1、2022-5-30第2页第十七章 万向传动装置2022-5-30第3页第一节概述第一节概述一、万向传动装置的组成和功用一、万向传动装置的组成和功用组成：万向节和传动轴，当传动轴比较组成：万向节和传动轴，当传动轴比较长时，还要加中间支承。长时，还要加中间支承。功用：在轴线相交且相对位置经常变化功用：在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴间传递动力。的两转轴间传递动力。2022-5-30第4页二、万向传动装置在汽车上的应用场合二、万向传动装置在汽车上的应用场合1 1变速器与驱动桥之间变速器与驱动桥之间2022-5-30第5页2变速器与分动器之间、分动器与驱动桥变速器与分动器之间、分动器与驱动桥之间之
2、间 2022-5-30第6页3 3驱动桥与驱动轮之间驱动桥与驱动轮之间 另外，除用于传动系统外，万向传动装另外，除用于传动系统外，万向传动装置还可用于动力输出装置和转向操纵机构。置还可用于动力输出装置和转向操纵机构。2022-5-30第7页第二节万向节第二节万向节 万向节是实现转轴之间变角度传递动力的部万向节是实现转轴之间变角度传递动力的部件。件。 万向节万向节刚性万向节挠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）2022-5-30第8页 挠性万向节挠性万向节 十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节2022-5-30第9页一、十字轴式刚性
3、万向节一、十字轴式刚性万向节十字轴式刚性万向节结构简单、工作十字轴式刚性万向节结构简单、工作可靠、且允许所连接的两轴之间有较大交可靠、且允许所连接的两轴之间有较大交角（角（15-2015-20），在汽车上应用最为普遍。），在汽车上应用最为普遍。1构造及润滑构造及润滑 2022-5-30第10页2022-5-30第11页 十字轴式万向节的损坏是以十字轴颈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使用寿命。密封直接影响万向节的使用寿命。2022-5-30第12页2 2十字轴式刚性万向节传动的不等速特性十字轴式刚性万向
4、节传动的不等速特性十字轴万向节的优缺点：十字轴万向节的优缺点：优点：刚性万向节可以保证在轴间交角变化优点：刚性万向节可以保证在轴间交角变化时可靠地传递动力时可靠地传递动力, ,结构简单，传动效率高。结构简单，传动效率高。缺点：单个十字轴式刚性万向节在有夹角的缺点：单个十字轴式刚性万向节在有夹角的情况下不能传递等速运动。主动轴等速旋转情况下不能传递等速运动。主动轴等速旋转一周，从动轴出现两次周期性的超越和滞后一周，从动轴出现两次周期性的超越和滞后变化变化。2022-5-30第13页 （1）主动叉在垂直位置，且十字轴平面与主动轴垂直时的情况：主动叉在垂直位置，且十字轴平面与主动轴垂直时的情况： 设
5、主动轴设主动轴 P1 以等角速度以等角速度 1 转动，转动，设从动轴设从动轴 P2 以等角速度以等角速度 2转动，两轴夹角为转动，两轴夹角为 ： 当当十字轴视为与十字轴视为与 P1 轴一起转动时，轴一起转动时， A点的速度为：点的速度为：VA1= 1 r 当十字轴视为与当十字轴视为与 P2 轴一起转动时，轴一起转动时， A点的速度为：点的速度为：VA2= 2 r cos A点的速度只能有一个，即点的速度只能有一个，即 ：VA1= VA2， 所以得所以得2 1 / cos 即：即：2 1 （2）当两轴转过当两轴转过900，主动叉在水平位置，且十字轴平面与从动轴垂直的情，主动叉在水平位置，且十字轴
6、平面与从动轴垂直的情况：况：设此时从动轴以变角速度设此时从动轴以变角速度2转动。转动。 VB1= 1 r cos VB2= 2 r VB1= VB2 2 1 cos 即：即：2 1 2022-5-30第14页单个十字轴式刚性万向节在输入轴和输单个十字轴式刚性万向节在输入轴和输出轴有夹角的情况下，其两轴的角速度是不出轴有夹角的情况下，其两轴的角速度是不相等的，两轴夹角相等的，两轴夹角越大，转角差（越大，转角差（1-21-2）越大，万向节的不等速特性越严重。越大，万向节的不等速特性越严重。万向节传动的不等速特性将使从动轴及与其万向节传动的不等速特性将使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，从而产
7、生附相连的传动部件产生扭转振动，从而产生附加的交变载荷，影响传动部件的寿命。加的交变载荷，影响传动部件的寿命。2022-5-30第15页 为了避免这些缺点，需采用为了避免这些缺点，需采用双万向节双万向节传动。传动。但要满足两轴间的等角速传动，在装配上必须但要满足两轴间的等角速传动，在装配上必须满足两个条件：满足两个条件：v第一万向节两轴间的夹角度第一万向节两轴间的夹角度1与第二万向节与第二万向节两轴间的夹角两轴间的夹角 2相等。相等。 （靠整车的总布置设计和总装配保证）（靠整车的总布置设计和总装配保证）v第一万向节的从动叉第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉与第二万向节的主动叉处于同一平面内
8、。处于同一平面内。 （靠传动轴与（靠传动轴与万向节叉的正确装配来保证）万向节叉的正确装配来保证）2022-5-30第16页2022-5-30第17页二、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1 1准等速万向节准等速万向节根据双万向节实现等速传动的原理而根据双万向节实现等速传动的原理而设计的万向节称为准等速万向节。设计的万向节称为准等速万向节。（1 1）双联式万向节）双联式万向节特点：两个十字轴式万向节相连，中特点：两个十字轴式万向节相连，中间传动轴长度缩减至最小。间传动轴长度缩减至最小。优点：允许有较大的轴间夹角，轴承优点：允许有较大的轴间夹角，轴承密封性好、效率高、制造工艺简单
9、、加工密封性好、效率高、制造工艺简单、加工方便、工作可靠等，多用于越野汽车。方便、工作可靠等，多用于越野汽车。2022-5-30第18页2022-5-30第19页2022-5-30第20页（2 2）三销轴式）三销轴式万向节万向节优点：允优点：允许相邻两轴间许相邻两轴间有较大的夹角，有较大的夹角，用于一些越野用于一些越野车的转向驱动车的转向驱动桥。桥。 2022-5-30第21页2 2等速万向节等速万向节工作原理：保证万向节在工作过程中，其工作原理：保证万向节在工作过程中，其传力点永远位于两轴交角的平分面上。传力点永远位于两轴交角的平分面上。 2022-5-30第22页（1 1）球叉式万向节）球
10、叉式万向节2022-5-30第23页 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O O1 1、O O2 2为圆心为圆心的两个半径相等的圆，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 O的的距离相等。因此，在主距离相等。因此，在主动轴和从动轴以任何角动轴和从动轴以任何角度相交的情况下，传动度相交的情况下，传动钢球中心都位于两圆的钢球中心都位于两圆的交点上，即位于角平分交点上，即位于角平分面上，保证了等角速传面上，保证了等角速传动。动。 2022-5-30第24页优点：结构简单、允许最大交角为优点：结构简单、允许最大交角为3232- -3333 缺点：同一时间只有两个钢球
11、传力（正向两缺点：同一时间只有两个钢球传力（正向两个，反转时另两个），单位压力较大，磨损个，反转时另两个），单位压力较大，磨损较快。较快。应用：中、轻型越野车的转向驱动桥。应用：中、轻型越野车的转向驱动桥。2022-5-30第25页（2 2）球笼式万向节）球笼式万向节固定型球笼式万向节（固定型球笼式万向节（RFRF节）节）2022-5-30第26页 外滚道中心外滚道中心A A、内滚道中心内滚道中心B B位于位于万向节中心万向节中心O O两边，两边，C C为钢球中心；由为钢球中心；由于于COACOACOBCOB，因此传力钢球位因此传力钢球位于交角平分面上，于交角平分面上，保证了等角速传保证了等角
12、速传动。动。2022-5-30第27页优点：球笼式等角速万向节允许两轴以最大优点：球笼式等角速万向节允许两轴以最大4747交角传递转矩，且在工作时，无论传动交角传递转矩，且在工作时，无论传动方向如何，方向如何，6 6个钢球全部传力。与球叉式万个钢球全部传力。与球叉式万向节相比，其承载能力强，结构紧凑，拆装向节相比，其承载能力强，结构紧凑，拆装方便。方便。缺点：精度要求较高，成本较高。缺点：精度要求较高，成本较高。2022-5-30第28页伸缩型球笼式万向节（伸缩型球笼式万向节（VLVL节）节）特点：在传递转矩的过程中，主从动轴之间特点：在传递转矩的过程中，主从动轴之间不仅能相对转动，而且可以产
13、生轴向位移。不仅能相对转动，而且可以产生轴向位移。2022-5-30第29页RFRF节和节和VLVL节的应用节的应用 RFRF节和节和VLVL节广泛应用于采用独立悬节广泛应用于采用独立悬架的轿车转向驱动桥，如红旗、桑塔纳、架的轿车转向驱动桥，如红旗、桑塔纳、捷达、宝来、奥迪等轿车的前桥。其中捷达、宝来、奥迪等轿车的前桥。其中RFRF节用于靠近车轮处，节用于靠近车轮处，VLVL节用于靠近驱节用于靠近驱动桥处。动桥处。 2022-5-30第30页三、挠性万向节三、挠性万向节挠性万向节依靠其中弹性件的弹性变挠性万向节依靠其中弹性件的弹性变形来保证在相交两轴间传动时不发生机械形来保证在相交两轴间传动时
14、不发生机械干涉。由于弹性件的弹性变形量有限，故干涉。由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挠性万向节一般用于两轴间夹角不大（3 3-5-5）和只有微量轴向位移的万向）和只有微量轴向位移的万向传动场合。主要用于消除制造安装误差。传动场合。主要用于消除制造安装误差。优点：弹性件可起减振作用，结构简单，优点：弹性件可起减振作用，结构简单，无需润滑。无需润滑。2022-5-30第31页2022-5-30第32页第三节传动轴和中间支承第三节传动轴和中间支承一、传动轴部件的组成一、传动轴部件的组成传动轴、花键轴、滑动叉、中间支承传动轴、花键轴、滑动叉、中间支承和万向节叉等共同组成了
15、传动轴。和万向节叉等共同组成了传动轴。 2022-5-30第33页汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对汽车行驶过程中，变速器与驱动桥的相对位置经常变化，为避免运动干涉，传动轴位置经常变化，为避免运动干涉，传动轴中设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键中设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接，以实现传动轴长度的变化。连接，以实现传动轴长度的变化。2022-5-30第34页传动轴都要检查动平衡：空心传动轴一般传动轴都要检查动平衡：空心传动轴一般用钢板湾卷焊接而成，超重型货车直接采用钢板湾卷焊接而成，超重型货车直接采用无缝钢管。即使厚度均匀，也存在材料用无缝钢管。即使厚度均匀，也存在材料不均匀，制造误差等，出厂前要经过动平不均匀，制造误差等，出厂前要经过动平衡检验，焊接的小块就是用于平衡的。衡检验，焊接的小块就是用于平衡的。平衡片平衡片2022-5-30第35页 传动轴多采用短而粗的空心结构：以传动轴多采用短而粗的空心结构：以提高传动轴的自振频率、强度和刚度，当提高传动轴的自振频率、强度和刚度，当过长时，作成两节，前节叫中间传动轴，过长时，作成两节，前节叫中间传动轴，后节叫主传动轴，并设中间支承。后节叫主传动轴，并设中间支承。二、传动轴的中间支承二、传动轴的中间支承2022-5-30第36页
