万向传动装置汽车构造教案.docx

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万向传动装置汽车构造教案

汽车构造教案

课程名称

汽车构造

课时

2

授课班级

教学方式

讲授

课题

万向传动装置

任课教师

教学目

的与要求

.了解万向传动装置在汽车上的具体应用；

　2.掌握十字轴式刚性万向节的结构和特性；

　3.掌握准等速万向节和等速万向节的结构类型；

　4.了解挠性万向节。

重、难点

十字轴式刚性万向节的速度特性；

2．等速球笼式万向节的等速原理。

概述

一．功用：

万向传动装置的功用是在轴线相交且相互位置经常变化的两转轴之间传递动力。

万向传动装置在汽车上的具体应用如下：

安装位置：

1．变速器（或分动器）与驱动桥之间

2．离合器与变速器或变速器与分动器之间

3．转向驱动桥和断开式驱动桥中

4．汽车转向操纵机构中

万向节

作用：

万向节的功用是在轴间夹角及相互位置不断变化的两转轴之间传递动力。

分类;

万向节按其扭转方向上是否有明显的弹性分为刚性万向节和挠性万向节。

前者是靠刚性铰链式零件传递动力，其弹性较小；而后者则是靠弹性元件传递动力，其弹性较大，且具有缓冲减振作用。

汽车上普遍采用刚性万向节。

根据其输出轴和输入轴轴线夹角大于零时传动的瞬时角速度是否相等，刚性万向节又分为不等速万向节（常用的为十字轴式）、准等速万向节（三销式、双联式等）和等速万向节（球叉式、球笼式等）。

1十字轴式刚性万向节

1．十字轴式刚性万向节的构造

图14—3a所示为十字轴式刚性万向节。

它主要由万向节叉2和6、十字轴4及轴承等组成。

两个万向节叉铀分别与主、从动轴相连，其叉形上的孔分别活套在十字轴的两对轴颈上。

当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。

为了减小摩擦和磨损，提高传动效率，在十字轴轴颈和万向节叉孔之间装有由滚针8和套筒9组成的滚针轴承，并用轴承盖1定位、螺钉紧固，然后用锁片将螺钉锁紧。

为了润滑轴承，十字轴内钻有互相贯通的油道，并与润滑脂嘴3、安全阀5及四个抽颈外端面相通。

轴颈端面上加工有径向凹槽，从润滑脂嘴注入的润滑脂通过油道、轴颈端部凹槽进入轴承的工作面。

为防止润滑。

为了防止滚针轴承在离心力作用下从万向节叉内脱出，轴承应进行轴向定位。

常见的定位方式除上述盖板式外，还可采用瓦盖式、U型螺栓式及卡圈固定式等结构型式.

十字轴式刚性万向节结构简单，工作可靠，允许在轴间夹角为14°～20°的两轴之间传递动力，且采用两个或两个以上万向节可近似地满足等速传动，因此在汽车传动系中应用最为广泛。

十字轴刚性万向节虽然具有上述诸多优点，但因受轴向尺寸及轴间夹角的限制．难以适应转向驱动桥和断开式驱动桥的要求，在转向驱动桥和断开式驱动桥上多采用准等速万向节和等速万向节。

2准等速万向节

准等速万向节是根据上述双万向节实现等速传动的原理而设计成的。

常见的有双联式和三销轴式万向节。

双联式万向节实际上是一套传动轴长度减缩至最小的双万向节等速传动装置。

。

三销轴式万向节是由双联式万向节演变而来的准等速万向节。

图14—7示出的东风EQ2080型汽车转向驱动桥中的三销轴式万向节，主要由两个偏心轴叉1和3、两个三销抽2和4以及六个轴承、密封件等组成。

主、从动偏心釉叉分别与转向驱动桥的内、外半轴制成一体。

叉孔中心线与叉轴中心线互相垂直但不相交。

两叉由两个三销轴连接。

三销轴的大端有一穿通的轴承孔，其中心线与小端轴颈中心线重台。

靠近大端两侧有两轴颈，其中心线与小端轴颈中心线垂直并且相交。

装合时每一偏心轴叉的两叉孔与一个三销轴的大端两轴颈配合，而后两个三销铀的小端轴颈互相插入对方的大端轴承孔内，这样便形成了

三根轴线。

三销轴式万向节的最大特点是允许相邻两轴有较大的交角，最大可达45°。

在转向驱动桥中采用这种万向节可使汽车获得较小的转弯半径，提高了汽车的机动性。

其缺点是所占空间较大。

3等速万向节

等速万向节的基本原理是从结构。

以保证万向节在工作过程中，其传力点水远位于两轴交点的平分面上。

图14—8为一对大小相同的锥齿轮传动示意图。

两齿轮的接触点P位于两齿轮轮轴线交角。

的平分面上，由P点到两轴的垂直距离都等于r。

在P点处两齿轮的圆周速度是相等的，因而两个齿轮旋转的角速度也相等。

与此相似，若万向节的传力点在其交角变化时，始终位于角平分面内，则可使两万向节又保持等角速的关系。

球叉式万向节的构造如图14－9所示。

主动叉5与从动叉1分别与内、外半轴制成—体。

在主、从动叉上，各有四个曲面凹槽、装合后、形成两个相交的环形榴，作为钢球滚道。

四个传动钢球4放在槽中，钢球6放在两又中心的凹档内，以定中心。

为顺利地将钢球装入档内，在个心钢球5上铣出一个凹面，凹面中央有一深孔。

装合时．先将定位销3装入从动叉内，放入中心钢球，然后在两球叉槽中陆续装入三个传动钢球，再将中心钢球的凹面对向末放钢球的凹槽以便装入第四个传动钢球，而后再将中心钢球6的孔对准从动叉孔，提起从动叉轴使定位销3插入球孔中，最后将锁止销2插入从动叉上与定位销垂直的孔中，以限制定位销轴向移动，保证中心钢球的正确位置。

这种结构的等角速条件是这样实现的（图14－10），主动叉和从动叉凹槽的中心线是以

与万向节中心O的距离相等，因此，在它动轴相从动轴以任何角度相交的情况下，传动钢球中心部位于两圆的交点上，亦即所有传动钢球都位于角平分面上，因而保证了等角速传动。

球叉式万向节结构简单，允许最大交角为32°一般应用于转向驱动桥中

近年来，有些球叉式万向节中，省去了定位销和锁止销，中心钢球上也没有凹面，靠压力装配。

这样，结构更为简单，但拆装不便。

球叉式万向节工作时，只有两个钢球传力，反转时，则由另两个钢球传力。

因此钢球与曲面凹槽之间的单位压力较大，磨损较快，影响使用寿命。

球笼式万向节的结构见图14—11。

星形套7以内花键与主动轴1相连，其外表面有六条凹槽，形成内滚道。

球形壳8的内表面有相应的六条凹槽，形成外滚道。

六个钢球6分别装在各条凹槽中，并由保持架4使之保持在一个平面内。

动力由主动轴l经钢球6、球形壳8输出。

球笼式万向节的等速传动见图14—12。

外该道的中心4与内滚道的中心月分别位于万向节中心O的两边，且与O等距离。

钢球中心C到A、B两点的距离也相等。

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。

故当两轴交角变化时，保持架可沿内外球面沿动，以保持钢球在—定位置。

由图14－14可见，由于

是共边，则两个三角形

与

全等。

故

，即两轴相交任意交角时，传力的钢球C都位于交角平分面上。

此时钢球到主动轴和从动轴的距离a和b相等，从而保证了从动轴与主动轴以相等的角速度旋转。

球笼式等速万向节可在两轴最大交角为42°情况下传递扭短，且在工作时，无论传动方向如何，六个钢球全部传力。

与球叉式万向节相比，其承载能力强，结构紧凑，拆装方便，因此应用越来越广泛。

4挠性万向节

挠性万向节依靠其中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。

弹性件可以是橡胶盘、橡胶金属套筒、六角形橡胶圈或其它结构型式。

由于弹性件的弹性变形量有限．故挠性万向节一般用于两轴间夹角不大（3°～5°）相微量轴向位移的万向传动场合，即常用来连接固定安装在车架上的两个部件（如发动机与变速器或变速器与分动器）之间，以消除制造安装误差和车架变形对传动的影响。

此外，它还具有能吸收传动系中的冲击载荷和衰减扭转振动，结构简单，无需润滑等优点，如图14－13所示。

15．1传动轴和中间支撑

1传动轴

传动轴通常是一壁厚均匀的轴管。

在转向驱动桥、断开式驱动桥或微型汽车的万向传动装置中，常把传动轴制成实心轴。

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（后述），如图14—15所示，中间传动轴4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；主传动铀16前端焊有花键轴，其上安装滑动叉13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14（即橡胶伸缩套）防漏、防水、防尘，滑动叉13前端装有带小孔的堵盖13，保证花键部位伸缩自由。

传动轴多用厚度为～3.0mm的薄钢板卷焊而成。

重型汽车的传动轴多采用无缝钢管。

传动轴两端的连接件装好后，应进行动平衡试验。

在质量轻的一例补焊平衡片3，使其本平衡量不超过规定值。

为防止装错位置和破坏平衡，滑动叉13、轴管部刻有带箭头的记号。

为保持平衡，油封14上两个带箍的开口销应装在间隔180°位置上，万向节的螺钉、垫片等零件，不应随意改换规格。

为注润滑油方便，万向传动装置的注油嘴应在一条直线上，且万向节上的注油嘴应朝向传动轴。

1．越野汽车的传动轴

越野汽车传动轴的布置包括从变速器到分动器，又从分动器到各驱动桥（图14－16）。

后桥传动铀分为中间传动轴6和主传动轴9，中间支承8装在中驱动桥上。

满载时变速器输出轴与分动器4的各输出轴、中桥7和后桥9的输入轴、以及中间支承8的铀线近似乎行。

每一传动轴（中间支承可认为是一传动轴）两端的万向节叉应装在同一平面内，满足平行排列或等腰排列（如前桥传动轴）的等速条件。

2．普通汽车传动轴

（1）单节式传动轴。

普通汽车最简单的传动轴只有一节，其两端用普通万向节分别与变速器相驱动桥连接。

装配时传动铀两端的万向节叉在同一平面内就保证满载时实现等速传动。

（2）双节式传动轴。

如图14－14所示，传动轴分为两段，即中间传动轴4和主传动轴16，与三个万向节组成万向传动装置，其装配方法有两种：

①某些汽车变速器输出轴与中间传动轴不在一条直线上，当汽车满载时两节传动轴近似在一直线上，中间万向节不起改变角速度的作用，前端万向节从动叉与后端万向节主动叉在同一平面内，即满足等速传动的条件（图14—17a）。

②有些汽车的中间传动轴与变速器输出轴近似在一条直线上，只要主传动轴满足等速传动条件即可（图14—17b）。

某些汽车的轴距长，传动轴制成三节，以提高其刚度。

前两节为中间传动袖，分别用中间支承支承于车架。

每节传动轴两端的万向节叉都应分别在同一平面内。

14．3．2中间支承

双节式传动轴的中间支承通常装在车架横梁上，能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差，以及汽车行驶时因发动机窜动或车架变形等所引起的位移。

中间支承常用弹性元件来满足上述要求，它主要由内轴承、带油封的盖、支架、弹性元件所组成。

图14—14中的中间支承是内支架11和轴承9等组成，双排锥轴承固定在中间传动轴后部的釉颈上。

带油封的轴承盖6和8之间装有弹性元件橡胶垫环7，用二个螺栓紧固。

紧固时，橡胶垫环会径向扩张，其外圆被挤紧于支架11的内孔。

有的汽车采用摆动式中间支承（图14—18）。

它可绕支承轴3摆动，改善了发动机轴向窜动时油承的受力状况。

橡胶衬套2和5能适应传动轴轴线在横向平面内少量的位置变化。

三轴越野汽车后桥传动装置的中间支承通常支承在中驱动桥上（图14－19），中间支承用两个U形螺栓紧固在中桥上，支承轴13两端各用—个锥形轴承支承于壳体l4内，两油封座5与壳体间的垫片9可调整两锥形轴承的松紧度。

两端万向节叉通过花键套在中间支承轴上。

用螺母5紧固。

本章小结

本章讲授的是万向传动装置，首先介绍了万向传动装置的应用、组成，重点讲述的是万向结的结构原理。

包括十字轴刚性万向节、等速、准等速万向节和柔性万向节及类，在十字轴刚性万向节中介绍了万向节的等速特性，并对现在应用广泛的等速万向节进行了重点讲述，最后简要介绍了传动轴和中间支持。

思考与复习题：

1．汽车传动系中为什么要设万向传动装置?

该装置由哪几部分组成？

2．万向节可分为哪几种类型?

各有何特点?

3．试述十字轴式万向节传动的不等速性。

4．等速万向节有哪些结构型式?

各有何持点?

5．简述汽车传动轴的构造，装配时有哪些要求？

6．为什么要设中间支承?

它有哪几种类型?

各有何特点?

一、十字轴式刚性万向节构造

　　2.十字轴式刚性万向节的速度特性

　二、准等速万向节

　　1.双联式

　　2.三销轴式

　三、等速万向节

　　1.球叉式万向节

　　2.球笼式万向节

　四、挠性万向节

一、传动轴

　二、传动轴的布置型式及万向节的装配特点

　三、中间支承