浅谈汽车工业中等速万向节的构造与摩擦润滑问题

４ Ｏ ０ ０ ＭＰ ａ ， 在 如 此高 的接 触应 力 下滑 动摩 擦所 产 生 的热量 是 很大 的 ， 可 引 在外沟道 中 ， 即使钢球 和沟道表 面发 生局 部粘着 ， 但 由于磨 削纹理的作 用 ，
用 温升 公式来 计算 。 粘 着作用 出现 增大 的机 会很小 ， 因此摩擦 是 由滑动作 用来 决定 的 。 由于钢 球在 外 环沟道 中运 动的速 度 较快 ， 在这 种状态 下工 作 ， 润滑 脂很容 易被钢 球带 到外 环 沟道 中 ， 从而 实现理想 的润 滑。 为 了增加钢 球的旋转 ， 给 钢球 一个合理 的压力 角度 以打破 粘着作 用 并减少 表 面摩擦 是设 计万 向节 的一 个关 键 。
应用 技术
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浅 谈 汽 车工 业 中 等 速万 向节 的 构 造 与 摩擦 润 滑 问题
沈海 涛
（ 河 北 中兴 汽车 制造 有 限公 司 河 北 保 定 ０ ７ １ ０ ０ ０ ）
［ 摘 要］ 等速万 向节广泛应用在汽车工业中， 由于现代轿车追求车辆具有耐久性和舒适性， 这就要求等速万向节具有长寿命和低振动 、 低噪声等性能 ， 能够 平稳地传递动力。 为此， 除了改善产品的结构外 ， 还需要研究它们的摩擦与润滑， 因为摩擦与润滑直接决定着产品的使用寿命和性能。 本文对汽车等速万向节的结 构 性 能进 行 了 比较 ， 分析 了 汽车等 速万 向节 噪音 、 振 动产生 的原因 同时论 述 了汽车 等速 万 向节 的发展 方 向 ， 为 等速 万 向节开 发设 计提 供 了一 定 的参考 。 ‘
样即可解决运动学上的问题， 同时也可用来降低噪音 、 振动和减少滑动阻力 。
不 同类型 的等速 万 向节其工 作原理 大致 相 同 ， 但其 性能 却有 较大的 区别 。 ３等遮 万 向节 的振动 ， 噪音
３ １ 回转方 向 间隙
当等速万 向节 回转方 向间隙过大 、 内部零件 之 间发生干 涉时 ， 等速 万 向节 会产生 冲击 、 噪音 ， 此外， 它还 会受其 它驱动 系的影 响产生振 动 。 所 以， 对大 幅度 减少 回转方 向间隙的 要求 比较强 烈 ， 在 目前 批量 生产 的等速 万 向节 中， 只有 交
应根据 现有 工作 条件合 理选 用润滑 脂 ， 以满 足万 向节 的使 用要 求。 润滑 脂 的主要 性能 依据于 基础 油 ， 由于 润滑脂 主体 部分 为基础 油 ， 例如 使用 中等 系列
万向节的轿车， 在高速公路上正常行驶， 万向节沟道表面粗糙度为０ ． ６ ＿ ＿ ｏ ． ８
ｍ， 钢 球 表面 粗糙 度为 ０ ．０ ２ ５ ／ ． ｔ ｍ， 那么 运动 副合 成 粗糙 度为 ０ ． ６“ ｍ， 计 算油 膜厚度 为 ７ ０ ｒ ｉ ｍ， 膜 厚 比为０ ． １ １ ， 这 说 明中心 固定 型等 速万 向节 是在极 度 边界 润滑条 件 下工作 。 如 此薄 的油膜 ， 如 果是 用在轴 承上 ， 只有 很短 的使 用寿命 。 这 充分说 明中心 固定型等速 万 向节 和轴承 的润滑并不 相同 ， 用经典Ｅ Ｈ Ｄ 理 论是难 以解 释的 ， 但在 等 速万 向节 中确 实存 在如 此薄 的油膜 。 可 见用现 有的理 论 计算 非稳 态接触 ， 其适 用性是 有 限的 ， 需要不 断发展 新 的理论 来解决 中心 固定 型等 速万 向节 的纳 米级 润滑 问题 。 虽 然Ｅ ＨＤ 薄膜在 理论上接 近于０ ， 但 总是 能够 维持一 定的薄膜 厚度 ， 使润滑
４ １ 钢球 与沟 道 间的摩擦
汽车工业 的发展 ， 及用户对 汽车使 用 、 转 向的更 高追求 ， 要求汽 车有更好 的 动力 性 、 操纵性 及 舒适性 ， 促 使 了Ｆ Ｆ 及４ ＷＤ 型 车的 出现 。 它们 的前 轮必须 具有
钢 球与 沟道 之 间的摩 擦 ， 是 中心 固定 型等 速万 向节 摩擦 的重蛋 组成 部 分， 直接影 响中心 固定型等 速万 向节 的使 用寿命 ， 因此要 解决沟道 间摩 擦 ， 需获 得较 为理 想的接触 椭 圆形状 。 在正 常工作 条件 下 ， 钢 球与 沟道接触 应力 为２ ０ ０ ０
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转向和驱动两种功能 ， 作为转向轮， 要求车轮能在一定的转角范围内任意偏转
某一 角度 ； 作 为驱 动轮 ， 则要 求半 轴在车 轮偏 转过程 中以相 同的角速 度不 断地
把动力从主减速器传到车轮。 在这样两个轴线不重合 ， 且位置还经常变化的两
轴 间传递 动力 的机构 就是 等速万 向节 。 等速 万 向节把 两轴 连接起 来 ， 并使 两轴 以相 同的 角速度传递 运动 当今市场上使 用的 等速万 向节有４ 种结 构 ： 只有轴 间
４ ２ 中而没有轴向移动的中心固定型等速万向节； 既有轴间角运动又可轴向移 动的球笼等速万向节 ； 交叉滚道式中心固定型等速万向节 ； 三球销式等速万向
节。 按 接 触应力 来划 分 ， 前三 种 为点接 触 型 ， 后一 种为 线接触 型 。 ２等 速 万向 节的 结构 与性 能 汽车 用等 速万 向节 按其性 能 可分为 定心 型和 轴 向滑移 型两 大类 。 根据 使 用部位 ， 等 速万 向节 还 可分如 下两 类 ： （ Ａ） 外置 式等 速万 向节 ： 车轮 一边 用 即定心 型 ， Ｏ／Ｂ 节Ｆ （ Ｂ ） 内置 式等速万 向节 ： 差速 器一侧 用 即轴 向滑动 型 ， Ｉ ／Ｂ 节Ｆ 等速万 向传 动轴， 一般采 用定心 型等速 万 向节Ｏ 轴Ｏ 轴 向滑动 型等速 万 向节 的组合 形成 ， 这
［ 关键 词］ 汽车 ； 等 速万 向节 ； 发展 中图分 类号 ： Ｆ ４ ０ ７ ． ４ ７ １ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ６ １ ４ — ０ １
１引 售
４中 心同 定型 等速万 向节 的 摩擦 与润 滑