第十三章 萬向傳動裝置

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1、第十三章　萬向傳動裝置 13。１　概述 ２ 13。２ 萬向節(jié)?3 13．3 傳動軸與中間支承?7 學(xué)習(xí)目標(biāo)：　 1。掌握十字軸式剛性萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和特性； ?2。掌握準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)類型; 3．掌握傳動軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； ?4．了解傳動軸的布置型式及萬向節(jié)的裝配特點(diǎn)。 學(xué)習(xí)方法： 介紹典型萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過實(shí)物和多媒體課件動態(tài)演示相結(jié)合,并和汽車拆裝與調(diào)整實(shí)踐教學(xué)相輔相承，使學(xué)生掌握各萬向傳動裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 學(xué)習(xí)內(nèi)容： §1３.1 概述 ?§13.2 萬向節(jié) §13．3 傳動軸與中間支承 學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 1．十字軸式萬

2、向節(jié)； 2　準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)類型； 3.傳動軸的布置型式及萬向節(jié)的裝配特點(diǎn)。 作業(yè)習(xí)題： 1.汽車傳動系中為什么要設(shè)萬向傳動裝置？該裝置由哪幾部分組成？ 2。萬向節(jié)可分為哪幾種類型? ３．試述十字軸式萬向節(jié)傳動的不等速性,如何實(shí)現(xiàn)等速傳遞？?4.上海桑塔納轎車采用哪些結(jié)構(gòu)型式的萬向節(jié)?各有何特點(diǎn)？?5.簡述依維柯汽車傳動軸的構(gòu)造，裝配時(shí)有哪些要求?為什么？ ６.為什么要設(shè)中間支承?它有哪幾種類型? 1３。1　概述 萬向傳動裝置一般由萬向節(jié)和傳動軸組成，有的還設(shè)置有中間支承.萬向傳動裝置的功用是能在軸間夾角及相互位置經(jīng)常變化的兩轉(zhuǎn)軸之間傳遞動力。

3、 萬向傳動裝置在汽車上應(yīng)用廣泛,主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：如圖１3—１－1 １3。2 萬向節(jié) 萬向節(jié)的功用是保證不在同一軸線上的兩軸之間可靠地傳遞動力。萬向節(jié)按其剛度的大小分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。前者是靠剛性鉸鏈?zhǔn)搅慵鬟f動力，其彈性較小;而后者則是靠彈性元件傳遞動力,其彈性較大,且具有緩沖減振作用，汽車上普遍采用剛性萬向節(jié)。根據(jù)其輸出軸和輸入軸軸線夾角大于零時(shí)傳動的瞬時(shí)角速度是否相等，剛性萬向節(jié)又分為不等速萬向節(jié)、準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)等。 ?。?。2.1　十字軸式剛性萬向節(jié)（不等速萬向節(jié)） 十字軸式剛性萬向節(jié)是目前汽車上應(yīng)用最廣泛的一種萬向節(jié)，它允許兩軸在夾角不大于

4、15°～20°的情況下工作。 　（ 1 )　十字軸式剛性萬向節(jié)構(gòu)造? 如圖1３-2－1 所示，十字軸式剛性萬向節(jié)主要由萬向節(jié)叉和、十字軸及軸承等組成。兩個(gè)萬向節(jié)叉軸分別與主、從動軸相連，其叉形上的孔分別活套在十字軸的兩對軸頸上.當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)動時(shí),從動軸既能隨之轉(zhuǎn)動，又可繞十字軸中心在任意方向擺動。為了減小摩擦和磨損,提高傳動效率，在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔之間裝有由滾針和套筒組成的滾針軸承，并用軸承蓋定位、螺釘緊固，然后用鎖片將螺釘鎖緊。為了潤滑軸承，十字軸內(nèi)鉆有互相貫通的油道，并與潤滑脂嘴、安全閥及四個(gè)軸頸外端面相通。軸頸端面上加工有徑向凹槽，從潤滑脂嘴注入的潤滑脂通過油道、軸頸端

5、部凹槽進(jìn)入軸承的工作面.為防止?jié)櫥瑥妮S承內(nèi)端溢出及外面塵垢進(jìn)入軸承，在十字軸軸頸上套裝有帶金屬殼的毛氈油封。在十字軸中部裝有安全閥,當(dāng)十字軸內(nèi)腔的潤滑脂壓力超過允許值時(shí),安全閥即頂開使油脂外泄，避免因油壓過高而損壞油封。近年來在十字軸式剛性萬向節(jié)上多采用橡膠油封,其密封性能好,且當(dāng)十字軸內(nèi)腔潤滑脂壓力超過允許值時(shí)，潤滑脂即從油封與軸頸配合面溢出,故可以不裝設(shè)安全閥。? ? ?。?2　)十字軸式剛性萬向節(jié)的速度特性 普通的萬向節(jié)傳動，其主動叉是等速傳動的，從動叉是不等速的,當(dāng)主動叉軸以等角速轉(zhuǎn)動時(shí),從動叉軸是不等角速轉(zhuǎn)動的，即主動軸與從動軸的瞬時(shí)角速度不相等。這就是十字軸式剛性萬向

6、節(jié)的速度特性　-　傳動的不等速性。從動軸角速度的變化以 180°為一個(gè)周期,在 1８０°內(nèi)時(shí)快時(shí)慢,且不等速程度隨軸間夾角 α 的增大而增大,但兩軸的平均速度相等。所謂“傳動的不等速性”是指從動軸在轉(zhuǎn)動一周內(nèi)其角速度不均勻而言. 　單十字軸式剛性萬向節(jié)的不等速性，將使從動軸及與其相連的傳動部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動,從而產(chǎn)生附加交變載荷，加劇零件的損壞。從上述分析可以知道，若采用兩個(gè)十字軸式剛性萬向節(jié),中間以傳動軸相連接，利用第二個(gè)萬向節(jié)的不等速效應(yīng)抵消第一個(gè)萬向節(jié)的不等速效應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)兩軸間的等速傳動,因此，要滿足等速轉(zhuǎn)動，必須滿足以下兩個(gè)條件：? 　 a．　傳動軸兩端的萬向節(jié)叉處于同一平

7、面內(nèi);?? 　b。 第一個(gè)萬向節(jié)兩軸之間的夾角　α1 與第二個(gè)萬向節(jié)兩軸之間的夾角 α2　相等。 ?　 1３．２．2　準(zhǔn)等速萬向節(jié) ? 　準(zhǔn)等速萬向節(jié)實(shí)際上是根據(jù)兩個(gè)十字軸式剛性萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動的原理設(shè)計(jì)而成的，只能近似地實(shí)現(xiàn)等速傳動,所以稱為準(zhǔn)等速萬向節(jié)。其結(jié)構(gòu)型式有雙聯(lián)式、三銷軸式?！? ?　　雙聯(lián)式萬向節(jié)是將按等速排列雙十字軸萬向節(jié)中的傳動軸長度縮短至最小而得到的一種萬向節(jié)。雙聯(lián)叉即相當(dāng)于處于同一平面上的兩個(gè)萬向節(jié)叉及傳動軸。欲使軸　1 和 ２　的角速度相等，應(yīng)保證兩軸間的夾角相等,即 ａ l ＝ a 2 。為此，有的雙聯(lián)式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)中裝有分度機(jī)構(gòu),以使雙聯(lián)叉的軸線平分所連二軸

8、的夾角。?? ?。ā。?）雙聯(lián)式?　 雙聯(lián)式萬向節(jié)可使兩軸之間有較大的夾角，并具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、工作可靠等特點(diǎn)，因此在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中應(yīng)用較廣泛。北京切諾基、延安 ＳX21５0 、斯泰爾等汽車均采用了這種結(jié)構(gòu)。 ?　?。?2　）三銷軸式? 　三銷軸式萬向節(jié)主要由主動偏心軸叉　、從動偏心軸叉 、兩個(gè)三銷軸和及六個(gè)軸承等組成。主、從動偏心軸叉分別與內(nèi)、外半軸制為一體,叉孔中心線與叉軸中心線垂直但不相交.三銷軸軸小端軸頸中心線與大端軸承孔中心線重合，裝合時(shí)每個(gè)三銷軸大端兩側(cè)的兩個(gè)軸頸與偏心軸叉上的兩個(gè)叉孔配合，兩個(gè)三銷軸軸小端的軸頸互相插入對方大端的軸承孔內(nèi)，這樣便形成了 Q l －　Q ｌ

9、 ' 、 R　一 R '、 Q 2 - Q 2 ' 三根軸線。 　 三銷軸式萬向節(jié)最大的特點(diǎn)是允許相鄰兩軸有較大的夾角，最大可達(dá) ４5°, 因此用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋可獲得大的轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角.其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)尺寸大。 ? 3　、等速萬向節(jié)??　 等速萬向節(jié)的基本原理是從結(jié)構(gòu)上保證萬向節(jié)在工作過程中，其傳力點(diǎn)始終處于兩軸交角的平分面上。這一原理可用一對大小相同的錐齒輪傳動來說明，如 圖1３ - 9 所示。兩齒輪夾角為　α,　兩齒輪嚙合點(diǎn)　P　位于夾角的平分面上，因此兩個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)的角速度也相等。在汽車上采用較廣泛的等速萬向節(jié)有球叉式和球籠式萬向節(jié)。 ?。?1 ）球叉式萬向節(jié) 　 球

10、叉式萬向節(jié)的構(gòu)造如 圖13—10　所 示，由主動叉、從動叉、四個(gè)傳動鋼球、定心鋼球組成.其主、從動叉分別與內(nèi)、外半軸制為一體，叉內(nèi)各有四條曲面凹槽，裝合后,形成兩條相交的環(huán)形槽，作為鋼球的滾道，四個(gè)傳動鋼球裝于槽中，定心鋼球裝在兩叉中心凹槽內(nèi)，以定中心. ?　　球叉式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，允許軸間最大交角為 32° ~　33°　。但由于工作時(shí)只有兩個(gè)傳動鋼球傳力，而另兩個(gè)鋼球則在反轉(zhuǎn)時(shí)傳力，因此鋼球與滾道之間接觸壓力大,磨損快,影響其使用壽命.所以通常用于中、小型越野汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。? 　　 （ 2 ）球籠式萬向節(jié)　 籠式碗形萬向節(jié)的構(gòu)造 如 圖13—12 所示，主要由內(nèi)球座、球籠

11、、碗形外球座及鋼球等組成。內(nèi)球座通過花鍵與中半軸相連接，用卡環(huán)、隔套和碟形墊圈（軸向彈性)軸向限位。內(nèi)球座的外表面有有六條曲面凹槽，形成內(nèi)滾道.外球座與帶花鍵的外半軸制為一體,內(nèi)表面制有相應(yīng)的六條曲面凹槽,形成外滾道.球籠上有六個(gè)窗孔.裝合后六個(gè)鋼球分別裝于六條凹槽中，并用球籠使之保持在一個(gè)平面內(nèi).動力由中段半軸傳至內(nèi)球座，經(jīng)六個(gè)鋼球、外球座及外半軸傳給轉(zhuǎn)向驅(qū)動輪.? 這種萬向節(jié)允許在軸間最大交角為　42　° 的情況下傳遞轉(zhuǎn)矩,且在工作時(shí)，無論傳動方向如何,所有鋼球全都傳力。與球叉式萬向節(jié)相比,其承載能力大，磨損小面，結(jié)構(gòu)緊湊,拆裝方便,因此應(yīng)用愈來愈廣泛。 １３.3　傳動軸與中間支承

12、 1３．3。1傳動軸 　 　 傳動軸是萬向傳動裝置中的主要傳力部件。通常用來連接變速器（或分動器）和驅(qū)動橋，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋中，則用來連接差速器和驅(qū)動輪?！? 為了減輕傳動軸的質(zhì)量，節(jié)省材料，提高軸的強(qiáng)度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速,傳動軸多為空心軸，一般用厚度為 1 .　5mm ～ 3 ．?。癿m 且厚薄均勻的鋼板卷焊而成。由于傳動軸所連接的兩部分的相對位置經(jīng)常變化,為避免運(yùn)動干涉，前傳動軸上設(shè)有由滑動叉和花鍵軸組成的滑動花鍵連接,使傳動軸的長度能隨傳動距離的變化而伸縮。傳動軸在工作過程中處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài),其轉(zhuǎn)速和所傳遞的轉(zhuǎn)矩都在不斷發(fā)生變化.為了避免由于離心力引起傳動軸的振動.在

13、傳動軸和萬向節(jié)裝配后,必須進(jìn)行平衡試驗(yàn)以滿足不平衡的要求.因此，在有的傳動軸上貼焊有平衡片。平衡后在滑動花鍵部分還制有箭頭標(biāo)記，以便拆裝時(shí)保持二者的相對位置。為了減輕花鍵處的摩擦和磨損,還在花鍵套上裝有滑脂咀、油封和防塵罩等,可對花鍵部位進(jìn)行潤滑并保持清潔。由于萬向傳動裝置中潤滑脂嘴較多，為了加注潤滑脂方便，裝配正確的萬向傳動裝置應(yīng)保證所有潤滑脂嘴處于同一條母線上，且十字軸上的潤滑脂嘴指向傳動軸. １3.３。2傳動軸的布置型式及萬向節(jié)的裝配特點(diǎn) 　　由于驅(qū)動橋與車架是彈性連接的，所以采用十字軸式萬向節(jié)所組成的萬向傳動裝置不可能在任何情況上都保證等速傳動?？紤]到汽車滿載時(shí)傳動系負(fù)荷已很大

14、，此時(shí)應(yīng)盡量減小傳動的不等速程度,以減小慣性附加負(fù)荷；而輕載或空載時(shí)，傳動系負(fù)荷小，傳動軸的扭轉(zhuǎn)變形小，可利用其進(jìn)一步的彈性變形來吸收因傳動的不等速性而產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷,因此，傳動軸的布置及其萬向節(jié)的裝配應(yīng)首先盡量保證汽車滿載時(shí)為等速傳動。 1３。３．３中間支承 　　傳動軸分段時(shí)需加設(shè)中間支承，中間支承除對傳動軸起支承作用外,還應(yīng)能補(bǔ)償傳動軸軸向和角度方向的安裝誤差，以及汽車行駛過程中由于發(fā)動機(jī)竄動或車架變形等引起的位移。 　　普通中間支承通常用彈性元件來滿足上述要求，它主要由軸承及其帶油封的蓋、支架和使軸承與車架間成彈性連接的彈性元件所組成。由于采用彈性支承，傳動軸可在一定范圍內(nèi)向任意方向擺動，并能隨軸承一起作適當(dāng)?shù)妮S向移動，因此能有效地補(bǔ)償安裝誤差及軸向位移.此外,還可以吸收振動、減少噪聲傳導(dǎo)等。這種支承結(jié)構(gòu)簡單，效果良好，應(yīng)用較廣泛。依維柯汽車即采用這種形式. 不足之處，敬請諒解 7 / 7