《汽车底盘构造与维修》-项目三

项目三万向传动装置万向传动装置在汽车上有很多应用,结构也稍有不同,但其功能都是一样的,即能在轴间夹角及相互位置经常发生变化的两转轴之间传递动力。图３－１所示为位于变速器与驱动桥之间的万向传动装置,这是其在汽车中最为常见的应用。因为汽车布置、设计等不同,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,但驱动桥因悬架的变形,其位置相对于车架经常发生变化,所以在变速器和驱动桥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。２.组成上一页下一页返回项目三万向传动装置万向传动装置一般由万向节和传动轴组成,对于距离较远的两转轴之间的传动,传动轴通常做成分段式,并设置中间支承。图３－２所示为驱动形式为ＦＲ的汽车变速器与驱动桥之间的万向传动装置。(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式汽车)如图３－３所示,

发动机前置后轮驱动专用汽车的变速器通常与发动机、离合器连成一体支撑在车架的前部,并且在车辆行驶过程中,由于路面不平而产生冲击等因素,造成弹性悬架系统的振动,从而使两轴相对位置经常发生变化。上一页下一页返回项目三万向传动装置因此,要适应在两轴之间传递动力,不能采用刚性连接,必须设置万向传动装置。２.离合器与变速器或变速器与分动器之间如图３－４所示,

虽然变速器、离合器、分动器等都支撑在车架上,且它们的轴线也可以设计重合,但当离合器与变速器或变速器与分动器之间分开布置时,为消除车架变形及制造、装配误差等引起的轴线同轴度误差对动力传递的影响,其间也常装有万向传动装置。３.转向驱动桥和断开式驱动桥中在转向驱动桥中,前轮既是转向轮又是驱动轮。上一页下一页返回项目三万向传动装置作为转向轮,要求它能在最大转角范围内偏转;作为驱动轮,要求半轴不间断地把动力传递给驱动轮。因此,转向驱动桥中的半轴必须分段,并用万向节连接,如图３－５和图３－６所示。４.汽车转向操纵机构中如图３－７所示,有些汽车的转向操纵机构受整体布置的限制,转向盘轴线与转向器轴线不能重合,因此转向操纵机构中也常用万向传动装置。(三)万向节汽车上使用的万向节可以从不同的角度分类。上一页下一页返回项目三万向传动装置按其刚度大小,万向节可分为刚性万向节和柔性万向节两类。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)三类。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发动机前置后轮驱动的变速器与驱动桥之间的连接,等速万向节主要用于发动机前置前轮驱动的内外半轴之间的连接。１.十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节又称为普通万向节,它允许相邻两轴的交角为１５°~２０°。上一页下一页返回项目三万向传动装置图３－８所示为十字轴式刚性万向节的结构分解图。它主要由万向节叉、十字轴、滚针轴承、油封和油嘴组成。两个万向节叉上的孔分别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。在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承,滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。为了润滑轴承,十字轴上一般安装有油嘴并有油路通向轴颈,润滑油可从油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处,

如图３－９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带金属壳的毛毡油封(或橡胶油封)。上一页下一页返回项目三万向传动装置安全阀的功用是当十字轴内润滑脂压力超过允许值时阀打开,润滑脂外溢,使油封不致因油压过高而损坏。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,故无须安装安全阀。为防止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。常见的定位方式除盖板式外,还有瓦盖式、Ｕ形螺栓式和弹性卡圈固定等形式。十字轴式刚性万向节具有结构简单、传动效率高的优点,但在两轴夹角不为零的情况下,不能传递等速转动。为实现等速传动,可将两个普通万向节按图３－１０所示的排列方式安装。上一页下一页返回项目三万向传动装置当满足以下两个条件时,可以实现由变速器的输出轴到驱动桥的输入轴的等速传动:(１)传动轴两端的万向节叉处于同一平面内。(２)第一万向节两轴间夹角与第二万向节两轴间夹角相等。２.等速万向节等速万向节的基本原理是从结构上保证万向节在工作过程中,其传力点永远位于两轴交点的平分面上。这一原理可由如图３－１１所示的一对大小相同的锥形齿轮的传动来说明。上一页下一页返回项目三万向传动装置两齿轮轴线夹角为α,Ｐ为两齿轮接触点,而且Ｐ点位于α平分面上,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,所以两齿轮旋转的角速度也相等。由此可见,如果万向节的传力点在其交角变化时始终位于角平分面上,就可使两万向节叉保持等角速的关系。目前采用较广泛的球叉式万向节和球笼式万向节均根据这一原理制成。１)球叉式万向节图３－１２所示为球叉式万向节的结构。它主要由主动叉、从动叉、四个传动钢球、定心钢球、定位销和锁止销组成。上一页下一页返回项目三万向传动装置主、从动叉分别与内、外半轴制成一体,叉内各有四条曲面凹槽,装合后形成两条相交的环槽。作为钢球的滚道,定心钢球装在两叉中心凹槽内以定中心。球叉式万向节等速传动的原理如图３－１３所示,无论两半轴夹角如何变化,其结构都可保证传动钢球始终位于两轴交角的平分面上,因而保证了等速传动。球叉式万向节结构简单,允许轴间最大交角为３２°~３８°,但由于工作时只有两个传动钢球传力,而另两个钢球则在反转时传力,因此钢球与滚道间的接触压力大、磨损快,影响其使用寿命,现在应用得越来越少。上一页下一页返回项目三万向传动装置２)球笼式万向节球笼式万向节按其内、外滚道结构不同又分为ＲＦ型球笼式万向节、ＶＬ型球笼式万向节及球笼式双补偿万向节(此处略)。(１)ＲＦ型球笼式万向节。图３－１４所示为奥迪１００型和上海桑塔纳轿车半轴外万向节所采用的ＲＦ型球笼式万向节。它主要由内球座、球笼、外球座及钢球等组成。内球座通过花键与中段半轴相连。内球座的外表面有六条曲面凹槽,形成内滚道。外球座与带外花键的外半轴制成一体,内表面制有相应的六条曲面凹槽,形成外滚道。六个钢球分别装于六条凹槽中,并用球笼将它们保持在一个平面内。上一页下一页返回项目三万向传动装置动力由中段半轴传至内球座,经六个钢球、外球座输出。当中段半轴(主动轴)和外球座轴(从动轴)之间夹角发生变化时,传力钢球中心始终位于两轴交角的平分面上,并且到两轴线的距离相等,从而保证了主、从动轴以相等的角速度旋转。ＲＦ型球笼式万向节的内、外球座不能沿轴向相对移动,因此也称为固定式等速万向节。ＲＦ型球笼式万向节工作时,六个钢球全部参加工作,因而磨损小,寿命长,承载能力强。此外,它允许的两轴相交角较大(４２°~４７°),灵活性好,故应用越来越广泛。(２)ＶＬ型球笼式万向节。上一页下一页返回项目三万向传动装置ＶＬ型球笼式万向节又称可伸缩型球笼式万向节,

如图３－１５所示。其内、外滚道为圆筒形,但内、外滚道不与轴线平行,而是以相同的角度相对于轴线倾斜着。装合后,同一轴向位置内、外滚道的倾斜方向刚好相反,即呈“Ｖ”形,而钢球则处于内外滚道的交叉部位。当内球座与外球座所连接的半轴以任意夹角相交时,所有传动钢球都位于轴间夹角的平分面上,从而实现等角速传动。ＶＬ型球笼式万向节允许两轴最大夹角为１５°~２１°,且具有轴向滑动的特性(轴向伸缩量可达４５ｍｍ),寿命长,强度高,不但满足了车轮转向性能的要求,还具有结构简单、尺寸和质量小等优点。上一页下一页返回项目三万向传动装置(四)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轮,此时传动轴分成左右两半,因此也称为半轴。２.构造传动轴有实心轴和空心轴之分。目前广泛采用的是空心传动轴,一般用厚度为１.５~３.０ｍｍ的薄钢板卷焊而成。这是因为在传递相同大小转矩的情况下,空心轴具有较大的刚度,相对质量较小,节约了材料。上一页下一页返回项目三万向传动装置在转向驱动桥、断开式驱动桥或微型汽车的万向传动装置中,通常将传动轴制成实心轴。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,传动轴由滑动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。为减少磨损,还装有用以加润滑脂的油嘴、油封、堵盖和防尘套,为了加注方便,装配时应保证所有润滑脂油嘴处于同一条直线上,且十字轴上的润滑脂油嘴朝向传动轴。传动轴是高速旋转件,为了避免离心力引起剧烈的振动,当传动轴和万向节装配以后,要做动平衡试验。上一页下一页返回项目三万向传动装置做完动平衡试验后应在万向节滑动叉和主传动轴上刻上装配位置标记,以便拆卸后重装时保持两者的相对角位置不变。传动轴过长会引起共振,所以可将传动轴做成两段并加中间支承,前段称为中间传动轴,后段称为主传动轴。传动轴与万向节叉的连接方式如图３－１６所示。(五)中间支承传动轴分段时必须加中间支承。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窜动或车架变形等引起的位移。普通中间支承通常用弹性元件来满足上述要求。上一页下一页返回项目三万向传动装置它主要由轴承、带油封的轴承盖、支架和使轴承与支架间成弹性连接的弹性元件所组成,

如图３－１７所示。此外,常用的中间支承还有蜂窝软垫式中间支承、摆动中间支承以及轴式中间支承等多种型式。如图３－１８所示的东风ＥＱ１０９０Ｅ型汽车的中间传动轴采用蜂窝软垫式中间支承与车架相连接。其中的轴承可以在轴承座内滑动。蜂窝橡胶垫具有弹性作用,故能更好地调整安装误差以及行驶中出现的位移,此外,还可以减少噪声传导。蜂窝软垫式结构简单,效果良好,应用较广泛。三、项目实施(一)等速万向节的拆装与检修上一页下一页返回项目三万向传动装置下面以桑塔纳２０００轿车为例,介绍等速万向节的拆装与检修。１.实施目的及要求(１)通过该任务的实施,学生应能够对等速万向节进行熟练拆装操作。(２)通过对等速万向节的拆装,学生能够进一步明确等速万向节的构造和工作原理。(３)实训设备及仪器:多功能套筒扳手一套、双头两用扳手一套、钳子、螺丝刀、专用拆装工具、桑塔纳２０００轿车专用工具一套、等速万向节、维修手册等。２.实施步骤上一页下一页返回项目三万向传动装置１)等速万向节的拆卸(１)在车轮着地时,旋松半轴与轮毂的紧固螺母。(２)拧下传动轴与接合盘的螺栓,将传动轴与接合盘分开。(３)从轮毂中压出驱动半轴。(４)用钢锯将万向节防尘罩上的夹箍锯开(见图３－１９箭头),拆下防尘罩。(５)用一把轻金属锤子用力从传动轴上敲下外万向节(ＲＦ节),

如图３－２０所示。(６)拆卸弹簧锁圈,如图３－２１所示。上一页下一页返回项目三万向传动装置(７)压出内万向节(ＶＬ节),

如图３－２２所示。(８)拆卸之前用电蚀笔或油石在钢球球笼和外星轮上标出内星轮的位置。２)等速万向节的分解(１)分解外万向节(ＲＦ节)。①做好球笼、星形套(内滚道)和球壳上的位置标记。②转动星形套(内滚道)、球笼,依次取出钢球,如图３－２３所示。③用力转动球笼直至两个方孔(见图３－２４)与球壳对齐,拆下球笼。上一页下一页返回项目三万向传动装置④将星形套(内滚道)上的扇形齿旋入球笼的方孔,从球笼中取下星形套(内滚道),如图３－２５所示。(２)分解内万向节(ＶＬ节)。①转动星形套(内滚道)和球笼,按垂直方向取出球笼内的钢球(见图３－２６)。②从球笼上取下星形套(内滚道),

３)等速万向节的装配如图３－２７所示。(１)外等速万向节的装配。①用汽油清洗各部件,将Ｇ６润滑脂总量的一半(４５ｇ)注入万向节内,将球笼与星形套(内滚道)一起装入球壳。上一页下一页返回项目三万向传动装置②对角交替压入钢球。③将卡簧装入星形套(内滚道)。④将润滑脂注入万向节内。(２)内等速万向节的装配。①对准凹槽将星形套(内滚道)装入球笼。②将钢球压入球笼(见图３－２８),注入适量润滑脂。③将带钢球的球笼垂直装入球壳,

如图３－２９所示。注意:装配时应注意球形壳(外滚道)上的宽间隙Ａ应对准星形套(内滚道)上的窄间隙Ｂ,转动球笼以便嵌入到位;转动星形套(内滚道),就能将其转出球笼,如图３－３０所示。上一页下一页返回项目三万向传动装置安装时应保证球形壳(外滚道)中的球槽有足够间隙。④用力压下球笼,使装有钢球的星形套(内滚道)完全转入球壳(见图３－３１)。(３)装上碟形座圈。将碟形座圈装在传动轴带齿端配合位置上,安装位置如图３－３２所示。(４)把内万向节压入传动轴,如图３－３３所示。使碟形座圈贴合,内星轮内径(花键齿)上的倒角必须面向传动轴靠肩。(５)安装弹簧锁圈。(６)装上外万向节。上一页下一页返回项目三万向传动装置(７)在外侧万向节上装上防尘罩。在万向节上安装防尘罩时,防尘罩经常受到挤压,因而在防尘罩内部会产生一定真空度,它在车辆行驶中会产生一个内吸的折痕(见图３－３４箭头)。因此在安装防尘罩小口径之后,要稍微充点气,使压力平衡不产生皱折。(８)装上防尘罩卡箍。４)等速万向节的检修(１)检查外星轮、内星轮、球笼及钢球有无凹陷与磨损。(２)各万向节处的６颗钢球要求有一定的配合公差,并与内星轮一起成为一组配合件。上一页下一页返回项目三万向传动装置(３)如果万向节间隙已经明显过大,则万向节必须更换。如果万向节呈光滑无损或者能看到钢球的运转,则不必更换万向节。(４)检查防尘罩是否破裂,挡圈和座圈是否失效,如有上述情况应予以更换。(二)捷达轿车传动轴异响故障诊断１.故障现象一辆行驶了６５４００ｋｍ的捷达轿车,在车辆行驶时,左前轮处有“咔吧、咔吧”声,类似金属挤压声,转向时异响更加严重。２.故障诊断上一页下一页返回项目三万向传动装置用举升器将车辆升起,经检查发现右传动轴外等速万向节防尘套破裂,其内部润滑脂溢出。将右传动轴拆下,拆下防尘套,发现外等速万向节珠架滚道内有许多泥沙。用汽油清洗干净后,发现万向节珠架有两处裂纹,滚道有划痕和麻点,已无法使用。更换新外等速万向节和防尘套,故障即排除。根据要求捷达轿车应定期进行检查、保养,一旦发现球笼防尘套损坏应及时更换,以免造成球笼损坏。上一页返回图３－１变速器与驱动桥之