汽车构造4万向传动装置

五万向传动装置动力从变速器或分动器输出后需经过万向传动装置传递给驱动桥，在发

前置前驱动型式的汽车中动力从变速驱动桥输出后也需经过万向传动装置传递给车轮。下面我们来学习万向传动装置结构组成与工作原理。万向传动装置概述万向节传动轴传动轴中间支撑1

万向传动装置概述在汽车传动系及其它系统中，为了实现一些轴线相交或相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，必须采用万向传动装置。1

万向传动装置概述万向传动装置在汽车上主要用于以下一些位置。1

万向传动装置概述万向传动装置由万向节、传动轴和中间支撑组成。万向传动装置的功用有：在一对轴线相交且相对位置经常变化的转动轴之间实现动力传递。消除制造装配误差及车架变形对传动轴线的影响。在一定范围内改变传动的方向。2.1

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（2）挠性万向节刚性万向节又可以分为：不等速万向节准等速万向节等速万向节在汽车上：不等速万向节一般为

轴式万向节；准等速万向节有双联式和三销式两种；等速万向节有球叉式、球笼式和Tripod

Universal

Joint（三球销、三枢轴、三叉杆）式三种。2.2轴式万向节轴式万向节是汽车上广泛使用的不等速刚性万向节。一般允许相邻两轴的最大交角为：15゜～20゜。（1）轴式万向节结构（一）轴式万向节由一个轴，主动叉、从动叉和轴承等组成。主动叉1和从动叉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，又可绕轴中心在任意方向摆动。在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4轴向定位。（1）

轴式万向节结构（二）为了润滑轴承，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轴轴颈的滚针轴承处。万向节中常见的滚针轴承轴向定位方式，除上述盖板式外，还应用内、外挡圈固定式。其特点是工作可靠、零件少、结构简单。（1）轴式万向节结构（二）（2）轴式万向节的不等速性（一）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。（2）轴式万向节的不等速性（二）主动叉平面的初始位置与轴平面垂直。Va=ω1

·

r

Vb’=Vb

·

cosα=ω2

·

r

·cosα由于：Va=Vb’，故：ω1＝ω2

·

cosα

<ω2（2）轴式万向节的不等速性（三）转动后，从动叉平面与轴平面垂直。Vb=ω2

·

r Va’=Va

·

cosα=ω1

·r

·cosα由于：Va’=Vb，故：ω1＝ω2

/cosα

>ω22

21

12

cos

1

sin

cos

（2）轴式万向节的不等速性（四）以主动叉转角φ1为横坐标，主动叉转角和从动叉转角之差

φ1-φ2为纵坐标，可画出φ1-φ2随φ1变化曲线图。可以看出：在主动叉匀速转过180゜的过程里，从动叉经历了：比主动叉转得快→比主动叉转得慢→比主动叉转得快的过程。并且，主、从动叉两轴夹角越大，主、从动叉转角之差也越大。即从动叉转速的不均匀性越明显。（2）轴式万向节的不等速性（五）单个轴万向节传动的不等速性，将使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，从而产生附加的交变载荷，影响零部件使用。能否使用 轴式万向节实现等速传动？（3）双轴式万向节实现等速传动条件1：第一、二万向节的主、从动叉夹角相等；条件2：第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉在同一平面内。2.3

准等速万向节（一）在有些场合下，无法布置开两个轴式万向节和一根传动轴，这就需要能单独实现等角速传动的万向节。简单地将前面轴式等角速传构中的传动轴缩至最短，就产生了双联式准等速万向节。常见的准等速万向节有双联式三销轴式（1）双联式准等速万向节能否使联式实现等速传动？（1）双联式准等速万向节在万向节叉6的内端有球头，与球碗的内圆面配合，球碗座则镶嵌在万向节叉1内端。球头与球碗的中心与两轴中心的连线中点重合。当万向节叉6相对万向节叉1在一定角度范围内摆动时，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，其差值在容许范围内，故双联式万向节具有准等速性。（2）三销式准等速万向节2.4

等速万向节（一）等速变角度传动的条件：当万向节主动轴与从动轴之间传力点一直处于主动轴轴线和从动轴轴线夹角平分线上（或者说传力点距这两轴线的距离相等）时，即可实现等角速传动。能否用齿轮实现变角度传动？缺点？2.3

等速万向节（二）（1）球叉式一些早期越野车的前轮驱动万向节采用了球叉式等速万向节，传动允许相邻两轴的最大交角为32゜～33゜。球叉式万向节有什么缺点？2.3

等速万向节（三）（2）球笼式球笼式等速万向节内的六个钢球全部传力，承载能力强，可在两轴最大交角为42゜情况下传递扭矩，其结构紧凑，拆装方便，得到广泛应用。根据传力平面能否移动，球笼式万向节可分为固定式和移动式。2.3

等速万向节（三）（2）球笼式2.3

等速万向节（三）（2）球笼式星形套以内花键与主动轴相连，其外表面有6条凹槽，形成内滚道。球形壳的内表面有相应的6条凹槽，形成外滚道。

6个钢球分别装在各条凹槽中，并由保持架使之保持在一个平面内。动力由主动轴经钢球、球形壳输出。2.3

等速万向节（三）（2）球笼式外滚道的中心A与内滚道的中心B分别位于万向节中心O的两边，且与O等距离。钢球中心

C到A、B两点的距离也相等。保持架的内外球面、星形套的外球面和球形壳的内球面均以万向节中心O为球心。故当两轴交角变化时，保持架可沿内外球面滑动，以保持钢球在一定位置。2.3

等速万向节（三）（2）球笼式由于OA=OB，CA=CB，CO是共边，则两个三角形ΔCOA与ΔCOB全等。故∠COA=∠COB，即两轴相交任意交角α

时，传力的钢球C都位

于交角平分面上。此时钢球中心到主、从动轴轴线的距离a和b相等，从而保证了从动轴与主动轴以相等的角速度旋转。2.3

等速万向节（三）（2）球笼式由于OA=OB，CA=CB，CO是共边，则两个三角形ΔCOA与ΔCOB全等。故∠COA=∠COB，即两轴相交任意交角α

时，传力的钢球C都位

于交角平分面上。此时钢球中心到主、从动轴轴线的距离a和b相等，从而保证了从动轴与主动轴以相等的角速度旋转。2.3

等速万向节（四）移动式球笼万向节伸缩型球笼式万向节（VL节）的内外滚道是圆筒形的，在传递转矩过程中，星形套与筒形壳可以沿轴向相对移动，故可省去其他万向传动装置中必须有的滑动花键。这不仅使结构简化，而且由于星形套与筒形壳之间的轴向相对移动是通过钢球沿内外滚道滚动来实现的，与滑动花键相比，其阻力小，最适用于断开式驱动桥。2.3

等速万向节（四）移动式球笼万向节2.3

等速万向节（五）（3）

Tripod

Universal

Joint（三枢轴万向节）这种万向节包括3个位于同一平面内互成120

°的枢轴，它们的轴线交于输入轴上一点，并且垂直于驱动轴。每个枢轴上装有一个滚子，可以在相应的钟形壳内的三个轨道里进行滚动滑移。2.3

等速万向节（六）（4）球铰柱塞式万向节（非汽车用）2.4

挠性万向节挠性万向节是由橡胶件将主 轴叉交错连接而成，依靠橡胶件的弹性变形，能够实现转动轴线的小角度偏转和微小轴向位移（3゜～5゜），吸收传动系中的冲击载荷和衰减扭转振动，具有结构简单，无需润滑等优点。3

传动轴（一）在有一定距离的两部件之间采用万向传动装置传递动力时，一般需要在万向节之间安装传动轴。若两部件之间的距离会发生变化，而万向节又没有伸缩功能时，可将传动轴做成两段，用滑动花键相连接。为减小传动轴花键连接部分的轴向滑动阻力和摩损，需加注润滑脂进行润滑，也可以对花键进行磷化处理或

喷涂尼龙层，或是在花键槽内设置滚动元件。3

传动轴（二）在采用独立悬架连接的驱动桥上，差速器与驱动轮之间的传动轴又称为驱动半轴。在工作时，差速器与驱动轮之间的距离变化是靠内侧移动式万向节来适应的。3

传动轴（三）传动轴动平衡问题传动轴在高速旋转时，任何质量的偏移都会导致剧烈振动。生产厂家在把传动轴与万向节组装后，都进行

动平衡。经过动平衡的传动轴两端一般都点焊有平衡片，拆卸后重装时要