《汽車底盤結(jié)構(gòu)與維修》課件第6章

第六章萬向傳動裝置第一節(jié)概述第二節(jié)萬向節(jié)第三節(jié)傳動軸和中間支承 第四節(jié)

萬向傳動裝置的故障診斷與檢修

第一節(jié)

概

述

一、萬向傳動裝置的功用和組成

1．功用萬向傳動裝置在汽車上有很多應(yīng)用，結(jié)構(gòu)也稍有不同，但其功用都是一樣的，即在軸線相交且相互位置經(jīng)常發(fā)生變化的兩轉(zhuǎn)軸之間傳遞動力。

圖6-1-1所示為萬向傳動裝置在汽車中最常見的應(yīng)用，位于變速器與驅(qū)動橋之間。由于汽車布置、設(shè)計等原因，變速器輸出軸和驅(qū)動橋輸入軸不可能在同一軸線上，而且雖然變速器安裝在車架(車身)上，可以認(rèn)為位置是不動的，但驅(qū)動橋會由于懸架的變形而引起其位置經(jīng)常發(fā)生變化，所以在變速器和驅(qū)動橋之間裝有萬向傳動裝置正好可以滿足這些使用、設(shè)計的要求。

圖6-1-1變速器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置

2．組成萬向傳動裝置主要包括萬向節(jié)和傳動軸。對于傳動距離較遠(yuǎn)的分段式傳動軸，為了提高傳動軸的剛度，還設(shè)置有中間支承。萬向傳動裝置的組成如圖6-1-2所示。

圖6-1-2萬向傳動裝置的組成

二、萬向傳動裝置的應(yīng)用萬向傳動裝置在汽車上的應(yīng)用主要有以下五個方面。

(1)變速器與驅(qū)動橋之間(二輪驅(qū)動的汽車)的應(yīng)用，如圖6-1-3所示。一般汽車的變速器、離合器與發(fā)動機三者裝在車架上，驅(qū)動橋通過懸架與車架相連。在負(fù)荷變化及汽車在不平路面行駛時引起的跳動，會使驅(qū)動橋輸入軸與變速器輸出軸之間的夾角和距離發(fā)生變化，所以要裝有萬向傳動裝置。圖6-1-3變速器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置

(2)越野汽車變速器與分動器、分動器與驅(qū)動橋之間的應(yīng)用，如圖6-1-4所示。為消除車架變形及制造、裝配誤差等引起的其軸線同軸度誤差對動力傳遞的影響，須裝有萬向傳動裝置。

圖6-1-4變速器與分動器、分動器與驅(qū)動橋之間的萬向傳動裝置

(3)汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋內(nèi)、外半軸之間的應(yīng)用，如圖6-1-5所示。轉(zhuǎn)向時兩段半軸軸線相交且交角變化，因此要用萬向節(jié)。

圖6-1-5轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋內(nèi)、外半軸之間的萬向傳動裝置

(4)斷開式驅(qū)動橋半軸上的應(yīng)用，如圖6-1-6所示。主減速器殼在車架上是固定的，橋殼上、下擺動，半軸是分段的，須用萬向節(jié)。

(5)轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向器之間的應(yīng)用，如圖6-1-7所示。在轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器之間安裝萬向傳動裝置，有利于轉(zhuǎn)向機構(gòu)的總體布置。

圖6-1-7轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向器之間的萬向傳動裝置

第二節(jié)

萬

向

節(jié)

一、十字軸式剛性萬向節(jié)十字軸式剛性萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和組成如圖6-2-1所示，它允許相鄰兩軸的最大交角為15°～20°。

圖6-2-1十字軸式剛性萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)組成

1．構(gòu)造十字軸式剛性萬向節(jié)主要由十字軸、萬向節(jié)叉等組成。萬向節(jié)叉上的孔分別套在十字軸的四個軸頸上。在十字軸軸頸與萬向節(jié)叉孔之間裝有滾針軸承(滾針和套筒)，并用帶有鎖片的螺釘和軸承蓋進行軸向定位。為了潤滑軸承，十字軸內(nèi)鉆有油道，且與油嘴、安全閥相通，如圖6-2-2所示。為避免潤滑油流出及塵垢進入軸承，十字軸軸頸的內(nèi)端有油封。安全閥的作用是當(dāng)十字軸內(nèi)腔潤滑脂壓力超過允許值時，閥打開，潤滑脂外溢，使油封不會因油壓過高而損壞?，F(xiàn)代汽車多采用橡膠油封，多余的潤滑油從油封內(nèi)圓表面與十字軸軸頸接觸處溢出，故無需安裝安全閥。

圖6-2-2潤滑油道及密封裝置

2．十字軸式剛性萬向節(jié)的速度特性單個十字軸式剛性萬向節(jié)具有不等角速特性，是指單個十字軸式剛性萬向節(jié)在主動軸和從動軸之間有夾角的情況下，當(dāng)主動叉等角速轉(zhuǎn)動時，從動叉的運動是不等角速的，且兩轉(zhuǎn)軸之間的夾角α越大，不等角速性就越大，如圖6-2-3所示，ω1是主動叉的角速度，ω2是從動叉的角速度。

圖6-2-3十字軸式剛性萬向節(jié)的不等速特性

十字軸式剛性萬向節(jié)的不等角速特性，將使從動軸及其相連的傳動部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，從而產(chǎn)生附加的交變載荷，影響部件壽命。采用如圖6-2-4所示的雙十字軸剛性萬向節(jié)的傳動方式，則第一萬向節(jié)的不等角速特性就可以被第二萬向節(jié)的不等角速特性所抵消，從而實現(xiàn)兩軸間的等角速傳動。具體條件是：①

第一萬向節(jié)兩軸間夾角α1與第二萬向節(jié)兩軸間夾角α2相等；②

第一萬向節(jié)的從動叉與第二萬向節(jié)的主動叉處于同一平面。

圖6-2-4雙十字軸剛性萬向節(jié)等角速傳動的條件

二、等角速萬向節(jié)等角速萬向節(jié)的基本原理是傳力點永遠(yuǎn)位于兩軸夾角的平分面上。圖6-2-5所示為等角速萬向節(jié)的工作原理。一對大小相同的錐齒輪的接觸點P位于兩齒輪軸線交角的平分面上，由P點到兩軸的垂直距離都等于r，P點處兩齒輪的圓周速度相等，兩齒輪的角速度也相等?？梢姡羧f向節(jié)的傳力點在其交角變化時始終位于兩軸夾角的平分面上，就能保證等速傳動。

圖6-2-5等角速萬向節(jié)的工作原理

1．球籠式等角速萬向節(jié)

1)結(jié)構(gòu)如圖6-2-6所示，球籠式萬向節(jié)由保持架、星形套、球形殼和六個鋼球等組成。萬向節(jié)星形套與主動軸用花鍵固接在一起，星形套外表面有六條弧形凹槽滾道，球形殼的內(nèi)表面有相應(yīng)的六條凹槽，六個鋼球分別裝在各條凹槽中，由球籠使其保持在同一平面內(nèi)。動力由主動軸、鋼球、球形殼輸出。

圖6-2-6球籠式萬向節(jié)

2)原理圖6-2-7所示為球籠式萬向節(jié)的工作原理圖。?外滾道中心A和內(nèi)滾道中心B到萬向節(jié)中心O的距離相等，鋼球中心C到A、B兩點的距離也相等，∠COA＝∠COB，即兩軸交角為任意α值時，傳力鋼球C始終位于交角的平分面上，從而主、從動軸以相等的角速度旋轉(zhuǎn)、傳力。

圖6-2-7球籠式萬向節(jié)的工作原理圖(圖注同圖6-2-6)

2．球叉式等角速萬向節(jié)球叉式萬向節(jié)如圖6-2-8所示，它由主動叉、從動叉、四個傳動鋼球、中心鋼球、定位銷、鎖止銷組成。主動叉與從動叉分別與內(nèi)、外半軸制成一體。在主、從動叉上，分別有四個曲面凹槽，裝配后，則形成兩個相交的環(huán)形槽，作為鋼球滾道。四個傳動鋼球放在槽中，中心鋼球放在兩叉中心的凹槽內(nèi)，以定中心。

圖6-2-8球叉式萬向節(jié)

第三節(jié)

傳動軸和中間支承

一、傳動軸

1．功用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)動車輪。

2．構(gòu)造傳動軸有實心軸和空心軸之分。為了減輕傳動軸的質(zhì)量，節(jié)省材料，提高軸的強度、剛度，傳動軸多為空心軸，一般用厚度為1.5～3.0?mm的薄鋼板卷焊而成，超重型貨車則直接采用無縫鋼管。轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、斷開式驅(qū)動橋或微型汽車的傳動軸通常制成實心軸。圖6-3-1所示為解放CA1091汽車的萬向傳動裝置。由于傳動軸過長，容易產(chǎn)生共振，故將其分成兩段并加中間支承。中間傳動軸前端焊有萬向節(jié)叉，后端焊有花鍵軸，其上套裝帶內(nèi)花鍵的凸緣盤；主傳動軸前端焊有花鍵軸，其上套裝滑動叉并在花鍵軸上可軸向滑動，以適應(yīng)變速器與驅(qū)動橋相對位置的變化?；瑒硬课挥脻櫥瑵櫥?，并用橡膠伸縮套防漏、防水、防塵，滑動叉前端裝有帶小孔的堵蓋，保證花鍵部位伸縮自由。

圖6-3-1解放CA1091汽車的萬向傳動裝置

二、中間支承

1．功用傳動軸分段時需加中間支承，中間支承通常裝在車架橫梁上，并要求能補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因發(fā)動機竄動或車架變形等引起的位移。

2．結(jié)構(gòu)中間支承常用彈性元件來滿足上述功用。圖6-3-1所示解放CA1091汽車的中間支承是由支架和軸承等組成的，雙列圓錐軸承固定在中間傳動軸后部的軸頸上。帶油封的支承蓋之間裝有彈性元件橡膠墊環(huán)，用三個螺栓緊固。緊固時，橡膠墊環(huán)會徑向擴張，其外圓被擠緊于支架的內(nèi)孔。東風(fēng)EQ1090汽車的中間支承如圖6-3-2所示。軸承可在軸承座內(nèi)軸向滑動，軸承座裝在蜂窩形橡膠墊內(nèi)，通過U形支架固定在車架橫梁上。

圖6-3-2東風(fēng)EQ1090汽車的中間支承

第四節(jié)

萬向傳動裝置的故障診斷與檢修

一、萬向傳動裝置的常見故障

1.傳動軸動不平衡

1)故障現(xiàn)象傳動軸動不平衡的故障現(xiàn)象是：在萬向節(jié)和伸縮叉技術(shù)狀況良好時，汽車行駛中發(fā)出周期性的響聲；車速越高響聲越大，甚至伴隨有車身振動，握轉(zhuǎn)向盤的手感覺麻木。

2)故障原因產(chǎn)生傳動軸動不平衡故障的原因有：(1)傳動軸上的平衡片脫落。(2)傳動軸彎曲或傳動軸管凹陷。(3)傳動軸管與萬向節(jié)叉焊接不正或傳動軸未進行動平衡試驗和校準(zhǔn)。(4)伸縮叉安裝錯位，造成傳動軸兩端的萬向節(jié)叉不在同一平面內(nèi)，不滿足等角速傳動條件。

3)故障診斷與排除方法診斷與排除傳動軸動不平衡故障的方法有：

(1)檢查傳動軸管是否凹陷。有凹陷，則故障由此引起；無凹陷，則繼續(xù)檢查。

(2)檢查傳動軸管上的平衡片是否脫落。如脫落，則故障由此引起；否則繼續(xù)檢查。

(3)檢查伸縮叉安裝是否正確。不正確，則故障由此引起；否則繼續(xù)檢查。

(4)拆下傳動軸進行動平衡試驗。動不平衡，則應(yīng)校準(zhǔn)以消除故障；彎曲應(yīng)校直。

2.萬向節(jié)松曠

1)故障現(xiàn)象萬向節(jié)松曠的故障現(xiàn)象是：在汽車起步或突然改變車速時，傳動軸發(fā)出“抗”的響聲；在汽車緩行時，發(fā)出“咣口當(dāng)、咣口當(dāng)”的響聲。

2)故障原因產(chǎn)生萬向節(jié)松曠故障的原因有：(1)凸緣盤連接螺栓松動。(2)萬向節(jié)主、從動部分游動角度太大。(3)萬向節(jié)十字軸磨損嚴(yán)重。

3)故障診斷與排除方法診斷與排除萬向節(jié)松曠故障的方法有：

(1)用榔頭輕輕敲擊各萬向節(jié)凸緣盤連接處，檢查其松緊度。太松曠則故障由連接螺栓松動引起，否則繼續(xù)檢查。

(2)用雙手分別握住萬向節(jié)主、從動部分轉(zhuǎn)動，檢查游動角度。游動角度太大，則故障由此引起。

3.中間支承松曠

1)故障現(xiàn)象中間支承松曠的故障現(xiàn)象是：汽車運行中出現(xiàn)一種連續(xù)的“嗚嗚”響聲，車速越高響聲越大。

2)故障原因產(chǎn)生中間支承松曠故障的原因有：

(1)滾動軸承缺油燒蝕或磨損嚴(yán)重。

(2)中間支承安裝方法不當(dāng)，造成附加載荷而產(chǎn)生異常磨損。

(3)橡膠圓環(huán)損壞。

(4)車架變形，造成前后連接部分的軸線在水平面內(nèi)的投影不同線而產(chǎn)生異常磨損。

3)故障診斷與排除方法診斷與排除中間支承松曠故障的方法有：

(1)給中間支承軸承加注潤滑脂，響聲消失，則故障由缺油引起；否則繼續(xù)檢查。

(2)松開夾緊橡膠圓環(huán)的所有螺釘，待傳動軸轉(zhuǎn)動數(shù)圈后再擰緊，若響聲消失，則故障原因為中間支承安裝方法不當(dāng)；否則，故障可能是由橡膠圓環(huán)損壞、滾動軸承技術(shù)狀況不佳或車架變形等引起的。

4.傳動軸異響

1)故障現(xiàn)象傳動軸異響的故障現(xiàn)象為汽車行駛中傳動裝置發(fā)出周期性的響聲，車速越高，響聲越大，嚴(yán)重時伴隨有車身振抖。

2)故障原因產(chǎn)生傳動軸異響故障的主要原因是傳動軸動不平衡、變形或平衡塊脫落等，其次是中間支承吊架固定螺栓松動或萬向節(jié)凸緣盤連接螺栓松動，使傳動軸偏斜。

3)故障診斷與排除對于傳動軸異響故障，除“傳動軸動不平衡”診斷方法外，再檢查中間支承吊架固定螺栓和萬向節(jié)凸緣盤連接螺栓是否松動，若有松動，則異響由此引起。

二、萬向傳動裝置的檢修

1．十字軸剛性萬向節(jié)

1)拆卸拆卸十字軸剛性萬向節(jié)的方法是：打開鎖片的鎖爪，拆下軸承蓋固定螺栓，取下鎖片和軸承蓋，用手推出軸承套筒及滾針。對于較緊的軸承，可用手握住傳動軸或伸縮套，用錘子敲擊萬向節(jié)叉，使十字軸撞擊軸承套筒，震出滾針。

2)裝配裝配十字軸剛性萬向節(jié)按與拆卸相反的順序進行。

3)檢修萬向節(jié)分解完成后，需要用汽油清洗各零件，以便暴露出零件的損傷、磨損情況，而且應(yīng)按以下要求檢查和修復(fù)：

(1)檢查滾針軸承，如果滾針斷裂、油封失效，應(yīng)更換新件。

(2)檢查十字軸軸頸磨損、壓痕、剝落等情況。十字軸軸頸輕微磨損、輕微壓痕或剝落，仍可繼續(xù)使用；如果軸頸磨損過甚、嚴(yán)重壓痕(深度超過0.1?mm)或嚴(yán)重剝落，則應(yīng)予以更換。

(3)檢查萬向節(jié)叉，不得有裂紋或其他嚴(yán)重?fù)p傷，否則更換新件。

(4)萬向節(jié)裝配完畢后，可用手扳動十字軸進行檢驗，以轉(zhuǎn)動自如沒有松曠感覺為合適，如圖6-4-1所示。若裝配過緊或過松，應(yīng)查明原因，必要時應(yīng)拆檢及重新裝配。

圖6-4-1檢查十字軸萬向節(jié)

2．球籠式萬向節(jié)

1)拆卸

(1)用鋼鋸鋸開原裝卡箍，拆下防塵罩。

(2)分解萬向節(jié)前，在球籠和球形殼上標(biāo)出星形套位置，然后轉(zhuǎn)動星形套與球籠，依次取出鋼球。用力轉(zhuǎn)動球籠使兩個方孔與球形殼對上，將星形套、球籠一起拆下。將星形套上的扇形齒旋入球籠的方孔，然后從球籠中取出星形套。

2)裝配用汽油清洗各部件，將潤滑脂總量的一半(45?g左右)注入到萬向節(jié)內(nèi)，將球籠連同星形套一起裝入球形殼體。對角交替地壓入鋼球，必須保持星形套在球籠及球形殼的原先位置。將彈簧擋圈裝入星形套，并將剩余的潤滑脂壓入萬向節(jié)。

3)檢修檢修時主要檢查萬向節(jié)中各部件的磨損情況和裝配間隙。等速萬向節(jié)的6顆鋼球要求有一定的配合公差，并與星形套一起組成配合件。檢查軸、球籠、星形套與鋼球有無凹陷與磨損。若萬向節(jié)間隙過大，需更換萬向節(jié)。防塵罩及卡箍、彈簧擋圈等損壞時，應(yīng)予以更換。

3．傳動軸傳動軸軸管不得有裂紋及嚴(yán)重的凹癟。檢查傳動軸軸管全長上的徑向圓跳動，如圖6-4-2所示，應(yīng)符合表6-4-1的規(guī)定。

圖6