汽车万向传动装置
第五章 万向传动装置
汽车在行使过程中，变速器与驱动桥的相对 位置经常变化，影响动力传动；故传动轴中 设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接， 实现传动轴长度的变化，防止了传动轴运动 干涉。
传动轴较长时，一般做成两段。目的是避免 传动轴过长，自振频率降低而产生共振；同 时提高了传动轴的临界转速和工作可靠性。 传动轴上贴有平衡片，以防止传动轴高速旋 转时质量的偏移而导致剧烈振动。
汽车行驶时有 异响
汽车行驶时有异 响且车身抖动
万向传动装置组成
万向节——变角度传动 传动轴（伸缩）——变距离传动 中间支承——远距离传动
万向传动装置在汽车上应用： 1、用于发动机前置后轮驱动汽车 变速器输出轴与驱动桥输入轴不能用刚性连 接，必须采用两个万向节和一个传动轴连接。 长距离加中间支承
2、多轴驱动的越 野车 两轴驱动的越野 车汽车变速器与 分动器间，由于 装配、制造及传 动的误差，它们 间装有万向节和 传动轴。 三轴驱动的越野 车汽车，中、后 桥间有贯通式和 非贯通式传动。 贯通式装有万向 节；非贯通式装 有中间支承。
球笼（保持架）
星形套（内滚道） 钢球
球形壳（外 滚道）
外滚道中心A与内滚道中心B分别位于万向节中心O的两侧， 且到O点的距离相等。球滚动时，同时以A、B为球心滚动， 所以CA=CB，所以，两轴相交任意角度时，传力刚球的中 心都位于角交的平分面上。
承载能力强，结构紧凑，拆装方便，两轴最 大交角为42°
故：主动叉转速大于从动叉转速。
ω1
B
α
oαLeabharlann ω2结论： 单个十字轴万向节在有夹角传动时，若主动轴匀速转动 （ω 1=常数），则从动轴的角速度ω 2将在ω 1/cosα ～ ω 1cosα 之间时快时慢地周期性变化——不等速性。 不等速性是指从动轴在一周中角速度不匀而言的，而主、从 动轴的平均转速是相等的，即主动轴转过一周从动轴也转过 一周。 两轴交角α 愈大，转角差愈大，万向节传动的不等速性愈严 重。 不等速性危害：使从动轴及与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 现代汽车采用双十字轴万向节串联安装（用传动轴把两个万 向节连接起来）的办法来实现两轴间的等速传动。
车辆工程专业-汽车构造-万向传动装置
结果：输出轴的速度不等于输入轴的速度，并呈周期性变化。
影响：引起传动轴的扭转振动，并因此产生交变载荷，影响 传动轴的寿命；并且交角越大时，两轴之间的不等速性越强烈。
c.十字轴刚性万向节的不等速性
1)当主动叉平面在垂直位置,且十字轴平面与主动轴轴线垂直 时
c.十字轴刚性万向节的不等速性
双联式万向节的准等速原理
a.准等速万向节—— 三销轴式准等速万 向节
三销轴轴线组成 的平面平分两轴 间的夹角。
特点：允许的两 轴夹角较大，在 转向驱动桥中使 用可以提高车辆 机动性。
b.等速万向节
等速原理：在结构上保证万向节在工作过程中，其传力点永 远位于两轴交线的平分面上。
等速传动的原理
圆弧滚道型球叉式万向节
第十七章 万向传动装置
本章学习的主要内容：
➢万向节的分类、结构和工作原理--（十字轴万向节）； ➢几种典型结构万向节的特点和应用； ➢传动轴与中间支承。
第1节 概 述
1.1 万向传动装置的组成和功用
万向节
中间支承
传动轴
万向传动装置的组成： 万向传动装置由：万向节、传动轴组成，在有些场合还
要加装中间支承。
球笼式等速万向节
b.等速万向节——球笼式等速万向节 伸缩性球笼式万向节（VL节）
1、主动轴 2、星型套 3、保持架 4、筒形壳 5、传力钢球
伸缩性球笼式万向节（VL节）
O-万向节中心；A-保持架（球笼）B-保持 架内球面中心
固定型球笼式万向节（RF节） 伸缩型球笼式万向节（VL节）
RF节
VL节
b. 球笼式等速万向节－ RF节
RF节
固定型球笼式等速万向节的等速原理
万向传动装置
如果万向节在扭转方向有一定弹性、动力靠弹性零 件传递、且有缓冲减振作用，是弹性万向节。
汽车上应用较多的是刚性万向节。
为了减少摩擦和磨损，有些汽车在花键槽 内设置了滚动元件。
传动轴和中间支承
汽车构造
如果万向传动装置传递的动力较远，传动 轴中间会分段，并加中间支承
汽车构造
传动轴和中间支承
1）中间支承通常装在车架横粱上，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。
1.球笼式万向节
（1）固定型球笼式 万向节（RF节）
特点：在传递转 矩的过程中，主从 动轴之间只能相对 转动、不会产生轴 向位移。
汽车构造
等速万向节
1.球笼式万向节
（2）伸缩型球笼式万 向节（VL节）
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 生轴向位移。
汽车构造
等速万向节 2.球叉式万向节
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，从而产生附加的交变 载荷，影响传动部件的寿 命。
汽车构造
十字轴式刚性万向节
3．十字轴式万向节传动的等速条件
（1）采用双万向节传动；
（2）第一万向节两轴间的夹角α1与第二万向节两轴间的夹角α2
相等； （3）第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉在同一平面内。
汽车构造
汽车构造
准等速万向节
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。
教材-底盘第1章汽车传动系第5节万向传动装置
1、十字轴刚性万向节 汽车传动系中广泛应
用十字轴刚性万向节， 它允许相邻两轴的最
大交角为5°～20°。
⑴十字轴刚性万向节的构造 它由万向节叉、十字轴、滚针轴承、油封和油嘴等组成。 2个万向节叉通过其上的孔分别活套在十字轴的两对轴颈上 十字轴颈和万向节叉孔间装有滚针和套筒组成的滚针轴承．然后用螺 栓和轴承盖将套筒同定在万向节叉上，并用锁片锁紧．以防止 套筒在叉孔内转动和运转中由于离心力作用被甩出。
为了润滑轴承．十字轴轴颈做成中空的油道并与轴颈安全阀相通，润 错油从油嘴注入十字轴内腔。
安全阀装在十字轴中部，为了避免润滑油的流出及尘垢进人轴承，在 十字轴的轴颈上套着装在金属座圈内的毛毡油封。
十字轴上的安全阀可自动控制油道内的油压，如油压过高．安全阀被 顶开，使润滑油外溢，以保证油封不致因油压过高而损坏。
⑷球笼式万向节 球笼式万向节结构由星形套、钢球、保持架(球笼)、球形壳等组成。 星形套以内花键与主动轴相连，其外表面有凹槽形成内滚道； 球形壳内表面也有相应的凹槽，形成外滚遭。
6个钢球分别装在各条凹槽中，并由保持架保持在一个平面内。
由于这种结构设计，使得外半轴外环的内球面中心A与内环的外球 叫中心B分别位于交点O两侧。因OA=OB，CA=CB，OC为公共边．所以 △AOC≌BOC ，于是∠ AOC=∠0BC。
第五节 万向传动装置
一、万向传动装置的功用及组成和类型 1、万向传动装置的功用和组成 在发动机前置后轮驱动的汽车上，变速器常与发动机、离台器 连成一体支承在车架上，驱动桥则通过悬架装置与车架连接。驱动 桥由于装载重量变化及路面的凸凹不平会产生上下运动，而汽车存 加速或减速时，由于惯性产生前后运动，结果在变速器与主减速器 之间产生轴交角与距离的变化。
简述万向传动装置的作用
万向传动装置的作用什么是万向传动装置？万向传动装置是一种用于改变输送方向和传递动力的装置，常被用于汽车、机械设备和工业设备等领域。
它可以使输入轴和输出轴不再处于同一轴线上，并且可以在不同角度范围内旋转。
万向传动装置由一个中心旋转的轴和多个轴承组成，通过它们的复杂结构和运动方式，实现了输送方向的转换和动力的传递。
万向传动装置的作用万向传动装置在各个领域中发挥着重要作用，下面将详细介绍它的几个主要作用。
1. 改变输送方向万向传动装置可以将动力输送方向从输入轴转换到输出轴，并且在转换过程中可以改变方向的角度。
这使得在空间受限的条件下，可以灵活地传递动力。
例如在车辆传动系统中，万向传动装置使得驱动轮可以斜置或侧置，以适应车辆的布局和设计。
2. 转动轴传动动力万向传动装置通过复杂的轴承设计，可以实现在不同角度范围内的旋转，从而传递动力。
这在需要将动力从一个轴传递到另一个轴，并且传递过程中需要转动轴的场合中非常有用。
例如在机械装置中，万向传动装置可以将电动机的旋转方向转换为切割头的旋转方向，以实现切割操作。
3. 平衡力和减少振动在某些情况下，输入轴和输出轴之间的角度不是完全垂直或平行，这可能导致不平衡力和振动。
万向传动装置通过设计合理的轴承和结构，可以在一定程度上平衡力和减少振动。
这对于需要传递平稳动力的设备和机械非常重要，例如高速旋转的机械设备。
4. 传递高扭矩和大功率万向传动装置由多个轴承组成，可以有效地传递高扭矩和大功率。
它们的结构和材料选择使得它们可以承受高负荷和大功率的传输，在工业设备和重载机械中得到广泛应用。
万向传动装置的分类根据结构和用途的不同，万向传动装置可以分为以下几类。
1. 单万向传动装置单万向传动装置由一个万向节组成，可以实现两轴的角度传递，并且输入轴和输出轴的角度范围相对较小。
这种装置结构简单，适用于角度不大的传动需求，例如汽车的转向装置。
2. 双万向传动装置双万向传动装置由两个万向节组成，可以实现更大范围的角度传递。
万向传动装置的工作原理
万向传动装置的工作原理一、引言万向传动装置是一种常用于汽车、飞机等交通工具的机械装置，它能够实现非常灵活的旋转和传递动力的功能。
本文将介绍万向传动装置的工作原理及其应用。
二、基本概念1. 万向传动装置万向传动装置，又称为万向节，是一种用于传递动力和扭矩的机械装置。
它由内部的齿轮、球轴、轴承等构成，能够实现输入轴和输出轴的非同心旋转，并支持在不同角度下的传动。
2. 工作原理万向传动装置的工作原理基于其内部的球轴结构。
当输入轴旋转时，通过内部的齿轮传递动力至球轴，球轴上的轴承可使输出轴按既定轴线旋转。
由于球轴具有一定的倾斜角度，输入轴与输出轴可以在不同的角度下进行旋转。
三、工作过程万向传动装置的工作过程可分为以下三个步骤：1. 输入轴传动当输入轴开始旋转时，输入轴上的齿轮与万向传动装置内部的齿轮咬合，将动力传递至球轴。
2. 球轴传动通过轴承的支持，球轴可以自由旋转，并将动力传递至输出轴。
球轴的倾斜角度决定了输出轴的旋转方向。
3. 输出轴旋转输出轴根据球轴传递的动力进行旋转，实现了动力的非同心传递。
输出轴的旋转速度与输入轴的旋转速度可能存在差异。
四、应用领域万向传动装置作为一种重要的机械传动装置，在多个行业具有广泛的应用。
以下是其中的几个典型应用领域：1. 汽车车辆万向传动装置广泛应用于汽车车辆的转向系统，实现驾驶员对车辆方向盘的操控，使车辆能够灵活转向。
2. 飞机在飞机的输油系统中，万向传动装置能够解决输油管道在各种角度下的连接问题，确保油料的顺利输送。
3. 工业机械万向传动装置在工业机械中的应用十分广泛，如装载机、挖掘机等大型设备的动力传递和转向系统。
五、结论万向传动装置通过其特殊的工作原理，实现了非同心旋转和传递动力的功能。
它在汽车、飞机等交通工具以及工业机械等领域中发挥着重要的作用。
通过对万向传动装置的工作原理的深入了解，我们能够更好地理解其应用和优势。
六、参考文献[1] Smith, John. Introduction to Universal Joint Theory. Mechanical Engineering Journal, 2015, 23(4): 123-145.[2] Zhang, Li. Application of Universal Joint in Automotive Steering System. Automotive Engineering, 2016, 45(2): 67-82.。
万向传动装置
（3）球叉式万向节的特点
特点：结构简单、能等角速 传动、最大夹角32～38°；但正 反转只有两个刚球受力，磨损快。 应用：中、小型越野汽车转 向驱动桥上。
2.球笼式等速万向节
球笼式万向节按其内、外 滚道结构不同又分为RF型球 笼万向节、球笼式双补偿万向 节和VL型球笼万向节等多种。
（1）RF型球笼万向节
EQ1090E型汽车传动轴中间支承
轴承座
轴承
油封 注油嘴 U型支架
蜂窝形橡胶垫
摆动式中间支承，可改善轴承的受力情况。
用于非贯通式后桥传动轴支承。
第四节 万向传动装置的拆装与调整
一、万向传动装置的拆装注意事项 1. 万向传动装置的拆卸
拆卸传动轴之前，车辆应用举升机举起或停在水平 路面上（楔住前后轮），在每个万向节凸缘上做好记 号，以便原位装复。否则会破坏传动轴平衡。 拆卸时，应从传动轴后端与驱动桥开始。先把与后 桥凸缘连接的螺栓拧松取下，然后将与中间传动轴凸 缘连接的螺栓拧下，拆下传动轴总成。 松开中间支承支架与车架的连接螺栓，最后松下前 端凸缘盘，拆下中间传动轴。
传动的不等速性是指从动轴在转动一周内其 角速度不均匀而言的。 单个十字轴万向节的不等速性危害：会使从 动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动， 产生附加的交变载荷及振动噪声，影响零部 件使用寿命。 为避免这一缺陷，在汽车上均采用两个普通 万向节，且中间以传动轴相连，利用第二个 万向节的不等速效应来抵消第一个万向节的 不等速效应，从而实现输入轴与输出轴等角 速传动。
主要由内球座（星形套）、球笼、 碗形外球座及钢球等组成。 奥迪100型和上海桑塔纳轿车半轴 外万向节所采用的RF型球笼万向节的 结构。
球笼式等速万向节结构：
主动轴
外罩
汽车构造 下册 第4版 第17章 万向传动装置
17.2 万向节
一、不等速万向节 1.十字轴式万向节的结构
万向节中常见的滚针轴承轴向定位方式,主要有盖板固定式、挡圈固定式、瓦盖固定式和塑料环固定式等 。
图17-5 a)盖板固定式 b)外挡圈固定式 c)内挡圈固定式 d)瓦盖固定式 e)塑料环固定式 1—弹性盖板 2—轴承座 3—滚针轴承 4—十字轴 5—万向节叉 6—外挡圈 7—内挡圈 8—填充塑料
17.2 万向节
一、不等速万向节 1.十字轴式万向节的结构
图17-5a所示为最普通的盖板固定式轴承轴向定位结构。它工作可靠,拆 装方便,但零件数目较多。有时将弹性盖板1点焊于轴承座2的底部,装配 后,弹性盖板对轴承座底部有一定的预压力,用来防止高速转动时,由于离 心力作用使十字轴4的端面与轴承座底之间出现间隙,从而引起十字轴的 轴向窜动,并避免了由于这种窜动所造成的对传动轴动平衡状态的破坏。
如图17-2b所示,在变速器1与驱动桥4之间距离较远的情况下,应将传动轴分成两段(主传动轴3和中间传 动轴5),并用三个十字轴式万向节2连接起来,且在中间传动轴后端加装了中间支承6。这样,可避免因传 动轴过长而产生高转速下的共振,提高了传动轴的工作可靠性。
17.1 概述
图17-2 1—变速器 2—十字轴式万向节 3—主传动轴
4) 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
第二节 万向节
17.2 万向节
万向节是转轴与转轴之间实现变角度传递动力的基本部件,按其在扭转方向上是否有明显的弹性,可分 为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节的动力是靠零件之间的铰链式连接传递的;而挠性万向节的 动力则是靠弹性零件传递的,且有一定的缓冲减振作用。刚性万向节根据其运动特点又可分为不等速 万向节、准等速万向节和等速万向节三种形式。
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1概述
1.万向传动装置的功用 在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴间传递动 力。 2.万向传动装置的组成 万向节和传动轴，当传动轴比较长时，还要加中间 支承。
3.万向传动装置在汽车上的应用场合 （1）变速器与驱动桥之间。
（2）变速器与分动器之间、分动器与驱动桥之间。
（3）应用于驱动桥与驱动轮之间。
（2）球笼式等速万向节的装配与试验。 ① 装配步骤。 ② 试验方法。 球笼式等速万向节装配好之后，应进行试验，其方法 是将内半轴固定在虎钳上，在任意方向上用手扳动外半轴， 应无极旷、卡滞和明显阻力等现象。
5.5 万向传动装置的故障诊断
5.5.1 万向节、传动轴花键松旷 1. 现象 万向节、传动轴花键松旷后，起步时机身发抖，并 有撞击声，速度突然降低，响声更加明显。 2. 原因 造成故障的主要原因是万向节十字轴及滚针轴承磨 损松旷或滚针损坏；传动轴花键与键槽磨损过甚，以及 连接螺栓松动等。 3. 分析判断 用手左右转动传动轴，若各零件磨损超限，则有明 显的松动的感觉。
（3）伸缩型球笼式万向节（VL节） 特点：在传递转矩的过程中，主从动轴之间不仅能相 对转动，而且可以产生轴向位移。
（4）RF节和VL节的应用。 RF节和VL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、捷达、宝来、奥迪等轿车的前桥。其 中RF节用于靠近车轮处，VL节用于靠近驱动桥处。
5.3 传动轴和中间支承
5.3.1传动轴的组成 盖、盖板、滑动花键轴、滑动叉、万向节、中间支承 和叉传动轴管等共同组成了传动轴。
5.3.2．传动轴的中间支承 如果万向传动装置传递的动力较远，传动轴中间会分段， 并加中间支承。
5.4 万向传动装置的维修
5.4.1 万向传动装置的维护 5.4.2 万向传动装置的检修 1．不等速万向传动装置的检验与修理 （1）传动轴总成的检验与修理。 ①传动轴管。 ②花键轴。 ③花健套 。
5.2.3挠性万向节 早期的汽车，汽车工程师们总把 注意力集中于开发在汽车使用期内无 须作任何润滑保养的万向节身上，这 就导致各类挠性万向节的出现。挠性 万向节早期的材料为金属或皮革，做 成圆盘状，如今多改用橡胶材料。采 用挠性万向节的优点有下列几个方面： （1）无须润滑，不存在磨损问题。 （2）减小了传动系统的振动和噪 声。 （3）可以缓和传动系的冲击载荷。
（2）十字轴总成的检验与修理。 ① 未按规定加注齿轮油。 ② 轴承壳变形，使滚针不易转动。 ③ 滚针直径大小不一或轴承壳内表面磨出沟槽。 （3）传动轴中间支承的检验与修理 。
2.等速万向传动装置的检验与修理
（1）球叉式等速万向节的检验与修理 。 （2）球笼式等பைடு நூலகம்万向节的检修。
5.4.3 万向传动装置的装配
2．十字轴式刚性万向节传动的不等速特性 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相等的，两轴夹角越大，转 角差越大，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。 3．十字轴式万向节传动的等速条件 （1）采用双万向节传动。 （2）第一万向节两轴间的夹角与第二万向节两轴间的 夹角相等。 （3）第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉在同 一平面内。
2万向节 万向节是转轴与转轴之间实现变角度传递动力的基 本部件，按其在扭转方向上是否有明显的弹性，可分为 刚性万向节和挠性万向节。 刚性万向节又分为不等速万向节（如十字轴式万向 节）、准等速万向节（如双联式、三销轴式等）和等速 万向节（如球叉式、球笼式等）。 汽车上应用较多的是刚性万向节。
2.1 不等速万向节 1、十字轴式刚性万向节 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角，在汽车上应用最为普遍。
5.5.2 传动轴转动不平衡 1.现象 传动轴转动不平衡，在机械行驶中将产生周期性的 响声，速度越高响声越大。严重时，将使机身发抖，驾 驶室振动，手握方向盘有震麻的感觉。 2. 原因 造成传动轴不平衡的原因是： （1）传动轴的挠度。 （2）传动轴的旋转轴心线与传动轴轴心线不重合。 3. 分析判断 将机架顶起，挂上高速档，用听、看方法，检查传 动轴的摆振情况，特别要看转速突然下降时，其摆振是 否会更大些。另外也可进行路试。当轮式机械高速行驶 时，听其是否有周期性的响声，以判断传动轴是否失去 转动平衡。
（2）保证传动轴的平衡。 ①保证传动轴各零件本身回转质量的平衡。 ②保证回转质量中心与传动轴旋转轴线的重合。 （3）中间支撑轴承的安装。
2.等速万向传动装置的装配与试验 （1）球叉式等速万向节的装配与试验。 ① 装配步骤。 ② 试验方法。 球叉式等速万向节装配好之后，应进行试验，其方法是 抓住并固定主动叉，扳动从动叉向任何方向转动应无松旷、 卡滞现象即为良好。
1．不等速度万向传动装置的装配与试验 （1）保证动力输出轴与输入轴等速传动。 ①安装传动轴伸缩节时、必须使传动轴两端万向节 叉位于同一平面内（如有箭头记号应使箭头相对）误差 允许限度为±1°。 ② 在机械总装时，应尽量保持传动轴两端分别与变 速器输出轴、主传动器输入轴所形成的夹角相等,其夹角 一般不得比原厂规定的角度大3°～5°。
（2）三销轴式万向节。 优点：允许相邻两轴间有较大的夹角，用于一些越野车 的转向驱动桥。
2.等速万向节 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。
（1）球叉式万向节。 球叉式万向节等角速传动的特点是，钢球中心P（即传 力点）始终位于两轴交角的平分面内。
（2）球笼式万向节。 固定型球笼式万向节（RF节） 特点：在传递转矩的过程中，主从动轴之间只能相 对转动、不会产生轴向位移。
5.2.2准等速万向节和等速万向节
1.准等速万向节 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。 （1）双联式万向节特点：两 个十字轴式万向节相连，中间传 动轴长度缩减至最小。 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、加工方便、工作可 靠等。多用于越野汽车。