【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 傳遞），必須有一種裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的正常傳遞，于是就出現(xiàn)了萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)。萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)必須具備以下特點(diǎn)：a 、保證所連接兩軸的相對(duì)位置在預(yù)計(jì)范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，能可靠地傳遞動(dòng)力；b 、保證所連接兩軸能均勻運(yùn)轉(zhuǎn)。由于萬(wàn)向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動(dòng)和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)；c 、傳動(dòng)效率要高，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，維修容易。對(duì)汽車而言，由于一個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)的輸 出軸相對(duì)于輸入軸（有一定的夾角）是不等速旋轉(zhuǎn)的，為此必須采用雙萬(wàn)向節(jié)（或多萬(wàn)向節(jié)）傳動(dòng)，并把同傳動(dòng)軸相連的兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉布置在同一平面，且使兩萬(wàn)向節(jié)的夾角相等。這一點(diǎn)是十分重要的。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小萬(wàn)向節(jié)的夾角。 萬(wàn)向節(jié)的分類萬(wàn)向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性，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)是靠零件的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞動(dòng)力的，剛性萬(wàn)向節(jié)可分為不等速萬(wàn)向節(jié)（如十字軸式）、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)（如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式等）和等速萬(wàn)向節(jié)（如球叉式、球籠式等）。不等速萬(wàn)向節(jié)是指萬(wàn)向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時(shí)，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)。準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)是指在設(shè)計(jì)角度下工作時(shí)以等于1的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)，而在其它角度下工作時(shí)瞬時(shí)角速度比近似等于1的萬(wàn)向節(jié)。輸出軸和輸入軸以等于1的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)，稱之為等速萬(wàn)向節(jié)。 撓性萬(wàn)向節(jié)是靠彈性零件傳遞動(dòng)力的，具有緩沖減振作用。典型的十字軸萬(wàn)向節(jié)主要由主動(dòng)叉、從動(dòng)叉、十字軸、滾針軸承及其軸向定位件和橡膠密封件等組成。十字軸萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，耐久性好，傳動(dòng)效率高，生產(chǎn)成本低。但所連接的兩軸夾角不宜過(guò)大，當(dāng)夾角由4176。增至16176。時(shí)，十字軸萬(wàn)向節(jié)滾針軸承壽命約下降至原來(lái)的1/4。 準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)是由兩個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)組合而成。為了保證兩萬(wàn)向節(jié)連接的軸工作轉(zhuǎn)速趨于相等，可設(shè)有分度機(jī)構(gòu)。偏心十字軸雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)取消了分度機(jī)構(gòu)，也可確保輸出軸與輸入軸接近等速。雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)的主要優(yōu)點(diǎn)是允許兩軸間的夾角較大（一般可達(dá)50176。，偏心十字軸雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)可達(dá)60176。），軸承密封性好，效率高，工作可靠，制造方便。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外形尺寸較大，零件數(shù)目較多。 球叉式萬(wàn)向節(jié) 球叉式萬(wàn)向節(jié)按其鋼球滾道形狀不同可分為圓弧槽和直槽兩種形式。 圓弧槽滾道型的球叉式萬(wàn)向節(jié)（圖41a）由兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)叉、四個(gè)傳力鋼球和一個(gè)定心鋼球組成。兩球叉上的圓弧槽中心線是以O(shè)1和O2為圓心而半徑相等的圓，O1和O2到萬(wàn)向節(jié)中心O的距離相等。當(dāng)萬(wàn)向節(jié)兩軸繞定心鋼球中心O轉(zhuǎn)動(dòng)任何角度時(shí)，傳力鋼球中心始終在滾道中心兩圓的交點(diǎn)上，從而保證輸出軸與輸入軸等速轉(zhuǎn)動(dòng)。 球叉式萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可以在夾角不大于32176?！?3176。的條件下正常工作。 球叉式萬(wàn)向節(jié)直槽滾道型球叉式萬(wàn)向節(jié)兩個(gè)球叉上的直槽與軸的中心線傾斜相同的角度，彼此對(duì)稱。在兩球叉間的槽中裝有四個(gè)鋼球。由于兩球叉中的槽所處的位置是對(duì)稱的，這便保證了四個(gè)鋼球的中心處于兩軸夾角的平分面上。這種萬(wàn)向節(jié)加工比較容易，允許的軸間夾角不超過(guò)20176。，在兩叉間允許有一定量的軸間滑動(dòng)。 球叉式萬(wàn)向節(jié) a)圓弧槽滾道型 b)直槽滾道型 不等速萬(wàn)向節(jié)十字軸萬(wàn)向節(jié)為不等速萬(wàn)向節(jié)。對(duì)于單萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)，當(dāng)主動(dòng)軸等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速時(shí)快時(shí)慢，這就是十字軸萬(wàn)向節(jié)的不等速性。不等速性與兩軸夾角有關(guān)，夾角越大，不等速性越嚴(yán)重，從而引起動(dòng)力總成支承和懸架彈性元件的擺動(dòng)，引起變速箱和后橋齒輪的沖擊噪聲。一般要求，當(dāng)萬(wàn)向節(jié)工作夾角大于3176。時(shí)，夾角（度）與轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）的乘積不大于18000。十字軸萬(wàn)向節(jié)盡管有不等速性的弊病，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉，還是被汽車工業(yè)廣泛采用。只要設(shè)計(jì)合理，可以克服和最大限度降低其不等速性的影響。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)盡力調(diào)整各萬(wàn)向節(jié)夾角、傳動(dòng)軸叉子相位等因素，使輸出軸與輸入軸在汽車滿載使盡可能接近等速。 萬(wàn)向節(jié)選擇由于傳動(dòng)軸的傳遞轉(zhuǎn)矩大，承受沖擊大，所連接的兩軸轉(zhuǎn)角不大，連接軸兩軸轉(zhuǎn)速相等，所以綜合考慮選擇準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)。2 萬(wàn)向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分析 萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 單十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)當(dāng)十字軸萬(wàn)向節(jié)的主動(dòng)軸與從動(dòng)軸存在一定夾角α?xí)r， 主動(dòng)軸的角速度與從動(dòng)軸的角速度之間存在如下的關(guān)系：由于是周期為的周期函數(shù)，所以也為 同周期的周期函數(shù)。當(dāng)為0、時(shí)，達(dá)最大值且為；當(dāng)為/時(shí)，有最小值且為。因此，當(dāng)主動(dòng)軸以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸時(shí)快時(shí)慢，此即為普通十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速性。十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的不等速性可用轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)來(lái)表示： （21）如不計(jì)萬(wàn)向節(jié)的摩擦損失，主動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩T1和從動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩T2與各自相應(yīng)的角速度有關(guān)系式：這樣有： （22）顯然，當(dāng)小時(shí)，從動(dòng)軸上最大的轉(zhuǎn)矩為最大 當(dāng)最大時(shí)，從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩為最小。與 一定時(shí)，在其最大。與值與最小值之間每一轉(zhuǎn)變化兩次。 附加彎曲力偶矩的分析 。具有夾角的十字軸萬(wàn)向節(jié)，僅在主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和從動(dòng)軸反轉(zhuǎn)矩的作用下是不能平衡的。從萬(wàn)向節(jié)叉與十字軸之間的約束關(guān)系分析可知，主動(dòng)叉對(duì)十字軸的作用力偶矩，除主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩之外，還有作用在主動(dòng)叉平面的彎曲力偶矩 。同理，從動(dòng)叉對(duì)十字軸也作用有從動(dòng)軸反轉(zhuǎn)矩和作用在從動(dòng)叉平面的彎曲力偶矩 。在這四個(gè)力矩作用下，使十字軸萬(wàn)向節(jié)得以平衡。當(dāng)主動(dòng)叉 處 于0和時(shí)位置時(shí) ，由于作用在十字軸平面，為零；而的作用平面與十字軸不共平面必有存在，且矢量垂直于矢量合矢量　指向十字軸平面的法線方向與大小相等、方向相反。這樣，從動(dòng)叉上的附加彎矩　=T1sinα。 十字軸萬(wàn)向節(jié)的力偶矩圖同理可知=0，主動(dòng)叉上的附加彎矩　=T1tanα分析可知，附加彎矩的大小是在零與上述兩最大值之間變化，其變化周期為，即每一轉(zhuǎn)變化兩次。附加彎矩可引起與萬(wàn)向節(jié)相連零部件的彎曲振動(dòng)，可在萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)軸支承上引起周期性變化的徑向載荷，從而激起支承處的振動(dòng)。因此，為了控制附加彎矩，應(yīng)避免兩軸之間的夾角過(guò)大。 雙十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)當(dāng)輸入軸與輸出軸之間存在夾角時(shí)，單個(gè)十字軸萬(wàn)向節(jié)的輸出軸相對(duì)于輸入軸是不等速旋轉(zhuǎn)的。為使處于同一平面的輸出軸與輸入軸等速旋轉(zhuǎn)，可采用雙萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)，但必須保證同傳動(dòng)軸相連的兩萬(wàn)向節(jié)叉應(yīng)布置在同一平面內(nèi)。當(dāng)輸入軸與輸出軸平行時(shí)圖，直接連接傳動(dòng)軸的兩萬(wàn)向節(jié)叉所受的附加彎矩，使傳動(dòng)軸發(fā)生如圖中雙點(diǎn)劃線所示的彈性彎曲，從而引起傳動(dòng)軸的彎曲振動(dòng)。當(dāng)輸入軸與輸出軸相交時(shí)，傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)叉上所受的附加彎矩方向相同，不能彼此平衡，傳動(dòng)軸發(fā)生如圖中雙點(diǎn)劃線所示的彈性彎曲。 3 汽車傳動(dòng)軸 汽車傳動(dòng)軸花鍵傳動(dòng)軸花鍵，以往大多采用矩形花鍵，目前漸開(kāi)線花鍵的應(yīng)用越來(lái)越普遍。漸開(kāi)線花鍵具有齒面接觸好、自動(dòng)定心、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)、加工成本低等優(yōu)點(diǎn)?；瑒?dòng)花鍵按在傳動(dòng)軸中的位置分，有內(nèi)側(cè)滑動(dòng)和外側(cè)滑動(dòng)兩種結(jié)構(gòu)。按結(jié)構(gòu)形式分，有滑動(dòng)叉結(jié)構(gòu)和花鍵軸叉結(jié)構(gòu)。為了減小滑動(dòng)花鍵的軸向滑動(dòng)阻力和磨損，有時(shí)對(duì)花鍵齒進(jìn)行尼龍涂敷處理。 汽車軸管作用及其設(shè)計(jì)軸管用來(lái)連接萬(wàn)向節(jié)和滑動(dòng)花鍵。高速旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)軸要求軸管質(zhì)量分布均勻，容易動(dòng)平衡，因此通常采用低碳鋼板卷制的電焊鋼管。同時(shí)，空心管還有重量輕、成本低、臨界轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點(diǎn)。所謂臨界轉(zhuǎn)速，就是當(dāng)傳動(dòng)軸的工作轉(zhuǎn)速接近于其彎曲振動(dòng)固有頻率時(shí)，即出現(xiàn)共振現(xiàn)象，以致振幅急劇增加而引起傳動(dòng)軸折斷的轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式如下： (31)當(dāng)傳動(dòng)軸過(guò)長(zhǎng)時(shí)，自振頻率降低，容易產(chǎn)生共振。這時(shí)可把傳動(dòng)軸分為兩段、三段甚至更多，傳動(dòng)軸分段時(shí)須加中間支承裝置。 十字軸萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)十字軸萬(wàn)向節(jié)按滾針軸承的定位方式，可分為壓板式（蓋板式）、卡環(huán)式、軸承蓋式（瓦蓋式）和翼形軸承式。壓板式結(jié)構(gòu)：采用壓板、螺栓和鎖片來(lái)定位十字軸及滾針軸承。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，工藝性好?？ōh(huán)式結(jié)構(gòu)：采用卡環(huán)來(lái)定位十字軸及滾針軸承，它又分為外卡式和內(nèi)卡式兩種。這兩種結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)是結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，卡環(huán)尺寸分組后可調(diào)整十字軸端面間隙。另外，外卡式結(jié)構(gòu)比內(nèi)卡式結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)。目前的傳動(dòng)軸越來(lái)越普遍采用外卡式結(jié)構(gòu)。軸承蓋式結(jié)構(gòu)：其萬(wàn)向節(jié)叉與十字軸滾針軸承配合的園孔不是一個(gè)整體，而是分成兩部分，成瓦蓋式結(jié)構(gòu)，用螺栓螺母緊固。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是裝拆方便，但結(jié)構(gòu)、工藝復(fù)雜，剛性差，目前已不多見(jiàn)。翼形軸承結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)其實(shí)是瓦蓋式結(jié)構(gòu)的延伸。就是將瓦蓋和滾針軸承合為一個(gè)整體，用螺栓螺母緊固。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是裝拆方便，但是結(jié)構(gòu)、工藝復(fù)雜，但是由于它結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，在越野車上使用的比較廣泛。 內(nèi)卡結(jié)構(gòu) 外卡結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)軸中間支撐在長(zhǎng)軸距汽車上，為了提高傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速、避免共振以及考慮整車總體布置上的需要，常將傳動(dòng)軸分段。當(dāng)傳動(dòng)軸分段時(shí)，需加設(shè)中間支承。中間支承通常安裝在車架橫梁上或車身底架上，義補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差以及車輛行駛過(guò)程中由于發(fā)動(dòng)機(jī)竄動(dòng)或車架