万向传动装置常识

来源:百科故事网 时间:2020-12-19 属于: 机械设计
一、万向传动装置的功用和组成1.功用    万向传动装置在汽车上有很多应用,结构也稍有不同,但其功用都是一样的,即在轴线相交且相互位置经常发生变化的两转轴之间传递动力。如图1所示为在汽阒凶畛<的应用,位于变速器与驱动桥之间的万向传动装置。由于汽车布置、设计等原因,变速器输出轴和驱动桥输入轴不可能在同一轴线上,并且变速器虽然是安装在车架(车身)上,可以认为位置是不动的,但驱动桥会由于悬架的变形而引起其位置经常发生变化,所以在变速器和驱动之间装有万向传动装置正好可以满足这些使用、设计的要求。万向传动装置常识 title=图1  变速器与驱动桥之间的万向传动装1-变速器  2-万向传动装置  3-驱动桥  4-后悬架  5-车架2.组成    万向传动装置主要包括万向节和传动轴,对于传动距离较远的分段传动轴,为了提高传动轴的刚度,还设置有中间支承,如图2所示。万向传动装置常识 title=图2  万向传动装置的组成二、万向传动装置的应用    万向传动装置在汽车上的应用主要有以下几个方面:1) 变速器与驱动桥之间(4×2汽车),如图3所示:一般汽车的变速器、离合器与发动机三者装合为一体装在车架上,驱动桥通过悬架与车架相连。在负荷变化及汽车在不平路面行驶时引起的跳动,会使驱动桥输入轴与变速器输出轴之间的夹角和距离发生变化。万向传动装置常识 title=图  变速器与驱动桥之间的万向传动装置2) 变速器与分动器、分动器与驱动桥之间(越野汽车),如图4所示:为消除车架变形及制造、装配误差等引起的其轴线同轴度误差对动力传递的影响,须装有万向传动装置。万向传动装置常识 title=图4  变速器与分动器、分动器与驱动桥之间的万向传动装置3) 转向驱动桥的内、外半轴之间,如图5所示:转向时两段半轴轴线相交且交角变化,因此要用万向节。万向传动装置常识 title=图5  转向驱动桥内、外半轴之间的万5传动装置4) 断开式驱动桥的半轴之间,如图6所示:主减速器壳在车架上是固定的,桥壳上下摆动,半轴是分段的,须用万向节。万向传动装置常识 title=图6  断开式驱动桥半轴之间的万向传动装置5) 转向机构的转向轴和转向器之间,如图7所示:有利于转向机构的总体布置。万向传动装置常识 title=图7  转向机构的转向轴和转向器之间的万向传动装置 三 万向节    在汽车上使用的万向节可以从不同的角度分类3按其刚度大小,可分为刚性万向节和柔性万向节。刚性万向节按其速度特性分为不等速万向节(常用的为十字轴式)、准等速万向节(双联式和三销轴式)和等速万向节(包括球叉式和球笼式)。目前在汽车上应用较多的是十字轴式刚性万向节和等速万向节。十字轴式刚性万向节主要用于3动机前置后轮驱动的变速器与驱动桥之间,等角速万向节主要用于发动机前置前轮驱动的内、外半轴之间。1、十字轴式刚性万向节    十字轴式刚性万向节,如图8所示,它允许相邻两轴的最大交角为15°~20°。万向传动装置常识 title=图8  十字轴式刚性万向节1-轴承盖  2、6-万向节叉  3-油嘴  4-十字轴  5-安全阀  7-油封  8-滚针  9-套筒1.构造    十字轴式刚性万向节主要由十字轴、万向节叉等组成。万向节叉上的孔分别套在十字轴的四个轴颈上。在十字轴轴颈与万向节叉孔之间装有滚针和套筒,用带有锁片的螺钉和轴承盖来使之轴向定位。为了润滑轴承,十字轴内钻有油道,且与油嘴、安全阀相通,如图9所示。为避免润滑油流出及尘垢进入轴承,十字轴轴颈的内端套装着油封。安全阀的作用是当十字轴内腔润滑脂压力超过允许值时,阀打开润滑脂外溢,使油封不会因油压过高而损坏。现代汽车多采用橡胶油封,多余的润滑油从油封内圆表面与十字轴轴颈接触处溢出,故无需安装安全阀。万向节轴承的常见定位方式,除了用盖板定位外,还有用内、外弹性卡环进行定位。万向传动装置常识 title=图9  润滑油道及密封装置1-油封挡盘  2-油封  3-油封座  4-油嘴2.拆装、检修1) 拆卸    打开锁片的锁爪,拆下轴承盖固定螺栓,取下锁片和轴承盖。用手推出轴承套筒及滚针。    对于较紧的轴承,可用手握住传动或伸缩套,用锤子敲击万向节叉,使十字轴撞击轴承套筒,震出滚针。2) 装配    按与拆卸相反的顺序进行。3) 检修    万向节分解完成后,需要用汽油清洗各零件,以便暴露出零件损伤、磨损情况,而且应按以下要求检查和修复。a. 检查滚针轴承,如果滚针断裂、油封失效,应更换新件。b. 检查十字轴轴颈磨损、压痕剥落等情况。十字轴轴颈轻微磨损、轻微压痕或剥落,仍可继续使用,如果轴颈磨损过甚、严重压痕(深度超过0.1mm)或严重剥落时,应予以更换。c. 检查万向节叉不得有裂纹或其他严重损伤,否则更换新件。d. 万向节装配完毕后,可用手扳动十字轴进行检验,以转动自如没有松旷感觉为合适。若装配过紧或过松,应查明原因,必要时应拆检及重新装配2.十字轴式刚性万向节的速度特性    单个十字轴式刚性万向节在主动轴和从动轴之间有夹角的情况下,当主动叉等角速转动时,从动叉是不等角速的,这称为十字轴式刚性万向节的不等速特性。且两转轴之间的夹角α越大,不等速性就越大,如图10所示。万向传动装置常识 title=图10  十字轴式刚性万向节的不等速特性    十字轴式刚性万向节的不等速特性,将使从动轴及其相连的传动部件产生扭转振动,从而产生附加的交变载荷,影响部件寿命。所以可以采用如图5-11所示的双十字轴刚性万向节的传动方式,第一万向节的不等速特性可以被第二万向节的不等速特性所抵消,从而实现两轴间的等角速传动。具体条件是:a)第一万向节两轴间夹角α1与第二万向节两轴间夹角α2相等;b)第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面。万向传动装置常识 title=图11  双十字轴刚性万向节等速传动布置图1、3-主动叉  2、4-从动叉    由于悬架的振动,不可能在任何时候都保证α1=α2,因此这种双十字轴刚性万向节的传动只能近似地解决等速传动问题,且由于两轴夹角最大只能是20°,因此使用上受到限制。四、等速万向节    等速万向节的基本原理是传力点永远位于两轴交点的平分面上。如图12所示为等速万向节的工作原理图。一对大小相同锥齿轮的接触点P位于两齿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。P点处两齿轮的圆周速度相等,两齿轮的角速度也相等。可见,若万向节的传力点在其交角变化时,始终位于两轴夹角的平分面上,就能保证等速传稀万向传动装置常识 title=图12  等速万向节的工作原理    等速舷蚪诘某<结构形式有球笼式和球叉式。1.球笼式等速万向节1) 结构    如图13所示,球笼式万向节由六个钢球、星形套、球形壳和保持架等组成。万向节星形套与主动轴用花键固接在一起,星形套外表面有六条弧形凹槽滚道,球形壳的内表面有相应的六条凹槽,六个钢球分别装在各条凹槽中,由球笼使其保持在同一平面内。动力由主动轴、钢球、球形壳输出。万向传动装置常识 title=图13  球笼式万向节1-主动轴  2、5-钢带箍  3-外罩  4-保持架(球笼)  6-钢球  7-星形套(内滚道)  8-球形壳(外滚道)  9-卡环    球笼式万向节工作时六个钢球都参与传力,故承载能力强、磨损小、寿命长。它被广泛应用于各种型号的转向驱动桥和独立悬架的驱动桥。2) 检修    以桑塔纳2000轿车为例,主要是检查内、外等速万向节中各部件的磨损情n和装配间隙。一般外等速万向节酌情单件更换。内等角速万向节,如某部件磨损严重,则应整体更换。外等速万向节的6颗钢球要求有一定的配合公差,并与星形套一起组成配合件。检查轴、球笼、星形套与钢球有无凹陷与磨损,若万向节间隙过大,需更换万向节。内等速万向节的检修要检查球形壳、星形套、球笼及钢球有无凹陷与磨损,如磨损严重则应更换。内等速万向节只能整体调换,不可单个更换。防尘罩及卡箍、弹簧挡圈等损坏时,应予以更换。2.球叉式等速万向节    球叉式万向节如图14所示,它是由主动叉、从动叉、四个传动钢球、中心钢球、定位销、锁止销组成。主动叉与从动叉分别与内、外半轴制成一体。在主、从动叉上,分别有四个曲面凹槽,装配后,则形成两个相交的环形槽,作为钢球滚道。四个传动钢球放在槽中,中心钢球放在两叉中心的凹婺冢以定中心。

万向传动装置常识 title=

图14  球叉式万向节1-从动叉  2-锁嫦  3-定位销  4-传动钢球  5-主动叉  6-中心钢球球叉式万向节在工作的时候,只有两个钢球传力,磨损快,影响使用寿命,现在应用越来越少。五 传动轴和中间支承一)传动轴1.功用    传动轴是万向传动装置中的主要传力部件。通常用来连接变速器(或分动器)和驱动桥,在转向驱动桥和断开式驱动桥中,则用来连接差速器和驱动车轮。2.构造    传动轴有实心轴和空心轴之分。为了减轻传动轴的质量,节省材料,提高轴的强度、刚度,传动轴多为空心轴,一般用厚度为1. 5~3.0mm的薄钢板卷焊而成,超重型货车则直接采用无缝钢管。转向驱动桥、断开式驱动桥或微型汽车的传动轴通常制成实心轴。如图5-15所示为解放CA1092汽车的万向传动装置,因传动轴过长时,自振频率降低,易产生共振,故将其分成两段并加中间支承,中间传动轴前端焊有万向节叉,后端焊有花键轴,其上套装带内花键的凸缘盘;主传动曲前端焊有花键轴,其上套装滑动叉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 (即橡胶伸缩套)防漏、防水、防尘,滑动叉前端装有带小孔的堵盖,保证花键部位伸缩自由。万向传动装置常识 title=图15  解放CA1092汽车的万向传动装置1-凸缘叉  2-万向节十字轴  3-平衡片  4-中间传动轴  5、15-中间支承油封  6-中间支承前盖  7-橡胶垫片  8-中间支承j盖  9-双列圆锥滚子轴承  10、14-油嘴  1l-支架  12-堵盖  13-滑动叉  16-主传动轴  17-锁片  18-滚针轴承油封  19-万向节滚针轴承  20-滚针轴承轴承盖  21-装配位置标记传动轴两端的连接件装好后,应进行动平衡试验。在质量轻的一侧补焊平衡片,使其不平衡量不超过规定值。为防止装错位置和破坏平衡,滑动叉、轴管上都应刻有带箭头的记号。为保持平衡,油封15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。为加注润滑方便,万向传动装置的油嘴应在一条直线上,且万向节上的油嘴应朝向传动轴。二)检修1) 目视检查传动轴轴管,不得有裂纹及严重的凹瘪。2) 检查传动轴轴管全长上的径向圆跳动,如图16所示,应符合表1的规定。万向传动装置常识 title=图16  检查传动轴径向圆跳动 表1  传动轴轴管的径ㄔ蔡动公差(mm)

轴  长 小于600 600~1000 大于1000
径向圆跳动 0.6 0.8 1.0

    轿车传动轴径向圆跳动应比表4-1的值相应减小0.2mm。中间传动轴支承轴颈的径向圆跳动为0.10mm。当传动轴轴管的径向圆跳动超过表4-1的规定时,应对传动轴进行校正或更换。3) 检查传动轴花键与滑动叉花键、凸缘叉与所配合花键的侧隙:轿车应不大于0.15mm,其他类的汽车应不大于0.30mm,装配后应能滑动自如。三)中间支承1.功用    传动轴分段时需加中间支承,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,以及汽车行驶过程中因发动机动或车架变形等引起的位移。2.结构    中间支承常用弹性元件来满足上述功用,如图5-15所示的中间支承是由支架和轴承等组成,双列锥轴承固定在中间传动轴后部的轴颈上。带油封的支承盖之间装有弹性元件橡胶垫环,用三个螺栓紧固。紧固时,橡胶垫环会径向扩张,其外圆被挤紧于支架的内孔。    东风EQ1090汽车的中间支承如图17所示。轴承可在轴承座内轴向滑动,轴承座装在蜂窝形橡胶垫内,通过U形支架固定在车架横梁上。万向传动装置常识 title=图17  东风EQ1090汽车的中间支承1-车架横梁  2-轴承座  3-轴承  4-油嘴  5  蜂窝形橡胶  6-U形支架  7-油封3.检修1) 检查中间支承的橡胶垫环是否开裂、油封磨损是否过甚而失效、轴承松旷或内孔磨损是否严重,如图5-18所示,如果是,均应更换新的中间支承。万向传动装置常识 title=图5-18  检查中间支承2) 中间支承轴承经使用磨损后,需及时检查和调整,以恢复其良好的技术状况。以解放CAl092型汽车为<,其传动系中间支承为双列圆锥滚子轴承,有两个内圈和一个外圈,两内圈中间有一个隔套,供调整轴向间隙用。    磨损使中间支承轴向间隙超过0.30mm时,将引起中间支承发响和传动轴严重振动,导致各传力部件早期损坏。    调整方法:拆下凸缘和中间轴承,将调整隔板适当磨薄,传动轴承在不受轴向力的自由状态下,轴向间隙在0.15~0.25mm之间,装配好后用195~245N·m的扭矩拧紧凸缘螺母,保证轴承轴向间隙在0.05mm左右,即转动轴承外圈而无明显的轴向游隙为宜,最后从油嘴注入足够的润滑脂,以减小磨损。六 万向传动装置的故障诊断    万向传动装置由于经常受汽车在复杂道路上行驶的影响,使传动轴在其角度和长度不断变化情况下传递转矩,因此常出现传动轴动不平衡、万向节与中间支承松旷、发响等故障。一)传动轴动不平衡1.现象    在万向节和伸缩叉技术状况良好时,汽车行驶中发出周期性的响声;速度越高响声越大,甚至伴随有车身振动,握转向盘的手感觉麻木。2.原因①传动轴上的平衡块脱落;②传动轴弯曲或传动轴管凹陷;③传动轴管与万向节叉焊接不正或传动轴未进行过动平衡试验和校准;④伸缩叉安装错位,造成传动轴两端的万向节叉不在同一平面内,不满足等速传动条件。3.故障诊断与排除方法①检查传动轴管是否凹陷:有凹陷,则故障由此引起;无凹陷,则继续检查。②检查传动轴管上的平衡片是否脱落,如脱落,则故障由此引起;否则继续检查。③检查伸缩叉安装是否正确,不正确,则故障由此引起;否则继续检查。④拆下传动轴进行动平衡试验,动不平衡,则应校准以消除故障。弯曲应校直。二)万向节松旷1.现象    在汽车起步或突然改变车速时,传动轴发出“抗”的响声;在汽车缓行时,发出“咣当、咣当”的响声。2.原因①凸缘盘连接螺栓松动;②万向节主、从动部分游动角度太大;③万向节十字轴磨损严重。3.故障诊断与排除方法①用榔头轻轻敲击各万向节凸缘盘连处,检查其松紧度。太松旷则故障由连接螺栓松动引起,否则继续检查。②用双手分别握住万向节主、从动部分转动,检查游动角度。游动角度太大,则故障由此引起。三)中间支承松旷1.现象    汽车运行中出现一种连续的“呜呜”响声,车速越高响声越大。2.原因①滚动轴承缺油烧蚀或磨损严重;②中间支承安装方法不当,造成附加载荷而产生异常磨损;③橡胶圆环损坏;④车架变形,造b前后连接部分的轴线在水平面内的投影不同线而产生异常磨损。3.故障诊断与排除方法①给中间支承轴承加注润滑脂,响声消失,则故障由缺油引起;否则继续检查。②松b夹紧橡胶圆环的所有螺钉,待传动轴转动数圈后再拧紧,若响声消失,则故障由中间支承安装方法不当引起。否则故障可能是:橡胶圆环损坏;或滚动轴承技术状况不佳;或车架变形等引起。四)传动轴异响1.现象    汽车行驶中传动装置发出周期性的响声;车速越高响声越大,严重时伴随有车身振抖。2.原因    主要原因是传动轴动不平衡;由于传动轴变形或平衡块脱落等,其次是中间支承吊架固定螺栓松动或万向节凸缘盘连接螺栓松动,使传动轴偏斜。3.故障诊断与排除    除“传动轴动不平衡”诊断方法外,再检查中间支承吊架固定螺栓和万向节凸缘盘连接螺栓是否松动,若有松动,则异响由此引起。