在汽車(chē)傳動(dòng)系及其它系統(tǒng)中,為了實(shí)現(xiàn)一些軸線(xiàn)相交或相對(duì)位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動(dòng)力傳遞,必 須采用萬(wàn)向傳動(dòng)裝置。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置一般由萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸組成,有時(shí)還要有中間支承,主要用于以下一些位置: 1-萬(wàn)向節(jié);2-傳動(dòng)軸;3-前傳動(dòng)軸;4-中間支承
發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)(見(jiàn)圖 (a))的變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間。當(dāng)變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間距離較遠(yuǎn)時(shí),應(yīng)將傳動(dòng)軸分成兩段甚至多段,并加設(shè)中間支承。多軸驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)的分動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)橋之間或驅(qū)動(dòng)橋與驅(qū)動(dòng)橋之間 (見(jiàn)圖(b))。由于車(chē)架的變形,會(huì)造成軸線(xiàn)間相互位置變化的兩傳動(dòng)部件之間。 如圖(c)所示為在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間。
采用獨(dú)立懸架的汽車(chē)的與差速器之間(見(jiàn)圖 (d))。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)車(chē)橋的差速器與車(chē)輪之間(見(jiàn)圖 (e))。 汽車(chē)的動(dòng)力輸出裝置和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中
(Universal Joint Mate)
在萬(wàn)向節(jié)配合中,一個(gè)零部件(輸出軸)繞自身軸的旋轉(zhuǎn)是由另一個(gè)零部件
(輸入軸)繞其軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的。
萬(wàn)向節(jié)即萬(wàn)向接頭,英文名稱(chēng)universal joint,是實(shí)現(xiàn)變角度動(dòng)力傳遞的機(jī)件,用于需要改變傳動(dòng)軸線(xiàn)方向的位置,它是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的 “關(guān)節(jié)”部件。萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸組合,稱(chēng)為萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置。
萬(wàn)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(mǎn)足動(dòng)力傳遞、適應(yīng)轉(zhuǎn)向和汽車(chē)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的上下跳動(dòng)所造成的角度變化,前驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋,半軸與輪軸之間常用萬(wàn)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(gè)的萬(wàn)向節(jié)不能使輸出軸與軸入軸的瞬時(shí)角速度相等,容易造成振動(dòng),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(wàn)向節(jié)。在前驅(qū)動(dòng)汽車(chē)上,每個(gè)半軸用兩個(gè)等速萬(wàn)向節(jié),靠近變速驅(qū)動(dòng)橋的萬(wàn)向節(jié)是半軸內(nèi)側(cè)萬(wàn)向節(jié),靠近車(chē)軸的是半軸外側(cè)萬(wàn)向節(jié)。在后驅(qū)動(dòng)汽車(chē)上,發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器與變速器作為一個(gè)整體安裝在車(chē)架上,而驅(qū)動(dòng)橋通過(guò)彈性懸掛與車(chē)架連接,兩者之間有一個(gè)距離,需要進(jìn)行連接。汽車(chē)運(yùn)行中路面不平產(chǎn)生跳動(dòng),負(fù)荷變化或者兩個(gè)總成安裝的位差等,都會(huì)使得變速器輸出軸與驅(qū)動(dòng)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(dòng)汽車(chē)的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)形式都采用雙萬(wàn)向節(jié),就是傳動(dòng)軸兩端各有一個(gè)萬(wàn)向節(jié),其作用是使傳動(dòng)軸兩端的夾角相等,從而保證輸出軸與輸入軸的瞬時(shí)角速度始終相等。
等速萬(wàn)向節(jié)的英文名稱(chēng)是constant velocity universal joint,我想這不多不少會(huì)是大家將CVD和萬(wàn)向節(jié)相混淆的原因吧。
按萬(wàn)向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬(wàn)向節(jié)和撓性萬(wàn)向節(jié)。剛性萬(wàn)向節(jié)又可分為不等速萬(wàn)向節(jié)(常用的為十字軸式)、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)(如雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié))和等速萬(wàn)向節(jié)(如球籠式萬(wàn)向節(jié))三種。
十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)為汽車(chē)上廣泛使用的不等速萬(wàn)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(wàn)向節(jié)由一個(gè)十字軸,兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉和四個(gè)滾針軸承等組成。兩萬(wàn)向節(jié)叉1和3上的孔分別套在十字軸2的兩對(duì)軸頸上。這樣當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)軸既可隨之轉(zhuǎn)動(dòng),又可繞十字軸中心在任意方向擺動(dòng),這樣就適應(yīng)了夾角和距離同時(shí)變化的需要。在十字軸軸頸和萬(wàn)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(rùn)滑軸承,十字軸上一般安有注油嘴并有油路通向軸頸。潤(rùn)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(wàn)向節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)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(dòng)。
當(dāng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件時(shí),可以實(shí)現(xiàn)由變速器的輸出軸到驅(qū)動(dòng)橋的
十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)
構(gòu)造
潤(rùn)滑密封、內(nèi)外擋圈定位
工作原理
1. 主動(dòng)叉在垂直位置,并且十字軸平面與主動(dòng)軸垂直時(shí)。此時(shí),主動(dòng)叉與十字軸連接點(diǎn)a和從動(dòng)叉與十字軸連接點(diǎn)b在十字軸平面上的線(xiàn)速度相等。 (從動(dòng)叉 向十字軸平面的速度投影) , ;
2. 主動(dòng)叉在水平位置,并且十字軸平面與從動(dòng)軸垂直時(shí)。 (主動(dòng)叉 向十字軸平面的速度投影) , 。
3. 主從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速關(guān)系
主動(dòng)軸位置 |
0º~90º |
90º~180º |
180º~ |
|
,從動(dòng)叉超前主動(dòng)叉 |
,從動(dòng)叉滯后主動(dòng)叉 |
同前180º |
兩軸交角越大,轉(zhuǎn)速 越大,傳動(dòng)軸的不等速性越差。
十字軸萬(wàn)向節(jié)的不等速性:是指從動(dòng)軸在一周中角速度不均勻,若主動(dòng)軸以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng),則從動(dòng)軸時(shí)快時(shí)慢,即單個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)在有夾角時(shí)傳動(dòng)的不等速性。
雙十字軸式萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)兩軸間(變速器的輸出軸和驅(qū)動(dòng)橋的輸入軸)的等速傳動(dòng)的條件:
①. 第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)兩軸間的夾角與第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)兩軸間夾角相等(設(shè)計(jì)保證);
②. 第一個(gè)萬(wàn)向節(jié)的從動(dòng)叉與第二個(gè)萬(wàn)向節(jié)的主動(dòng)叉處于同一平面(由裝配保證)。
由于在采用非獨(dú)立懸架時(shí),變速器不主減速器相對(duì)位置不斷變化,條件一很難滿(mǎn)足,只能做到不等速性盡可能小。
準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)和等速萬(wàn)向節(jié)
常見(jiàn)的準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)有雙聯(lián)式和三銷(xiāo)軸式兩種,它們的工作原理與雙十字軸式萬(wàn)向節(jié)實(shí)現(xiàn)等速傳動(dòng)的原理是一樣的。