分别是以O1、O2为圆心的两个半径相等的圆，且圆心到万向节中心O的距离相等，因此，在主动轴与
11、从动轴以任何角度相交的情况下，传动钢球中心部位于两圆的交点上，亦即所有传动钢球都位于角平分面上，因而保证了等角速传动。球叉式万向节结构简单，允许最大交角为320380，球叉式万向节工作时，只有两个钢球传力，反转时，则由另两个钢球传力。因此钢球与曲面凹槽之间的单位压力较大，磨损较快，影响使用寿命。一般应用于中小型越野汽车转向驱动桥中。,球笼式万向节的结构见图4-12。星形套7以内花键与主动轴1相连，其外表面有六条凹槽，形成内滚道。球形壳8的内表面有相应的六条凹槽，形成外滚道。六个钢球6分别装在各条凹槽中，并由保持架4使之保持在一个平面内。动力由主动轴1经钢球6、球形壳8输出。 两轴相交任意交角时
12、，传力的钢球球心C都位于交角平分面上。此时钢球到主动轴和 从动轴的距离和b相等，从而保证了从动轴与主动轴以相等的角速度旋转。 球笼式万向节的等速传动见图4-12，可在两轴最大交角为420情况下传递扭矩，且在工作时，无论传动方向如何，六个钢球全部传力。与球叉式万向节相比，其承载能力强，结构紧凑，拆装方便。,图4-13球笼式万向节的等速性 (图注同图4-12) 0-万向节中心 A-外滚道中心 B-内滚道中心C-钢球中心 -两轴交角(指钝角),3.2.4 挠性万向节 如图4-14所示，挠性万向节依靠其中弹性元件的弹性变形来保证在相交两轴间传动时不发生机械干涉。弹性元件可以是橡胶盘、橡胶金属套筒、六角
13、形橡胶圈或其他结构形式。由于弹性元件的弹性变形量有限，故挠性万向节一般用于两轴间夹角不大(3050)，只有微量轴向位移的传动场合，即常用来连接固定安装在车架上的两个部件(如发动机与变速器或变速器与分动器)之间，以消除制造安装误差和车架变形对传动的影响。此外，它还具有能吸收传动系中的冲击载荷和衰减扭转振动，结构简单，无需润滑等优点。,弹性连接件的结构如图4-15所示。两个橡胶块1装在两半对合的外壳3中。每个橡胶块中各有一衬套2。每副弹性连接件中的一个橡胶块用螺栓固定在大圆盘上，而另一橡胶块用螺栓固定于连接圆盘上动力经大圆盘输入，通过衬套传给每一副弹性连接件中的一个橡胶块，再经外壳、另一橡胶块和衬
14、套传给连接圆盘，最后经花键毅和花键轴输出。,3.2.1 二轴式手动变速器的变速传动机构,4.3传动轴和中间支承 4.3.1 传动轴 1功用 传动轴是万向传动装置中的主要传力部件。通常用来连接变速器(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车轮。 2构造 传动轴有实心轴和空心轴之分。为了减轻传动轴的质量，节省材料，提高轴的强度、刚度，传动轴多为空心轴，一般用厚度为1.53.0mm的薄钢板卷焊而成，超重型货车则直接采用无缝钢管。,转向驱动桥、断开式驱动桥或微型汽车的传动轴通常制成实心轴。 因传动轴过长时自振频率降低，易产生共振，故将其分成两段并加中间支承，中间传动轴
15、前端焊有万向节叉，后端焊有花键轴，其上套装带内花键的凸缘盘；主传动轴前端焊有花键轴，其上套装滑动叉并在花键轴上可轴向滑动，以适应变速器与驱动桥相对位置的变化，滑动部位用润滑脂润滑，并用油封(即橡胶伸缩套)防漏、防水、防尘，滑动叉前端装有带小孔的堵盖，以保证花键部位伸缩自如。 传动轴两端的连接件装好后，应进行动平衡试验。在质量轻的一侧补焊平衡片，不平衡量不超过规定值。为防止装错位置和破坏平衡，滑动叉、轴管上都刻有带箭头的记号。为保持平衡，油封15上两个带箍的开口销应装在间隔1800位置上，万向节的螺钉、垫片等零件不应随意改换规格。为加注润滑脂方便，万向传动装置的滑脂嘴应在一条直线上，万向节上的滑
16、脂嘴朝向传动轴。,图4-16解放CA1092汽车的万向传动装置 l-凸缘叉 2-万向节十字轴 3-平衡片 4-中间传动轴 5、15-中间支承油封 6-中间支承前盖7-橡胶垫片 8-中间支承后盖 9-双列圆锥滚子轴承 10、14-润滑油脂嘴 11-支架12-堵盖13-滑动叉 16-主传动轴 l7-锁片 18-滚针轴承油封 19-万向节滚针轴承20-滚针轴承轴承盖21-装配位置标记,4.3.2 中间支承 1功用 传动轴分段时需加中间支承，中间支承通常装在车架横梁上，它能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及汽车行驶过程中因发动机窜动或车架变形等引起的位移。 2结构 中间支承常用弹性元件来满足上述功用，如图4-16所示的中间支承是由支架和轴承等组成，双列圆锥滚子轴承固定在中间传动轴后部的轴颈上。带油封的支承盖之间装有弹性元件橡胶垫环，用3个螺栓紧固。紧固时，橡胶垫环会径向扩张，其外圆被挤紧于支架的内孔。 东风EQ1090型汽车的中间支承如图4-17所示。轴承可在轴承座内轴向滑动，轴承座装在蜂窝形橡胶垫内，通过U形支架固定在车架横梁上。,
