第17章萬向傳動裝置

1、本章學習的主要內(nèi)容：本章學習的主要內(nèi)容：萬向節(jié)的分類、結(jié)構(gòu)和工作原理；萬向節(jié)的分類、結(jié)構(gòu)和工作原理；幾種典型結(jié)構(gòu)萬向節(jié)的特點和應(yīng)用；幾種典型結(jié)構(gòu)萬向節(jié)的特點和應(yīng)用；傳動軸與中間支承。傳動軸與中間支承。第第1節(jié)節(jié) 概概 述述1.1 萬向傳動裝置的組成和功用萬向傳動裝置的組成和功用萬向節(jié)萬向節(jié)傳動軸傳動軸中間支承中間支承萬向傳動裝置的組成：萬向傳動裝置的組成： 萬向傳動裝置由：萬向節(jié)、傳動軸組成，在有些場合還萬向傳動裝置由：萬向節(jié)、傳動軸組成，在有些場合還要加裝中間支承。要加裝中間支承。 萬向傳動裝置的功用：萬向傳動裝置的功用： 萬向傳動裝置的功用是實現(xiàn)汽車上任何一對軸線相交且萬向傳動裝置的功用是

2、實現(xiàn)汽車上任何一對軸線相交且位置相對變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞。位置相對變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞。 1.2 萬向傳動裝置在萬向傳動裝置在汽車上的應(yīng)用場合汽車上的應(yīng)用場合1.2 萬向傳動裝置在汽車上的應(yīng)用場合萬向傳動裝置在汽車上的應(yīng)用場合變速器和驅(qū)動橋之間：變速器和驅(qū)動橋之間：變速器和分動器之間：變速器和分動器之間：在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中的主減速器與轉(zhuǎn)向車輪之間：在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中的主減速器與轉(zhuǎn)向車輪之間：在動力輸出裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中：在動力輸出裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中： 消除變速器與驅(qū)動橋之間的相對運動帶來的不利影響。在變速器消除變速器與驅(qū)動橋之間的相對運動帶來的不利影響。在變速器和驅(qū)動橋的距離較遠時，將傳動軸分成兩

3、段，并加中間支承，并免系和驅(qū)動橋的距離較遠時，將傳動軸分成兩段，并加中間支承，并免系統(tǒng)的共振、提高傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速和工作可靠性。統(tǒng)的共振、提高傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速和工作可靠性。 在變速器與分動器分開安裝的場合，二者之間存在制造和安裝誤在變速器與分動器分開安裝的場合，二者之間存在制造和安裝誤差和車架變型引起的不利影響，因此采用萬向傳動裝置。多軸汽車如差和車架變型引起的不利影響，因此采用萬向傳動裝置。多軸汽車如果采用非貫通式布置方案，其后橋傳動軸需要加中間支承。果采用非貫通式布置方案，其后橋傳動軸需要加中間支承。 在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中需要該橋即能滿足車輪轉(zhuǎn)向又能不間斷驅(qū)動力傳在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中需要該橋即能滿足車

4、輪轉(zhuǎn)向又能不間斷驅(qū)動力傳遞，因此在板軸靠近車輪處需要采用萬向傳動。在采用獨立懸架時，遞，因此在板軸靠近車輪處需要采用萬向傳動。在采用獨立懸架時，還需要在靠近主減速器處也要加萬向節(jié)，滿足左右半軸的跳動條件。還需要在靠近主減速器處也要加萬向節(jié)，滿足左右半軸的跳動條件。在變速箱與分動器之間在變速箱與分動器之間在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中的轉(zhuǎn)減速器與轉(zhuǎn)向車輪之間轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中的轉(zhuǎn)減速器與轉(zhuǎn)向車輪之間變速器和驅(qū)動橋之間變速器和驅(qū)動橋之間第第2節(jié)節(jié) 萬向節(jié)萬向節(jié)2.1 萬向節(jié)的分類萬向節(jié)的分類按在扭轉(zhuǎn)方向上是否存在明顯的彈性變型，分為：按在扭轉(zhuǎn)方向上是否存在明顯的彈性變型，分為：剛性萬向節(jié)：剛性萬向

5、節(jié)：撓性萬向節(jié)：撓性萬向節(jié)：傳動零件為彈性的，靠彈性零件的變形來消除部件之間的傳動零件為彈性的，靠彈性零件的變形來消除部件之間的相對運動引起的不利影響，具有緩沖和減振作用。常用在相對運動引起的不利影響，具有緩沖和減振作用。常用在兩軸交角較小、且只有微量相對運動位移的場合。兩軸交角較小、且只有微量相對運動位移的場合。傳動零件為剛性的，靠剛性的鉸鏈連接，并傳動動力，分傳動零件為剛性的，靠剛性的鉸鏈連接，并傳動動力，分為：不等速萬向節(jié)（十字軸）、準等速萬向節(jié)（雙聯(lián)式、為：不等速萬向節(jié)（十字軸）、準等速萬向節(jié)（雙聯(lián)式、三銷軸式）和等速萬向節(jié)（三銷軸式）和等速萬向節(jié)（球叉式、球籠式球叉式、球籠式）十字軸

6、萬向節(jié)十字軸萬向節(jié)雙聯(lián)軸萬向節(jié)雙聯(lián)軸萬向節(jié)球叉式萬向節(jié)球叉式萬向節(jié)撓性萬向節(jié)撓性萬向節(jié)特點：結(jié)構(gòu)簡單、零部件少、工作可靠、效率高，允許兩特點：結(jié)構(gòu)簡單、零部件少、工作可靠、效率高，允許兩軸之間的轉(zhuǎn)角軸之間的轉(zhuǎn)角1520度。度。2.2 十字軸剛性萬向節(jié)十字軸剛性萬向節(jié)萬向節(jié)叉萬向節(jié)叉萬向節(jié)叉萬向節(jié)叉十字軸十字軸十字軸萬向節(jié)的十字軸萬向節(jié)的損壞形式：損壞形式：軸徑磨損；軸徑磨損；滾針軸承磨損。滾針軸承磨損。滾針軸承的軸向定位方式：滾針軸承的軸向定位方式：蓋板式；蓋板式；內(nèi)擋圈定位方式；內(nèi)擋圈定位方式；外擋圈固定方式。外擋圈固定方式。a.十字軸剛性萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)十字軸剛性萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)b.十字軸剛性萬向

7、節(jié)的潤滑十字軸剛性萬向節(jié)的潤滑加油口加油口c.十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性 單個萬向節(jié)在輸入軸和輸出軸夾角不為零時，其兩軸的瞬間單個萬向節(jié)在輸入軸和輸出軸夾角不為零時，其兩軸的瞬間角速度不相等。角速度不相等。當輸入軸勻速轉(zhuǎn)動時，輸出軸的轉(zhuǎn)速則周期性當輸入軸勻速轉(zhuǎn)動時，輸出軸的轉(zhuǎn)速則周期性的變化的變化，我們稱之為十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性。，我們稱之為十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性。 原因：輸入軸和輸出軸之間存在的夾角。原因：輸入軸和輸出軸之間存在的夾角。 結(jié)果：輸出軸的速度不等于輸入軸的速度，并呈周期性變化。結(jié)果：輸出軸的速度不等于輸入軸的速度，并呈周期性變化。 影響：引起

8、傳動軸的扭轉(zhuǎn)振動，并因此產(chǎn)生交變載荷，影響影響：引起傳動軸的扭轉(zhuǎn)振動，并因此產(chǎn)生交變載荷，影響傳動軸的壽命；并且交角越大時，兩軸之間的不等速性越強烈。傳動軸的壽命；并且交角越大時，兩軸之間的不等速性越強烈。 十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性十字軸剛性萬向節(jié)的不等速性不等速性產(chǎn)生的過程：不等速性產(chǎn)生的過程：4個平面：個平面：輸入軸和輸出軸平面輸入軸和輸出軸平面P1；輸入軸與主動叉平面輸入軸與主動叉平面P2；輸出軸與從動叉平面輸出軸與從動叉平面P3；十字軸平面十字軸平面P4。P2與與P3的角度為的角度為;P2與與P4的角度為的角度為90-;不等速性產(chǎn)生的過程：不等速性產(chǎn)生的過程：21設(shè)輸入軸轉(zhuǎn)動了設(shè)輸入

9、軸轉(zhuǎn)動了1，輸出軸轉(zhuǎn)動了輸出軸轉(zhuǎn)動了2，則輸出軸在十字軸則輸出軸在十字軸平面內(nèi)轉(zhuǎn)過了平面內(nèi)轉(zhuǎn)過了2，且與且與1 相等。相等。 等效于十字軸平面轉(zhuǎn)過了等效于十字軸平面轉(zhuǎn)過了1。不等速性產(chǎn)生的過程：不等速性產(chǎn)生的過程：2 與與2 存在如下關(guān)系：存在如下關(guān)系： tg 2 =tg 2 cos 即即 tg 1 =tg 2 cos 2=arc tg(tg 1cos )上式對時間求導(dǎo)：上式對時間求導(dǎo)：2=cos/(1-sin 2 cos 2 1 ) *1轉(zhuǎn)矩公式：轉(zhuǎn)矩公式： T1=cos/(1-sin 2 cos 2 1 ) T22 /1 =cos/(1-sin 2 cos 2 1 )假設(shè)假設(shè)1 不變，不變

10、， 2 隨輸入軸旋轉(zhuǎn)角度的變化而周期性的隨輸入軸旋轉(zhuǎn)角度的變化而周期性的變化，其周期為變化，其周期為，其值在其值在0、 、2 時最大時最大 ；在；在/2、3 /2時最小。時最小。 從從tg 2 =tg 1 /cos 可知，可知， 越大，越大， 2 的最大值越大，的最大值越大，與與1的差值就越大，不等速現(xiàn)象就越劇烈。的差值就越大，不等速現(xiàn)象就越劇烈。不等速性是指輸入軸在每一周的時間歷程，角速度不勻不等速性是指輸入軸在每一周的時間歷程，角速度不勻速。輸入軸與輸出軸的平均角速度相等；速。輸入軸與輸出軸的平均角速度相等；d. 十字軸剛性萬向節(jié)的等速條件十字軸剛性萬向節(jié)的等速條件 單個十字軸萬向節(jié)傳動會

11、產(chǎn)生不等速的不利影響，為了克單個十字軸萬向節(jié)傳動會產(chǎn)生不等速的不利影響，為了克服不等速現(xiàn)象，十字軸應(yīng)該成對使用。服不等速現(xiàn)象，十字軸應(yīng)該成對使用。等速條件：等速條件：第一萬向節(jié)兩軸夾角與第二萬向節(jié)兩軸夾角相等；第一萬向節(jié)兩軸夾角與第二萬向節(jié)兩軸夾角相等；第一萬向節(jié)從動叉與第二萬向節(jié)兩軸從動叉在同一個平面。第一萬向節(jié)從動叉與第二萬向節(jié)兩軸從動叉在同一個平面。上述等速條件只有在獨立懸架中才可能實現(xiàn)。上述等速條件只有在獨立懸架中才可能實現(xiàn)。2.3 準等速萬向節(jié)與等速萬向節(jié)準等速萬向節(jié)與等速萬向節(jié)a.準等速萬向節(jié)準等速萬向節(jié)雙聯(lián)式萬向節(jié)雙聯(lián)式萬向節(jié)等速原理：十字軸萬向節(jié)的等速條件。等速原理：十字軸萬向

12、節(jié)的等速條件。結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點： 相當于傳動軸長度最短的雙十相當于傳動軸長度最短的雙十字軸萬向節(jié)傳動機構(gòu)。字軸萬向節(jié)傳動機構(gòu)。 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，制造方結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，制造方便；便； 在雙聯(lián)叉平分兩軸間的夾角情在雙聯(lián)叉平分兩軸間的夾角情況下，可實現(xiàn)等速傳動。一般設(shè)置況下，可實現(xiàn)等速傳動。一般設(shè)置分度機構(gòu)保證兩軸與傳力點連線的分度機構(gòu)保證兩軸與傳力點連線的夾角接近相等，從而使兩軸的速度夾角接近相等，從而使兩軸的速度差盡量小。差盡量小。雙聯(lián)叉雙聯(lián)叉a.準等速萬向節(jié)準等速萬向節(jié)雙聯(lián)式萬向節(jié)雙聯(lián)式萬向節(jié)雙聯(lián)叉雙聯(lián)叉輸入軸輸入軸輸出軸輸出軸分度機構(gòu)分度機構(gòu)a.準等速萬向節(jié)準等速萬向節(jié)三銷軸式準等

13、速萬向節(jié)三銷軸式準等速萬向節(jié)三銷軸三銷軸三銷軸三銷軸主動偏心叉主動偏心叉從動偏心叉從動偏心叉三銷軸軸線組成的平面平分兩軸間的夾角。三銷軸軸線組成的平面平分兩軸間的夾角。特點：允許的兩軸夾角較大，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中使用可以提高車特點：允許的兩軸夾角較大，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中使用可以提高車輛機動性。輛機動性。b.等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)等速原理：在結(jié)構(gòu)上保證萬向節(jié)在工作過程中，其傳力點永等速原理：在結(jié)構(gòu)上保證萬向節(jié)在工作過程中，其傳力點永遠位于兩軸交線的平分面上。遠位于兩軸交線的平分面上。等速傳動的原理等速傳動的原理b.等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)球叉式等速萬向節(jié)球叉式等速萬向節(jié)中心鋼球中心鋼球從動叉從動叉主動叉主動叉

14、鎖銷鎖銷定位銷定位銷傳動鋼球傳動鋼球球叉式等速萬向節(jié)球叉式等速萬向節(jié)結(jié)構(gòu)實例結(jié)構(gòu)實例等速原理等速原理b.等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)球叉式等速萬向節(jié)球叉式等速萬向節(jié)特點：特點：從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了兩軸的轉(zhuǎn)速相等；從結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了兩軸的轉(zhuǎn)速相等；最大轉(zhuǎn)角最大轉(zhuǎn)角3235度，適合于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中；度，適合于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中；壽命短，鋼球與凹槽的磨損快。壽命短，鋼球與凹槽的磨損快。采用壓力裝配的球叉式等速萬向節(jié)的拆卸不便。采用壓力裝配的球叉式等速萬向節(jié)的拆卸不便。b.等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)球籠式等速萬向節(jié)球籠式等速萬向節(jié) 球籠式等速萬向節(jié)按主、從動叉在傳遞轉(zhuǎn)矩的過程中是否球籠式等速萬向節(jié)按主、從動叉在傳遞轉(zhuǎn)矩的過程中是否產(chǎn)

15、生軸向位移分為：產(chǎn)生軸向位移分為： 固定型球籠式萬向節(jié)（固定型球籠式萬向節(jié)（RF節(jié)）節(jié)） 伸縮型球籠式萬向節(jié)（伸縮型球籠式萬向節(jié)（VL節(jié)）節(jié)）RF節(jié)節(jié)VL節(jié)節(jié)b.等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)球籠式等速萬向節(jié)球籠式等速萬向節(jié)RF節(jié)節(jié)主動軸主動軸保持架保持架球型殼球型殼星型套星型套RF節(jié)節(jié)固定型球籠式等速萬向節(jié)的等速原理固定型球籠式等速萬向節(jié)的等速原理固定型球籠式等速萬向節(jié)的特點固定型球籠式等速萬向節(jié)的特點允許兩軸間的夾角較大允許兩軸間的夾角較大4550度，適合于用在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的度，適合于用在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的車輪側(cè)。車輪側(cè)。與球叉式相比：承載能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸方便。與球叉式相比：承載能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸方便。制造精度要求高。應(yīng)用日益廣泛。制造精度要求高。應(yīng)用日益廣泛。b.等速萬向節(jié)等速萬向節(jié)球籠式等速萬向節(jié)球籠式等速萬向節(jié)伸縮性球籠式萬向節(jié)（伸縮性球籠式萬向節(jié)（VL節(jié)）節(jié)）VL節(jié)節(jié)伸縮型球籠式等速萬向節(jié)的特點伸縮型球籠式等速萬向節(jié)的特點允許兩軸間的夾角較大允許兩軸間的夾角較大2025度，在傳遞動力的過程中，度，在傳