单元五 万向传动装置.docx

1、单元五 万向传动装置单元五 万向传动装置 51 概述5.1.1 万向传动装置的功用及组成1、为何汽车上需要万向传动装置？在发动机前置后轮驱动的汽车上，变速器常与发动机、离合器连在一体支承在车架上，而驱动桥则通过弹性悬架与车架连接，变速器输出轴轴线与驱动桥输入轴轴线很难布置得重合，并且在行驶过程中，弹性悬架受路面冲击而产生振动，使两轴相对位置经常发生变化。因此变速器的输出轴与驱动桥的输入轴不能刚性连接，必须采用万向传动装置。什么是万向传动装置？由万向节、传动轴等组成,可以实现轴间夹角和相对位置经常发生变化的转轴之间力的传递的装置称之。(万向传动装置概述录像) 2、功用：能在轴间夹角及相互位置经常

2、发生变化的转轴之间传递动力。3、组成：一般由万向节、传动轴组成，有时还设置有中间支承。变速器与驱动桥之间的万向传动装置 万向节 5.1.2 万向传动装置在汽车上的应用万向传动装置在汽车上的应用主要有几个方面：1）用于变速器与驱动桥之间（42汽车上用）：对于轴距较大的汽车，由于变速器与后桥距离较远，需将传动轴分成二段，即前传动轴和传动轴，并设置了中间支承。 变速器与驱动车桥之间的万向传动装置1-万向节 2-主传动轴 3-中间传动轴 4-中间支承2）用于越野汽车变速器与分动器，分动器与驱动桥之间：在多轴的越野汽车上，在分动器与各驱动桥之间为了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

3、力传递的影响，须装有万向传动装置。在分动器与驱动桥之间或驱动桥与驱动桥之间，的动力传递等都是靠万向传动装置来实现的。有些重型汽车的变速器与发动机是分开固定的，它们之间也装有万向传动装置。 3）用于转向驱动桥的内外、半轴之间：转向轮在偏转时仍要传递动力，这时的半轴不能制成整体而要分成二段，且用万向节连接，以适应汽车行驶时半轴各段的交角不断变化的需要。若采用独立悬架，则在靠近主减速器处也需要万向节。若采用非独立悬架，只需在转向轮附近装一个万向节即可。4）用于断开式驱动桥的半轴中：主减速器壳在车架上是固定的，桥壳是上下摆动的，半轴是分段的，须用万向节。5）用于某些汽车的转向操纵机构转向轴与转向器之间

4、：某些汽车的转向轴上装有万向传动装置，以便于转向系的总体布置。52 万向节 万向节是万向传动装置中实现变角度传动的主要部件。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。刚性万向节按其速度特性分又可分为普通万向节、准等速万向节和等速万向节。（万向节录像）521 普通万向节普通万向节又称十字轴式刚性万向节，它是目前汽车传动系中应用最广的一种万向节，它允许相邻两轴在最大交角为1520的情况下工作。十字轴刚性万向节1构造万向节叉（套筒叉）和传动轴叉的孔分别和四个滚针轴承（由滚针4和套筒轴承外圈）分别与十字轴的两对轴颈相铰接。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

5、心在任意方向摆动。为了防止轴承在离心力的作用下被甩出，万向节叉上用螺钉固定住轴承盖，并用锁紧垫锁紧以可靠防松。为了润滑轴承，十字轴做成中空的，并开有润滑油道通向轴颈，且与注脂嘴、安全阀相通。在十字轴的轴颈上套着装在金属座圈内的毛毡油封，以防止润滑油流失或灰尘进入轴承。十字轴润滑油道及密封装置万向节轴承的常见定位方式，除上述盖板式外，还有内、外弹性卡环固定式。由于刚性万向节结构简单，传动效率较高，因此应用较广泛；其不足之处是对于单个万向节在输入轴和输出轴之间有夹角的情况下，其两轴的角速度不相等，这就是单个万向节的不等速性。（万向节录像）2 、普通万向节的速度特性当十字轴式刚性万向节的主动叉是等角

6、速转动时，从动叉是不等角速的，对其运动情况进行分析。 十字轴式刚性万向节传动的角速度分析假设叉轴以等角速1旋转，当万向节处于a所示位置（主动叉在垂直位置）时，A点的瞬时圆周速度为：VA=1 r=2 rcos所以 21cos 此时21，即从动轴的转速大于主动轴的转速。当叉轴转过90至图b所示位置（主动叉转到水平位置）时，十字轴上B点的瞬时圆周速度为： vB1 rcos=2 r所以 2 1cos 此时21 ，即从动轴的转速小于主动轴的转速。由上面两个位置的角速度分析可见，若主动叉轴从0（主动叉在垂直位置）开始以1匀速转动时，从动叉轴角速度2 的变化则由快到慢，当主动叉转过90（主动叉转到水平位置）

7、后，从动叉2 又由慢变快，即主动叉每转过半圈，从动叉的角速度变化一个周期。综上所述，当主动叉轴以等角速旋转时，从动叉轴是不等角速的，从图a转到图b位置，叉轴的角速度由最大值1cos变至最小值1cos。主动叉轴再转90，从动叉轴的角速度由最小值变至最大值。可见从动叉轴角速度变化的周期为180。从动叉轴不等速程度随轴间夹角 的加大而加大，而主、从动轴的平均转速是相等的，即主动轴转一圈从动轴也转一圈。所谓不等速是指在转动一圈内的角速度而言。 单个普通万向节的不等速性会使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，产生附加的交变载荷，影响零部件使用寿命。因此，当两轴间有较大夹角时，单个十字轴万向节是不宜采

8、用的，因为它会使驱动车轮转速不均匀。在汽车上，万向传动装置往往采用双十字轴万向节来实现等速传动（双万向节的等速排列方式有平行排列式和等腰排列式），同时还须满足两个条件：平行排列式等腰式排列（1）第一万向节两轴间夹角1 与第二万向节两轴间夹角2 相等，即 1=2 （2）传动轴两端的两个万向节叉（即第一万向节从动叉与第二万向节的主动叉）在同一平面内。上结论可证明如下：由第一万向节求出传动轴的角速度：31cos1从第二个万向节求出传动轴的角速度：32cos2 因为 1=2 ；所以 1=2 ，即第一万向节主动叉与第二万向节万向节从动叉等角速传动。在上述二个条件中，条件（2）完全可以由传动轴和万向节叉的

9、正确装配来保证，而条件（1）只有在采用驱动轮独立悬架时，才有可能通过整车的总体布置设计和装配工艺的保证来实现。 所谓等速传动是指传动轴两端的输入轴和输出轴而言。对传动轴来说，只要夹角不为零，它就不等角速转动，与传动轴的排列方式无关。522 准等速万向节和等速万向节 转向驱动桥和独立悬架的驱动桥，因受轴向尺寸限制，而且要求转向轮偏转角大（3040），两个普通万向节传动装置难以适应，故采用各种型式的准等速和等速万向节。 1、准等速万向节 准等速万向节是根据两个普通万向节实现等速传动的原理制成的。常见的有双联式和三销式万向节。1）双联式万向节。它实际上是一套传动轴长度减缩至最小的双万向节传动装置。所

10、示的双联叉相当于两个在同一平面内的万向节叉。要使万向节叉轴的角速度相同，应保证1=2。为此有的双联式万向节装有分度机构（多为球销之 类零件组成），使双联叉的对称线平分所连两轴的夹角。目前汽车转向驱动桥采用的双联式万向节为使结构简化，省去了分度机构，在结构上将内半轴或外半轴用轴承组件定位在壳体上，保证汽车直线行驶时万向节中心点位于主销轴线与半轴线的交点。当外半轴（与转向轮相连）相对内半轴在一定角度范围内摆动时，双联叉也被带动相应角度，使两个十字轴中心连线与两万向节叉轴线的交角（参阅图中的1、2）差值很小，内外半轴的角速度接近相等，其差值在容许围内，故双联式万向节具有准等速性。轮胎的弹性变形可以吸

11、收这微小的不等速，不会导致轮胎滑磨。双联式万向节原理图 双联式万向节允许有较大的轴间夹角，且结构简单，制造方便、工作可靠等优点，因此在转向驱动桥中应用广泛。北京213、延安SX2150、斯泰尔等汽车均采用这种种结构。双联式万向节在转向驱动桥上的安装 （2）三销轴式万向节。三销轴式万向节 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。由主、从动偏心轴叉、两个三销轴、以及六个滑动轴承和密封件等组成。每一偏心轴叉的两叉孔通过轴承和一个三销轴大端的两轴颈配合，两个三销轴的小端轴互相插入对方的大端轴承孔内，形成了Q1-Q1、Q2Q2、R-R三根轴线。传递扭矩时，由主动偏心轴叉经轴Q1-Q1、 R

12、R、Q2Q2传到从动偏心轴叉。 与主动偏心轴叉相连的三销轴的两个轴颈端面和轴承座之间装有推力垫片。其余轴颈端面均无推力垫片，且端面与轴承座之间留有较大的空隙，保证转向时三销轴式万向节无运动干涉现象。三销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45。采用此万向节的转向驱动桥可使汽车获得较小的转弯半径，提高了汽车的机动性。其缺点是所占空间较大。 2、等速万向节 等速万向节的基本原理是传力点永远位于两轴交点的平分面上。两个大小相同锥齿轮的接触点P位于两齿轮轴线交角的平分面上，由P点到两轴的垂直距离都等于r。P点处两齿轮的圆周速度相等，两齿轮的角速度也相等。可见，若万向节的传力点在其交角

13、变化时，始终位于两轴夹角的平分面上，就能保证等速传动。 目前在汽车上应用较广泛的等速万向节确有球笼式和组合式（自由三枢轴）。（1）球笼式等速万向节（万向节录像） 星形套与主动轴用花键固接在一起，星形套外表面有六条弧形凹槽滚道，球形壳的内表面有相应的六条凹槽，六个钢球分别装在各条凹槽中，由球笼使其保持在同一平面内。动力由主动轴、钢球、球形壳输出。等角速传动原理见图511。有的万向节采用直槽滚道，使万向节本身可轴向伸缩，省去其他万向节传动中的滑动花键，且滚动阻力小，最适合于断开式驱动桥。球笼式万向节 (2）组合式等速万向节。 球叉上的三个直槽与三个传力球配合传力；三个球销制成一体，并分别定位在球笼

14、上；连接卡簧上的三个爪分别卡入球叉的三个菱形槽内，以防止球笼脱离球叉。中心球座在弹簧作用下，始终与球叉内凹面接触，起到定心作用。 传力路线：半轴球叉3传力球4球销5球笼6输出。该万向节结构紧凑，多为一次性使用。 3、柔（挠）性万向节它依靠其中弹性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。弹性件采用橡胶盘、橡胶金属套筒、六角形橡胶圈等结构。柔性万向节不但结构简单，不需润滑，而且还具有缓冲和减振作用。但因弹性件的弹性变形有限，故柔性万向节适用于两轴间夹角不大（35）和微量轴向位移的万向传动装置。如有的汽车发动机与变速器之间，变速器与分动器之间装有柔性万向节，可使装配方便不需轴线严格对正，

15、并能消除制造安装误差和车架变形对传动的影响。（如上海SH3540A型自卸汽车的发动机与变速器之间使用）柔（挠）性万向节53 传动轴与中间支承 5.3.1 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，把变速器的转矩传递到驱动车桥上。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轮。 2、构造（万向节和传动轴录像） 传动轴通常是一壁厚均匀的管轴，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、刚度及临界转速，传动轴多为空心轴，一般用厚度为1.5mm3.0mm且厚薄均匀的钢板卷焊而成，超重型货车则直接采用无缝钢管。转向驱

16、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。3、布置型式及万向节的装配特点因驱动桥与车架是弹性连接的，因此普通万向传动装置不可能在任何情况下都保证等速传，考虑到满载时传动系负荷已很大，应尽量消除由于不等速传动产生的惯性附加载荷。轻载或空载时传动系的负荷小，质量小，惯性冲击附加负荷也小，角速度差不大，可由传动系的弹性变形来吸收。下面介绍的传动轴的几种排列方法，一般是汽车满载在水平路面行驶时，近似等速。(1）越野汽车的传动轴。越野汽车传动轴的布置包括从变速器到分动器，又从分动器到各驱动桥。后桥传动轴分为中间传动轴6和

17、主传动轴9，中间支承8装在中驱动桥上。满载时变速器输出轴与分动器4的各输出轴、中桥7和后桥9的输入轴、以及中间支承的轴线近似平行。每一传动轴（中间支承可认为是一传动轴）两端的万向节叉应装在同一平面内，满足平行排列或等腰三角形排列（如前桥传动轴）的等速条件。三桥越野汽车传动系的布置2）普通汽车传动轴：单节式传动轴。普通汽车最简单的传动轴只有一节，其两端用普通万向节分别与变速器和驱动桥连接。装配时传动轴两端的万向节叉在同一平面内就保证满载时实现等速传动。双节式传动轴。传动轴分为两段，即中间传动轴4和主传动轴16，与三个万向节组成万向传动装置，其装配方法有两种：a、某些汽车变速器输出轴与中间传动轴不

18、在一条直线上，当汽车满载时两节传动轴近似在一直线上，中间万向节不起改变角速度的作用，前端万向节从动叉与后端万向节主动叉在同一平面内，即满足等速传动的条件。b、有些汽车的中间传动轴与变速器输出轴近似在一条直线上，只要主传动轴满足等速传动条件即可。双节式传动轴万向节装配形式3）三节式传动轴。某些汽车的轴距长，传动轴制成三节，如图517所示，以提高其刚度。前两节为中间传动轴，分别用中间支承于车架。每节传动轴两端的万向节叉都应分别在同一平面内。三节式传动轴5.3.2 中间支承双节式传动轴的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

19、位移。 中间支承常用弹性元件来满足上述要求，它主要由轴承、带油封的盖、支架、弹性元件等组成。中间支承是由支架和轴承等组成，双排锥轴承固定在中间传动轴后部的轴颈上。带油封的轴承盖和之间装有弹性元件橡胶垫环，用三个螺栓紧固。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EQ1090E型汽车传动轴中间支承有的汽车采用摆动式中间支承，它可绕支承轴摆动，改善了发动机轴向窜动时轴承的受力状况。橡胶衬套和能适应传动轴轴线在横向平面内少量的位置变化。摆动式中间支承三轴越野汽车后桥传动装置的中间支承通常支承在中驱动桥上，中间支承用两个U形螺栓紧固在中桥上，支承轴两端各用一个锥形轴承支承于壳体内，两

20、油封座与壳体间的垫片可调整两锥形轴承的松紧度。两端万向节叉通过花键套在中间支承轴上，用螺母紧固。东风EQ2090型汽车传动轴的中间支承5.3.3 断开式驱动桥的万向传动装置有的轿车和越野汽车采用断开式驱动桥和独立悬架。其主减速器壳体固定在车架或车身上，车轮可随悬架的变形作上下摆动，故在车轮和主减速器间需用万向传动装置。断开式驱动桥的万向传动装置 54 万向传动装置维修在使用过程中，汽车轴距长，传动轴制成多节，工作条件恶劣，润滑条件差，行驶在不良的道路上，冲击载荷的峰值往往会超过正常值的一倍以上，万向传动装置不仅要在高速下承受较大的转矩和冲击负荷，还要适应车辆在行驶中随着悬架的变形，传动轴与变速

21、器输入轴及主减速器输出轴之间的夹角的不断变化；传动轴的长度也会随着悬架的变形而变形，使伸缩节不断滑磨。万向传动装置在汽车的底部，泥土、灰尘极易侵入各个机件，在这些情况下，万向传动装置会出现各种耗损，造成传动轴的弯曲、扭转和磨损逾限，产生振动、异响等故障，破坏万向传动装置的动平衡特性、速度特性，传动效率降低，使万向传动装置技术状况变坏，从而影响汽车的动力性和经济性。 5.4.1 万向传动装置的维护维护时应进行润滑和紧固作业。对传动轴的十字轴、传动轴滑动叉、中间支承轴承等加注润滑脂（通常为锂基2号润滑脂）；检查传动轴各部螺栓和螺母的紧固情况，特别是万向节叉突缘连接螺栓和中间支承支架的固定螺栓等，应

22、按规定的力矩拧紧。 二级维护时，检查传动轴十字轴轴承的间隙。十字轴轴承的配合应用手不能感觉出轴向移动量。对传动轴中间支承轴承，应检查其是否松旷及运转中有无异响，当其径向松旷超过规定或拆检轴承出现粘着磨损时，应更换中间支承轴承。拆卸传动轴时，要防止汽车的移动。在每个万向节叉的突缘上作好标记，以确保作业后原位装复，否则极易破坏万向传动装置的平衡性，造成运转噪声和强烈振动。传动轴拆卸前的标记a )定位标记； b )定位标记；c)定位标记；拆卸传动轴时，应从传动轴后端与驱动桥连接处开始，先把与后桥突缘连接的螺栓拧松取下，然后将与中间传动轴突缘连接的螺栓拧下，拆下传动轴总成。接着，松开中间支承支架与车架

23、的连接螺栓，最后松下前端突缘盘，拆下中间传动轴。装配传动轴时，传动轴两端的万向节叉要在同一平面。5.4.2 万向传动装置的检修 1、 传动轴传动轴轴管不得有裂纹以及严重的凹瘪。检查传动轴的弯曲变形，传动轴轴管全长上的径向全跳动公差应符合表51的规定传动轴轴管全长上的径向全跳动公差应符合表51的规定。超过规定应对传动轴进行校正或更换。传动轴花键与滑动叉花键、凸缘叉与所配合花键的侧隙：轿车应不大于0.15mm，其他类型的汽车应不大于0.30mm，装配后应能滑动自如。传动轴检测传动轴轴管的径向全跳动公差(mm) 表 1 轴 长60060010001000径向全跳动公差0.60.81.0轿车传动轴径向

24、全跳动公差应比表51相应减小0.2mm。中间传动轴支承轴颈的径向圆跳动公差为0.10mm。当传动轴轴管的径向全跳动误差超过表51的规定时，应对传动轴进行较正或更换。传动轴花键与滑动叉花键、突缘叉与所配合花键的侧隙：轿车应不大于0.15mm，其它类型的汽车应不大于0.30mm，装配后应能滑动自如。2 、万向节（1）十字轴刚性万向节 检查滚针轴承，如果滚针断裂、油封失效，应更换新件。检查十字轴轴颈磨损、压痕剥落等情况。十字轴轴颈轻微磨损、轻微压痕或剥落，仍可继续使用，如果轴颈磨损过甚、严重压痕(深度超过0.1mm)或严重剥落时，应予以更换。 十字轴与轴承的最小配合间隙应符合原厂规定，最大配合间隙应

25、符合表52的规定。十字轴及轴承装入万向节叉后的轴向间隙：剖分式轴承承孔为0.10mm0.50mm；整体式轴承承孔为0.02mm 0.25mm；轿车为00.05mm。 十字轴轴承的配合间隙（mm） 表 十字轴轴颈直径1823最大配合间隙符合原厂规定0.100.14检查万向节叉不得有裂纹或其他严重损伤，否则更换新件。(2）等速万向节主要是检查内、外等速万向节中各部件的磨损情况和装配间隙。一般外等速万向节酌情单件更换。内等角速万向节，如某部件磨损严重，则应整体更换。 外等速万向节的6颗钢球要求有一定的配合公差，并与星形套一起组成配合件。检查轴、球笼、星形套与钢球有无凹陷与磨损，若万向节间隙过大，需更

26、换万向节。 内等速万向节的检修要检查球形壳、星形套、球笼及钢球有无凹陷与磨损，如磨损严重则应更换。内等速万向节只能整体调换，不可单个更换。 防尘罩及卡箍、弹簧挡圈等损坏时，应予以更换。3、中间支承检查中间支承的橡胶垫环是否开裂、油封磨损是否过甚而失效、轴承松旷或内孔磨损是否严重，如果是，均应更换新的中间支承。检查轴承转动是否平稳。检查垫块是否损坏。必要时更换。中间支承检查中间支承轴承经使用磨损后，需及时检查和调整，以恢复其良好的技术状况。以解放CA1091型汽车为例，其传动系中间支承为双列圆锥滚子轴承，有两个内圈和一个外圈，两内圈中间有一个隔套，供调整轴向游隙用。 磨损使中间支承轴向游隙超过0

27、.30mm时，将引起中间支承发响和传动重振动，导致各传力部件早期损坏。调整方法：拆下凸缘和中间轴承，将调整隔板适当磨薄，传动轴承在不受轴向力的自由状态下，轴向间隙在0.15mm0.25mm之间,装配好后用195Nm245Nm的转矩拧紧凸缘螺母，保证轴承轴向间隙在0.05mm左右，即转动轴承外圈而无明显的轴向游隙为宜，最后从注油嘴注入足够的润滑脂，以减小磨损。 4、 传动轴管焊接组合件 传动轴管焊接组合件经修理后，原有的动平衡已不复存在。因此，传动轴管焊接组合件（包括滑动套）应重新进行动平衡试验。传动轴两端任一端的动不平衡量：轿车应不大于10g.cm；其它车型应不大于表53的规定。传动轴管焊接组

28、合件的平衡可在轴管的两端加焊平衡片，每端最多不得多于3片 十字轴轴承的配合间隙（mm） 表 十字轴轴颈直径58588090最大配合间隙30501005、等速万向节 等速万向节常见的损伤形式是球形壳、球笼、星形套及钢球的凹陷、磨损、裂纹、麻点等。如有则更换。 检查防护罩是否有刺破、撕裂等损坏现象，如有则更换。55 万向传动装置故障诊断 万向传动装置由于经常受汽车在复杂道路上行驶的影响，使传动轴在其角度和长度不断变化情况下传递转矩，常见的故障有传动轴振动、噪声，起动撞击及滑行异响等。产生这些故障的原因是零件的磨损、动平衡被破坏、材料质量不佳和加工缺陷等方面的原因。 551传动轴噪声1、现象汽车在行

29、驶过程中，传动轴产生振动并传递给车身，引起车身振动和噪声，握方向盘的手感觉麻木，其振动一般和车速成正比。 2、原因及故障诊断1）传动轴动不平衡：（1）原因：传动轴上的平衡块脱落；传动轴弯曲或传动轴管凹陷；传动轴管与万向节叉焊接不正或传动轴未进行过动平衡试验和校准；伸缩叉安装错位，造成传动轴两端的万向节叉不在同一平面内，使传动轴失去平衡。（2）故障诊断与排除方法：检查传动轴管是否凹陷：有凹陷，则故障由此引起；无凹陷，则继续检查。检查传动轴管上的平衡片是否脱落：是脱落，则故障由此引起；否则继续检查。 检查伸缩叉安装是否正确：不正确，则故障由此引起；否则继续检查。拆下传动轴进行动平衡试验：动不平衡，则应校准以消除故障。弯曲应校直。2）传动轴弯曲、扭转变形。传动轴弯曲、扭转变形也引起振动和噪声。高速行驶时还有可能使花键脱落的危险，检查传动轴直线度误差，若超过极限，应更换或进行校正。 3）万向节松旷、异响、严重磨损（1）万向节松旷：原因：凸缘盘连接螺栓松动；万向节主、从动部分游动角度太大；万向节十字轴磨损严重。故障诊断与排除方法：a、用榔头轻轻敲击各万向节凸缘盘连接处，检查其松紧度。太松旷则故障由连接螺栓松动引起，否则继续检查； b、用双手分别握住万向节主、从动部分转动，检查游动角度