第17章万向传动装置

1、汽车构造汽车构造电子教案电子教案 第十七章第十七章 万向传动装置万向传动装置 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2 2页页 第十七章第十七章 万向传动装置万向传动装置 万向传动万向传动 装置一般由万向装置一般由万向 节和传动轴组成，节和传动轴组成， 有时还加装中间有时还加装中间 支承。汽车上任支承。汽车上任 何一对轴线相交何一对轴线相交 且相对位置经常且相对位置经常 变化的转轴之间变化的转轴之间 的动力传递，均的动力传递，均 须通过万向传动须通过万向传动 装置。装置。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第3 3页页 a.采用

2、一般由两个万向节和一根传动轴采用一般由两个万向节和一根传动轴 组成的万向传动装置组成的万向传动装置 b.在变速器与驱动桥距离较远的情况下。在变速器与驱动桥距离较远的情况下。 应将传动轴分成两段应将传动轴分成两段 c.对于双轴驱动的越野汽车对于双轴驱动的越野汽车 d.在三轴驱动的越野汽车中，中后桥的在三轴驱动的越野汽车中，中后桥的 驱动形式有两种，即贯通式驱动形式有两种，即贯通式 e.非贯通式非贯通式 f.对于转向驱动桥对于转向驱动桥,采用独立悬架，则在采用独立悬架，则在 靠近主减速器处也需要有万向节靠近主减速器处也需要有万向节 g.对于转向驱动桥对于转向驱动桥,前驱动轮用非独立悬前驱动轮用非独

3、立悬 架，只须在转向轮附近装一个万向节架，只须在转向轮附近装一个万向节 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第4 4页页 万向传动装置万向传动装置 万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用与万向传动装置除用于汽车的传动系外，还可用与 动力输出装置和转向操纵机构。动力输出装置和转向操纵机构。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第5 5页页 万向节万向节 刚性万向节 不等速万向节 （常用为十字轴式） 准等速万向节 （双联式、三销轴 式） 等速万向节 （球叉式、球笼式 等） 挠性万向节 第一节第一节 万向节万向节 2021-7-20

4、哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第6 6页页 十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节 十字轴式刚性万向节因其结构简单，传动可靠，效率高，十字轴式刚性万向节因其结构简单，传动可靠，效率高， 且允许两传动轴之间有较大的交角（一般为且允许两传动轴之间有较大的交角（一般为15152020），）， 故普遍用于各类汽车的传动系中。故普遍用于各类汽车的传动系中。 1.1.十字轴式刚性万向节的构造及润滑十字轴式刚性万向节的构造及润滑 2.2.十字轴式刚性万向节传动的不等速性十字轴式刚性万向节传动的不等速性 3.3.双万向节传动的等速条件双万向节传动的等速条件 2021-7-20 哈尔滨工业大学（

5、威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第7 7页页 十字轴式万向节的损坏是以十字轴颈和滚针轴承十字轴式万向节的损坏是以十字轴颈和滚针轴承 的磨损为标志的，因此润滑与密封直接影响万向节的的磨损为标志的，因此润滑与密封直接影响万向节的 使用寿命。为了提高密封性能使用寿命。为了提高密封性能, ,近年来在十字轴式万向近年来在十字轴式万向 节多采用图节多采用图17-417-4所示的橡胶油封。所示的橡胶油封。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第8 8页页 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第9 9页页 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海

6、）哈尔滨工业大学（威海） 第第1010页页 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第1111页页 万向节中常见的滚针轴承的轴向定位方式万向节中常见的滚针轴承的轴向定位方式, ,除盖板式外除盖板式外, ,还还 应用内应用内, ,外挡圈固定式外挡圈固定式( (图图17-517-5和图和图17-6)17-6)。其特点是工作可。其特点是工作可 靠，零件少，结构简单靠，零件少，结构简单。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第1212页页 十字轴式刚性万向节传动的不等速性，单个十字轴式刚性十字轴式刚性万向节传动的不等速性，单个十字轴式刚性 万

7、向节在输入轴和输出轴之间有夹角的情况下，其两轴的角速万向节在输入轴和输出轴之间有夹角的情况下，其两轴的角速 度是不相等的。度是不相等的。 主动叉在垂直位置，并且十字轴平面与主动轴垂直的情况主动叉在垂直位置，并且十字轴平面与主动轴垂直的情况 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第1313页页 主动叉在水平位置，并且十字轴平面与从动轴垂直时主动叉在水平位置，并且十字轴平面与从动轴垂直时 的情况的情况 。当主、从动叉转到所述位置时，从动轴转速小于。当主、从动叉转到所述位置时，从动轴转速小于 主动轴转速。主动轴转速。 由这两个特由这两个特 殊情况的分析可殊情况的分析可

8、以看出，十字轴以看出，十字轴 式万向节在转动式万向节在转动 过程中，主、从过程中，主、从 动轴的转速是不动轴的转速是不 相等的相等的。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第1414页页 表示两轴转角差表示两轴转角差 随主动轴转角随主动轴转角 的变化关系。必须注的变化关系。必须注 意的是，所谓的意的是，所谓的“传动的不等速性传动的不等速性”，是指从动轴在一周，是指从动轴在一周 中角速度不均而言。而主、从动轴的平均转速是相等的，中角速度不均而言。而主、从动轴的平均转速是相等的， 即主动轴转过一周从动轴也转过一周。即主动轴转过一周从动轴也转过一周。 单万向节转动的不

9、等速性，将单万向节转动的不等速性，将 使从动轴及与其相连的传动部使从动轴及与其相连的传动部 件产生扭转振动，从而产生附件产生扭转振动，从而产生附 加的交变载荷，影响部件寿命。加的交变载荷，影响部件寿命。 两轴交角两轴交角 越大，转角越大，转角 越越 大，即万向节转动的不等速性大，即万向节转动的不等速性 越严重。越严重。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第1515页页 第一万向节两轴间第一万向节两轴间 夹角与第二万向节两夹角与第二万向节两 轴间夹角相等；第轴间夹角相等；第 一万向节的从动叉与一万向节的从动叉与 第二万向节的主动叉第二万向节的主动叉 处于同一平面

10、内。后处于同一平面内。后 一条件完全可以由传一条件完全可以由传 动轴和万向节的正确动轴和万向节的正确 装配保证。装配保证。 但是，前一条件但是，前一条件 （ ）只能在采）只能在采 用驱动轮独立悬架时，用驱动轮独立悬架时， 才有可能通过整车的才有可能通过整车的 总布置设计和总装配总布置设计和总装配 工艺的保证来实现。工艺的保证来实现。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第1616页页 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 实现的，常见的有双联式和三销轴式万向节。实现的，常见的有双联式和三销轴式万向节

11、。 双联式万向节双联式万向节 三销轴式万向节三销轴式万向节 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第1717页页 双联式万向节双联式万向节 双联式万向节实际上是一双联式万向节实际上是一 套传动轴长度缩减至最小套传动轴长度缩减至最小 的双万向节等速传动装置。的双万向节等速传动装置。 双联式万向节用于转向驱双联式万向节用于转向驱 动桥时，可以没有分度机动桥时，可以没有分度机 构，但必须在结构上保证构，但必须在结构上保证 双联式万向节中心位于主双联式万向节中心位于主 销轴线与半轴轴线的交点，销轴线与半轴轴线的交点， 以保证准等速传动。以保证准等速传动。 双联式万向节允许

12、有较大双联式万向节允许有较大 的轴间夹角，且具有结构的轴间夹角，且具有结构 简单，制造方便，工作可简单，制造方便，工作可 靠等优点，故在转向驱动靠等优点，故在转向驱动 桥中的应用逐渐增多。桥中的应用逐渐增多。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第1818页页 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第1919页页 三销轴式万向节三销轴式万向节 三销轴式万向节是双联三销轴式万向节是双联 式万向节演变而来的准式万向节演变而来的准 等速万向节。等速万向节。 三销轴式万向节的最大三销轴式万向节的最大 特点是允许相邻两轴有特点是允许相邻两轴有

13、 较大的交角，最大可达较大的交角，最大可达 45。 在转向驱动桥中采用这在转向驱动桥中采用这 种万向节可使汽车获得种万向节可使汽车获得 较小的转弯半径，提高较小的转弯半径，提高 汽车的机动性。其缺点汽车的机动性。其缺点 是占用空间较大。是占用空间较大。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2020页页 球面滚轮式万向节球面滚轮式万向节 图图17-1117-11所示为一种得到较广泛应用的球面滚轮式准等速万向节。所示为一种得到较广泛应用的球面滚轮式准等速万向节。 装在与万向节轴装在与万向节轴5 5制成一体的三根销轴制成一体的三根销轴3 3上的球面滚轮上的球面滚轮4

14、 4，可沿与另，可沿与另 一万向节轴一万向节轴1 1相连的筒状体的三个轴向槽相连的筒状体的三个轴向槽2 2移动，起到伸缩花键的移动，起到伸缩花键的 作用。三个球面滚轮与筒状体的槽壁之间可传递转矩。结构上应作用。三个球面滚轮与筒状体的槽壁之间可传递转矩。结构上应 保证沿圆周等分的三个球面滚轮的轴线始终位于或近似位于万向保证沿圆周等分的三个球面滚轮的轴线始终位于或近似位于万向 节两轴夹角的等分面上。该万向节允许的轴间夹角可达节两轴夹角的等分面上。该万向节允许的轴间夹角可达4343。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2121页页 2021-7-20 哈尔滨工业大

15、学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2222页页 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2323页页 基本原理基本原理 等速万向节的等速万向节的 基本原理是，从结基本原理是，从结 构上保证万向节在构上保证万向节在 工作过程中的传力工作过程中的传力 点永远位于两轴结点永远位于两轴结 交点的平分面上。交点的平分面上。 图图17-1217-12为一对大为一对大 小相同的锥齿轮传小相同的锥齿轮传 动示意图动示意图 。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2424页页 球叉式万向节的构造如图球叉式万向节的构造如图17-1317-13所示

16、。所示。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2525页页 这种结构的等角速传动原理可按图这种结构的等角速传动原理可按图17-14来说明来说明 主动叉和从动叉的主动叉和从动叉的 中心线是以中心线是以 为圆为圆 心的两个半径相等的圆，心的两个半径相等的圆， 而圆心与万向节中心而圆心与万向节中心O 的距离相等。因此，在的距离相等。因此，在 主动轴和从动轴以任何主动轴和从动轴以任何 角度相交的情况下，传角度相交的情况下，传 动钢球中心都位于两圆动钢球中心都位于两圆 的交点上，以即所有传的交点上，以即所有传 动钢球都位于角平分面动钢球都位于角平分面 上，因而保证了等角

17、速上，因而保证了等角速 传动。传动。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2626页页 球叉式万向节结构简单，允许最大交角为球叉式万向节结构简单，允许最大交角为32323333，一，一 般应用于转向驱动桥中，如图般应用于转向驱动桥中，如图17-1517-15所示。所示。 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。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

18、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越大，磨损较快，影响使用寿力。因此，钢球与曲面凹槽之间的单位压力越大，磨损较快，影响使用寿 命。命。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2727页页 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2828页页 球笼式万向节的等速传动原理球笼式万向节的等速传动原理 球笼式等角速万向节在两轴最大交角球笼式等角速万向节在两轴最大交角4747的情况下，仍的情况下，仍 可传递转矩，且在工作时，无论传动方向如何，可传递转矩，且在工作时，无论传动方

19、向如何，6 6个钢球全个钢球全 部传力。与球叉式万向节相比，其承载能力强，结构紧凑，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拆装方便，因此应用越来越广泛 。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第2929页页 伸缩型球笼式万向节（简称伸缩型球笼式万向节（简称VL 节）的结构节）的结构 伸缩型球笼式万向节（伸缩型球笼式万向节（VL 节），在传动驱动桥中均布节），在传动驱动桥中均布 置在靠传动器一侧（内侧），置在靠传动器一侧（内侧）， 而轴向不能伸缩的球笼式万而轴向不能伸缩的球笼式万 向节（向节（RF节）则布置在转向节）则布

20、置在转向 节处（外侧）。节处（外侧）。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第3030页页 挠性万向节依靠其中弹性件变形来保证在相交两轴挠性万向节依靠其中弹性件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，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，六角形橡胶圈或其他结构形式。由橡胶金属套筒，六角形橡胶圈或其他结构形式。由 于弹性件的弹性变形量有限，故挠性万向节一般用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（于两轴间夹角不大（35）和只有微量轴向位移）和只有微量轴向位移 的万向传动场合。它可以消除制造安装

21、误差和车架的万向传动场合。它可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，无需润中的冲击载荷和衰减扭转振动，结构简单，无需润 滑等优点。滑等优点。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第3131页页 图图17-2017-20所示为原上海所示为原上海SH380ASH380A 型自卸汽车上用来联接发动机型自卸汽车上用来联接发动机 输出轴与液力机械变速器输入输出轴与液力机械变速器输入 轴的挠性万向节。轴的挠性万向节。 弹性连接件的结构如图弹性连接件的结构如图1

22、7-2117-21 所示。两个橡胶块所示。两个橡胶块1 1装在两半装在两半 对和的外壳对和的外壳3 3中，每个橡胶块中，每个橡胶块 中有一衬套中有一衬套2 2。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第3232页页 常见的轻中型货车中，连接变速器与驱动桥的传常见的轻中型货车中，连接变速器与驱动桥的传 动轴部件由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向动轴部件由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向 节叉组成。节叉组成。 汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经 常变化，为避免运动干涉，传动轴中设有由滑动常变化，为避免运动干涉，传动轴中

23、设有由滑动 叉和花键轴组成的滑动花键连接，以实现传动轴叉和花键轴组成的滑动花键连接，以实现传动轴 长度的变化。为减少摩损，还装有用以加注滑脂长度的变化。为减少摩损，还装有用以加注滑脂 的油嘴、油封、堵塞和防尘套。的油嘴、油封、堵塞和防尘套。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第3333页页 传动轴在高速旋转时，由于离心力作用将产生剧烈振动。因传动轴在高速旋转时，由于离心力作用将产生剧烈振动。因 此，当传动轴与万向节装配后，必须满足动平衡要求。此，当传动轴与万向节装配后，必须满足动平衡要求。 传动轴过长时，自振频率降低，易产生共振，故常将其分为传动轴过长时，自振

24、频率降低，易产生共振，故常将其分为 两段并加中间支承。两段并加中间支承。 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第3434页页 2021-7-20 哈尔滨工业大学（威海）哈尔滨工业大学（威海） 第第3535页页 传动轴分段时须加中间支承。通常中间支承安装在车架传动轴分段时须加中间支承。通常中间支承安装在车架 横梁上，应能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差以及车横梁上，应能补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差以及车 辆行驶过程中由于发动机传动或车架等变形所引起的位移。辆行驶过程中由于发动机传动或车架等变形所引起的位移。 东风东风EQ1090E型汽车的中间传动轴采用蜂窝软垫式中间型汽车的中间传动轴采用蜂窝软垫式中间 支承（图支承（图17-25）