汽车底盘传动系的故障诊断与维修万向传毕业设计文档格式.docx
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目录
摘要………………………………………………………………………………2
第一章万向传动装置的功用、组成和应用……………………………………5
1.1万向传动装置的功用和组成……………………………………………5
1.2万向传动装置的应用……………………………………………………5
1.3万向节的组成、作用及分类……………………………………………7
第二章传动轴和中间支承………………………………………………………12
2.1传动轴……………………………………………………………………12
2.2传动轴的构造和安装……………………………………………………15
2.3中间支承…………………………………………………………………16
2.4传动轴常见故障诊断与排除……………………………………………17
第三章万向传动装置的常见故障与诊断………………………………………19
3.1万向传动装置的常见故障………………………………………………19
3.2故障诊断与排除…………………………………………………………20
第四章汽车万向传动装置故障实例分析………………………………………23
4.1实例一EQ1090载货汽车万向传动装分析………………………………23
4.2实例二黄海汽车万向传动装置故障分析…………………………………24
参考文献………………………………………………………………………27
致谢……………………………………………………………………………28
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第一章万向传动装置的功用、组成和应用
1.1万向传动装置的功用和组成
1.1.1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。
如图所示为在汽车中最常见的应用，位于变速器与驱动桥之间的万向传动装置。
由于汽车布置、设计等原因，变速器输出轴和驱动桥输入轴不可能在同一轴线上，并且变速器虽然是安装在车架（车身）上，可以认为位置是不动的，但驱动桥会由于悬架的变形而引起其位置经常发生变化，所以在变速器和驱动桥之间装有万向传动装置正好可以满足这些使用、设计的要求。
1.1.2组成
万向传动装置主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，为了提高传动轴的刚度，还设置有中间支承，如图1-1所示。
图1-1万向传动装置的组成
1.2万向传动装置的应用
万向传动装置在汽车上的应用主要有以下几个方面：
1）变速器与驱动桥之间（4×
2汽车），如图1-2所示：
一般汽车的变速器、离合器与发动机三者装合为一体装在车架上，驱动桥通过悬架与车架相连。
在负荷变化及汽车在不平路面行驶时引起的跳动，会使驱动桥输入轴与变速器输出轴之间的夹角和距离发生变化。
图1-2变速器与驱动桥之间的万向传动装置
2）变速器与分动器、分动器与驱动桥之间（越野汽车），如图1-3所示：
为消除车架变形及制造、装配误差等引起的其轴线同轴度误差对动力传递的影响，须装有万向传动装置。
图1-3变速器与分动器、分动器与驱动桥之间的万向传动装置
3）转向驱动桥的内、外轴半之间，如图1-4所示：
转向时两段半轴轴线相交且交角变化，因此要用万向节。
图1-4转向驱动桥内、外半轴之间的万向传动装置
4）断开式驱动桥的半轴之间，如图1-5所示：
主减速器壳在车架上是固定的，桥壳上下摆动，半轴是分段的，须用万向节。
图1-5断开式驱动桥半轴之间的万向传动装置
5）转向机构的转向轴和转向器之间，如图1-6所示：
有利于转向机构的总体布置。
图1-6转向机构的转向轴和转向器之间的万向传动装置
1.3万向节的组成、作用及分类
图1-7万向节
万向节即万向接头，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件。
万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。
如图1-7所示
万向节的结构和作用有点像人体四肢上的关节，它允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化。
为满足动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化，前驱动汽车的驱动桥，半轴与轮轴之间常用万向节相连。
但由于受轴向尺寸的限制，要求偏角又比较大，单个的万向节不能使输出轴与轴入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动，加剧部件的损坏，并产生很大的噪音，所以广泛采用各式各样的等速万向节。
在前驱动汽车上，每个半轴用两个等速万向节，靠近变速驱动桥的万向节是半轴内侧万向节，靠近车轴的是半轴外侧万向节。
在后驱动汽车上，发动机、离合器与变速器作为一个整体安装在车架上，而驱动桥通过弹性悬挂与车架连接，两者之间有一个距离，需要进行连接。
汽车运行中路面不平产生跳动，负荷变化或者两个总成安装的位差等，都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化，因此在后驱动汽车的万向节传动形式都采用双万向节，就是传动轴两端各有一个万向节，其作用是使传动轴两端的夹角相等，从而保证输入轴与输出轴的瞬时角速度始终相等。
1.3.1万向节的分类
按万向节在扭转方向上是否有明显的弹性可分为刚性万向节和挠性万向节。
刚性万向节又可分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（如双联式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节）三种。
一：
不等速万向节
十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻
图1-8不等速万向节
两轴的最大交角为15゜～20゜。
如图1-8所示的十字轴式万向节由一个十字轴，两个万向节叉和四个滚针轴承等组成。
两万向节叉1和3上的孔分别套在十字轴2的两对轴颈上。
这样当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动，这样就适应了夹角和距离同时变化的需要。
在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承5，滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。
为了润滑轴承，十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。
润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处。
十字轴式刚性万向节具有结构简单，传动效率高的优点，但在两轴夹角α不为零的情况下，不能传递等角速转动。
二：
十字轴式刚性万向节
构造：
润滑密封、内外挡圈定位
工作原理：
1．主动叉在垂直位置，并且十字轴平面与主动轴垂直，主动叉与十字轴连接点和从动叉与十字轴连接点在十字轴平面上的线速度相等；
（从动叉向十字轴平面的速度投影）
2．主动叉在水平位置，并且十字轴平面与从动轴垂直时。
（主动叉向十字轴平面的速度投影）。
3．主从动轴的转角转速关系
两轴交角越大，转速越大，传动轴的不等速性越差。
十字轴万向节的不等速性是指从动轴在一周中角速度不均匀，若主动轴以等角速度转动，则从动轴时快时慢，即单个十字轴万向节在有夹角时传动的不等速性。
双十字轴式万向节实现两轴间（变速器的输出轴和驱动桥的输入轴）的等速传动的条件：
①．第一个万向节两轴间的夹角与第二个万向节两轴间夹角相等（设计保证）
②．第一个万向节的从动叉与第二个万向节的主动叉处于同一平面（由装配保证）。
由于在采用非独立悬架时，变速器不主减速器相对位置不断变化，条件一很难满足，只能做到不等速性尽可能小。
三：
准等速万向节和等速万向节如图1-9
图1-9万向节
常见的准等速万向节有双联式和三销轴式两种，它们的工作原理与双十字轴式万向节实现等速传动的原理是一样的。
双联式万向节实际上是一套将传动轴长度减缩至最小的双十字轴式万向节等速传动装置，双联叉相当于传动轴及两端处在同一平面上的万向节叉。
在当输出轴与输入轴的交角较小时，处在圆弧上的两轴轴线交点离上述中垂线很近，使得α1与α2的差很小，能使两轴角速度接近相等，所以称双联式万向节为准等速万向节。
双联式和三销轴式
双联式：
原理：
根据双十字轴万向节实现等速传动的原理。
当万向节叉2相对万向节叉1在一定的角度范围内摆动时，双联叉也被带动偏转相应角度，使两十字轴中心连线与两万向节叉的轴线的交角差值很小，从而保证两轴角速度接近相等，在差值允许范围内，双联式万向节具有准等速性。
优点：
允许较大的轴间夹角，结构简单，制造方便，工作可靠，交角最大可达50&
ordm;
双联式万向节用于转向驱动桥，可以没有分度机构，但必须在结构上保证双联式万向节中心位于主销轴线与半轴轴线的交点，以保证等速传动。
三销轴式万向节：
由双联式万向节演变而来。
优点：
允许相邻两轴有较大的交角，最大达45&
，在转向驱动桥中可使汽车获得较小的转弯半径，提高汽车机动性。
缺点：
所占空间较大。
等速万向节
目前轿车上常用的等速万向节为球笼式万向节，也有采用球叉式万向节或自由三枢轴万向节的。
星形套以内花键与主动轴相连，其外表面有六条弧形凹槽，形成内滚道。
球形壳的内表面有相应的六条弧形凹槽，形成外滚道。
六个钢球分别装在由六组内外滚道所对出的空间里，并被保持架限定在同一个平面内。
动力由主动轴（及星形套）经钢球传到球形壳输出。
球叉式万向节、球笼式万向节
基本原理：
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面上。
球叉式万向节
结构简单，允许最大交角32&
~33&
；
缺点：
压力装配，拆装不方便，钢球与曲面凹槽单位压力大，磨损快；
只有两个钢球传力，反转时，另两个钢球传力。
球笼式万向节
两轴最大交角为42&
，工作时无论传动方向，六个钢球全部传力。
与球叉式万向节相比，承载能力强，结构紧凑，拆装方便。
若内外滚道采用圆桶形，则变成伸缩型球笼式万向节，省去传动装置中的滑动花键，滑动阻力小，适用断开式驱动桥。
挠性万向节
挠性万向节是依靠弹性件的弹性变形来保证两轴间传动时不发生机械干涉。
一般用于两轴夹角不大于3&
~5&
和微量轴向位移的万向传动场合。
消除制造安装误差和车架变形对传动的影响；
吸收冲击，衰减扭转振动；
结构简单无须润滑。
1.3.2输入轴的等角速传动满足条件
1）传动轴两端万向节叉处于同一平面内；
2）第一万向节两端间夹角与第二万向节两端间夹角相等。
因为在行驶时，驱动桥要相对于变速器跳动，不可能在任何时候都有α1＝α2，实际上只能做到变速器到驱动桥的近似等速传动。
在以上传动装置中，轴间交角α越大，传动轴的转动越不均匀，产生的附加交变载荷也越大，对机件使用寿命越不利，还会降低传动效率，所以在总体布置上应尽量减小这些轴间交角。
十字轴式刚性万向节：
如图1-10所示，它允许相邻两轴的最大交角为15°
~20°
。
十字轴式刚性万向节:
1－轴承盖2、6－万向节叉3－油嘴4－十字轴5－安全阀7－油封8－滚针9－套筒
图1-10十字轴刚性万向节
1．构造
十字轴式刚性万向节主要由十字轴、万向节叉等组成。
万向节叉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叉孔之间装有滚针和套筒，用带有锁片的螺钉和轴承盖来使之轴向定位。
为了润滑轴承，十字轴内钻有油道，且与油嘴、安全阀相通，如图1-11所示。
为避免润滑油流出及尘垢进入轴承，十字轴轴颈的内端套装着油封。
安全阀的作用是当十字轴内腔润滑脂压力超过允许值时，阀打开润滑脂外溢，使油封不会因油压过高而损坏。
现代汽车多采用橡胶油封，多余的润滑油从油封内圆表面与十字轴轴颈接触处溢出，故无需安装安全阀。
万向节轴承的常见定位方式，除了用盖板定位外，还有用内、外弹性卡环进行定位。
润滑油道及密封装置:
1－油封挡盘2－油封3－油封座4－油嘴
图1-11十字轴润滑结构
第二章传动轴和中间支承
2.1传动轴
2.1.1．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。
传动轴的结构特点
重型载货汽车根据驱动形式的不同选择不同型式的传动轴。
一般来讲4×
2驱动形式的汽车仅有一根主传动轴。
6×
4驱动形式的汽车有中间传动轴、主传动轴和中、后桥传动轴。
6驱动形式的汽车不仅有中间传动轴、主传动轴和中、后桥传动轴，而且还有前桥驱动传动轴。
在长轴距车辆的中间传动轴一般设有传动轴中间支承．它是由支承架、轴承和橡胶支承组成。
传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成。
伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。
万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。
一般万向节十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。
斯太尔系列重型汽车使用的传动轴万向节采用滚柱十字轴轴承，配合以短而粗的十字轴，可传递较大的转距。
在轴承端面设有蝶形弹簧，以压紧滚柱。
十字轴的端面增加了具有螺旋槽的强化尼龙垫片，可防止大夹角或大转距传递动力时烧结。
传统的传动轴伸缩套是将花键套与凸缘叉焊接在一起，将花键轴焊在传动轴管上。
而GWB公司的传动轴一改传统结构，将花键套与传动轴管焊接成一体，将花键轴与凸缘叉制成一体。
并将矩形齿花键改成大压力角渐开线短齿花键，这样既增加了强度又便于挤压成形，适应大转矩工况的需要。
在伸缩套管和花键轴的牙齿表面，整体涂浸了一层尼龙材料，不仅增加了耐磨性和自润滑性，而且减少了冲击负荷对传动轴的损害，提高了缓冲能力。
该型传动轴在凸缘花键轴外增加了一个管形密封保护套，在该保护套端部设置了两道聚氨酯橡胶油封，使伸缩套内形成厂一个完全密封的空间，使伸缩花键轴不受外界沙尘的侵蚀，不仅防尘而且防锈。
因此在装配时在花键轴与套内一次性涂抹润滑脂，就完全可以满足使用要求，不需要装油嘴润滑，减少了保养内容。
2.1.2传动轴分类
传动轴按其重要部件万向节的不同，可有不同的分类。
如果按万向节在扭转的方向是否有明显的弹性可分为刚性万向节传动轴和挠性万向节传动轴。
前者是靠零件的铰链式联接传递动力的，后者则靠弹性零件传递动力，并具有缓冲减振作用。
刚性万向节又可分为不等速万向节（如十字轴式万向节）、准等速万向节（如双联式万向节、三销轴式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节、球叉式万向节）。
等速与不等速，是指从动轴在随着主动轴转动时，两者的转动角速率是否相等而言的，当然，主动轴和从动轴的平均转速是相等的。
主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节，称为等速万向节或等角速万向节。
它们主要用于转向驱动桥、断开式驱动桥等的车轮传动装置中，主要用于轿车中的动力传递。
当轿车为后轮驱动时，常采用十字轴式万向节传动轴，对部分高档轿车，也有采用等速球头的；
当轿车为前轮驱动时，则常采用等速万向节——等速万向节也是一种传动轴，只是称谓不同而已。
传动轴重要部件
万向节是汽车传动轴上的关键部位。
在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传动轴安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；
而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。
汽车是一个运动的物体。
汽车运行中路面不平产生跳动，负荷变化或者两个总成安装位置差异，都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化，因此要用一个“以变应变”的装置来解决这一个问题，因此就有了万向节。
在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于汽车在运动过程中悬架变形，驱动轴主减速器输入轴与变速器（或分动箱）输出轴间经常有相对运动，此外，为有效避开某些机构或装置（无法实现直线传递），必须有一种装置来实现动力的正常传递，于是就出现了万向节传动。
万向节传动必须具备以下特点：
a、保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力；
b、保证所连接两轴能均匀运转。
由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内；
c、传动效率要高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易。
对汽车而言，由于一个十字轴万向节的输出轴相对于输入轴（有一定的夹角）是不等速旋转的，为此必须采用双万向节（或多万向节）传动，并把同传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面，且使两万向节的夹角相等。
这一点是十分重要的。
在设计时应尽量减小万向节的夹角。
2.1.3常用类型
十字轴式刚性万向节传动轴在汽车传动系中用得最广泛，历史也最悠久。
平时所说的传动轴一般指的就是十字轴式刚性万向节传动轴。
十字轴式刚性万向节主要用于传递角度的变化，一般由突缘叉、十字轴带滚针轴承总成、万向节叉或滑动叉、中间连接叉或花键轴叉、滚针轴承的轴向固定件等组成。
突缘叉一般与变速箱、驱动桥或别的传动轴等连接。
突缘叉是一个带法兰的叉形零件，一般采用中碳钢或中碳合金钢的锻造件，也有采用球墨铸铁的砂型铸造件和中碳钢或中碳优质合金钢的精密铸造件。
突缘叉一般带一个平法兰，也有带一个端面梯形齿法兰的。
十字轴带滚针轴承总成一般包括四个滚针轴承、一个十字轴、一个滑脂嘴。
滚针轴承一般由若干个滚针、一个轴承碗、一个多刃口橡胶油封（部分带骨架）组成。
在某些滚针轴承中，还有一个带油槽的圆形垫片，有尼龙的，也有采用铜片或其他材料的，主要用于减小万向节轴向间隙，提高传动轴动平衡品质。
万向节叉是一个叉形零件，一般采用中碳钢或中碳合金钢的锻造件，也有采用中碳钢的精密铸造件。
滚针轴承的轴向固定件一般是孔（或轴）用弹性挡圈（内外卡式），或轴承压板、锁片、螺栓等。
专用汽车传动轴根据类型可分为：
50型传动轴，70型传动轴和90型传动轴。
另外一个重要的组成部分是滑动花键副，由内、外花键（矩形、渐开线）组成，用于传递长度的变化。
传动轴的万向节摆角和滑动花键副的最大伸缩量，是根据整车布置时进行的传动轴跳动校核而确定的。
传动轴管一般由低碳钢板卷制的电焊钢管制成，对大规格的轴管，也有采用冷拔无缝管的。
轴管的外径和壁厚（或内径）是根据传动轴所传递的最大工作扭矩、最高工作转速等条件确定的。
空心的轴管具有较小的质量并能传递较大的扭矩，并且比相同外径的实心轴具有更高的临界转速的特点。
一般情况下，两万向节中心距不大于1.5m。
当距离较近时，一般由两个万向节和一个滑动花键副组成，中间无轴管。
当距离较远而使传动轴的长度超过1.5m时，常常分成两根或三根，采用三个或四个万向节，且最后一根带滑动花键副，其余的带中间支承的结构型式。
典型的中间支承一般由一个圆柱球轴承、一个轴承座、两个油封、一个橡胶垫、一个滑脂嘴组成。
中间传动轴由中间支承支架连接到车架横梁上，要求中间传动轴轴心线与中间支承平面垂直。
一般要求传动轴中间支承布置在传动轴系统的一阶临界转速节点上。
在使用过程中，一般需要按时保养。
在万向节、滑动花键副、中间支承等有滑脂嘴的地方，要按有关规定进行定期加注规定的润滑脂。
也有采用免维护的传动轴，在万向节和中间支承的轴承内有预留的润滑脂，不需要定期加注润滑脂。
2.2传动轴的构造和安装
2.2.1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1.5-3.0mm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。
如图2-1所示为解放CA1092汽车的万向传动装置，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；
主传动曲前端焊有花键轴，其上套装滑动叉并在花键轴上可轴向滑动，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，保证花键部位伸缩自由。
解放CA1092汽车的万向传动装置：
1－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
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