在汽車傳動系及其它系統(tǒng)中,為了實(shí)現(xiàn)一些軸線相交或相對位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞,必 須采用萬向傳動裝置。萬向傳動裝置一般由萬向節(jié)和傳動軸組成,有時還要有中間支承,主要用于以下一些位置: 1-萬向節(jié);2-傳動軸;3-前傳動軸;4-中間支承
發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動汽車(見圖 (a))的變速器與驅(qū)動橋之間。當(dāng)變速器與驅(qū)動橋之間距離較遠(yuǎn)時,應(yīng)將傳動軸分成兩段甚至多段,并加設(shè)中間支承。多軸驅(qū)動的汽車的分動器與驅(qū)動橋之間或驅(qū)動橋與驅(qū)動橋之間 (見圖(b))。由于車架的變形,會造成軸線間相互位置變化的兩傳動部件之間。 如圖(c)所示為在發(fā)動機(jī)與變速器之間。
采用獨(dú)立懸架的汽車的與差速器之間(見圖 (d))。轉(zhuǎn)向驅(qū)動車橋的差速器與車輪之間(見圖 (e))。 汽車的動力輸出裝置和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中
(Universal Joint Mate)
在萬向節(jié)配合中,一個零部件(輸出軸)繞自身軸的旋轉(zhuǎn)是由另一個零部件
(輸入軸)繞其軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的。
萬向節(jié)即萬向接頭,英文名稱universal joint,是實(shí)現(xiàn)變角度動力傳遞的機(jī)件,用于需要改變傳動軸線方向的位置,它是汽車驅(qū)動系統(tǒng)的萬向傳動裝置的 “關(guān)節(jié)”部件。萬向節(jié)與傳動軸組合,稱為萬向節(jié)傳動裝置。
萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)和作用有點(diǎn)像人體四肢上的關(guān)節(jié),它允許被連接的零件之間的夾角在一定范圍內(nèi)變化。為滿足動力傳遞、適應(yīng)轉(zhuǎn)向和汽車運(yùn)行時所產(chǎn)生的上下跳動所造成的角度變化,前驅(qū)動汽車的驅(qū)動橋,半軸與輪軸之間常用萬向節(jié)相連。但由于受軸向尺寸的限制,要求偏角又比較大,單個的萬向節(jié)不能使輸出軸與軸入軸的瞬時角速度相等,容易造成振動,加劇部件的損壞,并產(chǎn)生很大的噪音,所以廣泛采用各式各樣的等速萬向節(jié)。在前驅(qū)動汽車上,每個半軸用兩個等速萬向節(jié),靠近變速驅(qū)動橋的萬向節(jié)是半軸內(nèi)側(cè)萬向節(jié),靠近車軸的是半軸外側(cè)萬向節(jié)。在后驅(qū)動汽車上,發(fā)動機(jī)、離合器與變速器作為一個整體安裝在車架上,而驅(qū)動橋通過彈性懸掛與車架連接,兩者之間有一個距離,需要進(jìn)行連接。汽車運(yùn)行中路面不平產(chǎn)生跳動,負(fù)荷變化或者兩個總成安裝的位差等,都會使得變速器輸出軸與驅(qū)動橋主減速器輸入軸之間的夾角和距離發(fā)生變化,因此在后驅(qū)動汽車的萬向節(jié)傳動形式都采用雙萬向節(jié),就是傳動軸兩端各有一個萬向節(jié),其作用是使傳動軸兩端的夾角相等,從而保證輸出軸與輸入軸的瞬時角速度始終相等。
等速萬向節(jié)的英文名稱是constant velocity universal joint,我想這不多不少會是大家將CVD和萬向節(jié)相混淆的原因吧。
按萬向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)(常用的為十字軸式)、準(zhǔn)等速萬向節(jié)(如雙聯(lián)式萬向節(jié))和等速萬向節(jié)(如球籠式萬向節(jié))三種。
十字軸式剛性萬向節(jié)為汽車上廣泛使用的不等速萬向節(jié),允許相鄰
兩軸的最大交角為15゜~20゜。下圖所示的十字軸式萬向節(jié)由一個十字軸,兩個萬向節(jié)叉和四個滾針軸承等組成。兩萬向節(jié)叉1和3上的孔分別套在十字軸2的兩對軸頸上。這樣當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)動時,從動軸既可隨之轉(zhuǎn)動,又可繞十字軸中心在任意方向擺動,這樣就適應(yīng)了夾角和距離同時變化的需要。在十字軸軸頸和萬向節(jié)叉孔間裝有滾針軸承5,滾針軸承外圈靠卡環(huán)軸向定位。為了潤滑軸承,十字軸上一般安有注油嘴并有油路通向軸頸。潤滑油可從注油嘴注到十字軸軸頸的滾針軸承處。
十字軸式剛性萬向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡單,傳動效率高的優(yōu)點(diǎn),但在兩軸夾角α不為零的情況下,不能傳遞等角速轉(zhuǎn)動。
當(dāng)滿足以下兩個條件時,可以實(shí)現(xiàn)由變速器的輸出軸到驅(qū)動橋的
十字軸式剛性萬向節(jié)
構(gòu)造
潤滑密封、內(nèi)外擋圈定位
工作原理
1. 主動叉在垂直位置,并且十字軸平面與主動軸垂直時。此時,主動叉與十字軸連接點(diǎn)a和從動叉與十字軸連接點(diǎn)b在十字軸平面上的線速度相等。 (從動叉 向十字軸平面的速度投影) , ;
2. 主動叉在水平位置,并且十字軸平面與從動軸垂直時。 (主動叉 向十字軸平面的速度投影) , 。
3. 主從動軸的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速關(guān)系
主動軸位置 |
0º~90º |
90º~180º |
180º~ |
|
,從動叉超前主動叉 |
,從動叉滯后主動叉 |
同前180º |
兩軸交角越大,轉(zhuǎn)速 越大,傳動軸的不等速性越差。
十字軸萬向節(jié)的不等速性:是指從動軸在一周中角速度不均勻,若主動軸以等角速度轉(zhuǎn)動,則從動軸時快時慢,即單個十字軸萬向節(jié)在有夾角時傳動的不等速性。
雙十字軸式萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)兩軸間(變速器的輸出軸和驅(qū)動橋的輸入軸)的等速傳動的條件:
①. 第一個萬向節(jié)兩軸間的夾角與第二個萬向節(jié)兩軸間夾角相等(設(shè)計保證);
②. 第一個萬向節(jié)的從動叉與第二個萬向節(jié)的主動叉處于同一平面(由裝配保證)。
由于在采用非獨(dú)立懸架時,變速器不主減速器相對位置不斷變化,條件一很難滿足,只能做到不等速性盡可能小。
準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)
常見的準(zhǔn)等速萬向節(jié)有雙聯(lián)式和三銷軸式兩種,它們的工作原理與雙十字軸式萬向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動的原理是一樣的。