汽车万向传动装置

1、本章学习的主要内容：本章学习的主要内容：万向节的分类、结构和工作原理；万向节的分类、结构和工作原理；几种典型结构万向节的特点和应用；几种典型结构万向节的特点和应用；传动轴与中间支承。传动轴与中间支承。第第1节节 概概 述述1.1 万向传动装置的组成和功用万向传动装置的组成和功用万向节万向节传动轴传动轴中间支承中间支承万向传动装置的组成：万向传动装置的组成： 万向传动装置由：万向节、传动轴组成，在有些场合还万向传动装置由：万向节、传动轴组成，在有些场合还要加装中间支承。要加装中间支承。 万向传动装置的功用：万向传动装置的功用： 万向传动装置的功用是实现汽车上任何一对轴线相交且万向传动装置的功用是

2、实现汽车上任何一对轴线相交且位置相对变化的转轴之间的动力传递。位置相对变化的转轴之间的动力传递。 1.2 万向传动装置在万向传动装置在汽车上的应用场合汽车上的应用场合1.2 万向传动装置在汽车上的应用场合万向传动装置在汽车上的应用场合变速器和驱动桥之间：变速器和驱动桥之间：变速器和分动器之间：变速器和分动器之间：在转向驱动桥中的主减速器与转向车轮之间：在转向驱动桥中的主减速器与转向车轮之间：在动力输出装置和转向系统中：在动力输出装置和转向系统中： 消除变速器与驱动桥之间的相对运动带来的不利影响。在变速器消除变速器与驱动桥之间的相对运动带来的不利影响。在变速器和驱动桥的距离较远时，将传动轴分成两

3、段，并加中间支承，并免系和驱动桥的距离较远时，将传动轴分成两段，并加中间支承，并免系统的共振、提高传动轴的临界转速和工作可靠性。统的共振、提高传动轴的临界转速和工作可靠性。 在变速器与分动器分开安装的场合，二者之间存在制造和安装误在变速器与分动器分开安装的场合，二者之间存在制造和安装误差和车架变型引起的不利影响，因此采用万向传动装置。多轴汽车如差和车架变型引起的不利影响，因此采用万向传动装置。多轴汽车如果采用非贯通式布置方案，其后桥传动轴需要加中间支承。果采用非贯通式布置方案，其后桥传动轴需要加中间支承。 在转向驱动桥中需要该桥即能满足车轮转向又能不间断驱动力传在转向驱动桥中需要该桥即能满足车

4、轮转向又能不间断驱动力传递，因此在板轴靠近车轮处需要采用万向传动。在采用独立悬架时，递，因此在板轴靠近车轮处需要采用万向传动。在采用独立悬架时，还需要在靠近主减速器处也要加万向节，满足左右半轴的跳动条件。还需要在靠近主减速器处也要加万向节，满足左右半轴的跳动条件。在变速箱与分动器之间在变速箱与分动器之间在转向系统中在转向系统中转向驱动桥中的转减速器与转向车轮之间转向驱动桥中的转减速器与转向车轮之间变速器和驱动桥之间变速器和驱动桥之间第第2节节 万向节万向节2.1 万向节的分类万向节的分类按在扭转方向上是否存在明显的弹性变型，分为：按在扭转方向上是否存在明显的弹性变型，分为：刚性万向节：刚性万向

5、节：挠性万向节：挠性万向节：传动零件为弹性的，靠弹性零件的变形来消除部件之间的传动零件为弹性的，靠弹性零件的变形来消除部件之间的相对运动引起的不利影响，具有缓冲和减振作用。常用在相对运动引起的不利影响，具有缓冲和减振作用。常用在两轴交角较小、且只有微量相对运动位移的场合。两轴交角较小、且只有微量相对运动位移的场合。传动零件为刚性的，靠刚性的铰链连接，并传动动力，分传动零件为刚性的，靠刚性的铰链连接，并传动动力，分为：不等速万向节（十字轴）、准等速万向节（双联式、为：不等速万向节（十字轴）、准等速万向节（双联式、三销轴式）和等速万向节（三销轴式）和等速万向节（球叉式、球笼式球叉式、球笼式）十字轴

6、万向节十字轴万向节双联轴万向节双联轴万向节球叉式万向节球叉式万向节挠性万向节挠性万向节特点：结构简单、零部件少、工作可靠、效率高，允许两特点：结构简单、零部件少、工作可靠、效率高，允许两轴之间的转角轴之间的转角1520度。度。2.2 十字轴刚性万向节十字轴刚性万向节万向节叉万向节叉万向节叉万向节叉十字轴十字轴十字轴万向节的十字轴万向节的损坏形式：损坏形式：轴径磨损；轴径磨损；滚针轴承磨损。滚针轴承磨损。滚针轴承的轴向定位方式：滚针轴承的轴向定位方式：盖板式；盖板式；内挡圈定位方式；内挡圈定位方式；外挡圈固定方式。外挡圈固定方式。a.十字轴刚性万向节的结构十字轴刚性万向节的结构b.十字轴刚性万向

7、节的润滑十字轴刚性万向节的润滑加油口加油口c.十字轴刚性万向节的不等速性十字轴刚性万向节的不等速性 单个万向节在输入轴和输出轴夹角不为零时，其两轴的瞬间单个万向节在输入轴和输出轴夹角不为零时，其两轴的瞬间角速度不相等。角速度不相等。当输入轴匀速转动时，输出轴的转速则周期性当输入轴匀速转动时，输出轴的转速则周期性的变化的变化，我们称之为十字轴刚性万向节的不等速性。，我们称之为十字轴刚性万向节的不等速性。 原因：输入轴和输出轴之间存在的夹角。原因：输入轴和输出轴之间存在的夹角。 结果：输出轴的速度不等于输入轴的速度，并呈周期性变化。结果：输出轴的速度不等于输入轴的速度，并呈周期性变化。 影响：引起

8、传动轴的扭转振动，并因此产生交变载荷，影响影响：引起传动轴的扭转振动，并因此产生交变载荷，影响传动轴的寿命；并且交角越大时，两轴之间的不等速性越强烈。传动轴的寿命；并且交角越大时，两轴之间的不等速性越强烈。不等速性产生的过程：不等速性产生的过程：21输入轴输入轴1与输出轴与输出轴2的夹角为的夹角为在图示位置，主动叉处于垂直位置时，十字轴平面与输入在图示位置，主动叉处于垂直位置时，十字轴平面与输入轴垂直，十字轴的转速是输出轴转速在十字轴上的分速度，轴垂直，十字轴的转速是输出轴转速在十字轴上的分速度，即：即：Vb =Vb*cos =Va； VbVa 十字轴刚性万向节的不等速性十字轴刚性万向节的不等

9、速性主动叉处于水平位置时位置时，十字轴平面与输出轴垂直，主动叉处于水平位置时位置时，十字轴平面与输出轴垂直，十字轴的转速是输入轴转速在十字轴上的分速度，即：十字轴的转速是输入轴转速在十字轴上的分速度，即：Va =Va*cos =Vb；VaVb。假设假设1 不变，不变， 2 随输入轴旋转角度的变化而周期性的随输入轴旋转角度的变化而周期性的变化，其周期为变化，其周期为，其值在其值在0、 、2 时最大时最大 ；在；在/2、3 /2时最小。时最小。 从从tg 2 =tg 1 /cos 可知，可知， 越大，越大， 2 的最大值越大，的最大值越大，与与1的差值就越大，不等速现象就越剧烈。的差值就越大，不等

10、速现象就越剧烈。不等速性是指输入轴在每一周的时间历程，角速度不匀不等速性是指输入轴在每一周的时间历程，角速度不匀速。输入轴与输出轴的平均角速度相等；速。输入轴与输出轴的平均角速度相等；d. 十字轴刚性万向节的等速条件十字轴刚性万向节的等速条件 单个十字轴万向节传动会产生不等速的不利影响，为了克单个十字轴万向节传动会产生不等速的不利影响，为了克服不等速现象，十字轴应该成对使用。服不等速现象，十字轴应该成对使用。等速条件：等速条件：第一万向节两轴夹角与第二万向节两轴夹角相等；第一万向节两轴夹角与第二万向节两轴夹角相等；第一万向节从动叉与第二万向节两轴从动叉在同一个平面。第一万向节从动叉与第二万向节

11、两轴从动叉在同一个平面。上述等速条件只有在独立悬架中才可能实现。上述等速条件只有在独立悬架中才可能实现。2.3 准等速万向节与等速万向节准等速万向节与等速万向节a.准等速万向节准等速万向节双联式万向节双联式万向节等速原理：十字轴万向节的等速条件。等速原理：十字轴万向节的等速条件。结构特点：结构特点： 相当于传动轴长度最短的双十相当于传动轴长度最短的双十字轴万向节传动机构。字轴万向节传动机构。 结构紧凑，工作可靠，制造方结构紧凑，工作可靠，制造方便；便； 在双联叉平分两轴间的夹角情在双联叉平分两轴间的夹角情况下，可实现等速传动。一般设置况下，可实现等速传动。一般设置分度机构保证两轴与传力点连线的

12、分度机构保证两轴与传力点连线的夹角接近相等，从而使两轴的速度夹角接近相等，从而使两轴的速度差尽量小。差尽量小。双联叉双联叉a.准等速万向节准等速万向节双联式万向节双联式万向节双联叉双联叉输入轴输入轴输出轴输出轴分度机构分度机构a.准等速万向节准等速万向节三销轴式准等速万向节三销轴式准等速万向节三销轴三销轴三销轴三销轴主动偏心叉主动偏心叉从动偏心叉从动偏心叉三销轴轴线组成的平面平分两轴间的夹角。三销轴轴线组成的平面平分两轴间的夹角。特点：允许的两轴夹角较大，在转向驱动桥中使用可以提高车特点：允许的两轴夹角较大，在转向驱动桥中使用可以提高车辆机动性。辆机动性。b.等速万向节等速万向节等速原理：在结

13、构上保证万向节在工作过程中，其传力点永等速原理：在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线的平分面上。远位于两轴交线的平分面上。等速传动的原理等速传动的原理b.等速万向节等速万向节球叉式等速万向节球叉式等速万向节中心钢球中心钢球从动叉从动叉主动叉主动叉锁销锁销定位销定位销传动钢球传动钢球球叉式等速万向节球叉式等速万向节结构实例结构实例等速原理等速原理b.等速万向节等速万向节球叉式等速万向节球叉式等速万向节特点：特点：从结构上实现了两轴的转速相等；从结构上实现了两轴的转速相等；最大转角最大转角3235度，适合于转向驱动桥中；度，适合于转向驱动桥中；寿命短，钢球与凹槽的磨损快。寿命短

14、，钢球与凹槽的磨损快。采用压力装配的球叉式等速万向节的拆卸不便。采用压力装配的球叉式等速万向节的拆卸不便。b.等速万向节等速万向节球笼式等速万向节球笼式等速万向节 球笼式等速万向节按主、从动叉在传递转矩的过程中是否球笼式等速万向节按主、从动叉在传递转矩的过程中是否产生轴向位移分为：产生轴向位移分为： 固定型球笼式万向节（固定型球笼式万向节（RF节）节） 伸缩型球笼式万向节（伸缩型球笼式万向节（VL节）节）RF节节VL节节b.等速万向节等速万向节球笼式等速万向节球笼式等速万向节RF节节主动轴主动轴保持架保持架球型壳球型壳星型套星型套RF节节固定型球笼式等速万向节的等速原理固定型球笼式等速万向节的

15、等速原理固定型球笼式等速万向节的特点固定型球笼式等速万向节的特点允许两轴间的夹角较大允许两轴间的夹角较大4550度，适合于用在转向驱动桥的度，适合于用在转向驱动桥的车轮侧。车轮侧。与球叉式相比：承载能力强，结构紧凑，拆卸方便。与球叉式相比：承载能力强，结构紧凑，拆卸方便。制造精度要求高。应用日益广泛。制造精度要求高。应用日益广泛。b.等速万向节等速万向节球笼式等速万向节球笼式等速万向节伸缩性球笼式万向节（伸缩性球笼式万向节（VL节）节）VL节节伸缩型球笼式等速万向节的特点伸缩型球笼式等速万向节的特点允许两轴间的夹角较大允许两轴间的夹角较大2025度，在传递动力的过程中，度，在传递动力的过程中，可