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1、第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 主讲教师：华文林主讲教师：华文林第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 17.1 17.1 概概 述述一、万向传动装置的组成和功能一、万向传动装置的组成和功能组成组成：万向传动装置一般由：万向传动装置一般由万向节万向节和和传动轴传动轴组成，组成，有的还加装中间支承。有的还加装中间支承。功能功能：经常用来：经常用来实现一对轴线相交且相对位置经实现一对轴线相交且相对位置经常变化的转轴之间的动力传递。常变化的转轴之间的动力传递。万向传动装置工作演示万向传动装置工作演示第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 二、万向传动装置在汽车上的应用二、万向传动
2、装置在汽车上的应用1）用于发动机前置后轮驱动的汽车上，如图）用于发动机前置后轮驱动的汽车上，如图17-1所示。所示。图图17-1变速器与驱动桥之间的万向传动装置变速器与驱动桥之间的万向传动装置图图17-2万向传动装置在汽车传动系统中的应用与布置万向传动装置在汽车传动系统中的应用与布置组成：万向节、传动轴、中间支承组成：万向节、传动轴、中间支承万向节中间支承主传动轴中间传动轴驱动桥第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 2 2）用于多轴驱动的越野汽车。用于多轴驱动的越野汽车。图图17-2万向传动万向传动装置在汽车传动系装置在汽车传动系统中的应用与布置统中的应用与布置第第1717章章 万向传动
3、装置万向传动装置 3 3）用于转向驱动桥的半轴。用于转向驱动桥的半轴。f)g)图图17-2万向传动装置在汽车传动系统中的应用与布置万向传动装置在汽车传动系统中的应用与布置第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 4 4）在汽车的动力输出装置和转向系统的操纵机构中也常在汽车的动力输出装置和转向系统的操纵机构中也常采用万向传动装置。采用万向传动装置。 17.217.2 万万 向向 节节第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 万向节万向节是转轴与转轴之间是转轴与转轴之间实现变角度传递动力实现变角度传递动力的的基本部件，万向节按其在扭转方向上是否有明显的基本部件，万向节按其在扭转方向上是否有明显
4、的弹性，可分为弹性，可分为: 刚性万向节刚性万向节靠零件的铰链式联接传递动力靠零件的铰链式联接传递动力挠性万向节挠性万向节靠弹性零件传递，且有缓冲减振作用。靠弹性零件传递，且有缓冲减振作用。刚性万向节刚性万向节可分为：可分为：1）不等速万向节）不等速万向节(常用的为十字轴式常用的为十字轴式)2）准等速万向节）准等速万向节(双联式、三销轴式等双联式、三销轴式等)3）等速万向节）等速万向节(球叉式、球笼式等球叉式、球笼式等)第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 一、不等速一、不等速万向节万向节最为常用的不等速万向节是最为常用的不等速万向节是十字轴式万向节十字轴式万向节，其结构简单其结构简单，
5、传动可靠，效率高，且允许两传动轴，传动可靠，效率高，且允许两传动轴之间有较大的交角之间有较大的交角( (一般为一般为15152020) )，故普遍应，故普遍应用于各类汽车的传动系统中。用于各类汽车的传动系统中。第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 1. 1. 十字轴式刚性万向节的十字轴式刚性万向节的结构结构1 1）组成构造）组成构造图图1 17-37-3所示为十字轴式刚性所示为十字轴式刚性万向节的构造。万向节的构造。一一般主要由般主要由一个一个十字轴十字轴4 4、两个两个万向节叉万向节叉2 2和和6 6和和滚针轴承滚针轴承等等组成组成。十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节十字轴万向节叉轴
6、承盖安全阀万向节叉滚针轴承第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 油嘴油嘴安全阀安全阀十字轴十字轴油封油封滚针滚针套筒套筒轴承盖轴承盖万向节叉万向节叉结构特点：结构特点：（1）两万向节叉活套在十字轴轴颈上；）两万向节叉活套在十字轴轴颈上；（2）十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承；）十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承；（3）十字轴做成中空的，并有油路通向轴颈；）十字轴做成中空的，并有油路通向轴颈；（4）十字轴的轴颈上有毛毡油封（或橡胶油封）；）十字轴的轴颈上有毛毡油封（或橡胶油封）；（5）十字轴中部装有带弹簧的安全阀。）十字轴中部装有带弹簧的安全阀。十字轴润滑油道及密封装置2）润滑及密封
7、）润滑及密封十字轴润滑油道十字轴润滑油道油封油封油封挡盘油封挡盘注油嘴注油嘴采用橡胶油封，当采用橡胶油封，当十字轴内腔油压过十字轴内腔油压过大时，多余的润滑大时，多余的润滑油会从橡胶油封内油会从橡胶油封内圆表面与轴颈接触圆表面与轴颈接触处溢出。处溢出。第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 3 3）滚针轴承轴向定位方式）滚针轴承轴向定位方式主要有主要有盖板固定盖板固定式式、挡圈固定式挡圈固定式、瓦盖固定式瓦盖固定式和和塑料环固定式塑料环固定式。 第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 2. 单十字轴式万向节的运动特性单十字轴式万向节的运动特性（1) 主动叉在垂直位置，并且十字轴平面与主
8、动轴垂主动叉在垂直位置，并且十字轴平面与主动轴垂直的情况。直的情况。（1）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。主动叉与十字轴连接点主动叉与十字轴连接点a 的线速度的线速度 a在十在十字轴平面内；字轴平面内；从动叉与十字轴连接点从动叉与十字轴连接点b 的线速度的线速度 b在与在与主动叉平行的平面内，并且垂直于从动轴。主动叉平行的平面内，并且垂直于从动轴。 b b b b b b = a = a 因此因此 b b a a由此可知，当主、从动叉转到所述位置时，由此可知，当主、从动叉转到所述位置时，从动轴的转速大于主动轴的转速。从动
9、轴的转速大于主动轴的转速。（2) 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 主动叉与十字轴连接点主动叉与十字轴连接点a的线的线速度速度 a在平行于从动叉的平面内在平行于从动叉的平面内，并且垂直于主动轴。并且垂直于主动轴。 线速度线速度 a可分解为在十字轴可分解为在十字轴平面内的速度平面内的速度 a和垂直于十字轴和垂直于十字轴平面的速度平面的速度 a 。 a a 而而a= b 因此，因此， a b 即当主、从动叉转到所述位置即当主、从动叉转到所述位置时，从动轴转速小于主动轴转速。时，从动轴转速小于主动轴转速。 由上述两个特殊情况的分
10、析可由上述两个特殊情况的分析可以看出，十字轴式万向节在传动以看出，十字轴式万向节在传动过程中，主、从动轴的转速是不过程中，主、从动轴的转速是不相等的。相等的。（1 1）当主动叉在垂直平面内时：）当主动叉在垂直平面内时：VA= 1r= 2 rcos 1= 2 cos 2 1 从动轴转速大于主动轴转速。从动轴转速大于主动轴转速。（2 2）当主动叉在水平平面内时：）当主动叉在水平平面内时：VB= 2r= 1 rcos 2= 1 cos 2 1 从动轴转速小于主动轴转速从动轴转速小于主动轴转速。 由图可见，主动轴转角由图可见，主动轴转角1在在090的范围内，的范围内，21，即在此区，即在此区间间从动轴
11、旋转速度大于主动轴旋转速从动轴旋转速度大于主动轴旋转速度度，且先加速后减速。，且先加速后减速。当当1 90时，从动轴也同样时，从动轴也同样转到转到90。1从从90到到180，21，即在此区间从动轴旋转速度小于主动即在此区间从动轴旋转速度小于主动轴旋转速度，且先减速后加速。轴旋转速度，且先减速后加速。当主动轴转到当主动轴转到180时，从动轴时，从动轴也同时转到也同时转到180。因此，如果主动轴以等角速转动，因此，如果主动轴以等角速转动，而从动轴则是时快时慢，此即单个十而从动轴则是时快时慢，此即单个十字轴万向节在有夹角时传动的不等速字轴万向节在有夹角时传动的不等速性。必须注意的是，性。必须注意的是
12、，所谓所谓“传动的不传动的不等速性等速性”，是指从动轴在一周中角速，是指从动轴在一周中角速度不均而言。度不均而言。图图17-6c 两轴转角差两轴转角差(12)随随主动轴转角主动轴转角1的变化关系的变化关系3 3、运动不等速分析、运动不等速分析结论：结论：(1)(1)当主动轴转速不变时，从动轴的转速时快时慢呈周期当主动轴转速不变时，从动轴的转速时快时慢呈周期 性变化，一周内变化两次。性变化，一周内变化两次。(2)(2)当两轴夹角增大时，不等速加剧。当两轴夹角增大时，不等速加剧。(3)(3)当两轴夹角为当两轴夹角为0 0时，等速传动。时，等速传动。 第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 4
13、4、双万向节传动的等速条件、双万向节传动的等速条件根据运动学分析得知，要达到两轴间的等角速根据运动学分析得知，要达到两轴间的等角速传动这一目的，必须满足以下两个条件：传动这一目的，必须满足以下两个条件：第一万向节两轴间夹角第一万向节两轴间夹角1 1 与第二万向节两与第二万向节两轴间夹角轴间夹角22 相等；相等；第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉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内。处于同一平面内。 第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 二、二、准等速万向节准等速万向节1 1、双联式万向节双联式万向节2 2、三销轴式万向节、三销轴式万向节3 3、球面滚轮式万向节、球面滚
14、轮式万向节三、等速万向节三、等速万向节1 1）球叉式万向节）球叉式万向节2 2）球笼式万向节）球笼式万向节四、挠性万向节四、挠性万向节二、准等速万向节和等速万向节二、准等速万向节和等速万向节（一）准等速万向节（一）准等速万向节 1 1 2 21.1.双联式万向节双联式万向节原理：原理：是一套传动轴是一套传动轴 长度缩短至最长度缩短至最 小的双万向节小的双万向节 等速传动装置等速传动装置。特点：特点： 双联叉相当于两个双联叉相当于两个在同一平面上的万向节在同一平面上的万向节叉；叉； 装有分度机构。装有分度机构。准等速万向节准等速万向节原理：原理： 双万向节等速传双万向节等速传动动 1、双联式万向
15、节、双联式万向节双联叉万向节叉轴传动轴长度缩减至最短两个在同一平面内的万向节叉当a1 = a2 时，轴1和轴2的角速度相等2.2.三销式万向节三销式万向节是双联是双联万向节演变而来的。万向节演变而来的。结构特点：结构特点： 主、从动偏心轴叉分别与主、从动偏心轴叉分别与转向驱动桥的内、外半轴制成转向驱动桥的内、外半轴制成一体；一体； 叉孔中心与叉轴中心线互叉孔中心与叉轴中心线互相垂直但不相交；相垂直但不相交； 两叉由两个三销轴连接；两叉由两个三销轴连接； 三销轴大端中心线与小端三销轴大端中心线与小端轴颈中心线重合；轴颈中心线重合； 靠近大端两侧有两轴颈，靠近大端两侧有两轴颈，其中心线与小端轴颈中
16、心线垂其中心线与小端轴颈中心线垂直关相交。直关相交。三销轴三销轴三销轴三销轴主动偏心轴叉主动偏心轴叉从动偏心轴叉从动偏心轴叉2.三销轴式万向节三销轴式万向节特点特点 ：允许相邻：允许相邻两轴有较大的交两轴有较大的交角，提高机动性；角，提高机动性；但所占空间较大。但所占空间较大。三销轴三销轴主动偏心轴叉主动偏心轴叉从动偏心轴叉从动偏心轴叉止推垫片止推垫片轴承座轴承座叉孔中心线与叉轴中叉孔中心线与叉轴中心线垂直但不相交心线垂直但不相交三销轴三销轴三销轴三销轴主动偏心轴叉主动偏心轴叉从动偏心轴叉从动偏心轴叉三、等速万向节三、等速万向节1.1.原理原理 使传力点始终位于两轴夹角的平分面上。使传力点始终
17、位于两轴夹角的平分面上。 2.2.形式：形式：球叉球叉式、球笼式。式、球笼式。 /2 /2OP 两齿轮的接两齿轮的接触点触点P P位于两齿轮位于两齿轮轴线交角的平分轴线交角的平分面上，面上，P P点两齿轮点两齿轮的圆周速度始终的圆周速度始终相等。相等。等速万向节等速万向节原理：原理： 传力点永远位于两轴交点传力点永远位于两轴交点O的平分面上的平分面上主、从动叉分别与内外半轴制成一体；主、从动叉分别与内外半轴制成一体；主、从动叉上各有四个曲面凹槽；主、从动叉上各有四个曲面凹槽；四个传力钢球，一个定心钢球。四个传力钢球，一个定心钢球。结构特点：结构特点：球叉式万向节主动叉主动叉从动叉从动叉定位销定
18、位销锁止销锁止销中心钢球中心钢球传动钢球传动钢球球叉式万向节等速传动原理球笼式万向节的等速性主动轴主动轴球形壳球形壳星形套星形套钢球钢球保持架保持架球笼式等速万向节球笼式等速万向节钢球钢球主动轴主动轴星形套（内滚道）星形套（内滚道）球形壳球形壳（外滚道）（外滚道）外罩外罩球笼（保持架）球笼（保持架）球笼式万向节的等速性球笼式万向节的等速性外滚道中心外滚道中心A与内滚道中心与内滚道中心B分别位于万向节中心分别位于万向节中心O的的两侧，且到两侧，且到O点的距离相等。点的距离相等。星形套内滚道星形套内滚道球笼（保持架）球笼（保持架）球形壳（外球形壳（外滚道）滚道）球滚动时，同时以球滚动时，同时以A、
19、B为球心滚动，所以为球心滚动，所以CA=CB主、从动轴夹主、从动轴夹角平分面角平分面球笼式万向节特点：球笼式万向节特点：承载能力强，结构紧凑，拆装方承载能力强，结构紧凑，拆装方便，两轴最大交角为便，两轴最大交角为42 四、挠性万向节四、挠性万向节 挠性万向节挠性万向节依靠其中弹性元件的弹性变形来保证在相交依靠其中弹性元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。弹性元件可以是橡胶盘、两轴间传动时不发生机械干涉。弹性元件可以是橡胶盘、橡胶金属套筒、六角形橡胶圈或其他结构形式。由于弹性橡胶金属套筒、六角形橡胶圈或其他结构形式。由于弹性元件的弹性变形量有限，故挠性万向节一般用于两轴间夹元件的
20、弹性变形量有限，故挠性万向节一般用于两轴间夹角不大角不大(35)，只有微量轴向位移的传动场合，即常，只有微量轴向位移的传动场合，即常用来连接固定安装在车架上的两个部件用来连接固定安装在车架上的两个部件(如发动机与变速器如发动机与变速器或变速器与分动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。荷和衰减扭转振动，结构简单，无需润滑等优点。柔性万向节柔性万向节弹性连接件弹性连接件上海SH380A自卸车的柔性万向节第
21、第1717章章 万向传动装置万向传动装置 17.3 传动轴和中间支承传动轴和中间支承 常见的轻、中型货车中，连接变速器与驱动桥的传动常见的轻、中型货车中，连接变速器与驱动桥的传动轴部件轴部件由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成由传动轴及其两端焊接的花键轴和万向节叉组成。第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 结构特点：结构特点：1）汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经常）汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经常变化，为变化，为避免运动干涉避免运动干涉，传动轴中设有，传动轴中设有由滑动叉和花键轴由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接组成的滑动花键连接，以，以实现传动轴长度的变化实
22、现传动轴长度的变化。为减少。为减少磨损，还装有用以加注滑脂的油嘴、油封、堵盖和防尘套。磨损，还装有用以加注滑脂的油嘴、油封、堵盖和防尘套。2）一般用厚度为）一般用厚度为1.53.0mm 的薄钢板卷焊而成。在的薄钢板卷焊而成。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，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。通常将传动轴制成实心轴。 第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 结构特点：结构特点：3）传动轴在高速旋转时，由于离心力作用将产生剧烈）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
23、轴与万向节装配后，必须满足动平衡振动。因此，当传动轴与万向节装配后，必须满足动平衡要求。用的要求。用的平衡片平衡片。4）平衡后，在万向节滑动叉与主传动轴上刻上）平衡后，在万向节滑动叉与主传动轴上刻上装配位装配位置标记置标记，以便拆卸后重装时保持二者的相对角位置不变。，以便拆卸后重装时保持二者的相对角位置不变。第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 结构特点：结构特点：5）传动轴过长时，自振频率降低，易产生共振，故常）传动轴过长时，自振频率降低，易产生共振，故常将其分为两段并加将其分为两段并加中间支承中间支承。前段称中间传动轴，后段称。前段称中间传
24、动轴，后段称主传动轴。主传动轴。东风东风EQl090E 型汽车的中间传动轴采用型汽车的中间传动轴采用蜂窝软垫式中蜂窝软垫式中间支承间支承与车架相连接。轴承可在轴承座内滑动。由于蜂窝与车架相连接。轴承可在轴承座内滑动。由于蜂窝形橡胶垫的弹性作用，能适应安装误差和行驶中出现的位形橡胶垫的弹性作用，能适应安装误差和行驶中出现的位移。此外，还可吸收振动并减少噪声传导。蜂窝软垫式结移。此外，还可吸收振动并减少噪声传导。蜂窝软垫式结构简单，效果良好，应用较广泛。构简单，效果良好，应用较广泛。解放解放CAl091 型汽车型汽车双列圆锥滚子轴承式中间支承双列圆锥滚子轴承式中间支承，其，其特点是圆锥滚子轴承可承受较大的轴向力，且便于调整特点是圆锥滚子轴承可承受较大的轴向力，且便于调整(磨磨削双列轴承内座圈之间的调整垫，以减小间隙削双列轴承内座圈之间的调整垫，以减小间隙)，使用寿命，使用寿命较长。较长。EQ1090EEQ1090E型汽车传动轴中间支承型汽车传动轴中间支承油封油封U型型支架支架蜂窝形橡胶垫蜂窝形橡胶垫注油嘴注油嘴轴承轴承轴承座轴承座第第1717章章 万向传动装置万向传动装置 斯太尔汽车的传动轴与中间支承斯太尔汽车的传动轴与中间支承万向节叉万向节叉十字轴十字轴中间传动轴中间传动轴中间支承中间支承伸缩轴伸缩轴