认识汽车万向传动装置

时间：2022-11-06 百科知识版权反馈

【摘要】：车主已将车开到特约维修站，请你解决本车的万向传动装置故障，我需要首先了解该车万向传动装置的组成和特点，并检修故障部件。如图5－1所示为万向传动装置在汽车中最常见的应用，其位置位于变速器与驱动桥之间。十字轴式刚性万向节的不等速特性，将使从动轴及其相连的传动部件产生扭转振动，从而产生附加的交变载荷，影响部件寿命。④内等速万向节解体。

学习任务1　认识汽车万向传动装置

学习任务描述

一辆东风EQ1090汽车行驶35 482km，车辆行驶过程中车主听见车辆中部有震颤的响声，特别是在通过坑洼路面以及重载加减速时响声更明显。车主已将车开到特约维修站，请你解决本车的万向传动装置故障，我需要首先了解该车万向传动装置的组成和特点，并检修故障部件。

相关知识学习

提示：在学习本课前想一想什么是万向传动装置？万向传动装置在哪？带着这样的思考我们进入下面的学习。

一、万向传动装置的功能和组成

1．功能

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，即在轴线相交且相互位置经常发生变化的两转轴之间传递动力。

如图5－1所示为万向传动装置在汽车中最常见的应用，其位置位于变速器与驱动桥之间。变速器输出轴和驱动桥的输入轴由于汽车布置、设计等原因不可能在同一轴向上，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，但驱动桥会由于悬架的变形而引起其位置经常发生变化，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。

图5－1　变速器与驱动桥之间的万向传动装置

1－变速器；2－万向传动装置；3－驱动桥；4－后悬架；5－车架

2．组成

万向传动装置主要包括万向节和传动轴，对于传动距离较远的分段式传动轴，为了提高传动轴的刚度，还设置有中间支承，如图5－2所示。

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（或分动器）与驱动桥之间：一般汽车的变速器、离合器与发动机三者合为一体装在车架上，驱动桥通过悬架与车架相连，如图5－1所示。在负荷变化及汽车在不平路面行

图5－2　万向传动装置的组成

驶时引起的跳动，会使驱动桥输入轴与变速器输出轴之间的夹角和距离发生变化。

（2）越野汽车变速器与分动器之间：为消除车架变形及制造、装配误差等引起的其轴线同轴度误差对动力传递的影响，须装有万向传动装置。

（3）汽车转向驱动桥的内、外半轴之间：转向时两段半轴轴线相交且交角变化，因此要用万向节。

（4）断开式驱动桥的半轴：主减速器壳在车架上是固定的，桥壳上下摆动，半轴是分段的，须用万向节。

（5）转向机构的转向轴和转向器之间：有利于转向机构的总体布置。

操作：此部分可观看实物。

三、万向节及其检修

在汽车上使用的万向节可以从不同的角度分类。按其刚度大小，可分为刚性万向节和柔性万向节。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）、准等角速万向节（双联式和三销轴式）、等角速万向节（包括球叉式和球笼式）。目前在汽车上应用较多的是十字轴式刚性万向节和等角速万向节。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，等角速万向节主要用于发动机前置前轮驱动的内、外半轴之间。

（一）十字轴式刚性万向节

十字轴式刚性万向节如图5－3所示，它允许相邻两轴的最大交角为15°～20°。

图5－3　十字轴式刚性万向节

1－轴承盖；2、6－万向节叉；3－油嘴；4－十字轴；5－安全阀；7－油封；8－滚针；9－套筒

1．十字轴式刚性万向节的构造

十字轴式刚性万向节主要由十字轴、万向节叉等组成。万向节叉上的孔分别套在十字轴的四个轴颈上。在十字轴轴颈与万向节叉孔之间装有滚针和套筒，用带有锁片的螺钉和轴承盖来使之轴向定位。为了润滑轴承，十字轴内钻有油道，且与油嘴、安全阀相通，如图5－4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着油封。安全阀的作用是当十字轴内腔润滑脂压力超过允许值时，阀打开润滑脂外溢，使油封不会因油压过高而损坏。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，故无需安装安全阀。

图5－4　润滑油道及密封装置

1－油封挡盘；2－油封；3－油封座；4－油嘴

万向节轴承的常见定位除了用盖板定位外，还有用内、外弹性卡环进行定位。

2．十字轴式刚性万向节拆装、检修

（1）拆卸：打开锁片的锁爪，拆下轴承盖固定螺栓，取下锁片和轴承盖。用手推出轴承套筒及滚针。

对于较紧的轴承，可用手握住传动轴或伸缩套，用锤子敲击万向节叉，使十字轴撞击轴承套筒，震出滚针。

（2）装配：按与拆卸相反的顺序进行。

（3）检修：万向节分解完成后，需要用汽油清洗各零件，以便暴露出零件的损伤、磨损情况，而且应按以下要求检查和修复：

①检查滚针轴承。如果滚针断裂、油封失效，应更换新件。

②检查十字轴轴颈磨损、压痕剥落等情况。十字轴轴颈轻微磨损、轻微压痕或剥落，仍可继续使用，如果轴颈磨损过甚、严重压痕（深度超过0．1mm）或严重剥落时，应予以更换。

③检查万向节叉不得有裂纹或其他严重损伤，否则更换新件。

④万向节装配完毕后，可用手扳动十字轴进行检验，以转动自如没有松旷感觉为合适。若装配过紧或过松，应查明原因，必要时应拆检及重新装配。

3．十字轴式刚性万向节的速度特性

单个十字轴式刚性万向节在主动轴和从动轴之间有夹角的情况下，当主动叉是等角速转动时，从动叉是不等角速的，且两转轴之间的夹角α越大，不等速性就越大，如图5－5所示。

图5－5　十字轴式刚性万向节的不等速特性

十字轴式刚性万向节的不等速特性，将使从动轴及其相连的传动部件产生扭转振动，从而产生附加的交变载荷，影响部件寿命。

所以可以采用如图5－6所示的双十字轴刚性万向节传动，则第一万向节的不等速特性就可以被第二万向节的不等速特性所抵消，从而实现两轴间的等角速传动。具体条件是：

（1）第一万向节两轴间夹角α₁与第二万向节两轴间夹角α₂相等。

（2）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。

图5－6　双十字轴刚性万向节等速传动布置图

1、3－主动叉；2、4－从动叉

由于悬架的振动，不可能在任何时候都保证α₁＝α₂，因此这种双十字轴刚性万向节的传动只能近似地解决等速传动问题，且由于两轴夹角最大只能是20°，因此使用上受到限制。

（二）等速万向节

等速万向节的基本原理是传力点永远位于两轴交点的平分面上。如图5－7所示为等速万向节的工作原理图。一对大小相同锥齿轮的接触点P位于两齿轮轴线交角的平分面上，由P点到两轴的垂直距离都等于r。P点处两齿轮的圆周速度相等，两齿轮的角速度也相等。可见，若万向节的传力点在其交角变化时，始终位于两轴夹角的平分面上，就能保证等速传动。

图5－7　等速万向节的工作原理

等速万向节的常见结构形式有球笼式和球叉式。

1．球笼式等速万向节

1）结构

如图5－8所示，球笼式万向节由6个钢球、星形套、球形壳和保持架等组成。万向节星形套与主动轴用花键固接在一起，星形套外表面有六条弧形凹槽滚道，球形壳的内表面有相应的六条凹槽，六个钢球分别装在各条凹槽中，由球笼使其保持在同一平面内。动力由主动轴、钢球、球形壳输出。

图5－8　球笼式万向节

1－主动轴；2、5－钢带箍；3－外罩；4－保持架（球笼）；6－钢球；7－星形套（内滚道）；8－球形壳（外滚道）；9－卡环

球笼式万向节工作时6个钢球都参与传力，故承载能力强、磨损小、寿命长。它被广泛应用于各种型号的转向驱动桥和独立悬架的驱动桥。

2）拆装

下面以桑塔纳2000轿车为例介绍球笼式等速万向节的拆装。

（1）万向节的分解。

①用钢锯锯开原装卡箍，拆下防尘罩，如图5－9所示。

②万向节内、外圈解体。先拆弹簧卡圈，如图5－10所示。再用木锤敲打外万向节使之从传动轴上卸下，然后用专用工具压出内万向节，如图5－11所示。

图5－9　拆卸卡箍和防尘罩

图5－10　拆卸弹簧卡圈

图5－11　用专用工具压出内万向节

③外等速万向节解体。分解前，在钢球球笼和球形壳上标出星形套位置，然后转动星形套与球笼，依次取出钢球，如图5－12所示。用力转动球笼使两个方孔与球形壳对上（如图5－13箭头所示），将星形套、球笼一起拆下。将星形套上扇形齿旋入球笼的方孔，然后从球笼中取出星形套，如图5－14所示。

图5－12　取出钢球

图5－13　拆下球笼

图5－14　取出星形套

④内等速万向节解体。转动球笼和星形套，按垂直向前的方向压出球笼里的钢球，如图5－15箭头所示。从球槽上面取出球笼里的星形套。

注意：因星形套与球形壳体是选配的，拆卸时注意将星形套与壳体成对放置，不允许互换。

（2）万向节的装配。

①外等速万向节的装配。用汽油清洗各部件，将G6润滑脂总量的一半（45g）注入到万向节内，将球笼连同星形套一起装入球形壳体。对角交替地压入钢球，必须保持星形套在球笼及球形壳的原先位置。将弹簧挡圈装入星形套，并将剩余的润滑脂压入万向节。

②内等速万向节的装配。对准凹槽，将星形套嵌入球笼，再将钢球压入球笼，并注入G6润滑脂90g。将带钢球的球笼垂直装入球形壳，如图5－16所示。装配时，注意球形壳上的宽间隙a应对准星形套上的窄间隙b，转动球笼以便嵌入到位；转动星形套，星形套就能转出球笼，如图5－17所示。安装时应保证球形壳体中的球槽有足够间隙。用力掀压球笼，如图5－18箭头所示，使装有钢球的球笼完全转入球形壳。最后检查如果用手能将星形套在轴向范围内来回灵活推动，则表明装配正确。

图5－15　取出钢球

图5－16　将球笼垂直装入球形壳

图5－17　将星形套转出球笼

图5－18　使球笼完全转入球形壳

③碟形座圈的安装。将碟形座圈装在传动轴带齿端配合位置上，其安装位置如图5－19所示。

图5－19　碟形座圈和弹簧卡圈的安装位置

1－弹簧卡圈；2－中间档圈；3－碟形座圈

④压入内万向节。安装弹簧卡圈。装上外万向节。

⑤安装防尘罩。万向节防尘罩受到挤压后内部将产生真空，所以安装防尘罩小口径后，要稍微充点气，使其压力平衡，不产生皱折。

3）检修

主要是检查内、外等速万向节中各部件的磨损情况和装配间隙。一般外等速万向节酌情单件更换。内等角速万向节，如某部件磨损严重，则应整体更换。

外等速万向节的6颗钢球要求有一定的配合公差，并与星形套一起组成配合件。检查轴、球笼、星形套与钢球有无凹陷与磨损，若万向节间隙过大，需更换万向节。

内等速万向节的检修要检查球形壳、星形套、球笼及钢球有无凹陷与磨损，如磨损严重则应更换。内等速万向节只能整体调换，不可单个更换。防尘罩及卡箍、弹簧挡圈等损坏时，应予以更换。

2．球叉式等速万向节

球叉式万向节如图5－20所示，它由主动叉、从动叉、四个传动钢球、中心钢球、定位销、锁止销组成。主动叉与从动叉分别与内、外半轴制成一体。在主、从动叉上，分别有四个曲面凹槽，装配后，则形成两个相交的环形槽，作为钢球滚道。四个传动钢球放在槽中，中心钢球放在两叉中心的凹槽内，以定中心。

图5－20　球叉式万向节

1－从动叉；2－锁止销；3－定位销；4－传力钢球；5－主动叉；6－中心钢球

四、传动轴及其检修

1．传动轴的功能

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车轮。

2．传动轴的构造

传动轴有实心轴和空心轴之分。为了减轻传动轴的质量，节省材料，提高轴的强度、刚度，传动轴多为空心轴，一般用厚度为1．5～3．0mm的薄钢板卷焊而成，超重型货车则直接采用无缝钢管。

转向驱动桥、断开式驱动桥或微型汽车的传动轴通常制成实心轴。

如图5－21所示为解放CA1092汽车的万向传动装置，因传动轴过长时，自振频率降低，易产生共振，故将其分成两段并加中间支承，中间传动轴前端焊有万向节叉，后端焊有花键轴，其上套装带内花键的凸缘盘；主传动轴前端焊有花键轴，其上套装滑动叉并在花键轴上可轴向滑动，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（即橡胶伸缩套）防漏、防水、防尘，滑动叉前端装有带小孔的堵盖，保证花键部位伸缩自由。

图5－21　解放CA1092汽车的万向传动装置

1－凸缘叉；2－万向节十字轴；3－平衡片；4－中间传动轴；5、15－中间支承油封；6－中间支承前盖；7－橡胶垫片；8－中间支承后盖；9－双列圆锥滚子轴承；10、14－润滑油脂嘴；1l－支架；12－堵盖；13－滑动叉；16－主传动轴；17－锁片；18－滚针轴承油封；19－万向节滚针轴承；20－滚针轴承轴承盖；21－装配位置标记

传动轴两端的连接件装好后，应进行动平衡试验。在质量轻的一侧补焊平衡片，使其不平衡量不超过规定值。为防止装错位置和破坏平衡，滑动叉、轴管上都应刻有带箭头的记号。为保持平衡，油封15上两个带箍的开口销应装在间隔180°位置上，万向节的螺钉、垫片等零件不应随意改换规格。为加注润滑脂方便，万向传动装置的滑脂嘴应在一条直线上，且万向节上的滑脂嘴应朝向传动轴。

3．传动轴的检修

传动轴轴管不得有裂纹及严重的凹瘪。

检查传动轴轴管全长上的径向圆跳动，如图5－22所示，应符合表5－1的规定。