单元五 万向传动装置课题5.1 万向传动装置的功用、组成和应用学习目标鉴定标准教学建议1. 了解万向传动装置的功用、组成及在车上的应用2. 掌握正确的万向传动装置的拆装、检修方法应知：万向传动装置的功用及在车上的应用应会：万向传动装置的拆装、检修建议：采用现场实物教学，先加深感观认识提示：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、万向传动装置的功用和组成1功用万向传动装置在汽车上有很多应用，结构也稍有不同，但其功用都是一样的，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51所示为在汽车中最常见的应用，位于变速器与驱动桥之间的万向传动装置。由于汽车布置、设计等原因，变速器输出轴和驱动桥输入轴不可能在同一轴线上，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51 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52所示。图52 万向传动装置的组成二、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) 变速器与驱动桥之间（42汽车），如图53所示：一般汽车的变速器、离合器与发动机三者装合为一体装在车架上，驱动桥通过悬架与车架相连。在负荷变化及汽车在不平路面行驶时引起的跳动，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。图53 变速器与驱动桥之间的万向传动装置2) 变速器与分动器、分动器与驱动桥之间（越野汽车），如图54所示：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。图54 变速器与分动器、分动器与驱动桥之间的万向传动装置3) 转向驱动桥的内、外半轴之间，如图55所示：转向时两段半轴轴线相交且交角变化，因此要用万向节。图55 转向驱动桥内、外半轴之间的万向传动装置4) 断开式驱动桥的半轴之间，如图56所示：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。图56 断开式驱动桥半轴之间的万向传动装置5) 转向机构的转向轴和转向器之间，如图57所示：有利于转向机构的总体布置。图57 转向机构的转向轴和转向器之间的万向传动装置操作：此部分可观看实物。测试题：在实际车辆或模型上找出万向传动装置在汽车上的应用。课题5.2 万向节学习目标鉴定标准教学建议1. 掌握十字轴式刚性万向节的结构、拆装、检修2. 掌握球笼式等速万向节的结构、拆装、检修应会：十字轴式刚性万向节和的球笼式等速万向节拆装、检修建议：采用现场实物教学，并组织学生讨论，最后教师要总结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）、准等速万向节（双联式和三销轴式）和等速万向节（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58所示，它允许相邻两轴的最大交角为1520。图58 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59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。万向节轴承的常见定位方式，除了用盖板定位外，还有用内、外弹性卡环进行定位。图59 润滑油道及密封装置1油封挡盘 2油封 3油封座 4油嘴2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。a. 检查滚针轴承，如果滚针断裂、油封失效，应更换新件。b. 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。c. 检查万向节叉不得有裂纹或其他严重损伤，否则更换新件。d. 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，当主动叉等角速转动时，从动叉是不等角速的，这称为十字轴式刚性万向节的不等速特性。且两转轴之间的夹角越大，不等速性就越大，如图510所示。图510 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511所示的双十字轴刚性万向节的传动方式，第一万向节的不等速特性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：a)第一万向节两轴间夹角1与第二万向节两轴间夹角2相等；b)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511 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12，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512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512 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513所示，球笼式万向节由六个钢球、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513 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六个钢球都参与传力，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) 检修以桑塔纳2000轿车为例，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514所示，它是由主动叉、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514 球叉式万向节1从动叉 2锁止销 3定位销 4传动钢球 5主动叉 6中心钢球球叉式万向节在工作的时候，只有两个钢球传力，磨损快，影响使用寿命，现在应用越来越少。操作：此处可现场观看实物，演示工作过程。测试题：1对照实物或图片说明十字轴式刚性万向节和球笼式等速万向节的结构。2对十字轴式刚性万向节和球笼式等速万向节如何进行拆装、检修。课题5.3 传动轴和中间支承学习目标鉴定标准教学建议1. 了解传动轴和中间支承的基本结构2. 掌握传动轴和中间支承的检修应会：传动轴和中间支承的检修建议：采用现场实物教学一、传动轴1功用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. 53.0mm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515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；主传动曲前端焊有花键轴，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515 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油嘴 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，万向传动装置的油嘴应在一条直线上，且万向节上的油嘴应朝向传动轴。3检修1) 目视检查传动轴轴管，不得有裂纹及严重的凹瘪。2) 检查传动轴轴管全长上的径向圆跳动，如图516所示，应符合表41的规定。图516 检查传