第6章万向传动装置

1、第第6章章 6.1 概述概述 6.1.1 万向传动装置的功用及组成万向传动装置的功用及组成 ：能在轴间夹角和相对位置经常发生变化：能在轴间夹角和相对位置经常发生变化的转轴之间传递动力。的转轴之间传递动力。：它主要由万向节、传动轴、中间支承组：它主要由万向节、传动轴、中间支承组成（图成（图6.1）。）。6.1.2 万向传动装置的应用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万向传动装置在汽车上的应用主要有以下几个方面：个方面： 1变速器（或分动器）与驱动桥之间变速器（或分动器）与驱动桥之间 2变速器与离合器或与分动器之间变速器与离合器或与分动器之间 3转向驱动桥和断开式驱动桥中转

2、向驱动桥和断开式驱动桥中 4转向操纵机构中转向操纵机构中6.2 万向节万向节 万向节按其速度特性分为不等速万向节、准等万向节按其速度特性分为不等速万向节、准等角速万向节和等角速万向节。按其刚度大小，可角速万向节和等角速万向节。按其刚度大小，可分为刚性万向节和柔性万向节。分为刚性万向节和柔性万向节。 6.2.1 普通万向节普通万向节 1. 1. 十字轴式万向节的构造十字轴式万向节的构造 结构：如图结构：如图6.2所示所示 。 特点：结构简单，传动效率较高，允许相邻两轴特点：结构简单，传动效率较高，允许相邻两轴的最大交角为的最大交角为1520。单个使用时有传动的。单个使用时有传动的不等角速性。不等

3、角速性。2. . 十字轴式万向节的速度特性与等速排列十字轴式万向节的速度特性与等速排列 。 （1）速度特性）速度特性 单个十字轴式万向节，当主动叉轴以等角速旋单个十字轴式万向节，当主动叉轴以等角速旋转时，从动叉轴是不等角速的，其角速度转时，从动叉轴是不等角速的，其角速度2在在1/cos 21cos范围内变化，变化的周范围内变化，变化的周期为期为180。且从动叉轴不等速程度随轴间夹角。且从动叉轴不等速程度随轴间夹角的加大而加大。我们把单个十字轴式万向节的的加大而加大。我们把单个十字轴式万向节的这种运动特性称之为不等角速性。这种运动特性称之为不等角速性。 其运动情况可用图其运动情况可用图6.4分析

4、。分析。（2）等速排列条件）等速排列条件 为实现等角速传动，可将两个普通万向节按下为实现等角速传动，可将两个普通万向节按下述的条件排列方式安装：述的条件排列方式安装： 第一个万向节的从动叉和第二个万向节的主动又第一个万向节的从动叉和第二个万向节的主动又与传动轴相连，且传动轴两端的万向节叉在同一平与传动轴相连，且传动轴两端的万向节叉在同一平面内；面内； 输入轴、输出轴与传动轴的夹角相等，即输入轴、输出轴与传动轴的夹角相等，即1=2。 其排列方式一般有两种：平行排列方式和等腰三其排列方式一般有两种：平行排列方式和等腰三角形排列方式（图角形排列方式（图6.5）。）。 6.2.2 准等角速万向节准等角

5、速万向节 是根据两个普通万向节实现等速传动的原理是根据两个普通万向节实现等速传动的原理设计而成的，只能近似地实现等速传动的万向节。设计而成的，只能近似地实现等速传动的万向节。 类型：常见的有双联式和三销轴式万向节。类型：常见的有双联式和三销轴式万向节。 结构：如图结构：如图6.6所示为三销轴式万向节，主要由两个所示为三销轴式万向节，主要由两个偏心轴叉偏心轴叉1、3、两个三销轴、两个三销轴2、4、六个滑动轴承和、六个滑动轴承和密封件等组成。密封件等组成。 特点：允许相邻两轴有较大的交角，最大可达特点：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采用此万向节

6、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。弯半径，提高了汽车的机动性。 6.2.3 等角速万向节等角速万向节 是指传力点永远位于两轴交点的平分面上，输出轴与是指传力点永远位于两轴交点的平分面上，输出轴与输入轴传动的瞬时角速度相等的万向节输入轴传动的瞬时角速度相等的万向节 。 等角速万向节的基本原理见图等角速万向节的基本原理见图6.7所示。所示。 等角速万向节的常见结构形式有球叉式、球笼式等角速万向节的常见结构形式有球叉式、球笼式和三和三叉式等。叉式等。 1. 球叉式万向节球叉式万向节 它由主、从动叉，四个传动钢球，一个中心钢球以及它由主、从动叉，四个传动钢球，一个中心钢球以及

7、定位销和锁止销组成。其结构见图定位销和锁止销组成。其结构见图6.8，其工作原理见图，其工作原理见图6.9所示。所示。 球叉式万向节结构简单，一般用于转向驱动桥中，其球叉式万向节结构简单，一般用于转向驱动桥中，其允许最大交角为允许最大交角为3233。 球笼式万向节球笼式万向节 球笼式万向节按其内、外滚道结构不同又分为球笼式万向节按其内、外滚道结构不同又分为RF型球型球笼万向节、笼万向节、VL型球笼万向节等多种。型球笼万向节等多种。 （1）RF型球笼万向节型球笼万向节 它主要轴内球座（星形套）、球笼、碗形外球座及钢它主要轴内球座（星形套）、球笼、碗形外球座及钢球等组成。球等组成。 图图6.10所示

8、为奥迪所示为奥迪100型和上海桑塔纳轿车半轴外万型和上海桑塔纳轿车半轴外万向节所采用的向节所采用的RF型球笼万向节的结构。其结构原理如图型球笼万向节的结构。其结构原理如图6.11所示。所示。 RF型球笼式万向工作时，六个钢球全部参加工作，因型球笼式万向工作时，六个钢球全部参加工作，因而磨损小，寿命长，承载能力强。此外，它允许的两轴而磨损小，寿命长，承载能力强。此外，它允许的两轴相交角较大（相交角较大（4247），灵活性好，故应用愈来愈），灵活性好，故应用愈来愈广泛。广泛。 （2） VL型球笼式万向节型球笼式万向节 它又称伸缩型等速万向节。它主要由星型套、它又称伸缩型等速万向节。它主要由星型套、

9、保持架、筒形壳和钢球等组成。保持架、筒形壳和钢球等组成。 图图6.12所示为奥迪所示为奥迪100型和上海桑塔纳轿车型和上海桑塔纳轿车半轴内万向节（靠近主减速器处）所采用的半轴内万向节（靠近主减速器处）所采用的VL型球笼式万向节。型球笼式万向节。 VL型球笼式万向节允许两轴最大交角为型球笼式万向节允许两轴最大交角为1522。且具有轴向滑动的特性（轴向伸。且具有轴向滑动的特性（轴向伸缩量可达缩量可达45mm），），寿命长、强度高，不但满足寿命长、强度高，不但满足了车轮的转向性能的要求，还具有结构简单、尺了车轮的转向性能的要求，还具有结构简单、尺寸小、重量轻等优点。寸小、重量轻等优点。（3）球笼式双

10、补偿万向节球笼式双补偿万向节 它又称为球笼式万向节的滑动式。其结构它又称为球笼式万向节的滑动式。其结构如图如图6.13所示，所示， 由于这种万向节能轴向相对移动，因此可由于这种万向节能轴向相对移动，因此可省去万向传动装置中的滑动花键等伸缩机构，省去万向传动装置中的滑动花键等伸缩机构，使结构简化，且轴向位移是通过钢球沿内、外使结构简化，且轴向位移是通过钢球沿内、外滚道的滚动来实现，与滑动花键相比，滚动阻滚道的滚动来实现，与滑动花键相比，滚动阻力小，磨损轻、寿命长。故最适用于断开式驱力小，磨损轻、寿命长。故最适用于断开式驱动桥。动桥。 3三叉式等速万向节三叉式等速万向节 也称三角式万向节。图也称三

11、角式万向节。图6.14所示为三所示为三叉式等速万向节，主要由三销总成叉式等速万向节，主要由三销总成11和万和万向节套向节套5组成。组成。 三叉式等速万向节结构简单，磨损小，三叉式等速万向节结构简单，磨损小，并且可以轴向伸缩，在轿车的应用也逐渐并且可以轴向伸缩，在轿车的应用也逐渐增多增多。 6.2.4 柔性万向节柔性万向节 柔性万向节如图柔性万向节如图6.15所示，它依靠其弹性件所示，它依靠其弹性件的弹性变形来保证在相交两轴间传动时不发生机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。因弹性件的弹性

12、变形有限，角形橡胶圈等结构。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（故柔性万向节适用于两轴间夹角不大（ 3050）和微量轴向位移的万向传动装置。如有的汽车发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动机与变速器之间、变速器与分动器之间装有柔性万向节，以消除制造安装误差和车架变形对传性万向节，以消除制造安装误差和车架变形对传动的影响。动的影响。 6.3 传动轴与中间轴承传动轴与中间轴承 6.3.1 传动轴传动轴 功用：通常用来连接变速器（或分动器）和驱动桥，功用：通常用来连接变速器（或分动器）和驱动桥，在转向驱桥和断开式驱动桥中，则用来

13、连接差速器和在转向驱桥和断开式驱动桥中，则用来连接差速器和驱动桥。驱动桥。 结构：传动轴有实心轴和空心轴之分，一般多为空心结构：传动轴有实心轴和空心轴之分，一般多为空心轴。其上设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接，轴。其上设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接，使传动轴的长度能随传动距离的变化而伸缩，可避免使传动轴的长度能随传动距离的变化而伸缩，可避免运动干涉。在传动距离较远时，为了避免因传动轴过运动干涉。在传动距离较远时，为了避免因传动轴过长而使自振频率降低，高速时产生共振，将传动轴分长而使自振频率降低，高速时产生共振，将传动轴分为两段，前段称为中间传动轴，后段称主传动轴，都为两段，前段称

14、为中间传动轴，后段称主传动轴，都用薄钢板卷焊而成，如图用薄钢板卷焊而成，如图6.16所示所示。 6.3.2 中间支承中间支承 传动轴分段时须加设中间支承，通常将其传动轴分段时须加设中间支承，通常将其安装在车架横梁上。安装在车架横梁上。 功用：对传动轴起支承作用，并能补偿传动轴轴功用：对传动轴起支承作用，并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向和角度方向的安装误差，以及汽车行驶过程中由于发动机窜动或车架变形等引起的位移。由于发动机窜动或车架变形等引起的位移。 类型：常见的有双列圆锥滚子轴承式中间支承、类型：常见的有双列圆锥滚子轴承式中间支承、摆动中间支承、蜂窝软垫式中间支承和

15、轴式中间摆动中间支承、蜂窝软垫式中间支承和轴式中间支承。支承。 6.3.3 断开式驱动桥的万向传动装置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，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故在车轮和主减速器间需用万向传动装置,如如图图6.17所示。所示。 6.4 万万向传动装置的维修向传动装置的维修 6.4.1 万向传动装置技术状况的变化万向传动装置技术状况的变化 万向传动装置在使用过程中，会出现各

16、种损伤，万向传动装置在使用过程中，会出现各种损伤，尤其是那些传动轴管长度大，工作条件恶劣、润滑条尤其是那些传动轴管长度大，工作条件恶劣、润滑条件极差，行驶在不良的道路上的汽车，冲击载荷的峰件极差，行驶在不良的道路上的汽车，冲击载荷的峰值往往会超过正常值的一倍以上，以致造成万向传动值往往会超过正常值的一倍以上，以致造成万向传动装置的弯曲、扭转和磨损逾限，产生振动异响等故障，装置的弯曲、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，使万向破坏万向传动装置的动平衡特性、速度特性，使万向传动装置技术状况变差，传动效率降低，从而影响汽传动装置技术状况变差，传动效率降低，从而

17、影响汽车的动力性和经济性。车的动力性和经济性。 6.4.2 万向传动装置的维护万向传动装置的维护 一级维护时，应进行润滑和紧固作业。对万向节的十一级维护时，应进行润滑和紧固作业。对万向节的十字轴、传动轴滑动叉、中间支承轴承等加注润滑脂字轴、传动轴滑动叉、中间支承轴承等加注润滑脂（通常为锂基（通常为锂基2号润滑脂）；检查传动轴各部螺栓和螺号润滑脂）；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，应按规定的力矩拧紧。支承支架的固定螺栓等，应按规定的力矩拧紧。 二级维护时，应按图二级维护时，应按图6.18所示的

18、方法检查十字轴轴承所示的方法检查十字轴轴承的间隙。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。出现粘着磨损时，应更换中间支承轴承。 6.4.3 万向传动装置的检修万向传动装置的检修 万向传动装置万向传动装置主要零部件检修如下主要零部件检修如下 ： 1. 传动轴传动轴 传动轴的主要损伤形式有弯曲、凹陷或裂纹等。主要传动轴的主要损伤形式有弯曲

19、、凹陷或裂纹等。主要检修以下几个方面：检修以下几个方面： （1）传动轴轴管不得有裂纹及严重的凹瘪。否则应更）传动轴轴管不得有裂纹及严重的凹瘪。否则应更换传动轴。换传动轴。 （2）检查传动轴弯曲程度，用形铁架起传动轴，使）检查传动轴弯曲程度，用形铁架起传动轴，使其水平，而后旋转，用百分表在轴的中间部位测量。其水平，而后旋转，用百分表在轴的中间部位测量。径向全跳动公差应符合厂家的规定。否则应更换或校径向全跳动公差应符合厂家的规定。否则应更换或校正传动轴。正传动轴。 （3）检查中间传动轴支承轴颈的径向圆跳动公）检查中间传动轴支承轴颈的径向圆跳动公差不应超过差不应超过0.10m。否则应更换或镀络修复。

20、否则应更换或镀络修复。（4）检查传动轴花键与滑动叉花键、突缘叉与）检查传动轴花键与滑动叉花键、突缘叉与所配合花键的间隙：轿车应不大于所配合花键的间隙：轿车应不大于.15mm，其它类型的汽车应不大于其它类型的汽车应不大于0.30mm，装配后应装配后应能滑动自如。若超差则应更换传动轴或滑动叉。能滑动自如。若超差则应更换传动轴或滑动叉。2万向节叉、十字轴及轴承万向节叉、十字轴及轴承 （1）检查万向节叉和十字轴不得有裂纹，否则应更换。检查万向节叉和十字轴不得有裂纹，否则应更换。（2）检查十字轴颈表面，若有疲劳剥落，磨损沟槽或检查十字轴颈表面，若有疲劳剥落，磨损沟槽或滚针压痕深度在滚针压痕深度在0.10

21、mm以上时，应换新。以上时，应换新。（3）检查出滚针轴承的油封失效，滚针断裂、轴承内检查出滚针轴承的油封失效，滚针断裂、轴承内圈有疲劳剥落时，应换新。圈有疲劳剥落时，应换新。（4）检查十字轴与轴承的最小配合间隙应符合原厂规检查十字轴与轴承的最小配合间隙应符合原厂规定。最大配合间隙应符合表定。最大配合间隙应符合表6.2的规定。的规定。（5）检查十字轴及轴承装入万向节叉后的轴向间隙，）检查十字轴及轴承装入万向节叉后的轴向间隙，剖分式轴承孔为剖分式轴承孔为0.100.50mm；整体式轴承孔整体式轴承孔0.020.25mm，轿车为轿车为00.05mm。 3. 中间支承中间支承 中间支承的常见故障是橡胶

22、老化和轴承磨损中间支承的常见故障是橡胶老化和轴承磨损所引起的振动和异响等。所引起的振动和异响等。 （1）检查中间支承轴承的旋转是否灵活，油封）检查中间支承轴承的旋转是否灵活，油封和橡胶衬垫是否损坏，否则应更换。和橡胶衬垫是否损坏，否则应更换。 （2）拆下中间支承前，可以在中间支承周围摇）拆下中间支承前，可以在中间支承周围摇动传动轴，检查中间支承轴承的松旷程度，分解动传动轴，检查中间支承轴承的松旷程度，分解后，可进一步检查轴承的轴向和径向间隙应符合后，可进一步检查轴承的轴向和径向间隙应符合原厂规定。原厂规定。 4传动轴管焊接组合件传动轴管焊接组合件 传动轴管焊接组合件经修理后，原有的动平传动轴管

23、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：轿车应不大于任一端的动不平衡量：轿车应不大于10gcm。；。；其它车型应不大于表其它车型应不大于表6.3的规定。传动轴管焊接的规定。传动轴管焊接组合件的平衡可在轴管的两端加焊平衡片，每端组合件的平衡可在轴管的两端加焊平衡片，每端最多不得多于最多不得多于3片。片。 6.4.4 万向传动装置的装配万向传动装置的装配 万向传动装配时，应注意装配位置对其传动万向传动装配时，应注意装配位置

24、对其传动速度特性的影响，装配时应注意以下问题：速度特性的影响，装配时应注意以下问题： （1）清洁零件；）清洁零件； （2）核对零件的装配标记，按原标记装配）核对零件的装配标记，按原标记装配 ； （3）正确安装十字轴，注意其上油孔和油嘴的）正确安装十字轴，注意其上油孔和油嘴的安装方向；安装方向； （4）用正确的方法安装中间支承；）用正确的方法安装中间支承； （5）加注锂基）加注锂基2号或二硫化钼锂基润滑脂。号或二硫化钼锂基润滑脂。 6.5 万向传动装置的故障诊断万向传动装置的故障诊断 6.5.1 传动轴动不平衡及异响传动轴动不平衡及异响 1故障现象故障现象 在万向节和伸缩叉技术状况良好时，汽在万

25、向节和伸缩叉技术状况良好时，汽车行驶中发出周期性的响声；速度越高响声车行驶中发出周期性的响声；速度越高响声越大，甚至伴随有车身振动，握转向盘的手越大，甚至伴随有车身振动，握转向盘的手感觉麻木。感觉麻木。 2故障原因故障原因 （1）传动轴上的平衡块脱落；）传动轴上的平衡块脱落； （2）传动轴弯曲或传动轴管凹陷；）传动轴弯曲或传动轴管凹陷； （3）传动轴管与万向节又焊接不正或传动轴未）传动轴管与万向节又焊接不正或传动轴未进行过动平衡试验和校准；进行过动平衡试验和校准； （4）伸缩叉安装错位，造成传动轴两端的万向）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，不满足等角速传动条件；节叉不在

26、同一平面内，不满足等角速传动条件； （5）中间支承吊架固定螺栓松动或万向节凸缘）中间支承吊架固定螺栓松动或万向节凸缘盘连接螺栓松动，使传动轴偏斜。盘连接螺栓松动，使传动轴偏斜。 3故障诊断与排除方法故障诊断与排除方法 （1）检查传动轴管是否凹陷，有凹陷，则故障）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。由此引起；无凹陷，则继续检查。 （2）检查传动轴管上的平衡片是否脱落，如脱）检查传动轴管上的平衡片是否脱落，如脱落，则故障由此引起；否则继续检查。落，则故障由此引起；否则继续检查。 （3）检查伸缩叉安装是否正确，不正确，则故）检查伸缩叉安装是否正确，不正确，则故障由此引起

27、；否则继续检查。障由此引起；否则继续检查。 （4）拆下传动轴进行动平衡试验，动不平衡，则）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。应校准以消除故障。弯曲应校直。 （5）检查中间支承吊架固定螺栓和万向节凸缘盘检查中间支承吊架固定螺栓和万向节凸缘盘连接螺栓是否松动，若有松动，则异响由此引起，连接螺栓是否松动，若有松动，则异响由此引起，应紧固。应紧固。 6.5.2 万向节、伸缩叉松旷及异响万向节、伸缩叉松旷及异响 1故障现象故障现象 在汽车起步和突然改变车速时，传动轴发在汽车起步和突然改变车速时，传动轴发出出“抗抗”的响声；在汽车缓行时，发出的响声；在汽车缓行时，发出“呱当、呱当、呱当呱当”的响声。的响声。 2故障原因故障原因 （1）万向节凸缘盘连接螺栓松动；）万向节凸缘盘连接