汽車構(gòu)造（下冊(cè)） 第4版 課件 第17章 萬向傳動(dòng)裝置

第17章

萬向傳動(dòng)裝置第一節(jié)

概述在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)或其他系統(tǒng)中,經(jīng)常采用萬向傳動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)一對(duì)軸線相交且相對(duì)位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動(dòng)力傳遞。萬向傳動(dòng)裝置一般主要由萬向節(jié)和傳動(dòng)軸組成,有時(shí)還需加裝中間支承。圖17-11—變速器2—萬向傳動(dòng)裝置3—驅(qū)動(dòng)橋4—后懸架5—車架17.1概述萬向傳動(dòng)裝置在汽車中的應(yīng)用主要在以下幾處:17.1概述1)用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車如圖17-1所示,由于發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器1常裝配在一起,通常稱為動(dòng)力傳動(dòng)總成,通過橡膠或液壓等彈性懸置支承在車架5上,而驅(qū)動(dòng)橋3則通過后懸架4與車架5連接,使得變速器的輸出軸軸線與驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸軸線難以布置得重合。在汽車行駛過程中,由于發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)及不平路面的沖擊等因素引起彈性懸置系統(tǒng)的振動(dòng),使變速器的輸出軸和驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸相對(duì)位置經(jīng)常變化,故兩根軸之間不能剛性地連接,而必須采用一般由兩個(gè)十字軸萬向節(jié)和一根傳動(dòng)軸組成的萬向傳動(dòng)裝置2。如圖17-2b所示,在變速器1與驅(qū)動(dòng)橋4之間距離較遠(yuǎn)的情況下,應(yīng)將傳動(dòng)軸分成兩段(主傳動(dòng)軸3和中間傳動(dòng)軸5),并用三個(gè)十字軸式萬向節(jié)2連接起來,且在中間傳動(dòng)軸后端加裝了中間支承6。這樣,可避免因傳動(dòng)軸過長(zhǎng)而產(chǎn)生高轉(zhuǎn)速下的共振,提高了傳動(dòng)軸的工作可靠性。17.1概述圖17-21—變速器2—十字軸式萬向節(jié)3—主傳動(dòng)軸4—驅(qū)動(dòng)橋5—中間傳動(dòng)軸6、14—中間支承7—分動(dòng)器8—轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋9—前橋傳動(dòng)軸10—中驅(qū)動(dòng)橋11—后橋傳動(dòng)軸12—后驅(qū)動(dòng)橋13—后橋中間傳動(dòng)軸17.1概述2)用于多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車如圖17-2c所示,對(duì)于雙軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車,當(dāng)變速器1與分動(dòng)器7分開布置時(shí),雖然它們都支承在車架上,但由于制造、裝配誤差以及車架變形對(duì)傳動(dòng)的影響,在它們之間也常裝有中間傳動(dòng)軸5。為了將動(dòng)力傳遞給前橋,在分動(dòng)器與轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋8之間設(shè)置了前橋傳動(dòng)軸9。在三軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車中,中、后橋的驅(qū)動(dòng)形式有貫通式(圖17-2d)和非貫通式(圖17-2e)兩種。若采用貫通式結(jié)構(gòu),中驅(qū)動(dòng)橋10和后驅(qū)動(dòng)橋12之間需要采用萬向傳動(dòng)裝置;若采用非貫通式結(jié)構(gòu),在后橋傳動(dòng)軸11的前端也必須設(shè)置中間支承14,并常將其固定于中驅(qū)動(dòng)橋10的殼體上,如圖17-2e所示。對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋,前輪既是轉(zhuǎn)向輪又是驅(qū)動(dòng)輪。作為轉(zhuǎn)向輪,要求它能在最大轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)任意偏轉(zhuǎn)某一角度;作為驅(qū)動(dòng)輪,又要求半軸在車輪偏轉(zhuǎn)過程中不間斷地把動(dòng)力從主減速器傳到車輪。因此,轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸不能制成整體,而要分段,且用萬向節(jié)連接起來,以適應(yīng)汽車行駛時(shí)半軸各段的夾角不斷變化的需要。若前橋采用獨(dú)立懸架,不僅要在轉(zhuǎn)向輪附近安裝一個(gè)萬向節(jié),而且在靠近主減速器處也需要有萬向節(jié),如圖17-2f所示;若前橋采用非獨(dú)立懸架,只需在轉(zhuǎn)向輪附近安裝一個(gè)萬向節(jié),如圖17-2g所示。3)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的半軸4)在汽車的動(dòng)力輸出裝置和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)中也常采用萬向傳動(dòng)裝置第二節(jié)

萬向節(jié)17.2萬向節(jié)萬向節(jié)是轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸之間實(shí)現(xiàn)變角度傳遞動(dòng)力的基本部件,按其在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性,可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)的動(dòng)力是靠零件之間的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞的;而撓性萬向節(jié)的動(dòng)力則是靠彈性零件傳遞的,且有一定的緩沖減振作用。剛性萬向節(jié)根據(jù)其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)又可分為不等速萬向節(jié)、準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)三種形式。17.2萬向節(jié)最為常用的不等速萬向節(jié)是十字軸式萬向節(jié),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)可靠、效率高,且允許兩傳動(dòng)軸之間有較大的夾角(一般為15°~20°),故廣泛應(yīng)用于各類汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中。一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)十字軸式萬向節(jié)的基本構(gòu)造如圖17-3所示,一般由一個(gè)十字軸4、兩個(gè)萬向節(jié)叉2、6和滾針軸承等組成。兩個(gè)萬向節(jié)叉上的孔分別松套在十字軸的兩對(duì)軸頸上。為了減少摩擦損失,提高傳動(dòng)效率,在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔之間裝有由滾針8和套筒9組成的滾針軸承。然后,用螺釘和軸承蓋1將套筒固定在萬向節(jié)叉上,并用鎖片將螺釘鎖緊,以防止軸承在離心力作用下從萬向節(jié)叉內(nèi)脫出。這樣,當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)軸既可隨之轉(zhuǎn)動(dòng),又可繞十字軸中心在任意方向擺動(dòng)。十字軸上具有中空內(nèi)腔,并有油路通向十字軸軸頸,潤(rùn)滑油可從注油嘴3注入十字軸內(nèi)腔并流到軸頸表面,以潤(rùn)滑滾針軸承。為避免潤(rùn)滑油流出及塵垢進(jìn)入軸承,在十字軸的軸頸上套有裝在金屬座圈內(nèi)的毛氈油封7。在十字軸的中部還裝有帶彈簧的溢流閥5,如果十字軸內(nèi)腔的潤(rùn)滑油壓力大于允許值,溢流閥即被頂開,潤(rùn)滑油外溢,使油封不致因油壓過高而損壞。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-31—軸承蓋2、6—萬向節(jié)叉3—注油嘴4—十字軸5—溢流閥7—毛氈油封8—滾針9—套筒17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)為了提高密封性能,在十字軸式萬向節(jié)中多采用如圖17-4所示的橡膠油封2。當(dāng)十字軸內(nèi)腔潤(rùn)滑油壓大于允許值時(shí),多余的潤(rùn)滑油便從橡膠油封內(nèi)圓表面與十字軸軸頸接觸處溢出,所以在十字軸上無須安裝溢流閥,并且防塵、防水效果好。

圖17-41—油封擋盤2—橡膠油封3—油封座4—注油嘴17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)萬向節(jié)中常見的滾針軸承軸向定位方式,主要有蓋板固定式、擋圈固定式、瓦蓋固定式和塑料環(huán)固定式等。

圖17-5a)蓋板固定式b)外擋圈固定式c)內(nèi)擋圈固定式d)瓦蓋固定式e)塑料環(huán)固定式1—彈性蓋板2—軸承座3—滾針軸承4—十字軸5—萬向節(jié)叉6—外擋圈7—內(nèi)擋圈8—填充塑料17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-5a所示為最普通的蓋板固定式軸承軸向定位結(jié)構(gòu)。它工作可靠,拆裝方便,但零件數(shù)目較多。有時(shí)將彈性蓋板1點(diǎn)焊于軸承座2的底部,裝配后,彈性蓋板對(duì)軸承座底部有一定的預(yù)壓力,用來防止高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于離心力作用使十字軸4的端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙,從而引起十字軸的軸向竄動(dòng),并避免了由于這種竄動(dòng)所造成的對(duì)傳動(dòng)軸動(dòng)平衡狀態(tài)的破壞。圖17-5a)蓋板固定式17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-5a所示為最普通的蓋板固定式軸承軸向定位結(jié)構(gòu)。它工作可靠,拆裝方便,但零件數(shù)目較多。有時(shí)將彈性蓋板1點(diǎn)焊于軸承座2的底部,裝配后,彈性蓋板對(duì)軸承座底部有一定的預(yù)壓力,用來防止高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于離心力作用使十字軸4的端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙,從而引起十字軸的軸向竄動(dòng),并避免了由于這種竄動(dòng)所造成的對(duì)傳動(dòng)軸動(dòng)平衡狀態(tài)的破壞。圖17-5b)外擋圈固定式c)內(nèi)擋圈固定式擋圈固定式分為外擋圈固定式(圖17-5b)和內(nèi)擋圈固定式(圖17-5c)兩種。它們的特點(diǎn)是工作可靠、零件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-5a所示為最普通的蓋板固定式軸承軸向定位結(jié)構(gòu)。它工作可靠,拆裝方便,但零件數(shù)目較多。有時(shí)將彈性蓋板1點(diǎn)焊于軸承座2的底部,裝配后,彈性蓋板對(duì)軸承座底部有一定的預(yù)壓力,用來防止高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于離心力作用使十字軸4的端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙,從而引起十字軸的軸向竄動(dòng),并避免了由于這種竄動(dòng)所造成的對(duì)傳動(dòng)軸動(dòng)平衡狀態(tài)的破壞。圖17-5d)瓦蓋固定式擋圈固定式分為外擋圈固定式(圖17-5b)和內(nèi)擋圈固定式(圖17-5c)兩種。它們的特點(diǎn)是工作可靠、零件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。瓦蓋固定式結(jié)構(gòu)(圖17-5d)中的萬向節(jié)叉與十字軸軸頸配合的圓孔不是一個(gè)整體,而是分成兩半再用螺釘連接起來。這種結(jié)構(gòu)具有拆裝方便、使用可靠的優(yōu)點(diǎn),但加工工藝較復(fù)雜。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)圖17-5a所示為最普通的蓋板固定式軸承軸向定位結(jié)構(gòu)。它工作可靠,拆裝方便,但零件數(shù)目較多。有時(shí)將彈性蓋板1點(diǎn)焊于軸承座2的底部,裝配后,彈性蓋板對(duì)軸承座底部有一定的預(yù)壓力,用來防止高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于離心力作用使十字軸4的端面與軸承座底之間出現(xiàn)間隙,從而引起十字軸的軸向竄動(dòng),并避免了由于這種竄動(dòng)所造成的對(duì)傳動(dòng)軸動(dòng)平衡狀態(tài)的破壞。圖17-5e)塑料環(huán)固定式擋圈固定式分為外擋圈固定式(圖17-5b)和內(nèi)擋圈固定式(圖17-5c)兩種。它們的特點(diǎn)是工作可靠、零件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。瓦蓋固定式結(jié)構(gòu)(圖17-5d)中的萬向節(jié)叉與十字軸軸頸配合的圓孔不是一個(gè)整體,而是分成兩半再用螺釘連接起來。這種結(jié)構(gòu)具有拆裝方便、使用可靠的優(yōu)點(diǎn),但加工工藝較復(fù)雜。塑料環(huán)固定式結(jié)構(gòu)(圖17-5e)是在軸承座2的外圓和萬向節(jié)叉5的軸承孔中部開有環(huán)形槽,當(dāng)滾針軸承3以間隙配合裝入萬向節(jié)叉到正確位置時(shí),將填充塑料8經(jīng)萬向節(jié)叉上的小孔壓注到環(huán)槽中,待萬向節(jié)叉上另一與環(huán)槽相互垂直的小孔有塑料溢出時(shí),表明塑料已充滿環(huán)槽。這種結(jié)構(gòu)軸向定位可靠,十字軸4的軸向竄動(dòng)小,但拆裝不方便。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)十字軸萬向節(jié)連接法蘭通常有純螺栓孔、端面鍵、牙嵌齒、端面齒等連接方式。圖17-6a)純螺栓孔式b)端面鍵式c)牙嵌齒式d)端面齒式17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)純螺栓孔連接法蘭(圖17-6a)利用高強(qiáng)度螺栓和自鎖緊螺母連接兩端法蘭,利用法蘭的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。此類法蘭設(shè)計(jì)適合傳遞轉(zhuǎn)矩較小,轉(zhuǎn)速較高的萬向連接裝置。圖17-6a)純螺栓孔式17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)純螺栓孔連接法蘭(圖17-6a)利用高強(qiáng)度螺栓和自鎖緊螺母連接兩端法蘭,利用法蘭的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。此類法蘭設(shè)計(jì)適合傳遞轉(zhuǎn)矩較小,轉(zhuǎn)速較高的萬向連接裝置。圖17-6b)端面鍵式端面鍵連接法蘭(圖17-6b)在端面鍵和高強(qiáng)度螺栓的共同作用下,提高了兩端法蘭的結(jié)合性能,同時(shí)也增加了萬向軸轉(zhuǎn)矩的傳遞效率。一般使用于中等沖擊負(fù)荷的設(shè)備場(chǎng)合。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)純螺栓孔連接法蘭(圖17-6a)利用高強(qiáng)度螺栓和自鎖緊螺母連接兩端法蘭,利用法蘭的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。此類法蘭設(shè)計(jì)適合傳遞轉(zhuǎn)矩較小,轉(zhuǎn)速較高的萬向連接裝置。圖17-6c)牙嵌齒式端面鍵連接法蘭(圖17-6b)在端面鍵和高強(qiáng)度螺栓的共同作用下,提高了兩端法蘭的結(jié)合性能,同時(shí)也增加了萬向軸轉(zhuǎn)矩的傳遞效率。一般使用于中等沖擊負(fù)荷的設(shè)備場(chǎng)合。牙嵌齒連接法蘭(圖17-6c)利用法蘭多個(gè)凹凸且均布的牙配合傳遞轉(zhuǎn)矩,法蘭結(jié)合的穩(wěn)定性較好,使用壽命長(zhǎng)。適合重沖擊負(fù)荷,正、反轉(zhuǎn)頻率高的設(shè)備場(chǎng)合。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)1.十字軸式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)純螺栓孔連接法蘭(圖17-6a)利用高強(qiáng)度螺栓和自鎖緊螺母連接兩端法蘭,利用法蘭的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。此類法蘭設(shè)計(jì)適合傳遞轉(zhuǎn)矩較小,轉(zhuǎn)速較高的萬向連接裝置。圖17-6d)端面齒式端面鍵連接法蘭(圖17-6b)在端面鍵和高強(qiáng)度螺栓的共同作用下,提高了兩端法蘭的結(jié)合性能,同時(shí)也增加了萬向軸轉(zhuǎn)矩的傳遞效率。一般使用于中等沖擊負(fù)荷的設(shè)備場(chǎng)合。牙嵌齒連接法蘭(圖17-6c)利用法蘭多個(gè)凹凸且均布的牙配合傳遞轉(zhuǎn)矩,法蘭結(jié)合的穩(wěn)定性較好,使用壽命長(zhǎng)。適合重沖擊負(fù)荷,正、反轉(zhuǎn)頻率高的設(shè)備場(chǎng)合。端面齒連接法蘭(圖17-6d)利用多個(gè)齒來實(shí)現(xiàn)兩端法蘭的連接。法蘭連接自定性好,安裝方便。適合傳遞較大載荷的重型萬向傳動(dòng)裝置。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性單十字軸式萬向節(jié)在輸入軸和輸出軸之間有夾角的情況下,兩轉(zhuǎn)軸的角速度是不相等的。下面就單十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)過程中的兩個(gè)特殊位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,說明它傳動(dòng)的不等速性。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性1)當(dāng)主動(dòng)叉平面在垂直位置,且十字軸平面與主動(dòng)軸軸線垂直時(shí)(圖17-7a):圖17-6a17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性2)當(dāng)主動(dòng)叉平面在水平位置,且十字軸平面與從動(dòng)軸軸線垂直時(shí)(圖17-7b):圖17-6b由上述兩個(gè)特殊位置的分析可以看出,十字軸式萬向節(jié)在傳動(dòng)過程中,主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速是不相等的。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性2)當(dāng)主動(dòng)叉平面在水平位置,且十字軸平面與從動(dòng)軸軸線垂直時(shí)(圖17-7b):圖17-6c17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性2)當(dāng)主動(dòng)叉平面在水平位置,且十字軸平面與從動(dòng)軸軸線垂直時(shí)(圖17-7b):圖17-6c圖17-6a圖17-6b17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)2.單十字軸式萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性2)當(dāng)主動(dòng)叉平面在水平位置,且十字軸平面與從動(dòng)軸軸線垂直時(shí)(圖17-7b):單十字軸萬向節(jié)傳動(dòng)的不等速性將引起從動(dòng)軸及其相連的傳動(dòng)部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng),從而產(chǎn)生附加的交變載荷,影響零部件的壽命。17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)3.雙十字軸式萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性圖17-81、3—主動(dòng)叉2、4—從動(dòng)叉17.2萬向節(jié)一、不等速萬向節(jié)3.雙十字軸式萬向節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性圖17-81、3—主動(dòng)叉2、4—從動(dòng)叉雙萬向節(jié)傳動(dòng)雖能近似地解決等速傳動(dòng)問題,但在某些情況下,如轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的分段半軸間,由于布置上受軸向尺寸限制,而且為了確保轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性,要求轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)角度大(30°~40°),因而上述雙萬向節(jié)傳動(dòng)已難以適應(yīng)。在長(zhǎng)期實(shí)踐過程中,人們創(chuàng)造了各種形式的等速和準(zhǔn)等速萬向節(jié),只要用一個(gè)萬向節(jié),即能實(shí)現(xiàn)或基本實(shí)現(xiàn)等角速傳動(dòng)。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋及獨(dú)立懸架的后驅(qū)動(dòng)橋中,廣泛采用等角速萬向節(jié)。17.2萬向節(jié)二、準(zhǔn)等速萬向節(jié)圖17-91—主動(dòng)軸2—從動(dòng)軸3—雙聯(lián)叉準(zhǔn)等速萬向節(jié)通常是根據(jù)上述雙萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理而設(shè)計(jì)的,例如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式,目前常用的主要是雙聯(lián)式。17.2萬向節(jié)二、準(zhǔn)等速萬向節(jié)圖17-101—主動(dòng)軸2—主動(dòng)叉3—球碗座4—球碗5—從動(dòng)軸6—從動(dòng)叉7—雙聯(lián)叉準(zhǔn)等速萬向節(jié)通常是根據(jù)上述雙萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理而設(shè)計(jì)的,例如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式,目前常用的主要是雙聯(lián)式。圖17-10所示為一種雙聯(lián)式萬向節(jié)的具體結(jié)構(gòu)。在萬向節(jié)從動(dòng)叉6的內(nèi)端有球頭,與球碗4的內(nèi)圓面配合,球碗座3則鑲嵌在萬向節(jié)主動(dòng)叉2內(nèi)端。17.2萬向節(jié)二、準(zhǔn)等速萬向節(jié)球頭與球碗的中心與十字軸中心的連線中點(diǎn)重合。當(dāng)萬向節(jié)從動(dòng)叉6相對(duì)萬向節(jié)主動(dòng)叉2在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)時(shí),雙聯(lián)叉7也被帶動(dòng)偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度,使兩十字軸的中心連線與萬向節(jié)主、從動(dòng)叉軸線之間的夾角差值很小,從而保證輸入、輸出軸的角速度接近相等,其差值在容許范圍內(nèi),故雙聯(lián)式萬向節(jié)具有準(zhǔn)等速性。雙聯(lián)式萬向節(jié)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋時(shí),可以沒有分度機(jī)構(gòu),但必須在結(jié)構(gòu)上保證雙聯(lián)式萬向節(jié)中心位于主銷軸線與半軸軸線的交點(diǎn),以保證準(zhǔn)等速傳動(dòng)。雙聯(lián)式萬向節(jié)允許有較大的軸間夾角(一般可達(dá)50°),軸承密封好,效率高,制造方便,工作可靠;但外形尺寸較大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零件數(shù)目較多,一般主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中。17.2萬向節(jié)三、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)在工作過程中的傳力點(diǎn)永遠(yuǎn)位于主、從動(dòng)軸軸線夾角的平分面上?？捎靡粚?duì)大小相同的錐齒輪傳動(dòng)來說明其基本工作原理。如圖17-11所示,兩齒輪輪齒的接觸點(diǎn)P位于兩齒輪軸線夾角α的平分面上,由P點(diǎn)到兩軸線的垂直距離都等于r。在P點(diǎn)處兩齒輪的圓周速度是相等的,因而兩個(gè)齒輪旋轉(zhuǎn)的角速度也相等。與此相似,若萬向節(jié)的傳力點(diǎn)在主、從動(dòng)軸夾角變化時(shí)始終位于兩軸的角平分面上,則可使兩萬向節(jié)叉保持等角速的關(guān)系。圖17-1117.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)按照鋼球滾道形狀的不同,球叉式萬向節(jié)可分為圓弧滾道型和直槽滾道型兩種類型。圓弧滾道型球叉式萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)如圖17-12所示。主動(dòng)叉5與從動(dòng)叉1分別與內(nèi)、外半軸制成圖17-121—從動(dòng)叉2—鎖止銷3—定位銷4—傳動(dòng)鋼球5—主動(dòng)叉6—定心鋼球一體。在主、從動(dòng)叉上各有四個(gè)圓弧凹槽,裝合后形成兩個(gè)相交的環(huán)形槽作為鋼球滾道。四個(gè)傳動(dòng)鋼球4放在槽中,定心鋼球6裝在兩叉中心的球形凹槽內(nèi),用以確定萬向節(jié)的擺動(dòng)中心。為順利地將鋼球裝入槽內(nèi),在定心鋼球上加工出一個(gè)凹面,凹面中央有一深孔。裝合時(shí),先將定位銷3裝入從動(dòng)叉1內(nèi),并放入定心鋼球6;然后在兩球叉槽中陸續(xù)裝入三個(gè)傳動(dòng)鋼球4,再將定心鋼球6的凹面對(duì)向未放鋼球的凹槽,以便裝入第四個(gè)傳動(dòng)鋼球;而后再將定心鋼球6的孔對(duì)準(zhǔn)從動(dòng)叉孔,提起從動(dòng)叉軸使定位銷插入球孔中,最后將鎖止銷2插入從動(dòng)叉上與定位銷垂直的孔中,以限制定位銷軸向移動(dòng),保證定心鋼球的正確位置。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)

圖17-13球叉式萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,兩軸允許最大夾角為32°~33°。但由于四個(gè)傳動(dòng)鋼球在正向傳動(dòng)時(shí)只有相對(duì)的兩個(gè)傳力,反向傳動(dòng)時(shí),則由另外兩個(gè)相對(duì)的鋼球傳力,故鋼球與凹面槽之間的單位壓力較大,磨損較快,且隨著磨損的增加,傳動(dòng)鋼球與滾道之間的預(yù)緊力逐漸減小直至消失,使主、從動(dòng)叉之間發(fā)生軸向竄動(dòng),破壞了傳動(dòng)的等速性。這種萬向節(jié)一般應(yīng)用于越野汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中,如圖17-14所示。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)圖17-141—定位銷2—鎖止銷3—從動(dòng)叉4—徑向推力軸承5—傳動(dòng)鋼球6—主銷7—油封8—推力軸承9—主動(dòng)叉10—定心鋼球17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)近年來,有些圓弧滾道型球叉式萬向節(jié)中省去了定位銷和鎖止銷,定心鋼球上也沒有凹面,靠壓力來裝配。這樣,結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單,但拆裝困難。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。1.球叉式萬向節(jié)直槽滾道型球叉式萬向節(jié)如圖17-15所示,兩個(gè)球叉上的直槽與軸的中心線傾斜相同的角度且彼此對(duì)稱。兩球叉之間的滾道內(nèi)裝有四個(gè)傳動(dòng)鋼球。圖17-15由于兩球叉中的滾道所處的位置是對(duì)稱的,這就保證了四個(gè)鋼球的中心處于兩軸夾角的等分平面上。這種萬向節(jié)加工比較容易,允許的兩軸夾角不超過20°,在兩叉間允許有一定量的軸間滑動(dòng),從而可省去滑動(dòng)花鍵。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)根據(jù)萬向節(jié)軸向能否運(yùn)動(dòng),球籠式萬向節(jié)分為固定型和伸縮型兩種。固定型球籠式萬向節(jié)的基本結(jié)構(gòu)如圖17-16所示。星形套7以內(nèi)花鍵與主動(dòng)軸1相連,其外表面有6條凹槽,形成內(nèi)滾道。球形殼8的內(nèi)表面有相應(yīng)的6條凹槽,形成外滾道。6個(gè)傳力鋼球6分別裝在各條凹槽中,并由保持架4使之保持在一個(gè)平面內(nèi)。動(dòng)力由主動(dòng)軸1經(jīng)傳力鋼球6、球形殼8輸出。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)圖17-161—主動(dòng)軸2、5—鋼帶箍3—外罩4—保持架(球籠)6—傳力鋼球7—星形套(內(nèi)滾道)8—球形殼(外滾道)9—卡環(huán)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)球籠式萬向節(jié)的等角速傳動(dòng)原理如圖17-17所示。外滾道8的中心A與內(nèi)滾道7的中心B分別位于萬向節(jié)中心O的兩邊,且與O等距離。傳力鋼球6的中心C到A、B兩點(diǎn)的距離也相等。保持架4的內(nèi)外球面、星形套7的外球面和球形殼8的內(nèi)球面均以萬向節(jié)中心O為球心。因此,當(dāng)兩軸夾角變化時(shí),保持架可沿內(nèi)、外球面滑動(dòng),以保持傳力鋼球在一定位置。圖17-17O—萬向節(jié)中心A—外滾道中心B—內(nèi)滾道中心C—鋼球中心α—兩軸夾角(指鈍角)1—主動(dòng)軸2、5—鋼帶箍3—外罩4—保持架(球籠)6—傳力鋼球7—星形套(內(nèi)滾道)8—球形殼(外滾道)9—卡環(huán)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)由圖17-17可見,由于OA=OB,CA=CB,則三角形△COA與△COB全等,因此,∠COA=∠COB,即兩軸相交任意角α?xí)r,其傳力鋼球6的中心C都位于夾角的平分面上。此時(shí),傳力鋼球到主動(dòng)軸1和從動(dòng)軸的距離a和b相等,從而保證了主、從動(dòng)軸以相等的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。圖17-17O—萬向節(jié)中心A—外滾道中心B—內(nèi)滾道中心C—鋼球中心α—兩軸夾角(指鈍角)1—主動(dòng)軸2、5—鋼帶箍3—外罩4—保持架(球籠)6—傳力鋼球7—星形套(內(nèi)滾道)8—球形殼(外滾道)9—卡環(huán)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)球籠式萬向節(jié)在兩軸的最大夾角達(dá)47°的情況下,仍可傳遞轉(zhuǎn)矩,且在工作時(shí),無論傳動(dòng)方向如何,6個(gè)鋼球全部傳力。與球叉式萬向節(jié)相比,其承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便,因此應(yīng)用越來越廣泛。例如,國(guó)產(chǎn)紅旗CA7220型、捷達(dá)、桑塔納、夏利等轎車,其前轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)向節(jié)處均采用這種球籠式等角速萬向節(jié)。圖17-17O—萬向節(jié)中心A—外滾道中心B—內(nèi)滾道中心C—鋼球中心α—兩軸夾角(指鈍角)1—主動(dòng)軸2、5—鋼帶箍3—外罩4—保持架(球籠)6—傳力鋼球7—星形套(內(nèi)滾道)8—球形殼(外滾道)9—卡環(huán)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)伸縮型球籠式萬向節(jié)的基本結(jié)構(gòu)如圖17-18所示。該結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)、外滾道是圓筒形的,在傳遞轉(zhuǎn)矩過程中,星形套2與筒形殼4可以沿軸向相對(duì)移動(dòng),故可省去其他萬向傳動(dòng)裝置中必須有的滑動(dòng)花鍵。這不僅使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,而且由于星形套2與筒形殼4之間的軸向相對(duì)移動(dòng)是通過傳力鋼球5沿內(nèi)、外滾道滾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的,與滑動(dòng)花鍵相比,其滑動(dòng)阻力小,適用于斷開式驅(qū)動(dòng)橋。圖17-181—主動(dòng)軸2—星形套(內(nèi)滾道)3—保持架(球籠)4—筒形殼(外滾道)5—傳力鋼球這種萬向節(jié)保持架的內(nèi)球面中心B與外球面中心A位于萬向節(jié)中心O的兩邊,且與O等距離。鋼球中心C到A、B距離相等,以保證萬向節(jié)的主、從動(dòng)軸做等角速轉(zhuǎn)動(dòng)。17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。2.球籠式萬向節(jié)在斷開式驅(qū)動(dòng)橋中,通?？恐鳒p速器一側(cè)(內(nèi)側(cè))采用伸縮型球籠式萬向節(jié)5,而轉(zhuǎn)向節(jié)處(外側(cè))則采用固定型球籠式萬向節(jié)1,如圖17-19所示。圖17-191—固定型球籠式萬向節(jié)2、4—防塵罩3—傳動(dòng)軸(半軸)5—伸縮型球籠式萬向節(jié)17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。3.三樞軸式萬向節(jié)三樞軸式等速萬向節(jié)的基本結(jié)構(gòu)如圖17-20所示。圖17-201—三樞軸2—球形滾輪3—筒形殼4—滾道5—滾針6—防塵套17.2萬向節(jié)三、等速萬向節(jié)目前采用較廣泛的等速萬向節(jié)主要有球叉式萬向節(jié)、球籠式萬向節(jié)和三樞軸式萬向節(jié),它們均是根據(jù)上述原理制成的。3.三樞軸式萬向節(jié)如圖17-20所示,當(dāng)筒形殼3(主動(dòng)軸)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),球形滾輪2將帶動(dòng)三樞軸1隨其轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)與其花鍵連接的從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。當(dāng)輸出軸與輸入軸沒有夾角時(shí),三樞軸1及球形滾輪2在筒形殼3的滾道4中,因三樞軸的自動(dòng)定心作用,能使兩軸軸線重合,兩者等速傳動(dòng);當(dāng)輸出軸與輸入軸存在夾角α?xí)r,隨著三樞軸1軸頸的傾斜,球形滾輪2沿滾針5滑動(dòng),使球形滾輪2球面和筒形殼3的滾道4球面相吻合,所形成的接觸素線同樣是筒形殼和球形套圈的共軛曲線,可以保證球面滾子的傳力點(diǎn)始終位于兩軸交角的平分面上,同樣具有等速傳動(dòng)特性。三樞軸式等速萬向節(jié)具有體積小、質(zhì)量小、潤(rùn)滑好、散熱快、承載能力大及工作可靠等特點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于汽車驅(qū)動(dòng)橋中。17.2萬向節(jié)四、撓性萬向節(jié)撓性萬向節(jié)依靠其中彈性件的彈性變形來保證在相交兩軸間傳動(dòng)時(shí)不發(fā)生機(jī)械干涉。彈性件可以是橡膠盤、橡膠金屬套筒、六角形橡膠圈或其他結(jié)構(gòu)形式。由于彈性件的彈性變形量有限,故撓性萬向節(jié)一般用于兩軸間夾角不大于5°和只有微量軸向位移的萬向傳動(dòng)場(chǎng)合。例如,常用來連接固定安裝在車架上的兩個(gè)部件(如發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器或變速器與分動(dòng)器)之間,以消除制造安裝誤差和車架變形對(duì)傳動(dòng)的影響。此外,它還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無須潤(rùn)滑、能吸收傳動(dòng)系統(tǒng)中的沖擊載荷和衰減扭轉(zhuǎn)振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。圖17-21所示為某自卸汽車上用來連接發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸與液力機(jī)械變速器輸入軸的橡膠金屬套筒結(jié)構(gòu)的撓性萬向節(jié)。它主要由借螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上的大圓盤2、與花鍵轂5鉚接在一起的連接圓盤4、連接兩者的四副彈性連接件3以及定心用的中心軸1組成。圖17-211—中心軸2—大圓盤3—彈性連接件4—連接圓盤5—花鍵轂17.2萬向節(jié)四、撓性萬向節(jié)彈性連接件的結(jié)構(gòu)如圖17-22所示。兩個(gè)橡膠塊1裝在兩半對(duì)合的外殼3中,每個(gè)橡膠塊中各有一金屬套筒2。每副彈性連接件中的一個(gè)橡膠塊用螺栓固定在大圓盤上,而另一橡膠塊用螺栓固定于連接圓盤上(圖17-21)。轉(zhuǎn)矩經(jīng)大圓盤輸入,通過套筒傳給每一副彈性連接件中的一個(gè)橡膠塊,再經(jīng)外殼、另一橡膠塊和套筒傳給連接圓盤,最后經(jīng)花鍵轂和花鍵軸輸出。圖17-211—中心軸2—大圓盤3—彈性連接件4—連接圓盤5—花鍵轂圖17-221—橡膠塊2—金屬套筒3—外殼17.2萬向節(jié)四、撓性萬向節(jié)對(duì)于徑向剛度較小的撓性萬向節(jié),主、從動(dòng)部件之間應(yīng)有定心裝置,以免轉(zhuǎn)速升高時(shí)由于軸線偏離加大而產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。圖17-21所示的結(jié)構(gòu)中,是靠大圓盤上中心軸1的球面與花鍵轂5的內(nèi)圓面配合來定心的。圖17-211—中心軸2—大圓盤3—彈性連接件4—連接圓盤5—花鍵轂圖17-221—橡膠塊2—金屬套筒3—外殼第三節(jié)

傳動(dòng)軸和中間支承17.3傳動(dòng)軸和中間支承在發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)動(dòng)的汽車中,連接變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間的傳動(dòng)軸總成一般由傳動(dòng)軸及其兩端焊接的花鍵軸和萬向節(jié)叉等組成,如圖17-23所示。圖17-2317.3傳動(dòng)軸和中間支承汽車行駛過程中,變速器與驅(qū)動(dòng)橋的相對(duì)位置經(jīng)常變化。為避免運(yùn)動(dòng)干涉,傳動(dòng)軸中設(shè)有由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵連接,以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸長(zhǎng)度的變化。傳動(dòng)軸如存在較大不平衡量,在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)由于離心力作用將產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。因此,當(dāng)傳動(dòng)軸與萬向節(jié)裝配后,必須進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè),并用焊裝平衡片方式進(jìn)行調(diào)整。平衡后,在萬向節(jié)滑動(dòng)叉與主傳動(dòng)軸上刻上裝配位置標(biāo)記,以便拆卸后重新裝配時(shí),保持二者的相對(duì)角位置不變。傳動(dòng)軸過長(zhǎng)時(shí),固有頻率會(huì)降低,容易產(chǎn)生共振,故常將其分為兩段,并加設(shè)中間支承。前段稱為中間傳動(dòng)軸,后段稱為主傳動(dòng)軸,如圖17-24所示。圖17-2417.3傳動(dòng)軸和中間支承為了得到較高的強(qiáng)度和剛度,傳動(dòng)軸多做成空心的,一般用厚度為1.5~3.0mm的薄鋼板卷焊而成,超重型貨車的傳動(dòng)軸則直接采用無縫鋼管。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋、斷開式驅(qū)動(dòng)橋或微型汽車的萬向傳動(dòng)裝置中,通常將傳動(dòng)軸制成實(shí)心軸。為減小傳動(dòng)軸中花鍵連接的軸向滑動(dòng)阻力和磨損,在傳動(dòng)軸上裝有用以加注潤(rùn)滑脂的注油嘴、油封、堵蓋和防塵套等。17.3傳動(dòng)軸和中間支承在生產(chǎn)中為了提高外花鍵的使用壽命,通常將其淬火,以提高硬度。提高外花鍵的硬度只能延長(zhǎng)其本身的使用壽命,而不能提高內(nèi)花鍵的耐磨性。在外花鍵的鍵齒部涂覆尼龍層或設(shè)置滾動(dòng)元件,可以有效提高外花鍵使用壽命并減少內(nèi)花鍵磨損。如圖17-25所示的傳動(dòng)軸采用了帶有滾柱1的花鍵連接。在傳動(dòng)軸內(nèi)套管3上加工有4個(gè)相互之間夾角為90°的凹槽,在傳動(dòng)軸外套管2上也相應(yīng)地加工有4個(gè)相互之間夾角為90°的貫通凹槽。內(nèi)、外套管的凹槽裝配吻合后,放入滾柱,并使相鄰的滾柱各按向右和向左的順序間隔排列。傳動(dòng)軸內(nèi)、外套管的兩端安裝有擋圈4,以防止?jié)L柱脫落,并限制內(nèi)、外套管的相對(duì)移動(dòng)量。工作中,內(nèi)、外套管的相對(duì)滑動(dòng)由滾柱在凹槽內(nèi)的滾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)傳動(dòng)軸逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(圖17-25中的A—A剖面)時(shí),各凹槽中向右傾斜安裝的滾柱傳遞動(dòng)力