汽车构造（下册） 课件 第16章 万向传动装置

第16章万向传动装置2025/1/2116.1概述16.2万向节16.3传动轴和中间支承第16章

万向传动装置2教学目的与要求了解万向传动装置的组成、作用等基本知识；掌握普通十字轴万向节的结构和工作原理；掌握等速万向节的结构和工作原理；了解传动轴和中间支承的基本知识；教学重点与难点普通十字轴万向节的结构和工作原理；等速万向节的结构和工作原理。第16章万向传动装置1.万向传动装置的组成和功用1）功用：在轴线相交且相对位置及轴间夹角经常变化的转轴之间传递动力。2）组成：万向节、传动轴、中间支承16.1概述万向传动装置工作演示16.1概述2.万向传动装置在汽车上的应用1）变速器与驱动桥之间2）变速器与分动器之间3）转向驱动桥与断开式驱动桥之间4）转向操纵机构中16.1概述变速器分动器作用：保证不在同一轴线上的两轴之间可靠地传递动力。分类：16.2万向节刚性万向节不等速万向节等速万向节准等速万向节柔（挠）性万向节十字轴式三销轴式、双联式球叉式、球笼式又称普通万向节，其结构简单、传动可靠、效率高，且允许两传动轴之间的最大交角为15°～20°。1.结构一、十字轴式刚性万向节1）组成：十字轴、万向节叉、滚针轴承等安全阀的作用是当十字轴内腔润滑脂压力超过允许值时，安全阀阀打开，润滑脂外溢，使油封不会因油压过高而损坏。1.结构2）十字轴润滑油道一、十字轴式刚性万向节图16-5润滑油道及密封装置1－油封挡盘2－油封3－油封座4－油嘴采用橡胶油封，起到安全阀的作用。当十字轴内腔油压过大时，多余的润滑油从油封内圆表面与十字轴轴颈接触处溢出，故无需安装安全阀。1.结构3）滚针轴承轴向定位方式一、十字轴式刚性万向节①盖板固定式—工作可靠，拆装方便,但零件数目较多。②挡圈固定式—分外挡圈和内挡圈固定式，工作可靠，零件少，结构简单。③瓦盖固定式—分成两半用螺钉连接起来。拆装方便，使用可靠，但加工工艺较复杂。2.十字轴式万向节的不等速特性一、十字轴式刚性万向节传动的不等速性是指从动轴在一圈内，其角速度时而大于主动轴的角速度，时而小于主动轴的角速度的现象。2.十字轴式万向节的不等速特性1）主动叉在垂直位置，十字轴旋转平面与主动轴垂直时:一、十字轴式刚性万向节设主动叉轴1以等角速ω1旋转，从动叉轴2与主动叉轴1有一夹角α。其角速度为ω2，十字轴旋转半径OA=OB=r。当万向节处于如图a)所示位置时，由于主、从动叉轴在十字轴上A点的瞬时线速度相等，为：

2.十字轴式万向节的不等速特性2）主动叉在水平位置，十字轴旋转平面与从动轴垂直时一、十字轴式刚性万向节

结论：十字轴式万向节在传动过程中，主、从动轴的转速是不相等的；如果主动轴以等角速度转动，则从动轴转动时快时慢，变化周期为180°。但主动轴转过一周，从动轴也转一周，所以主、从动轴的平均转速是相等的。2.十字轴式万向节的不等速特性2）主动叉在水平位置，十字轴旋转平面与从动轴垂直时一、十字轴式刚性万向节右图c为主、从动轴转角差（φ1-φ2）随主动轴转角φ1的变化关系。在0°~90°范围内，从动轴相对于主动轴是超前的，即φ2>φ1，且在φ1=45°时达到最大值，随后差值减小。主动轴转到90°，从动轴也转到90°.从90°~180°范围内，情况刚好相反。2.十字轴式万向节的不等速特性单个十字轴万向节的不等速性危害：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及振动噪声，影响零部件使用寿命。为避免这一缺陷，在汽车上均采用两个普通万向节，且中间以传动轴相连，利用第二个万向节的不等速效应来抵消第一个万向节的不等速效应，从而实现输入轴与输出轴等角速传动。一、十字轴式刚性万向节3.双十字轴式万向节的运动特性实现两轴间的等角速传动必须满足两个条件：1）第一万向节两轴间夹角α1与第二万向节两轴间夹角α2相等，即α1=α22）第一万向节从动叉2与第二万向节主动叉3处于同一平面内。一、十字轴式刚性万向节图16-9双十字轴刚性万向节等速传动布置图1、3－主动叉2、4－从动叉3.双十字轴式万向节的运动特性满足上述两条件的等速传动有两种排列方式：1）平行排列2）等腰三角形排列一、十字轴式刚性万向节图16-10双十字轴刚性万向节等速传动的排列方式a)平行排列b)等腰三角形排列1-输入轴2-输出轴3-传动轴准等速万向节是根据双十字轴万向节实现等速传动的原理设计的。1.双联式万向节将传动轴缩至最小的万向节等速传动装置。组成：由两个十字轴万向节组合而成。二、准等速万向节双联叉传动轴长度缩减至最短主动叉轴两个在同一平面内的万向节叉当α1=α2

时，轴1和轴2的角速度相等

应用：中吨位以上的越野车.1.双联式万向节二、准等速万向节图16-12双联式万向节的结构1、6-万向节叉2-球碗座3-衬套4-防护圈5-双联叉

7-油封8、10-垫圈9-球碗10-弹簧优点：允许所联两轴夹角较大（可达50°），轴承密封性好，效率高，工作可靠，制造方便。缺点：结构较复杂，外形尺寸较大，零件数目较多。2.三销轴式万向节将传动轴缩至最小的万向节等速传动装置。二、准等速万向节组成：两个偏心轴叉，两个三销轴和六个滚针轴承组成。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。特点：允许所联两轴夹角较大(可达45°)，易于密封；外形尺寸较大，零件形状较复杂，所联两轴受附加弯矩和轴向力。应用：个别中型越野车的转向驱动桥。原理：传力点永远位于两轴交点O的角平分面上。下图是用一对大小相同的锥齿轮传动来说明等速万向节的基本原理。两齿轮轮齿接触点P位于两齿轮轴线夹角a的平分面上，由P点到两轴线垂直距离都为r。在P点处两齿轮的圆周速度相同，因此旋转的角速度相同。三、等速万向节若万向节传力点在主、从动轴夹角变化时位于两轴角平分面上，则万向节叉保持等速关系。1.球叉式等速万向节组成：主动叉、从动叉、钢球等。特点：结构简单、能等角速传动、最大夹角32°～33°；但正反转只有两个刚球受力，磨损快。应用：中、小型越野汽车转向驱动桥上。三、等速万向节1.从动叉2.锁止销3.定位销4.传动钢球5.主动叉6.定位钢球1.球叉式等速万向节工作原理：主、从叉曲面凹槽的中心线分别是以O1、O2为圆心的两个半径相等的圆，且圆心O1、O2到万向节中心O的距离相等，这样无论主、从动轴以任何角度相交，传动钢球中心都位于两圆的交点上，从而保证传动钢球始终位于两轴交角α的平分面上，因而保证了等速传动。三、等速万向节2.球笼式等速万向节（1）固定型球笼式等速万向节（RF节）1）组成：球笼保持架、钢球、星形套、球滚道等。2）特点：正反转六个钢球全部参加工作，因而磨损小，寿命长，承载能力强。最大夹角45～50°，灵活性好。3）应用：广泛用于转向驱动桥上。奥迪100和上海桑塔纳轿车半轴外万向节所采用的碗形球笼式万向节三、等速万向节主动轴球笼（保持架）星形套（内滚道）钢球球形壳（外滚道）2.球笼式等速万向节（1）固定型球笼式等速万向节（RF节）三、等速万向节球笼式万向节工作时六个钢球都参与传力，故承载能力强、磨损小、寿命长。它被广泛应用于各种型号的转向驱动桥和独立悬架的驱动桥。1－主动轴2、5－钢带箍3－外罩4－保持架(球笼)6－钢球7－星形套(内滚道)8－球形壳(外滚道)9－卡环2.球笼式等速万向节（1）固定型球笼式等速万向节（RF节）三、等速万向节外滚道中心A与内滚道中心B分别位于万向节中心O的两侧，且到O点的距离相等。钢球中心C到A、B两点的距离也相等，即CA=CB。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。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。1－主动轴4－保持架(球笼)6－钢球7－星形套(内滚道)8－球形壳(外滚道)2.球笼式等速万向节（2）伸缩型球笼式万向节（VL节）三、等速万向节1）结构：2）原理：外球座4为圆筒形，内、外滚道是与轴线平行的直线凹槽(即圆筒形)。在传递转矩过程中，内球座2与外球座4可以相对轴向移动。球笼3的内外球面在轴线方向是偏心的，内球面中心B与外球面中心A分别位于万向节中心O的两边，且OA=OB。同样，钢球中心C到A、B的距离相等，以保证万向节做等角速传动。1-主动轴2-星形套（内滚道）3-保持架（球笼）4-筒形壳（外滚道）5-传力钢球2.球笼式等速万向节（2）伸缩型球笼式万向节（VL节）3）特点：万向节能轴向相对移动，可省去万向传动装置中的滑动花键等伸缩机构，使结构简化，与滑动花键相比滚动阻力小，磨损轻，寿命长（六个钢球都受力）。4）应用：适用于断开式驱动桥上。三、等速万向节图16-20RF节与VL节在转向驱动桥中的布置1-固定型球笼式万向节（RF节）2、4-防尘罩3-传动轴（半轴）5-伸缩型球笼式万向节（VL节）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械干涉。组成：弹性件—橡胶盘、橡胶金属套筒、六角形橡胶圈或其它机构型式。特点：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(3°～5°)和微量轴向位移的万向传动装置。应用：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。消除制造安装误差和车架变形对传动的影响。四、挠性万向节图16-21橡胶金属套筒结构的挠性万向节图16-22弹性连接件1-橡胶块2-金属套筒3-外壳一、传动轴传动轴是万向传动装置中的主要传力部件。一般汽车用空心轴（低碳钢板卷制焊接，质量均匀），重型车：空心轴（无缝钢管）；断开式驱动桥的传动轴用实心轴（传递扭矩大）传动轴和万向节装配后要经过动平衡，故焊有传动片，应按标记安装，以免拆装时误装。16.3传动轴和中间支承因传动轴过长时，自振频率降低，易产生共振，故将其分成两段并加中间支承，中间传动轴前端焊有万向节叉，后端焊有花键轴，其上套装带内花键的凸缘盘；主传动曲前端焊有花键轴，其上套装滑动叉并在花键轴上可轴向滑动，适应变速器与驱动桥相对位置的变化，滑动部位用润滑脂润滑，并用油封(即橡胶伸缩套)防漏、防水、防尘，滑动叉前端装有带小孔的堵盖，保证花键部位伸缩自由。16.3传动轴和中间支承

解放CA1092汽车的万向传动装置

二、中间支承传动轴不易过长，因为过长，自振频率下降，易产生低频共振，常将中间轴分为中间传动轴+主传动轴，并加中间支承。中间支承在安装时，轴向、横向应有一定间隙，以补偿传动轴轴向及角度方向的安装误差，以及车辆行驶过程中由于发动机窜动或车架变形所引起的位移。16.3传动轴和中间支承1-变速器2-中间支承3-驱动桥4-主传动轴5-球轴承6-中间传动轴二、中间支承由于蜂窝形橡胶垫的弹性作用，因此能适应上述安装误差和行驶中出现的位移，此外，还可吸收振动，减小噪声。16.3传动轴和中间支承图16-24蜂窝形橡胶垫式中间支承1－车架横梁2－轴承座3－轴承4－注油嘴5-蜂窝形橡胶垫6－U形支架7－油封蜂窝形橡胶垫式中间支承结构简单，效果良好，应用较为广泛。轴承盖上有黄油嘴，（应朝向传动轴，且向下）二、中间支承摆动式中间支承，可改善轴承的受力情