项目5 万向传动装置

项目5万向传动装置COMPANYNAME在传动系统中，动力从一个部件的输出轴传递到另一个部件的输入轴时，两轴的相对位置常常会发生变化。若两轴刚性连接，那么动力便不能平顺、高效地传递下去。此时在两轴之间加装一个万向传动装置，便可解决这一问题。项目导读知识目标1掌握万向传动装置的功用。2掌握万向传动装置的构造及工作原理。技能目标1能够拆装万向传动装置。2能够诊断常见的万向传动装置故障。3能够对万向传动装置的主要部件进行检修。思政目标1培养安全操作的意识。2提升科学地、辩证统一地认识和分析事物的能力。目录任务5.1认识万向传动装置任务5.2万向传动装置故障诊断与检修任务5.1

认识万向传动装置小刘买了一辆二手车，开了一段时间后发现，汽车在行驶时底盘上变速器和驱动桥之间会发出奇怪的响声。小刘将汽车送到汽修厂维修时，维修师傅说是万向传动装置中的中间支撑出现了故障。维修师傅修理好中间支撑后，响声便消失了。本任务要求学生从万向传动装置的功用、组成，以及万向节、传动轴、中间支撑的构造等方面来认识万向传动装置。任务引入5.1.1万向传动装置的功用及组成1．万向传动装置的功用万向传动装置的功用是在轴间夹角及相对位置经常发生变化的转轴之间传递动力，在汽车上主要用在传动系统的变速器与驱动桥之间。万向传动装置主要由万向节、传动轴及中间支撑等部分组成，如图5-1所示。2．万向传动装置的组成图5-1万向传动装置1—变速器；2—万向节；3—传动轴；4—驱动桥；5—中间支撑。5.1.2万向节不等速万向节是指在其连接的输入轴和输出轴存在夹角时，输出角速度和输入角速度不等且呈周期性变化的万向节，又称为十字轴式万向节，是刚性万向节的一种。1．不等速万向节不等速万向节主要由万向节叉（分为主动叉和从动叉）、十字轴等组成，如图5-2所示。1）不等速万向节的构造图5-2不等速万向节1—轴承盖；2—万向节叉（主动叉）；3—注脂嘴；4—十字轴；5—万向节叉（从动叉）；6—油封；7—滚针；8—套筒；9—螺钉；10—锁片。两个万向节叉上的孔分别套在十字轴的4个轴颈上，十字轴轴颈与万向节叉孔之间装有滚针轴承（由滚针和套筒组成），带有锁片的螺钉和轴承盖将滚针轴承的套筒固定在万向节叉上，起到轴向定位作用。

为了润滑轴承，十字轴内钻有油道，可通过注脂嘴注入润滑脂，如图5-3所示。图5-3十字轴油道1—油封挡盘；2—油封；3—油封座；4—注脂嘴。2）不等速万向节的等速传动原理在单个万向节连接的输入轴与输出轴有夹角的情况下，当主动叉等角速度转动时，从动叉的转动是不等角速度的，这就是不等速万向节的不等速性。不等速万向节等角速度传动的排列方式有平行式和等腰三角形式两种，如图5-4所示。图5-4不等速万向节等角速度传动的排列方式1—第一个万向节的主动叉；2—第一个万向节的从动叉；3—第二个万向节的主动叉；4—第二个万向节的从动叉。

（a）平行式（b）等腰三角形式球笼式等速万向节的外观及构造如图5-5所示。2．等速万向节图5-5球笼式等速万向节的外观及构造1）球笼式等速万向节1—输入轴；2—小钢带箍；3—外罩；4—球笼（保持架）；5—大钢带箍；6—钢球；7—星形套（外表面有内滚道）；8—球形壳（内表面有外滚道）；9—卡环。（a）外观（b）构造球叉式等速万向节的构造如图5-7所示。球叉式等速万向节的主、从动叉上分别有4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。4个传动钢球位于槽中，中心钢球位于两叉中心的凹槽内，起定心作用。球叉式等速万向节在工作的时候，只有两个钢球传力，磨损快，寿命低，现在应用已经越来越少。2）球叉式等速万向节图5-7球叉式等速万向节的构造等速万向节的等速传动原理可通过两个锥齿轮来说明，如图5-8所示。等速万向节即是利用了这一原理，让传力点始终处于两轴夹角的平分面上，以实现万向节等角速度传动。3）等速万向节的等速传动原理图5-8等速万向节的等速传动原理双联式万向节实际上是一套传动轴长度缩减至最小的双不等速万向节传动装置，如图5-9所示。双联叉相当于两个在同一平面内的万向节叉，要使万向节叉轴的角速度相同，应保证α1=α2。双联式万向节允许有较大的轴间夹角，且结构简单、制造方便、工作可靠。1）双联式万向节3．准等速万向节图5-9双联式万向节（a）不转动（b）转动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。其最大特点是允许相邻两轴有较大的交角，最大可达45°。

采用此万向节的转向驱动桥可使汽车获得较小的转弯半径，能够提高汽车的机动性。2）三销轴式万向节传动轴有空心轴和实心轴之分。5.1.3传动轴1．传动轴的构造空心轴：应用较为广泛，能够节省材料、减小传动轴的质量，同时能够提高轴的强度、刚度及临界转速，一般用1.5～3.0mm均匀厚度的钢板卷焊而成。超重型货车一般直接采用无缝钢管。实心轴：常用作转向驱动桥、断开式驱动桥或微型汽车的传动轴。中间传动轴其前端装有万向节叉，其上套装带内花键的凸缘叉，其后端装有中间支撑。中间传动轴主传动轴其前端装有万向节叉，可在花键轴上轴向滑动，使传动轴可以伸缩，以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（橡胶伸缩套）防漏、防水、防尘。主传动轴普通汽车的传动轴布置形式通常有单节式和双节式两种。1）普通汽车的传动轴布置形式2．传动轴的布置形式单节式传动轴是最简单的传动轴，其两端各用一个万向节分别与变速器和驱动桥相连；装配时，传动轴两端的万向节叉在同一平面内就能保证汽车满载时实现等速传动。

双节式传动轴分为两段，即中间传动轴和主传动轴，由3个万向节相连，其布置形式有以下两种。多驱动桥汽车（如越野汽车）传动轴安装在变速器与分动器之间，以及分动器与各驱动桥之间，传动轴两端的万向节叉装在同一平面内，以满足平行排列或等腰三角形排列的等速传动条件。2）多驱动桥汽车的传动轴布置形式对于某些轴距较长的汽车，可将传动轴设为三节，以提升其刚度。前两节均为中间传动轴，分别用中间支撑支撑在车架上。每节传动轴两端的万向节叉都应分别处于同一平面内。3）长轴距汽车的传动轴布置形式传动轴分段时须加设中间支撑。中间支撑通常装在车架横梁上，除对传动轴起支撑作用外，还能够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窜动或车架变形等引起的传动系统部件位移。中间支撑主要由支架、弹性元件等组成。常见的中间支撑有双列圆锥滚子轴承式中间支撑、摆动中间支撑等，其构造分别如图5-12、图5-13所示。5.1.4中间支撑图5-12双列圆锥滚子轴承式中间支撑的构造1—车架横梁；2—支撑座；3—支撑；4—注脂嘴；5—橡胶垫环；6—支架；7—油封。图5-13摆动中间支撑的构造1—支架；2—橡胶垫环；3—支撑轴；4—摆臂；5—注脂嘴；6—车架横梁；7—卡环；8—支撑座；9—油封；10—中间传动轴。案例分析——拆装传动轴实践操作以2015款大众迈腾轿车为例，拆装万向传动装置中的传动轴（前桥中的半轴）。12准备工作拆解与组装自动变速器拆装传动轴详细操作步骤请扫描二维码查看任务5.2

万向传动装置故障诊断与检修小刘买的二手车在维修过一次中间支撑后，正常行驶了一段时间。但最近又出现了问题，汽车在起步和行驶时传动轴会产生振动和异响，严重时整个车身都会振动。若在行驶时增大车速，其产生的异响会更明显。小刘不得已又将汽车送到修理厂维修，维修师傅检查后告诉他，这次故障是由传动轴弯曲引起的。更换传动轴后，汽车果然恢复了正常。本任务要求学生从确认故障现象、制订诊断流程、找出故障原因、排除故障四个方面完成万向传动装置的故障诊断与检修。任务引入5.2.1传动轴摆振汽车起步和行驶时传动轴会产生振动和异响，并能够引起车身振动，人在车中能被振动到产生发麻的感觉；增大车速时异响更明显；脱挡滑行时异响会更清晰地从传动轴发出。1．故障现象2．故障原因传动轴弯曲变形或有凹陷。1传动轴上的平衡片脱落。2传动轴与万向节叉焊接不正，或焊接后传动轴未进行动平衡试验和校准。3万向节叉安装错位，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。4中间支撑松动、歪斜或损坏。53．故障诊断方法检查传动轴是否弯曲变形或有凹陷。1检查传动轴上的平衡片是否脱落。2拆下传动轴进行动平衡试验。3检查万向节叉安装是否错位。4检查中间支撑，是否出现松动、歪斜或损坏。51）故障现象在汽车起步或突然改变车速时，万向传动装置发出“哐”的撞击声；在汽车缓行时，还可能发出“咣当、咣当”的响声。5.2.2万向传动装置异响1．汽车起步或改变车速时有异响万向节凸缘叉连接螺栓松动。1万向节的十字轴及滚针轴承磨损严重。2万向节的主、从动叉游动角度过大。34传动轴与万向节叉配合花键磨损严重，导致其配合松旷。2．故障原因3．故障诊断方法（1）用榔头轻轻敲击各万向节凸缘叉连接处，检查其松紧度。（2）用双手分别握住万向节的主、从动叉转动，检查游动角度。（3）拆解万向传动装置，检查万向节的十字轴、滚针轴承是否磨损严重1）故障现象2．汽车行驶时有异响汽车起步时无异响，但行驶时万向传动装置会出现连续的“呜呜”声，且车速越高响声越大。脱挡滑行时也会有异响。2．故障原因造成汽车行驶时万向传动装置产生异响的原因多是中间支撑松旷，具体故障原因有以下几点。中间支撑安装不当，如位置不当或装配过紧等，造成异常磨损。1中间支撑的轴承内缺润滑脂，或轴承磨损严重。23橡胶垫环损坏。车架变形。43．故障诊断方法（1）给中间支撑的轴承加注润滑脂。（2）检查中间支撑的轴承磨损情况。（3）松开夹紧橡胶垫环的所有螺钉，待传动轴转动数圈后再将其拧紧。1．万向节的检修1）检修十字轴检查十字轴轴颈的表面损伤情况，若有金属剥落、磨损沟槽或滚针压痕深度在0.1mm以上时，应予以更换。5.2.3万向传动装置的检修2）检修滚针轴承检查滚针轴承，若出现油封失效、滚针断裂、缺针等情况，或轴承内圈有金属剥落时，均应予以更换。3）检测十字轴与滚针轴承的配合间隙检测十字轴与滚针轴承的配合间隙，其配合间隙应符合该车型的规定，若不符合规定，应予以更换。十字轴与滚针轴承配合间隙的检测如图5-14所示。图5-14十字轴与滚针轴承配合间隙的检测1—百分表；2—滚针轴承壳；3—十字轴；4—台虎钳。1）检查传动轴弯曲情况并维修检查传动轴弯曲情况时，可用V形架将传动轴两端支起来，用百分表检测传动轴上花键轴与中间支撑的轴承结合面的径向跳动量，以及轴管外圆的径向跳动量，如图5-15所示。图5-15检查传动轴弯曲情况1—百分表；2—传动轴；3—V形架。2．传动轴的检修2）检修传动轴花键套、花键轴传动轴花键套、花键轴的主要损伤有横向裂纹和磨损。横向裂纹可通过目测检查；磨损主要表现为传动轴花键套与花键轴的配合间隙增大，应通过检测其配合间隙来判断其磨损情况，如图5-16所示。图5-16检测传动轴花键套与花键轴的配合间隙来判断其磨损情况1—花键套；2—百分表；3—花键轴；4—台虎钳。外观检查。