汽車底盤-第17章萬向傳動(dòng)裝置

第十七章萬向傳動(dòng)裝置萬向傳動(dòng)裝置的組成與公用萬向節(jié)的分類與結(jié)構(gòu)萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性幾種典型結(jié)構(gòu)萬向節(jié)的特點(diǎn)和應(yīng)用傳動(dòng)軸與中間支承主要內(nèi)容第一節(jié)概述萬向傳動(dòng)裝置的組成萬向節(jié)傳動(dòng)軸組成：萬向節(jié)與傳動(dòng)軸，當(dāng)傳動(dòng)軸較長時(shí)還需加裝中間支承。萬向傳動(dòng)裝置的功用功用：在軸線相交且相對(duì)位置經(jīng)常變化的兩轉(zhuǎn)軸之間傳遞動(dòng)力。萬向傳動(dòng)裝置在汽車上的應(yīng)用變速器和驅(qū)動(dòng)橋之間在變速器和驅(qū)動(dòng)橋的距離較遠(yuǎn)時(shí)，將傳動(dòng)軸分成兩段，并加中間支承，避免系統(tǒng)的共振、提高傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速和工作可靠性。變速器的輸出軸與驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸難以重合；發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)以及路面不平使得兩軸相對(duì)位置經(jīng)常變化。消除變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)帶來的不利影響。變速器與分動(dòng)器、分動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)橋之間多軸汽車如果采用非貫通式布置方案，其后橋傳動(dòng)軸需要加中間支承

。在變速器與分動(dòng)器分開安裝的場(chǎng)合，二者之間存在制造和安裝誤差和車架變型引起的不利影響，因此采用萬向傳動(dòng)裝置。多軸汽車如果采用貫通式布置方案，中驅(qū)動(dòng)橋與后驅(qū)動(dòng)橋之間需采用萬向傳動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)橋與驅(qū)動(dòng)輪之間在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中需要該橋即能滿足車輪轉(zhuǎn)向又能不間斷驅(qū)動(dòng)力傳遞，因此在車軸靠近車輪處需要采用萬向傳動(dòng)。在采用獨(dú)立懸架時(shí)，還需要在靠近主減速器處也要加萬向節(jié)，滿足左右半軸的跳動(dòng)條件。動(dòng)力輸出裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中萬向節(jié)的分類按在扭轉(zhuǎn)方向上是否存在明顯的彈性變型撓性萬向節(jié)剛性萬向節(jié)傳動(dòng)零件為彈性的，靠彈性零件的變形來消除部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的不利影響，具有緩沖和減振作用。用在兩軸交角較小、只有微量相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移的場(chǎng)合。傳動(dòng)零件為剛性的，靠剛性的鉸鏈連接來傳動(dòng)動(dòng)力。第二節(jié)萬向節(jié)按運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)不等速萬向節(jié)準(zhǔn)等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)可靠、效率高，允許兩傳動(dòng)軸之間有較大的夾角（15~20度）；最常見的不等速萬向節(jié)為十字軸式剛性萬向節(jié)。不等速萬向節(jié)主要零部件：十字軸、萬向節(jié)叉（兩個(gè)）、滾針軸承、套筒、軸承蓋、油封等。十字軸式剛性萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)十字軸式萬向節(jié)的損壞以十字軸軸頸和滾針軸承的磨損為標(biāo)志。十字軸式剛性萬向節(jié)的潤滑與密封現(xiàn)代十字軸萬向節(jié)用橡膠油封代替了此前的毛氈和軟木墊油封。當(dāng)注油槍注入內(nèi)腔的油壓大于允許值時(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。滾針軸承的軸向定位常見的定位方式固定蓋板式擋圈固定式瓦蓋固定式塑料環(huán)固定式滾針軸承為什么要定位？思考固定蓋板式軸向定位特點(diǎn)：工作可靠，拆裝方便，但零件數(shù)目多。擋圈固定式軸向定位特點(diǎn)：工作可靠，零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡單。瓦蓋固定式軸向定位特點(diǎn)：萬向節(jié)叉與十字軸軸頸配合的圓孔不是一個(gè)整體，因此拆裝方便，工作可靠，但加工工藝復(fù)雜。塑料環(huán)固定式軸向定位特點(diǎn)：工作可靠，但拆裝不方便。十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性單個(gè)萬向節(jié)在輸入軸和輸出軸夾角不為零時(shí)，其兩軸的瞬間角速度不相等。當(dāng)輸入軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸的轉(zhuǎn)速周期性變化，我們稱之為十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性。原因：輸入軸和輸出軸之間存在的夾角。結(jié)果：輸出軸的速度不等于輸入軸的速度，并呈周期性變化。影響：引起傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，并因此產(chǎn)生交變載荷，影響傳動(dòng)軸的壽命；并且交角越大時(shí)，兩軸之間的不等速性越強(qiáng)烈。十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性主動(dòng)叉平面在垂直位置，且十字軸平面與主動(dòng)軸軸線垂直。十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性主動(dòng)叉平面在水平位置，且十字軸平面與從動(dòng)軸軸線垂直。十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性如果主動(dòng)軸以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則從動(dòng)軸時(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。所謂不等速性是指從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)過程中角速度的不均勻；在整個(gè)周期上，主從動(dòng)軸的平均轉(zhuǎn)速是相等的。十字軸剛性萬向節(jié)的等速條件采用雙十字軸傳動(dòng)，使第一萬向節(jié)的不等速效應(yīng)被第二萬向節(jié)的不等速效應(yīng)所抵消，則可實(shí)現(xiàn)兩軸間的等速傳動(dòng)。十字軸剛性萬向節(jié)的等速條件等速條件第一萬向節(jié)兩軸夾角與第二萬向節(jié)兩軸夾角相等；第一萬向節(jié)從動(dòng)叉與第二萬向節(jié)兩軸主動(dòng)叉在同一個(gè)平面。驅(qū)動(dòng)輪采用獨(dú)立懸架時(shí)。傳動(dòng)軸與萬向節(jié)的正確裝配。雙十字軸式剛性萬向節(jié)的缺點(diǎn)尺寸大；為了保證較高效率，軸間夾角不能過大；準(zhǔn)等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)準(zhǔn)等速萬向節(jié)常見的有雙聯(lián)式、三銷軸式以及球面滾輪式。準(zhǔn)等速萬向節(jié)——雙聯(lián)式萬向節(jié)等速原理：雙十字軸式萬向節(jié)的等速條件。兩個(gè)十字軸式萬向節(jié)相連，中間傳動(dòng)軸長度縮減至最小。工作特點(diǎn)：軸交點(diǎn)位置協(xié)調(diào)變化。準(zhǔn)等速萬向節(jié)——雙聯(lián)式萬向節(jié)優(yōu)點(diǎn)：允許有較大的軸間夾角，軸承密封性好、效率高、制造工藝簡單、加工方便、工作可靠等。多用于越野汽車

。在雙聯(lián)叉平分兩軸間的夾角情況下，可實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)。一般設(shè)置分度機(jī)構(gòu)保證兩軸與傳力點(diǎn)連線的夾角接近相等，從而使兩軸的速度差盡量小。準(zhǔn)等速萬向節(jié)——三銷軸式萬向節(jié)三銷軸的兩個(gè)軸通過軸承插入萬向節(jié)叉的銷孔中。由于結(jié)構(gòu)上的原因，無法保證傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)處在兩軸交角的平分線上。允許兩軸有較大的夾角（達(dá)45度），結(jié)構(gòu)簡單，體積大，只適用于安裝在商用車前驅(qū)動(dòng)橋的車輪處。等速萬向節(jié)等速原理：在結(jié)構(gòu)上保證萬向節(jié)在工作過程中，其傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)位于主從動(dòng)軸交線的平分面上。廣泛應(yīng)用的主要有球叉式萬向節(jié)和球籠式萬向節(jié)。在P點(diǎn)處兩齒輪的圓周速度是相等的。等速萬向節(jié)——球叉式等速萬向節(jié)主要部件：主動(dòng)叉、從動(dòng)叉、傳動(dòng)鋼球、定心鋼球、定位銷等。球叉的每一臂兩邊都磨有一球槽，球槽的球心在各自的軸線上；定心鋼球用于確保兩球叉之間的距離。P點(diǎn)在任何位置都能保證∠OPL=∠OPR，從而使球叉式萬向節(jié)作等速傳動(dòng)。從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了兩軸的轉(zhuǎn)速相等；最大轉(zhuǎn)角32~35度，適合于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中；傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)只有上下兩個(gè)鋼球工作，壽命短，鋼球與凹槽的磨損快。采用壓力裝配的球叉式等速萬向節(jié)的拆卸不便。等速萬向節(jié)——球叉式等速萬向節(jié)小結(jié)等速萬向節(jié)——球籠式等速萬向節(jié)按主、從動(dòng)叉在傳遞轉(zhuǎn)矩的過程中是否產(chǎn)生軸向位移固定型球籠式萬向節(jié)（RF節(jié)）伸縮型球籠式萬向節(jié)（VL節(jié)）RF節(jié)VL節(jié)等速萬向節(jié)——固定型球籠式等速萬向節(jié)主要部件：球形殼（外滾道）、傳動(dòng)鋼球、保持架（球籠）、行星套（內(nèi)滾道）等。鋼球外滾道中心A，鋼球外滾道中心B，AO=BO

；CA=CB，等速萬向節(jié)——固定型球籠式等速萬向節(jié)等速原理∠COA=∠COB兩軸相交任意角a時(shí)，傳力鋼球的中心C都位于夾角的平分面上。允許兩軸間的夾角較大45~50度，適合于用在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的車輪側(cè)；與球叉式相比：承載能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸方便；制造精度要求高；應(yīng)用日益廣泛。等速萬向節(jié)——固定型球籠式等速萬向節(jié)的特點(diǎn)內(nèi)、外滾道均為柱面；主動(dòng)軸、星形套、保持架一起可相對(duì)筒形殼４移動(dòng)保持架內(nèi)球面中心B

，外球面中心A，位于萬向節(jié)中心O的兩邊，且AO=BO；結(jié)構(gòu)上6個(gè)傳力鋼球所確定的平面中心即為萬向節(jié)中心，且CA=CB。等速萬向節(jié)——伸縮型球籠式等速萬向節(jié)在傳遞轉(zhuǎn)矩過程中，主從動(dòng)軸不僅能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且可以產(chǎn)生軸向位移。允許兩軸間的夾角較大20~25度，承載能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸方便。等速萬向節(jié)——伸縮型球籠式等速萬向節(jié)的特點(diǎn)RF節(jié)和VL節(jié)的應(yīng)用RF節(jié)用于靠近車輪處，VL節(jié)用于靠近驅(qū)動(dòng)橋處。為什么？思考第三節(jié)傳動(dòng)軸和中間支承主要組成：傳動(dòng)軸、花鍵軸、滑動(dòng)叉、中間支承、萬向節(jié)叉等。傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)滑動(dòng)叉的作用在汽車行駛過程中，變速器與驅(qū)動(dòng)橋的相對(duì)位置經(jīng)常變化；為避免運(yùn)動(dòng)干涉，在傳動(dòng)軸中設(shè)有滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵連接，以適應(yīng)傳動(dòng)軸長度變化的需要。滑動(dòng)叉的作用有些汽車在花鍵槽內(nèi)設(shè)有滾動(dòng)原件，以減少摩擦和磨損。中間支承的作用傳動(dòng)軸過長時(shí)，固有頻率會(huì)降低，容易產(chǎn)生共振，故將其分成兩段，并加設(shè)中間支承；前段稱為中間傳動(dòng)軸，后段稱為主傳動(dòng)軸。中間支承安裝在車架橫梁和車身底架上，以補(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)和車架變形引起的位移。中間支承的結(jié)構(gòu)形式雙列圓錐滾子式中間支承蜂窩軟墊式中間支承擺動(dòng)式式中間支承蜂窩形橡膠墊式中間支承特點(diǎn)：利用橡膠墊的彈性作用適應(yīng)安裝誤差和行駛中出現(xiàn)的位移，并且可吸收振動(dòng)和減小噪聲。雙列圓錐滾子軸承式中間支承特點(diǎn)：可以承受較大的軸向力，便于調(diào)整，使用壽命長。擺動(dòng)式中間支承特點(diǎn)：中間傳動(dòng)軸可以通過擺臂繞支承軸擺動(dòng)，支承軸和擺臂下端均有橡膠襯套，可以改善軸承受力。