汽车结构万向传动装置课件

2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第1页第十七章万向传动装置

万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还加装中间支承。汽车上任何一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，均须通过万向传动装置。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第1页第十七章万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第2页a.采用一般由两个万向节和一根传动轴组成的万向传动装置b.在变速器与驱动桥距离较远的情况下。应将传动轴分成两段c.对于双轴驱动的越野汽车d.在三轴驱动的越野汽车中，中后桥的驱动形式有两种，即贯通式e.非贯通式f.对于转向驱动桥,采用独立悬架，则在靠近主减速器处也需要有万向节g.对于转向驱动桥,前驱动轮用非独立悬架，只须在转向轮附近装一个万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第2页a.采用一般由2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第3页万向传动装置万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用与动力输出装置和转向操纵机构。

第一节万向节第二节传动轴和中间支撑2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第3页万向传动装置万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第4页第一节万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第4页第一节万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第5页十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节因其结构简单，传动可靠，效率高，且允许两传动轴之间有较大的交角（一般为15º~20º），故普遍用于各类汽车的传动系中。1.十字轴式刚性万向节的构造及润滑2.十字轴式刚性万向节传动的不等速性3.双万向节传动的等速条件2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第5页十字轴式刚性万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第6页构造

十字轴式万向节的损坏是以十字轴颈和滚针轴承的磨损为标志的，因此润滑与密封直接影响万向节的使用寿命。为了提高密封性能,近年来在十字轴式万向节多采用图17-4所示的橡胶油封。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第6页构造十2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第7页十字轴式刚性万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第7页十字轴式刚性万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第8页十字轴式刚性万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第8页十字轴式刚性万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第9页十字轴式刚性万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第9页十字轴式刚性万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第10页

万向节中常见的滚针轴承的轴向定位方式,除盖板式外,还应用内,外挡圈固定式(图17-5和图17-6)。其特点是工作可靠，零件少，结构简单。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第10页万向节中2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第11页

十字轴式刚性万向节传动的不等速性，单个十字轴式刚性万向节在输入轴和输出轴之间有夹角的情况下，其两轴的角速度是不相等的。主动叉在垂直位置，并且十字轴平面与主动轴垂直的情况2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第11页2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第12页

主动叉在水平位置，并且十字轴平面与从动轴垂直时的情况。当主、从动叉转到所述位置时，从动轴转速小于主动轴转速。

由这两个特殊情况的分析可以看出，十字轴式万向节在转动过程中，主、从动轴的转速是不相等的。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第12页2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第13页图17-7c表示两轴转角差随主动轴转角的变化关系。必须注意的是，所谓的“传动的不等速性”，是指从动轴在一周中角速度不均而言。而主、从动轴的平均转速是相等的，即主动轴转过一周从动轴也转过一周。单万向节转动的不等速性，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，影响部件寿命。两轴交角越大，转角差越大，即万向节转动的不等速性越严重。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第13页图17-7c2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第14页双万向节传动的等速条件①第一万向节两轴间夹角与第二万向节两轴间夹角相等；②第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面内。后一条件完全可以由传动轴和万向节的正确装配保证。但是，前一条件（）只能在采用驱动轮独立悬架时，才有可能通过整车的总布置设计和总装配工艺的保证来实现，2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第14页双万向节传动2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第15页准等速万向节准等速万向节是根据上述双万向节实现等速传动的原理而实现的，常见的有双联式和三销轴式万向节。双联式万向节三销轴式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第15页准等速万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第16页双联式万向节双联式万向节实际上是一套传动轴长度缩减至最小的双万向节等速传动装置。双联式万向节用于转向驱动桥时，可以没有分度机构，但必须在结构上保证双联式万向节中心位于主销轴线与半轴轴线的交点，以保证准等速传动。双联式万向节允许有较大的轴间夹角，且具有结构简单，制造方便，工作可靠等优点，故在转向驱动桥中的应用逐渐增多。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第16页双联式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第17页双联式万向节的结构实例2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第17页双联式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第18页三销轴式万向节三销轴式万向节是双联式万向节演变而来的准等速万向节。三销轴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45º。在转向驱动桥中采用这种万向节可使汽车获得较小的转弯半径，提高汽车的机动性。其缺点是占用空间较大。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第18页三销轴式万向2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第19页球面滚轮式万向节图17-11所示为一种得到较广泛应用的球面滚轮式准等速万向节。装在与万向节轴5制成一体的三根销轴3上的球面滚轮4，可沿与另一万向节轴1相连的筒状体的三个轴向槽2移动，起到伸缩花键的作用。三个球面滚轮与筒状体的槽壁之间可传递转矩。结构上应保证沿圆周等分的三个球面滚轮的轴线始终位于或近似位于万向节两轴夹角的等分面上。该万向节允许的轴间夹角可达43°。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第19页球面滚轮式万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第20页等速万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第20页等速万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第21页等速万向节

球笼式万向节球叉式万向节

等速万向节基本原理2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第21页等速万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第22页基本原理

等速万向节的基本原理是，从结构上保证万向节在工作过程中的传力点永远位于两轴结交点的平分面上。图17-12为一对大小相同的锥齿轮传动示意图。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第22页基本原理2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第23页球叉式万向节球叉式万向节的构造如图17-13所示。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第23页球叉式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第24页这种结构的等角速传动原理可按图17-14来说明

主动叉和从动叉的中心线是以为圆心的两个半径相等的圆，而圆心与万向节中心O的距离相等。因此，在主动轴和从动轴以任何角度相交的情况下，传动钢球中心都位于两圆的交点上，以即所有传动钢球都位于角平分面上，因而保证了等角速传动。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第24页这种结构的等2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第25页

球叉式万向节结构简单，允许最大交角为32º—33º，一般应用于转向驱动桥中，如图17-15所示。

近年来，有些球叉式万向节中省去了定位销和锁止销，中心钢球上也没有凹面，靠压力装配。这样，结构更为简单，但拆装不便。球叉式万向节工作时，只有两个钢球传力，反转时，则由另两个钢球传力。因此，钢球与曲面凹槽之间的单位压力越大，磨损较快，影响使用寿命。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第25页球叉2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第26页球笼式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第26页球笼式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第27页球笼式万向节的等速传动原理

球笼式等角速万向节在两轴最大交角47º的情况下，仍可传递转矩，且在工作时，无论传动方向如何，6个钢球全部传力。与球叉式万向节相比，其承载能力强，结构紧凑，拆装方便，因此应用越来越广泛。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第27页球笼式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第28页伸缩型球笼式万向节（简称VL节）的结构伸缩型球笼式万向节（VL节），在传动驱动桥中均布置在靠传动器一侧（内侧），而轴向不能伸缩的球笼式万向节（RF节）则布置在转向节处（外侧），2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第28页伸缩型球笼式2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第29页挠性万向节挠性万向节依靠其中弹性件变形来保证在相交两轴间传动时不发生机械干涉。弹性件可以是橡胶盘，橡胶金属套筒，六角形橡胶圈或其他结构形式。由于弹性件的弹性变形量有限，故挠性万向节一般用于两轴间夹角不大（3º—5º）和只有微量轴向位移的万向传动场合。它可以消除制造安装误差和车架变形对传动的影响。此外，它还具有能吸收传动系中的冲击载荷和衰减扭转振动，结构简单，无需润滑等优点。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第29页挠性万向节挠2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第30页图17-20所示为原上海SH380A型自卸汽车上用来联接发动机输出轴与液力机械变速器输入轴的挠性万向节。弹性连接件的结构如图17-21所示。两个橡胶块1装在两半对和的外壳3中，每个橡胶块中有一衬套2。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第30页图17-202022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第31页第二节传动轴和中间支撑常见的轻中型货车中，连接变速器与驱动桥的传动轴部件由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成。汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经常变化，为避免运动干涉，传动轴中设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接，以实现传动轴长度的变化。为减少摩损，还装有用以加注滑脂的油嘴、油封、堵塞和防尘套。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第31页第二节传2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第32页传动轴在高速旋转时，由于离心力作用将产生剧烈振动。因此，当传动轴与万向节装配后，必须满足动平衡要求。传动轴过长时，自振频率降低，易产生共振，故常将其分为两段并加中间支承。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第32页传动轴在高速2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第33页2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第33页2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第34页

传动轴分段时须加中间支承。通常中间支承安装在车架横梁上，应能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差以及车辆行驶过程中由于发动机传动或车架等变形所引起的位移。东风EQ1090E型汽车的中间传动轴采用蜂窝软垫式中间支承（图17-25）与车架相连接。

能适应安装误差和行驶中出现的位移。还可吸收振动并减少噪声传导。蜂窝软垫式结构简单，效果良好，应用较广泛。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第34页2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第35页有的汽车采用摆动式中间支承（图17-26）。当发动机轴向窜动时，中间支承可绕支承轴3摆动，改善了轴承的受力状况。此外，橡胶衬套2和5能适应传动轴轴线在横向平面内少量的位置变化。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第35页有的汽车采用2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第36页

东风EQ2080型越野汽车从分动器4（图17-28）到驱动桥10的传动轴，是由后桥中间传动轴6和后桥传动轴9组成2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第36页东风2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第37页中间支承的结构见图17-29。中间支承轴13支与安装在中间支承壳体14内的两个圆锥滚子轴承10上。整个中间支承用两个U形螺栓4和中间支承托板2固定在中桥壳3上，并用两个定位销17在中桥壳上定位。调整垫片9用以调整滚子轴承的紧度。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第37页中间支承的结2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第38页四轮驱动的传动轴2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第38页四轮驱动的传2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第39页第十七章万向传动装置

万向传动装置一般由万向节和传动轴组成，有时还加装中间支承。汽车上任何一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递，均须通过万向传动装置。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第1页第十七章万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第40页a.采用一般由两个万向节和一根传动轴组成的万向传动装置b.在变速器与驱动桥距离较远的情况下。应将传动轴分成两段c.对于双轴驱动的越野汽车d.在三轴驱动的越野汽车中，中后桥的驱动形式有两种，即贯通式e.非贯通式f.对于转向驱动桥,采用独立悬架，则在靠近主减速器处也需要有万向节g.对于转向驱动桥,前驱动轮用非独立悬架，只须在转向轮附近装一个万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第2页a.采用一般由2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第41页万向传动装置万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用与动力输出装置和转向操纵机构。

第一节万向节第二节传动轴和中间支撑2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第3页万向传动装置万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第42页第一节万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第4页第一节万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第43页十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节因其结构简单，传动可靠，效率高，且允许两传动轴之间有较大的交角（一般为15º~20º），故普遍用于各类汽车的传动系中。1.十字轴式刚性万向节的构造及润滑2.十字轴式刚性万向节传动的不等速性3.双万向节传动的等速条件2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第5页十字轴式刚性万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第44页构造

十字轴式万向节的损坏是以十字轴颈和滚针轴承的磨损为标志的，因此润滑与密封直接影响万向节的使用寿命。为了提高密封性能,近年来在十字轴式万向节多采用图17-4所示的橡胶油封。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第6页构造十2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第45页十字轴式刚性万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第7页十字轴式刚性万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第46页十字轴式刚性万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第8页十字轴式刚性万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第47页十字轴式刚性万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第9页十字轴式刚性万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第48页

万向节中常见的滚针轴承的轴向定位方式,除盖板式外,还应用内,外挡圈固定式(图17-5和图17-6)。其特点是工作可靠，零件少，结构简单。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第10页万向节中2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第49页

十字轴式刚性万向节传动的不等速性，单个十字轴式刚性万向节在输入轴和输出轴之间有夹角的情况下，其两轴的角速度是不相等的。主动叉在垂直位置，并且十字轴平面与主动轴垂直的情况2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第11页2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第50页

主动叉在水平位置，并且十字轴平面与从动轴垂直时的情况。当主、从动叉转到所述位置时，从动轴转速小于主动轴转速。

由这两个特殊情况的分析可以看出，十字轴式万向节在转动过程中，主、从动轴的转速是不相等的。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第12页2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第51页图17-7c表示两轴转角差随主动轴转角的变化关系。必须注意的是，所谓的“传动的不等速性”，是指从动轴在一周中角速度不均而言。而主、从动轴的平均转速是相等的，即主动轴转过一周从动轴也转过一周。单万向节转动的不等速性，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，影响部件寿命。两轴交角越大，转角差越大，即万向节转动的不等速性越严重。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第13页图17-7c2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第52页双万向节传动的等速条件①第一万向节两轴间夹角与第二万向节两轴间夹角相等；②第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面内。后一条件完全可以由传动轴和万向节的正确装配保证。但是，前一条件（）只能在采用驱动轮独立悬架时，才有可能通过整车的总布置设计和总装配工艺的保证来实现，2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第14页双万向节传动2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第53页准等速万向节准等速万向节是根据上述双万向节实现等速传动的原理而实现的，常见的有双联式和三销轴式万向节。双联式万向节三销轴式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第15页准等速万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第54页双联式万向节双联式万向节实际上是一套传动轴长度缩减至最小的双万向节等速传动装置。双联式万向节用于转向驱动桥时，可以没有分度机构，但必须在结构上保证双联式万向节中心位于主销轴线与半轴轴线的交点，以保证准等速传动。双联式万向节允许有较大的轴间夹角，且具有结构简单，制造方便，工作可靠等优点，故在转向驱动桥中的应用逐渐增多。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第16页双联式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第55页双联式万向节的结构实例2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第17页双联式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第56页三销轴式万向节三销轴式万向节是双联式万向节演变而来的准等速万向节。三销轴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45º。在转向驱动桥中采用这种万向节可使汽车获得较小的转弯半径，提高汽车的机动性。其缺点是占用空间较大。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第18页三销轴式万向2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第57页球面滚轮式万向节图17-11所示为一种得到较广泛应用的球面滚轮式准等速万向节。装在与万向节轴5制成一体的三根销轴3上的球面滚轮4，可沿与另一万向节轴1相连的筒状体的三个轴向槽2移动，起到伸缩花键的作用。三个球面滚轮与筒状体的槽壁之间可传递转矩。结构上应保证沿圆周等分的三个球面滚轮的轴线始终位于或近似位于万向节两轴夹角的等分面上。该万向节允许的轴间夹角可达43°。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第19页球面滚轮式万2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第58页等速万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第20页等速万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第59页等速万向节

球笼式万向节球叉式万向节

等速万向节基本原理2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第21页等速万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第60页基本原理

等速万向节的基本原理是，从结构上保证万向节在工作过程中的传力点永远位于两轴结交点的平分面上。图17-12为一对大小相同的锥齿轮传动示意图。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第22页基本原理2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第61页球叉式万向节球叉式万向节的构造如图17-13所示。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第23页球叉式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第62页这种结构的等角速传动原理可按图17-14来说明

主动叉和从动叉的中心线是以为圆心的两个半径相等的圆，而圆心与万向节中心O的距离相等。因此，在主动轴和从动轴以任何角度相交的情况下，传动钢球中心都位于两圆的交点上，以即所有传动钢球都位于角平分面上，因而保证了等角速传动。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第24页这种结构的等2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第63页

球叉式万向节结构简单，允许最大交角为32º—33º，一般应用于转向驱动桥中，如图17-15所示。

近年来，有些球叉式万向节中省去了定位销和锁止销，中心钢球上也没有凹面，靠压力装配。这样，结构更为简单，但拆装不便。球叉式万向节工作时，只有两个钢球传力，反转时，则由另两个钢球传力。因此，钢球与曲面凹槽之间的单位压力越大，磨损较快，影响使用寿命。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第25页球叉2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第64页球笼式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第26页球笼式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第65页球笼式万向节的等速传动原理

球笼式等角速万向节在两轴最大交角47º的情况下，仍可传递转矩，且在工作时，无论传动方向如何，6个钢球全部传力。与球叉式万向节相比，其承载能力强，结构紧凑，拆装方便，因此应用越来越广泛。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第27页球笼式万向节2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第66页伸缩型球笼式万向节（简称VL节）的结构伸缩型球笼式万向节（VL节），在传动驱动桥中均布置在靠传动器一侧（内侧），而轴向不能伸缩的球笼式万向节（RF节）则布置在转向节处（外侧），2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第28页伸缩型球笼式2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第67页挠性万向节挠性万向节依靠其中弹性件变形来保证在相交两轴间传动时不发生机械干涉。弹性件可以是橡胶盘，橡胶金属套筒，六角形橡胶圈或其他结构形式。由于弹性件的弹性变形量有限，故挠性万向节一般用于两轴间夹角不大（3º—5º）和只有微量轴向位移的万向传动场合。它可以消除制造安装误差和车架变形对传动的影响。此外，它还具有能吸收传动系中的冲击载荷和衰减扭转振动，结构简单，无需润滑等优点。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第29页挠性万向节挠2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第68页图17-20所示为原上海SH380A型自卸汽车上用来联接发动机输出轴与液力机械变速器输入轴的挠性万向节。弹性连接件的结构如图17-21所示。两个橡胶块1装在两半对和的外壳3中，每个橡胶块中有一衬套2。2022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第30页图17-202022/12/1哈尔滨工业大学（威海）第69页第二节传动轴和中间支撑常见的轻中型货车中，连接变速器与驱