浅谈摩托车用齿轮轴传动及常见故障检修(1)

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图1
众所周知，在骑式摩托车的二次传动机构中，发动机发出的动力都是通过变速器输出端及链条传动（如图1所示）来驱动后轮。

链传动最大的优点是价格低廉且适用范围广，在发动机制动时，由于链节之间有许多间隙，故能浅谈摩托车用齿轮轴传动及常见故障检修(1)
微　波
易拆装，轴和齿轮均处于密闭状态无油污染，基本上可以免维护，耐用性极强。

为满足人们对齿轮轴传动机构有比较全面的了解，本文拟对摩托车轴传动的发展历程、结构原理、常见故障原因和维护检修要点进行探析，供摩托车广大维修服务人员及车迷朋友参考。

1　齿轮轴传动的发展历程
1902年比利时“FN 公司”推出了全球第一款采用轴传动的FN300型摩托车。

轴传动凭借其平顺的动力传递及较长的保养周期和寿命，使得在它成为中一种最受欢迎的传动方式。

轴传动最大的优点是不会被拉长而需要调整轮距，无油污染基本上可以免维护，而且动力损耗小驱动效率高。

但却没有链条的吸振效果好，车身的振动将直接传给骑士，加大油门时后部会产生转矩现象(转矩的反作用现象——急加速或急减速时车身会向轴传动旋转的相反方向倾倒，转速越高力越大，且轴传动相比链传动方式整套传动系统的总质量要重很多，油耗相对较大)，这就是为什么MOTO GP （摩托车竞技大奖赛的赛车）上没有采用轴传动摩托车的原因。

第二次世界大战期间，纳粹德军装备了数以万计的军用摩托车宝马R71均为轴传动。

二战中，前苏联也仿制了德国的这种宝马R71型三轮摩托车，被称作M72型三轮摩托，并大量列装部队用于作战。

选择它的原因主要有：
第一是动力传输最直接，且故障率低及维护成本低廉；第二是受到发动机排列形式的影响，轴传动可以对垂直排列的两根传动轴间进行动力传输，算是弥补了链条传动的不足；第三是轴传动能承受的扭矩更大一些，所以很多不追求速度的大排量车型会采用轴传动。

战后，M 7 2的技术被转让给苏联的盟友，中国也获得了此项技术。

1957年12月，中国以M72为技术基础，由株洲湘江机器厂和江西南昌洪都机械厂合作研制出“长江750”型侧三轮军用型摩托车，为中国摩托车历史写下新的一页。

在此基础上又成功研制“长江750”型侧三轮、正三轮民用摩托车，
作为宝马R71
的继承者持续生产了半个世纪以上，直至
吸收一部分振动。

缺点是链条和链轮摩擦容易使链条松弛、齿轮磨损，产生的噪声较高。

由于链条传动受悬挂装置升程的影响，且链条大多暴露在外，再加上大气中的灰尘异物和地面上的石子等杂质不可避免地会夹在链条和链轮之间，必然导致链传动系
统的异常磨损，这是目前跨骑式摩托车普遍存在且无法避免的通病。

而齿轮轴传动（简称轴传动，下同）（如图2、3所示）
，能有效避免链传动方式的许多不足。

轴传动的优点在于简单的扭转控制转移方便，驱动效率高，损耗小、
图2
图3
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今日我军各部队，仍然列装有不少长江750侧三轮摩托车。

民用方面，河北省石家庄市明星机械厂于上世纪八十年代生产出我国第一款轻型轴传动摩托车——明星50（采用日本雅马哈原装MA50发动机），并批量走向市场。

经过科学家和工程技术人员的不断改进，目前己研制出新款轴传动减倾的减震系统 ，由于轴传动两端都装有伞型齿轮，旋转时不会生产转矩的反作用现象（如：日本雅马哈xv400摩托车的轴传动两端都装有伞型齿轮）。

轴传动不仅可以传动较大的功率，而且制造精度高，再加上轴传动系统设置为全密封结构（如图4所示），使用寿命较长，常用于赛车、旅游车、越野车、工程车、三轮车、全地形车（如图5所示）等摩托车上（如：雅马哈XS750、本田CX500、BMWK1100LT 、雅马哈MA50、福田三轮摩托车等）。

近年来，我国部分摩托车企业在生产三轮摩托车（如图6所示）普遍采用了轴传动机构和缓冲减振系统。

2　齿轮轴传动结构及工作原理
所谓轴传动就是联轴器的传动，其中包括牙嵌、齿轮、弹性、万向节轴、梅花接轴等联轴器，其传动效率高于其它任何传动形式，主要是不发生相对滑动位移，也就不产生热量，其效率达到99% 。

齿轮轴传动一般有二种方式：1）万向节轴传动（如图7所示）； 2）直轴传动（如图8所示）。

在实际应用中，主要根据发动机的布置方向而采取不同的轴传动方式。

通常情况下，发动机横向布置和纵向布置都可以采用轴传动（大部分骑式摩托车发动机均采用横向布置）。

发动机横向布置时，必须采用两对锥齿轮，两次改变传动方向，才能将一次传动输出的动力传递给后轮（譬如：Z750轴与锥齿轮传动机构，如图9所示）。

而发动机纵向布置时，只要一对锥齿轮，一次改变传动方向，与“二次变向”结构相比，其传动效率要提高4%左右。

对于部分轻型摩托车，主要采用组合摇臂式车架，由于把发动机及后臂等组合成一个刚性整体，通过发动机铰接在车架上，传动轴等驱动
装置安装在空腔的后臂之中（如图10所示）。

采用这种布置的摩托车一旦行驶到比较颠簸的路面时，摩托车极易受
图4
图6
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图8
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到冲击，使车轮发生振动，从而使整个刚性整体均发生摆动，因此，在两对螺旋齿轮之间不必加万向节（如图11所示）和长花键轴。

采用这种齿轮传动方式被称为直轴传动（通常情况下，发动机纵向布置时，只能采用直轴传动）。

现以部分进口摩托车应用最多的万向节轴传动机构为例进行简要介绍。

图11
发动机采用横向布置的万向节轴结构，在变速器副轴上装有主动齿轮，它与从动齿轮啮合而改变传动方向，并通过输出轴齿轮上的传动轴远距离地将变速器输出的动力传递给后轮。

为了实现远距离的动力传递，传动轴借用后摇臂中空的管形空间，并在传动轴的后端装有万向节叉，输出轴齿轮通过轴承安装在半轴齿轮箱上，万向节十字轴的两轴颈装在万向节叉上。

十字轴的另外两个轴颈装在传
动轴前端的万向节叉上，传动轴的后端制有长花键。

后端小伞齿轮也制有一段轴，轴的前端制有花键套，传动轴后端的长花键在此花键套内。

后端伞齿轮与后轮轮毂固连在一起，并与小伞齿轮相啮合。

这样，发动机的动力便通过主动齿轮→输出轴齿轮→万向节→传动轴→小伞齿轮→伞齿轮，使旋转方向改变后传递至后轮，从而驱动摩托车前进。

在十字轴万向节结构中，输出轴齿轮转动时，传动轴既可以随之转动，又可以绕十字轴中心在任意方向摆动。

为了减小零件间的摩擦损失，在十字轴颈和万向节叉间装有滚针轴承且装有盖子密封，防止轴承在离心力的作用下
从万向节叉内脱出。

十字轴是中空结构，有加油孔和油路通向轴颈，以确保充分的润滑，并在十字轴的轴颈上套有毛毡油封，加以密封，防止润滑油漏出。

摩托车采用万向
节结构后，可以缓冲车辆在不平路面上行驶时受到的冲击。

摩托车在行驶过程中，后轮会有一定的摆动，同时后轮与
发动机的距离也在一定范围内变化。

为了解决这个问题，技术人员在传动轴结构中采用了长花键滑动配合方案：当摩托车后轮在上下振动位置发生变化，促使其轴向距离发生变化时，长花键轴可在花键套内作一定量的轴向移动，从而使车架在一定的范围内自由伸缩，以适应摩托车行驶过程中可能出现的各种路况和车辆位置的变化。

采用轴传动机构的摩托车在油门快速变化时，车体将会产生较大的振动，再加上传动轴本身受到的扭力较大，
传动轴的质量也较大，势必形成较大的转动惯量。

如果发动机的动力从主动齿轮直接传递到后轮，在加速和减速时会出现强烈的冲撞，使驱动系统承受过量的冲击力，就有可能导致车身倾倒等危险性事故。

为了有效地吸收这种冲击力，设计人员特意在主动齿轮和传动轴处设置了缓冲机构。

现以雅马哈Z750、XV400摩托车（如图12所示）第一级圆锥齿轮缓冲装置为例作简要介绍。

该装置副轴输出端直接固定着第一级圆锥齿轮中的主动齿轮，从动齿轮与花键轴之间不是一个整体结构。

从
动齿轮与轴之间为间隙滑动配合，在从动齿轮和弹簧座之间设有凸轮和凹槽，凸轮与凹槽在缓冲弹簧（如图13所示）的作用下结合为一体。

因此，主动齿轮带动从动齿轮，由从动齿轮带动弹簧座，再由弹簧座带动花键轴传递发动机的动力。

所以，这种万向节传动和附加缓冲装置与整体式齿轮轴相比，在摩托车处于紧急制动或突然加速时，可以起到一定的缓冲作用，使摩托车行驶的舒适性、越野性和安全性得到极大的提高。

在轴传动的结构中，变速器输出端锥齿轮副的传动
图9
图10离合器
万向节
传动轴
后轮
后锥齿轮副（大减速比）
缓冲装置
末级传动机构
前锥齿轮副
中间多级减速传动机构
初级传动从动齿轮
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雅马哈XS750型轴传动机构
1—曲轴；2—输入轴；3—离合器减振装置；4—离合器；
5—中间主动齿轮；6—副轴；7—中间从动齿轮；8—前端从动齿轮；9—后轮；10—后端从动锥齿轮；11—后传动箱；12—后端主动锥齿轮；13—传动轴；14—摆臂；15—万向节；16—变速箱；
17—锥齿轮；18—中间轴比一般为1.0左右；而二次传动锥齿轮副的传动比通常为2.0～5.0。

两对锥齿轮相互啮合，齿轮在运转过程中必然会产生啮合噪声。

由于直锥齿轮的运行啮合声音较大，基本已被弃用。

现代摩托车轴传动所用锥齿轮，均采用准双曲面齿形的弧齿锥齿轮（也称双曲面螺旋齿轮），它运行平稳，噪声小，但两齿轮啮合齿之间的压力较高。

因此，轴传动的齿轮箱内必须使用EP（高压）润滑油润滑，这种油被称之为双曲线齿轮油（如图14所示）。

实践证明，采用齿轮轴传递动力有许多优点，它性能可靠噪声低，不像传统的链传动那样长久使用会因后轮链齿的拉拽作用，使链条伸长、间隙增大，所以不需经常调整维护保养，且齿轮油密闭在齿轮箱内，没有油污之忧。

此外，轴传动的传递扭矩大，使用寿命长，传动效率比链条传动高，达到95%以上。

基于这些优点，采用轴传动的机动车近年来有较大的发展，从某个角度上说，它可能是今后摩托车传动系（主要是三轮摩托车、全地形车）的一个主流方向，值得人们高度重视。

3　倒挡器
一般情况下，三轮摩托车、全地形车都采用轴传动驱动机构，由于配置轴传动的车辆自身质量较大，需要倒车操作时，采用人工方法倒车不切实际，也难以实现。

为此，配置轴传动的机动车辆均设置有倒挡器装置（如图15所示），通过一个专用的变速箱（简称倒挡箱）来改变机件的旋转方向，便能轻松实现前进、空挡和倒车工作。

倒挡器装置一般装在独立的整体器械箱体中，多使用在正三轮和四轮摩托车（全地形车）中；侧三轮车的倒挡
图12图14
图13缓冲凸轮
从动齿轮
缓冲弹簧
万向接头
缓冲机构
小伞齿轮
小伞齿轮传动轴
主动齿轮半轴齿轮组合
输出轴齿轮
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机构则设置在变速器内。

其输入用轴承支撑在倒挡箱体上，而输入轴与轴上的倒挡锥齿轮为滑动关系，不直接传递动力。

倒挡过渡齿轮（也称为导向齿轮）一端与倒挡锥齿轮啮合，另一端与倒挡输出锥齿轮啮合。

过渡齿轮滑动装配在倒挡箱体底部，倒挡输出锥齿轮滑动装配在输出轴上。

输出轴用轴承支撑在倒挡箱体上。

前、后移动结合套分别与输入与输出轴为花键移动配合，两个结合套上插着两个拨叉。

倒挡器的挡位由驾驶者踩动脚踏板来控制车辆分别处于空挡、前进挡或倒车挡。

图15
图16
图17
图
18
手柄
倒挡输出锥齿轮
倒挡锥齿轮
输入轴
轴承
前结合套
合结合套
输出轴
拨叉拨叉
倒挡过渡锥齿轮（导向作用）
b)驾驶者前脚掌踏下脚踏板，
使车辆进入前进挡时（如图17所示），通过换挡手柄使用前结合套向后移动，前结合套后半部分的花键与输出轴花键结合，此时，输入轴转动时，通过前结合套带动输出轴转动，且两根轴的旋转方向相同，车辆向前行驶。

（未完待续）
c)驾驶者后脚跟踩下脚踏板，
使车辆进入倒车挡时（如图18所示），手柄向后扳动，使两个移动结合套同时向前移动，分别与两个锥齿轮结合。

此时，输入轴转动时，带动前结合套，前结合套带动倒挡锥齿轮与轴同步同方向转动。

过渡锥齿轮此时的旋转方向与倒挡锥齿轮相反，起到了一个倒换方向的作用，使倒挡齿轮、后结合套和输出轴的旋转方向与输入轴正好相反，车辆处于倒车状态。

a)驾驶者不踩动脚踏板，使其处于中间位置，即脚踏板平行于地面，输入转动时（如图16所示），带动前结合套空转，使输入轴上的动力无法传递给输出轴，倒挡装置处于空挡位置，车辆无法行驶。