传动轴基本知识

传动轴基本知识

一、传动轴总成简介

传动轴总成图

传动轴，英文PROPELLER（DRIVING）SHAFT。在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。

传动轴按其重要部件万向节的不同，可有不同的分类。如果按万向节在扭转的方向是否有明显的弹性可分为刚性万向节传动轴和挠性万向节传动轴。前者是靠零件的铰链式联接传递动力的，后者则靠弹性零件传递动力，并具有缓冲减振作用。刚性万向节又可分为不等速万向节（如十字轴式万向节）、准等速万向节（如双联式万向节、三销轴式万向节）和等速万向节（如球笼式万向节、球叉式万向节）。等速与不等速，是指从动轴在随着主动轴转动时，两者的转动角速率是否相等而言的，当然，主动轴和从动轴的平均转速是相等的。

主、从动轴的角速度在两轴之间的夹角变动时仍然相等的万向节，称为等速万向节或等角速万向节。它们主要用于转向驱动桥、断开式驱动桥等的车轮传动装置中，主要用于轿车中的动力传递。当轿车为后轮驱动时，常采用十字轴式万向节传动轴，对部分高档轿车，也有采用等速球头的；当轿车为前轮驱动时，则常采用等速万向节，等速万向节也是一种传动轴，只是称谓不同而已。

在发动机前置后轮驱动（或全轮驱动）的汽车上，由于汽车在运动过程中悬架变形，驱动轴主减速器输入轴与变速器（或分动箱）输出轴间经常有相对运动，此外，为有效避开某些机构或装置（无法实现直线传递），必须有一种装置来实现动力的正常传递，于是就出现了万向节传动。万向节传动必须具备以下特点：a、保证所连接两轴的相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力；b、保证所连接两轴能均匀运转。由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内；c、传动效率要高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易。对汽车而言，由于一个十字轴万向节的输出轴相对于输入轴（有一定的夹角）是不等速旋转的，为此必须采用双万向节（或多万向节）传动，并把同传动轴相连的两个万向节叉布置在同一平面，且使两万向节的夹角相等。这一点是十分重要的。在设计时应尽量减小万向节的夹角。

传动轴总成不平衡是传动系弯曲振动的主要原因。其引起的振动噪声是明显的。此外，万向节十字轴的轴向窜动、传动轴滑动花键中的间隙、传动轴总成两端连接处的定心精度、高速回转时传动轴的弹性变形及传动轴上点焊平衡片时的热影响因素等都能改变传动轴总成的不平衡度。降低传动轴的不平衡度，对于汽车，

尤其是高速汽车如（轿车）是极其重要的，否则会引起很多相关故障或异常损坏。

十字轴式刚性万向节传动轴在汽车传动系中用得最广泛，历史也最悠久。平时所说的传动轴一般指的就是十字轴式刚性万向节传动轴。十字轴式刚性万向节主要用于传递角度的变化，一般由突缘叉、十字轴带滚针轴承总成、万向节叉或滑动叉、中间连接叉或花键轴叉、滚针轴承的轴向固定件等组成。突缘叉一般与变速箱、驱动桥或别的传动轴等连接。突缘叉是一个带法兰的叉形零件，一般采用中碳钢或中碳合金钢的锻造件，也有采用球墨铸铁的砂型铸造件和中碳钢或中碳优质合金钢的精密铸造件。突缘叉一般带一个平法兰，也有带一个端面梯形齿法兰的。十字轴带滚针轴承总成一般包括四个滚针轴承、一个十字轴、一个滑脂嘴。滚针轴承一般由若干个滚针、一个轴承碗、一个多刃口橡胶油封（部分带骨架）组成。在某些滚针轴承中，还有一个带油槽的圆形垫片，有尼龙的，也有采用铜片或其他材料的，主要用于减小万向节轴向间隙，提高传动轴动平衡品质。万向节叉是一个叉形零件，一般采用中碳钢或中碳合金钢的锻造件，也有采用中碳钢的精密铸造件。滚针轴承的轴向固定件一般是孔（或轴）用弹性挡圈（内外卡式），或轴承压板、锁片、螺栓等。

传动轴的另外一个重要的组成部分是滑动花键副，由内、外花键（矩形、渐开线）组成，用于传递长度的变化。

传动轴的万向节摆角和滑动花键副的最大伸缩量，是根据整车布置时进行的传动轴跳动校核而确定的。

传动轴管一般由低碳钢板卷制的电焊钢管制成，对大规格的轴管，也有采用冷拔无缝管的。轴管的外径和壁厚（或内径）是根据传动轴所传递的最大工作扭矩、最高工作转速等条件确定的。空心的轴管具有较小的质量并能传递较大的扭矩，并且比相同外径的实心轴具有更高的临界转速的特点。

一般情况下，两万向节中心距不大于1.5m。当距离较近时，一般由两个万向节和一个滑动花键副组成，中间无轴管。当距离较远而使传动轴的长度超过1.5m时，常常分成两根或三根，采用三个或四个万向节，且最后一根带滑动花键副，其余的带中间支承的结构型式。

典型的中间支承一般由一个圆柱球轴承、一个轴承座、两个油封、一个橡胶垫、一个滑脂嘴组成。中间传动轴由中间支承支架连接到车架横梁上，要求中间传动轴轴心线与中间支承平面垂直。一般要求传动轴中间支承布置在传动轴系统的一阶临界转速节点上。

在使用过程中，一般需要按时保养。在万向节、滑动花键副、中间支承等有滑脂嘴的地方，要按有关规定进行定期加注规定的润滑脂。也有采用免维护的传动轴，在万向节和中间支承的轴承内有预留的润滑脂，不需要定期加注润滑脂。

二、万向节简介

万向节是汽车传动轴上的关键部件。在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传动轴安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。

汽车是一个运动的物体。在后驱动汽车上，发动机、离合器与变速器作为一个整体安装在车架上，而驱动桥通过弹性悬挂与车架连接，两者之间有一个距离，需要进行连接。汽车运行中路面不平产生跳动，负荷变化或者两个总成安装位置差异，都会使得变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间的夹角和距离发生变化，因此要用一个“以变应变”的装置来解决这一个问题，因此就有了万向节。

万向节的应用

另外在越野车变速器与分动器之间，前驱动的可转向驱动桥与半轴之间，都需要这个万向节做“关节”。万向节的结构和作用有点象人体四肢上的关节，它允许被连接的零件之间的夹角变化。但它与肢体关节的活动

形式又有所不同，它仅允许夹角在一定范围内变化。

万向节有十字轴式刚性万向节，准等速万向节（双联轴式和三销轴式），等速万向节（球叉式和球笼式），扰性万向节。目前后驱动汽车上应用最广的一种是十字轴万向节。

单个的万向节不能使输出轴与轴入轴的瞬时角速度相等，容易造成振动，加剧机件的损坏，产生很大

的噪音。因此，后驱动汽车的万向节传动形式都采用双万向节，就是传动轴两端各有一个万向节，其作用是使

传动轴两端的夹角相等，保证输出轴与轴入轴的瞬时角速度始终相等。

为了满足动力传递、转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化，前驱动汽车的驱动桥，

半轴与轮轴之间也常用万向节相连。由于受轴向尺寸的限制，要求偏角又比较大，普通万向节难以胜任，所以

广泛采用各式各样的等速万向节。在一般前驱动汽车上，每个半轴用两个等速万向节，靠近变速驱动桥的万向

节是半轴内侧万向节，靠近车轴的是半轴外侧万向节。在各种等速万向节中，常见是球笼式万向节，它用六个

钢球传力，主动轴与从动轴在任何交角的情况下，钢球都位于两园的交点上，即位于两轴交角的平分面上，从

而保证主、从动轴等角速度传动。

万向传动轴由万向节和传动轴组成，有时还加装中间支承。它主要用来在工作过程中相对位置不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。

万向传动轴设计应满足如下基本要求：

1)保证所连接的两轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。

2)保证所连接两轴尽可能等速运转。由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。

3)传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。

万向传动轴在汽车上应用比较广泛。在发动机前置后轮或全轮驱动的汽车上，由于弹性悬架的变形，变速器或分动器输出轴与驱动桥输入轴的轴线相对位置经常变化，所以普遍采用十字轴万向传动轴。在转向驱动桥中，内、外半轴之间的夹角随行驶需要而变，这时多采用等速万向传动轴。当后驱动桥为独立悬架时，也必须采用万向传动轴。

万向节按扭转方向是否有明显的弹性，可分为刚性万向节和挠性万向节。刚性万向节是靠零件的铰链式连接传递动力的，可分成不等速万向节(如十字轴式)、准等速万向节(如双联式、凸块式、三销轴式等)和等速万向节(如球叉式、球笼式等)。挠性万向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用。

不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零时，输出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动，但平均角速度比为1的万向节。准等速万向节是指在设计角度下工作时以等于1的瞬时角速度比传递运动，而在其它角度下工作时瞬时角速度比近似等于1的万向节。输出轴和输入轴以等于1的瞬时角速度比传递运动的万向节，称之为等速万向节。