万向传功装置与驱动桥详解Word格式.docx
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图4-1变速器与驱动桥之间的万向传动装置
4.1.2万向传动装置的组成
它主要由万向节和传动轴等组成。
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，还设置有中间支撑，如图4一2所示。
图4-2万向传动装置的组成
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如表4-3所列。
表4-3万向传动装置在汽车上的应用
4.1.4万向节
万向节按其在扭转方向是否有明显的弹性，可分为刚性万向节和柔性万向节。
前者是靠零件的铰链式连接传递动力的;
而后者则靠弹性连接来传递动力，且有缓冲减振的作用。
刚性万向节又可分为普通十字轴万向节、准等角速万向节和等角速万向节。
目前，在汽车上常用的万向节有普通十字轴万向节和等角速万向节。
4.1.4.1普通十字轴万向节
一．十字轴式万向节的构造
如图4-4所示为十字轴式万向节。
它主要由万向节叉、十字轴及轴承等组成两个万向节又分别与主、从动轴相连，其叉形上的孔分别套在十字轴的4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，如图4-5所示，且与滑脂嘴、安全阀相通。
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带金属壳的毛毡油封或橡胶油封安全阀在十字轴内润滑脂压力超过允许值时，打开使润滑脂外溢，从而使油封不会因油压过高而损坏。
现代轿车多采用橡胶油封，多余的润滑油从油封内圆表面与十字轴轴颈
接触处溢出，故这类轿车无需安装安全阀。
为防止轴承在离心力作用下从万向节叉内脱出，轴承应进行轴向定位。
图4-4普通十字轴式万向节图4-5十字轴润滑油道及密封装置
二．十字轴式万向节的速度特性与等速排列条件
（1）速度特性上述的普通万向节可以保证在轴向交角变化可靠地传动，由于结构简单，并有较高的传动效率，因此在汽车上得到广泛运用。
其缺点是单个万向节是在输人轴、输出轴有夹角的情况下，其两轴的角速度不相等，且角速度差值随轴间夹角的增大而增大。
但两轴的平均速度相等，即主动轴转一圈，从动轴也转过一圈。
所谓“传动的不等速性”是指从动轴在一圈内，其角速度时而大于主动轴的角速度，时而小于主动轴的角速度的现象，如图4-6和图4-7所示。
图4-6不等速特性示意图图4-7不等速特性曲线
单个刚性十字轴万向节的速度特性
①当主动叉在垂直平面内时，
从动轴转速大于主动轴转速。
②当主动叉在水平平面内时，
从动轴转速小于主动轴转速。
（2）实现两轴间等角速度传动措施单十字轴式刚性万向节的不等速性、将使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，从而产生附加交变载荷，加剧零件的损坏。
为了避免这一缺陷，在汽车上均来用两个十字轴刚性万向节，且中间以传动轴相连、利用第二个万向节的不等速效应来抵消第一个方向节的不等速效应、从而实观输人轴与输出轴等速传动。
但要达到这一目的，还必须满足两个条件:
①第一个万向节的两轴间的夹角与第二个万向节的两轴间夹南相等，即
。
②传动轴两端的万向节叉处于同一个平面。
4.1.4.2等角速万向节
等角速万向节常见类型有球笼式和球叉式。
等角速万向节的基本原理是传力点始终处于两轴交角的平分面上。
这一原理可以用一对大小相等的锥齿轮传动原理来说明，如图4-8所示。
两齿轮夹角为
，两齿轮接触点P到两轴的垂直距离都等于r。
在P点处两齿轮的圆周速度相等，则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，始终位于两轴夹角的平分面上，就能保证等角速传动。
图4-8等角速万向节的工作原理
一．球笼式等角速万向节
球笼式万向节按主、从动叉在传动过程中是否有轴向位移，分为RF型球笼万向节和VL型球笼万向节两种。
①固定型球笼式等速万向节（RF节）。
RF型球笼万向节的结构如图4-9所示，星形套9以内花键与主动轴1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6分别装在由六组内外滚道所对应的空间里，并被保持架7限定在同一个平面内。
动力由主动轴1和星形套经过钢球6传到球形壳8输出。
1—主动轴;
2,5—钢带箍;
3—外罩;
4—保持架（球笼）;
6—钢球;
7—星形套（内滚道）;
8—球形壳（外滚道）;
9—卡环
图4-9固定型球笼式等速万向节（RF节）
固定型球笼式等速万向节（RF节）在工作时，6个钢球都参与传力，故承载能力强、磨损小、寿命长，被广泛应用于各种型号的转向驱动桥和独立悬架的驱动桥。
②伸缩型球笼式等速万向节（VL节）。
伸缩型球笼式等速万向节的结构图如图4-10所示。
其内、外滚道为圆筒形.且内、外滚道不与轴线平行，而是以相同的角度相对于轴线倾斜着。
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。
当内半轴与中半轴以任意夹角相交时，所有传动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。
因此，采用这种万向节可以省去万向传动装置中的滑动花键。
伸缩型球笼式等速万向节（VL节）允许两轴最人交角为15º
~21º
，且具有轴向滑动的特性，寿命长、刚度高.不但满足了车轮转向性能的要求，还具有结构简单、尺寸小、质量轻等优点。
1—中半轴；
2—挡圈；
3—外罩；
4—外球座；
5—钢球；
6—球笼；
7—内半轴；
8—卡环；
9—密封圈；
10—内球座；
11—球头内六角螺栓；
12—锁片；
13—箍带；
14—防尘罩
图4-10VL型球笼式等角速万向节结构
固定型球笼式等速万向节（RF节）和伸缩型球笼式等速万向节（VL节）广泛应用于采用独立悬架的轿车转向驱动桥，如红旗、桑塔纳、捷达、宝来、奥迪等轿车的前桥。
其中固定型球笼式等速万向节（RF节）用于靠近车轮处，伸缩型球笼式等速万向节（VL节）用于靠近驱动桥处，图4-11为桑塔纳2000传动轴示意图。
图4-11桑塔纳2000传动轴示意图
二．三枢轴球面滚轮式等速万向节
三枢轴球面滚轮式等速万向节又称为自由三枢轴万向节，其机构如图4-12所示。
由3个位于同一平面内互成120º
的三枢轴构成，它们的轴线交于输入轴上一点，并且垂直与驱动轴。
3个驱动轴外表面，滚子轴承分别活套在各枢轴上。
一个漏斗形轴，在其筒形部分加工出3个槽形轨道。
3个槽形轨道在筒形周围上是均匀分布的，轨道配合面为部分同柱面，3个滚子轴承分别装入各槽形轨道，可沿轨道滑动。
别克凯越轿车等速万向节和传动轴的结构，如图4-13所示。
图4-12自由三枢轴式等速万向节
图4-13等速万向节和传动轴
4.1.5传动轴
一．传动轴的功用
传动轴是万向传动装置中的主要传力部件，通常用来联结变速器（或分动器）和驱动桥，在转向驱动桥和断开式驱动桥中，则用来联结变速器和驱动车轮。
二．传动轴的构造
图4-14所示为传动轴的构造，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，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。
传动轴两端的联结件装好后，应进行动平衡试验。
在质量轻的一侧补焊平衡片，使其不平衡量不超过规定值。
为加注润滑脂方便，万向传动装置的油嘴应在一条直线上，且万向节上的油嘴应朝向传动轴。
图4-14传动轴的构造
汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置会发生变化，随着传动轴角度的改变，其长度也会改变，因此采用滑动叉和花键组成的滑套联结，以实现传动轴长度的变化，如图4-15所示。
4.1.6中间支承
一．中间支承的功用
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，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。
图4-15滑动叉的构造
图4-16东风EQ1090汽车的中间支承
起的位移。
二．中间支承的结构
中间支承常用弹性元件来满足上述功用，图4-16所示的中间支承是由支架和轴承等组成，双列锥轴承固定在中间传动轴后部的轴颈上。
带油封的支承盖之问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。
4.2驱动桥的功用与组成
4.2.1驱动桥的功用
驱动桥的功用是将由万向传动装置传来的发动机转矩传给驱动车轮，并经降速增矩、改变动力传动方向，使汽车行驶，而且允许左、右驱动车轮以不同的转速旋转。
具体来说，主减速器的功用为降速增矩，改变动力传动力方向（发动机纵置时）;
差速器的功用是允许左、右驱动车轮以不同的转速旋转;
半轴的功用是将动力由差速器传给驱动车轮。
4.2.1驱动桥的组成
发动机的动力经过离合器、变速器、万向传动装置，传到了驱功桥。
驱动桥一般由主减速器、差速器、半轴、桥壳等组成，如图4-17所示。
驱动桥是传动系的最后一个总成，发动机的动力传到驱动桥后，首先传到主减速器，在这里将转矩放大并降低转速后，经差速器分配给左、右半轴，最后通过半轴外端的凸缘传到驱动车轮的轮毅。
驱动桥的主要零部件都装在驱动桥的桥壳中。
桥壳由主减速器壳和半轴套管组成。
图4-171—后桥壳；
2—差速器壳；
3—差速器行星齿轮；
4—差速器半轴齿轮；
5—半轴；
6—主减速器从动齿轮齿圈；
7—主减速器主动小齿
4.3主减速器
4.3.1主减速器的功用与类型
主减速器的功用是将输入的转矩增大并相应降低转速，以及当发动机纵置时还具有改变旋转方向的作用。
为满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。
①按参加减速传动的齿轮副数目分有单级式主减速器和双级式主减速器。
在双级式主减速器中，若第二级减速器齿轮分置于两侧车轮附近，成为独立部件，这时称之为轮边减速器。
②按主减速器传动比挡数分有单速式和双速式。
前者的传动比是固定的，后者有两个传动比供驾驶员选择，以适应不同行驶条件的需要。
③按齿轮副结构形式分有圆柱齿轮式（又可分为轴线固定式和轴线旋转式及行星齿轮式）、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式。
4.3.2主减速器的构造与工作原理
1.单级主减速器
单级主减速器具有结构简单、体积小、质量轻和传动效率高等优点，所以轿车和一般轻、中型货车均采用单级主减速器。
如图4-18所示为东风EQ1090E型汽车单级主减速器。
其减速传动机构为一对准双曲面锥齿轮。
主动齿轮有6个齿，从动锥齿轮有38个齿，故主传动比为
图4-18东风EQ1090E型汽车单级主减速器
主动锥齿轮与主动轴制成一体。
为了保证主动锥齿轮有足够的支撑刚度，以改善啮合条件，其前端支撑在两个距离较近的圆锥滚子轴承上，后端支撑在圆柱滚子轴承上，形成跨置式支撑。
圆锥滚子轴承压装在主动轴的后端，靠座孔上的台阶限位。
圆锥滚子轴承2和3以小端相对压入主动轴前端，两轴承之间有隔套和调整垫片，它们和叉形凸缘通过螺母与主动轴固装在一起，并支撑在轴承座内。
轴承座依靠凸缘定位，用螺钉固装在主减速器壳体的前端，两者之间有调整垫片。
从动锥齿轮靠凸缘定位，用螺栓紧固在差速器壳上，而差速器壳则用两个圆锥滚子轴承1支撑在主减速器壳的瓦盖式轴承座孔中。
轴承座孔外侧装有环形轴承调整螺母。
圆锥滚子轴承一般都是成对使用，装配时应使其具有一定的预紧度，以减少锥齿轮在传动过程中因轴向力而引起的轴向位移，提高轴的支撑刚度，保证锥齿轮副的正确啮合。
但轴承预紧度又不能过大，否则摩擦和磨损增大，传动效率低。
为此，设有轴承预紧度的调整装置。
主动轴上两个圆锥滚子轴承2和3的预紧度由调整垫片2来调整。
增加垫片2的厚度，轴承预紧度减小，反之，轴承预紧度增加。
支撑差速器壳的一对圆锥滚子轴承1的预紧度则是通过拧紧两侧的轴承调整螺母来调整的。
拧入调整螺母，轴承预紧度增加，反之，轴承预紧度减小。
为了保证齿轮调整啮合的正确性，圆锥滚子轴承预紧度的调整必须在齿轮啮合之前进行，且当两者采用同一调整装置时，齿轮啮合的调整应保持原已调整好的轴承预紧度不变，一端螺母的拧入圈数应等于另一端螺母的退出圈数。
2.双级主减速器
当汽车主减速器需要有较大的传动比时，若采用单级主减速器，难以保证足够的离地间隙，这时需采用双级主减速器。
图4-19所示为解放CA1091型汽车的双级主减速器第一级传动为一对螺旋锥齿轮，其传动比为25/13=1.923;
第二级传动为一对斜齿圆柱齿轮，其传动比为45/15=3。
主减速器的传动比等于两级齿轮传动比的乘积。
图4-19解放CA1092型汽车双级主减速器
第一级主动锥齿轮n和第一级主动齿轮轴制成一体，用两个圆锥滚子轴承（相距较远）支撑在轴承座的座孔中，因主动锥齿轮悬伸在两轴承之后，故称为悬臂式支撑。
这种支撑形式结构简单，虽支撑刚度不及跨置式支撑大，但由于传动比小，主动锥齿轮及主动轴的尺寸可以制得大一些。
同时还可以尽量加大两轴承之间距离，以提高支撑刚度，使其同样能满足承载的要求。
第一级传动的从动锥齿轮用铆钉铆接在中间轴的凸缘上。
第二级传动的主动齿轮与中间轴制成一体，用两个圆锥滚子轴承支撑在两端轴承盖1和2的座孔中，轴承盖用螺钉与主减速器壳固定连接。
第二级传动的从动齿轮夹在左右两半差速器壳之间，并用螺栓将它们紧固在一起，其支撑形式与常用的汽车主减速器中差速器壳的支撑形式相同。
3.双速主减速器
为了提高汽车的动力性和经济性，有些汽车的主减速器具有两个档，即有两个传动比。
可根据行驶条件的变化改变档位，这种主减速器称为双速主减速器。
如图4-20所示为行星齿轮式双速主减速器传动示意图。
它由一对圆锥齿轮、一套行星齿轮机构及其操纵机构组成。
图4-20行星齿轮式双速主减速器传动示意图
当需要在高速档行驶时，可通过拨叉3使接合套的长齿圈D（中心齿轮）左移，将行星架内齿圈C与行星齿轮连成一体。
行星齿轮不能自转，因此行星齿轮机构不起减速作用，即差速器壳与从动锥齿轮一起以相同转速旋转，传动比等于1（即直接传动）。
这时，主减速器相当于单级圆锥齿轮传动，主减速器的传动比等于圆锥齿轮传动的传动比。
当需要在低速档行驶时，通过操纵拨叉拨动接合套右移，使接合套上的短接合齿A与主减速器壳体上的固定齿圈B套合，接合套即被固定。
此时接合套上的长接合齿D（随接合套一起被固定）与内齿圈C脱离，而仅与行星齿轮啮合，如图4=20所示。
与从动锥齿轮连成一起的齿圈带动行星齿轮转动，行星架及与之相连的差速器壳将因行星齿轮4的自转而降速。
此时行星齿轮机构的传动比为：
主减速器的传动比
为圆锥齿轮副的传动比
（
）行星齿轮机构传动比
的乘积，即
4.4差速器
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