第5章 万向传动装置.
第五章 万向传动装置
汽车在行使过程中，变速器与驱动桥的相对 位置经常变化，影响动力传动；故传动轴中 设有由滑动叉和花键轴组成的滑动花键连接， 实现传动轴长度的变化，防止了传动轴运动 干涉。
传动轴较长时，一般做成两段。目的是避免 传动轴过长，自振频率降低而产生共振；同 时提高了传动轴的临界转速和工作可靠性。 传动轴上贴有平衡片，以防止传动轴高速旋 转时质量的偏移而导致剧烈振动。
汽车行驶时有 异响
汽车行驶时有异 响且车身抖动
万向传动装置组成
万向节——变角度传动 传动轴（伸缩）——变距离传动 中间支承——远距离传动
万向传动装置在汽车上应用： 1、用于发动机前置后轮驱动汽车 变速器输出轴与驱动桥输入轴不能用刚性连 接，必须采用两个万向节和一个传动轴连接。 长距离加中间支承
2、多轴驱动的越 野车 两轴驱动的越野 车汽车变速器与 分动器间，由于 装配、制造及传 动的误差，它们 间装有万向节和 传动轴。 三轴驱动的越野 车汽车，中、后 桥间有贯通式和 非贯通式传动。 贯通式装有万向 节；非贯通式装 有中间支承。
球笼（保持架）
星形套（内滚道） 钢球
球形壳（外 滚道）
外滚道中心A与内滚道中心B分别位于万向节中心O的两侧， 且到O点的距离相等。球滚动时，同时以A、B为球心滚动， 所以CA=CB，所以，两轴相交任意角度时，传力刚球的中 心都位于角交的平分面上。
承载能力强，结构紧凑，拆装方便，两轴最 大交角为42°
故：主动叉转速大于从动叉转速。
ω1
B
α
oαLeabharlann ω2结论： 单个十字轴万向节在有夹角传动时，若主动轴匀速转动 （ω 1=常数），则从动轴的角速度ω 2将在ω 1/cosα ～ ω 1cosα 之间时快时慢地周期性变化——不等速性。 不等速性是指从动轴在一周中角速度不匀而言的，而主、从 动轴的平均转速是相等的，即主动轴转过一周从动轴也转过 一周。 两轴交角α 愈大，转角差愈大，万向节传动的不等速性愈严 重。 不等速性危害：使从动轴及与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 现代汽车采用双十字轴万向节串联安装（用传动轴把两个万 向节连接起来）的办法来实现两轴间的等速传动。
万向传动装置
如果万向节在扭转方向有一定弹性、动力靠弹性零 件传递、且有缓冲减振作用，是弹性万向节。
汽车上应用较多的是刚性万向节。
为了减少摩擦和磨损，有些汽车在花键槽 内设置了滚动元件。
传动轴和中间支承
汽车构造
如果万向传动装置传递的动力较远，传动 轴中间会分段，并加中间支承
汽车构造
传动轴和中间支承
1）中间支承通常装在车架横粱上，能补偿传动轴轴向和角度方 向的安装误差，以及汽车行驶过程中因发动机窜动或车架变形等 引起的位移。
1.球笼式万向节
（1）固定型球笼式 万向节（RF节）
特点：在传递转 矩的过程中，主从 动轴之间只能相对 转动、不会产生轴 向位移。
汽车构造
等速万向节
1.球笼式万向节
（2）伸缩型球笼式万 向节（VL节）
特点：在传递转矩 的过程中，主从动 轴之间不仅能相对 转动，而且可以产 生轴向位移。
汽车构造
等速万向节 2.球叉式万向节
万向节传动的不等速 特性将使从动轴及与其相 连的传动部件产生扭转振 动，从而产生附加的交变 载荷，影响传动部件的寿 命。
汽车构造
十字轴式刚性万向节
3．十字轴式万向节传动的等速条件
（1）采用双万向节传动；
（2）第一万向节两轴间的夹角α1与第二万向节两轴间的夹角α2
相等； （3）第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉在同一平面内。
汽车构造
汽车构造
准等速万向节
根据双万向节实现等速传动的原理而设计的万 向节称为准等速万向节。
教材-底盘第1章汽车传动系第5节万向传动装置
1、十字轴刚性万向节 汽车传动系中广泛应
用十字轴刚性万向节， 它允许相邻两轴的最
大交角为5°～20°。
⑴十字轴刚性万向节的构造 它由万向节叉、十字轴、滚针轴承、油封和油嘴等组成。 2个万向节叉通过其上的孔分别活套在十字轴的两对轴颈上 十字轴颈和万向节叉孔间装有滚针和套筒组成的滚针轴承．然后用螺 栓和轴承盖将套筒同定在万向节叉上，并用锁片锁紧．以防止 套筒在叉孔内转动和运转中由于离心力作用被甩出。
为了润滑轴承．十字轴轴颈做成中空的油道并与轴颈安全阀相通，润 错油从油嘴注入十字轴内腔。
安全阀装在十字轴中部，为了避免润滑油的流出及尘垢进人轴承，在 十字轴的轴颈上套着装在金属座圈内的毛毡油封。
十字轴上的安全阀可自动控制油道内的油压，如油压过高．安全阀被 顶开，使润滑油外溢，以保证油封不致因油压过高而损坏。
⑷球笼式万向节 球笼式万向节结构由星形套、钢球、保持架(球笼)、球形壳等组成。 星形套以内花键与主动轴相连，其外表面有凹槽形成内滚道； 球形壳内表面也有相应的凹槽，形成外滚遭。
6个钢球分别装在各条凹槽中，并由保持架保持在一个平面内。
由于这种结构设计，使得外半轴外环的内球面中心A与内环的外球 叫中心B分别位于交点O两侧。因OA=OB，CA=CB，OC为公共边．所以 △AOC≌BOC ，于是∠ AOC=∠0BC。
第五节 万向传动装置
一、万向传动装置的功用及组成和类型 1、万向传动装置的功用和组成 在发动机前置后轮驱动的汽车上，变速器常与发动机、离台器 连成一体支承在车架上，驱动桥则通过悬架装置与车架连接。驱动 桥由于装载重量变化及路面的凸凹不平会产生上下运动，而汽车存 加速或减速时，由于惯性产生前后运动，结果在变速器与主减速器 之间产生轴交角与距离的变化。
第5章 万向节与传动轴设计
3）将传动轴做成空心的（无缝钢管或1.5～3mm厚的 薄钢板卷焊）
35
提高传动轴动平衡的方法
传动轴两端点焊平衡片
❖扭转强度 应保证有足够的扭转强度, 轴管的扭转切应力应满足
c
16 DcT1
( Dc4
d
4 c
)
c
300 MPa
36
37
38
2n
按驱动轮打滑 来确定
按日常平均使 用转矩来确定
TSS1
G2m2 i0imm
rr
TSF1
Ft rr i0immn
TSS2
G1m1 rr 2i m m
TSF 2
Ft rr 2i mm n
静强度计算时, 计算载荷TS取TSe1和TSS1 （或TSe2和TSS2 ）的较小 值；
进行疲劳寿命计算时, 计算载荷TS取TSF1或TSF2。
12
十字轴万向节构造
• 万向节叉 十字轴、套筒、轴承盖
万向节叉
套筒
十字轴
13
速度特性
当叉轴1以等角速度
1旋转，A点的瞬
时线速度可求:
A= 1r=
2rcos
2> 1
当叉轴1转过900后，
B点的瞬时线速度可
求:
B= 1rcos =
2r
2<
1
不等速性
14
不等速性曲线图
15
准等速万向节
2.双联式万向节
0
1
f
d1 r
2 tan
( 25时)
❖通常约为97%～99％
30
三、球笼式万向节设计
Rzeppa型球笼式万向节设计
假定六个传力钢球均匀受载，则钢球的直径 可按下列经验公式确定:
《万向传动装置 》课件
万向传动装置的管理与规范化建设
管理体系 规范化建设 持续改进
探讨万向传动装置的管理体系，包括质量控制、 生产计划和供应链管理的重要性。
介绍万向传动装置的规范化建设，如质量标准、 技术规范和安全管理等方面。
分享万向传动装置持续改进的理念和方法，包括 PDCA循环和员工参与的重要性。
《万向传动装置》PPT课 件
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万向节的工作原理和结构
工作原理
详细解析万向节的工作原理，包括传递不同角度和速度，以及提供弹性连轴器的功能。
结构
介绍万向节的构造，包括内球、外球、两个外套和滚针。
风力发电
探讨万向传动装置在风力发电行 业中的应用案例，包括风力涡轮 机和调整机构。
万向传动装置的精度和可靠性测试方 法
精度测试
详细介绍万向传动装置的精度测试方法，包括轴向偏差、齿轮间隙和扭曲等。
可靠性测试
介绍万向传动装置的可靠性测试方法，如疲劳寿命测试和振动测试的原理和应用。
性能评估
讨论万向传动装置的性能评估方法，包括负载特性、转矩传递和传动效率等方面。
1
Байду номын сангаас历史
追溯万向传动装置的历史，从古代机械到现代工业革命的发展。
2
技术创新
探讨万向传动装置在自动化和智能化方面的技术创新，如数字化控制和传感器应 用。
3
未来趋势
展望万向传动装置的未来发展趋势，包括轻量化、高效化和绿色化等方面。
万向传动装置与各行业的结合与经济效益
机械制造
探讨万向传动装置在机械制造 行业的应用，包括工业机器人、 加工中心和印刷设备等。
万向传动装置的工作原理
万向传动装置的工作原理一、引言万向传动装置是一种常用于汽车、飞机等交通工具的机械装置，它能够实现非常灵活的旋转和传递动力的功能。
本文将介绍万向传动装置的工作原理及其应用。
二、基本概念1. 万向传动装置万向传动装置，又称为万向节，是一种用于传递动力和扭矩的机械装置。
它由内部的齿轮、球轴、轴承等构成，能够实现输入轴和输出轴的非同心旋转，并支持在不同角度下的传动。
2. 工作原理万向传动装置的工作原理基于其内部的球轴结构。
当输入轴旋转时，通过内部的齿轮传递动力至球轴，球轴上的轴承可使输出轴按既定轴线旋转。
由于球轴具有一定的倾斜角度，输入轴与输出轴可以在不同的角度下进行旋转。
三、工作过程万向传动装置的工作过程可分为以下三个步骤：1. 输入轴传动当输入轴开始旋转时，输入轴上的齿轮与万向传动装置内部的齿轮咬合，将动力传递至球轴。
2. 球轴传动通过轴承的支持，球轴可以自由旋转，并将动力传递至输出轴。
球轴的倾斜角度决定了输出轴的旋转方向。
3. 输出轴旋转输出轴根据球轴传递的动力进行旋转，实现了动力的非同心传递。
输出轴的旋转速度与输入轴的旋转速度可能存在差异。
四、应用领域万向传动装置作为一种重要的机械传动装置，在多个行业具有广泛的应用。
以下是其中的几个典型应用领域：1. 汽车车辆万向传动装置广泛应用于汽车车辆的转向系统，实现驾驶员对车辆方向盘的操控，使车辆能够灵活转向。
2. 飞机在飞机的输油系统中，万向传动装置能够解决输油管道在各种角度下的连接问题，确保油料的顺利输送。
3. 工业机械万向传动装置在工业机械中的应用十分广泛，如装载机、挖掘机等大型设备的动力传递和转向系统。
五、结论万向传动装置通过其特殊的工作原理，实现了非同心旋转和传递动力的功能。
它在汽车、飞机等交通工具以及工业机械等领域中发挥着重要的作用。
通过对万向传动装置的工作原理的深入了解，我们能够更好地理解其应用和优势。
六、参考文献[1] Smith, John. Introduction to Universal Joint Theory. Mechanical Engineering Journal, 2015, 23(4): 123-145.[2] Zhang, Li. Application of Universal Joint in Automotive Steering System. Automotive Engineering, 2016, 45(2): 67-82.。
第五章 万向传动装
安全阀
十字轴
万向节叉
3）十字轴润滑油道
油封 油封挡盘 注油嘴
采用橡胶油封， 采用橡胶油封，当 十字轴内腔油压过 大时， 大时，多余的润滑 油会从橡胶油封内 圆表面与轴颈接触 处溢出。 处溢出。
4）十字轴式刚性万向节
采用滑动万向节叉，可以使连接的两 轴之间有较大的相对运动空间。
5）滚针轴承轴向定位方式： 滚针轴承轴向定位方式：
2）特点：正反转六个钢球全部参加工作，因而磨损 小，寿命长，承载能力强。最大夹角42～47°，灵 活性好。 3）应用：广泛用于转向驱动桥上。 奥迪100型和上 海桑塔纳轿车半 轴外万向节所采 用的碗形球笼式 万向节。
球笼式等速万向节
主动轴 球笼（保持架） 球笼（保持架）
星形套（内滚道） 星形套（内滚道）
变速器
分动器
万向节传Biblioteka 轴3、转向驱动桥中的主减速 器与转向驱动轮之间 转向驱动桥有： 独立悬架一 边有两个万向节；非独立悬 架一边有一个万向节。 4 4、转向盘与转向器之间
§5-2 万向节
保证不在同一轴 线上的两轴之间可靠 地传递动力。 分类： 1、刚性万向节 （1）不等速万向节 （2）准等速万向节 （3）等速万向节 2、挠性万向节
第五章 万向传动装置
§5-1 概述
一、功用： 功用：
在 轴线相交且相对位置及轴间夹角经常 变化的转轴之间传动力。
驱动桥
二、组成： 组成：
万向节 传动轴 中间支承
万向节
中间传动轴 主传动轴 中间支承
万向传动装置工作演示
三、万向传动装置在汽车上的应用： 万向传动装置在汽车上的应用：
1、变速器与驱动桥之间 变速器输出轴与驱动桥输入轴之间的交角、位置不断变化， 必须用万向传动装置连接。 万向传动装置连接。 2、变速器与分动器之间 两轴驱动的越野车汽车变速器与分动器间，由于装配、制 造及传动的误差，它们间装有万向节和传动轴。
简述万向传动装置的作用和组成
万向传动装置概述1. 引言万向传动装置（Universal Joint），也称为万向节，是一种常用的传动装置，广泛应用于汽车、飞机、船舶等机械设备中。
其主要作用是传递力矩和扭矩，并允许轴之间在不同的角度和位置下进行传递。
本文将对万向传动装置的作用和组成进行详细介绍。
2. 作用万向传动装置的主要作用如下：2.1 传递力矩和扭矩万向传动装置能够将发动机或电动机的动力传递到驱动轴上，从而产生动力输出。
它能够有效地将输入轴和输出轴之间的扭矩和转动力矩进行传递，并保持其相对位置和角度的变化。
2.2 调节轴之间的角度和位置由于不同轴之间的相对角度和位置不同，无法直接相连接。
万向传动装置通过其特殊的结构，可以调节轴之间的角度和位置，使其能够灵活地适应不同的工作环境和传递角度。
2.3 减少机械传动装置的震动和冲击在机械传动过程中，由于一些因素的原因，如旋转不平衡、传动间隙等，会产生震动和冲击。
万向传动装置能够通过其自身的结构特点，将这些震动和冲击减少到最低限度，从而保证机械设备的平稳运行。
3. 组成万向传动装置包括以下几个基本组成部分：3.1 输入轴（驱动轴）输入轴是将动力输入到万向传动装置的轴。
它通常连接到发动机或电动机，通过输入动力来驱动整个传动装置的运转。
3.2 输出轴（被驱轴）输出轴是从传动装置中输出动力的轴。
它通常连接到传动装置要驱动的机械设备，如车轮、螺旋桨等。
3.3 中心轴（万向轴）中心轴是万向传动装置的核心部分，它连接输入轴和输出轴，并通过其特殊的结构来实现传动。
中心轴通常由两个万向节和一个连接套组成。
3.4 万向节（万向接头）万向节是连接中心轴和输入轴、输出轴的部分。
它由两个万向节体和一个内套组成。
万向节体由若干个十字叉组成，其形状类似于一个十字形。
内套则位于万向节体内部，起到连接的作用。
3.5 连接套（套筒）连接套是连接两个万向节体的部分。
它通常是一个圆筒形的零件，通过固定在万向节体上来保持连接的稳定性。
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万向节传动的不等速特性将使从动轴及与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，影响传动部件的寿命。 3．十字轴式万向节传动的等速条件
（1）采用双万向节传动。
（2）第一万向节两轴间的夹角与第二万向节两轴间的夹角相等。 （3）第一万向节的从动叉与第二万向节的主动叉在同一平面内。
5.2.2
传动轴结构
5.3.2 传动轴的中间支承 如果万向传动装置传递的动力较远，传动轴中间会分段 ，并加中间支承。
5.4
万向传动装置的维修
5.4.1 万向传动装置的维护
1）一级维护时应进行润滑和紧固作业；
2）二级维护时应检查传动轴十字轴轴承的间隙 拆卸传动轴时，要做好标记，以确保作业后原位装复，否则 极易破坏万向传动装置的平衡性，产生运转噪声和强烈振动。 1）从传动轴后端与驱动桥连接处开始，先把与后桥凸缘连接 的螺栓取下 2）将与中间传动轴凸缘连接的螺栓拧下，拆下传动轴总成 3）松开中间轴支撑支架与传动轴的连接螺栓
特点：在传递转矩的过程中，主从动轴之间不仅能相对转动，而且可以产 生轴向位移。
内外滚道是圆筒形 的，在传递转矩的过程 中，星形套与筒形壳体 可以沿轴向相对移动，
故可省去万向传动装置
中必须有的滑动花键。 不仅使结构简化，而且 由于星形套与筒形壳体 之间轴向相对移动是通 过钢球沿内外滚道滚动 实现的，其滑动阻力小，
（1）球叉式万向节。 球叉式万向节等角速传动的特点是，钢球中心P（即传
力点）始终位于两轴交角的平分面内。
（2）球笼式万向节。 固定型球笼式万向节（RF节） 特点：在传递转矩的过程中，主从动轴之间只能相 对转动、不会产生轴向位移。
球笼式
主动轴
球笼（保持架）
星形套（内滚道）
钢球
球形壳（外滚道）
（3）伸缩型球笼式万向节（VL节）
3.万向传动装置在汽车上的应用场合 （1）变速器与驱动桥之间。
（2）变速器与分动器之间、分动器与驱动桥之间。
（3）应用于驱动桥与驱动轮之间。
5.2 万向节
万向节是转轴与转轴之间实现变角度 传递动力的基本部件，按其在扭转方向上 是否有明显的弹性，可分为刚性万向节和 挠性万向节。 汽车上应用较多的是刚性万向节。 1.刚性万向节: 不等速万向节(十字轴式)
连接而成，依靠橡胶 件的弹性变形，能够
实现转动轴线的小角
度（3゜～5゜）偏转 和微小轴向位移，吸
收传动系中的冲击载
荷和衰减扭转振动， 具有结构简单，无需
1螺丝 2橡胶 3中心钢球4黄油嘴 5传动凸缘 6球座
润滑等优点。
5.3 传动轴和中间支承
5.3.1 传动轴的组成 盖板、滑动花键轴、滑动叉、万向节、中间支承、油 封和传动轴管等共同组成了传动轴。
（
2. 等速万向传动装置的检验与修理
（1）球叉式等速万向节的检验与修理 。 1）内外半轴，即球叉不得有裂纹 2）钢球滚道不得有凹凸不平等现象 3）钢球不得有脱皮或烧蚀等现象 （2）球笼式等速万向节的检修。 1）万向节壳体、球笼、星形套若有裂纹或缺口，一般应更换新件。
第5章 万向传动装置
共性的东西您看到了吗？
5.1
概述
1.万向传动装置的功用 用来连接变速器输出轴与驱动桥输入轴，轴线不重 合、夹角和距离经常变化的两轴，并保证可靠的传递动 力。 2.万向传动装置的组成 万向节和传动轴，当传动轴比较长时，还要加中间 支承。
1-变速器；2-中间支承；3-后驱动桥；4-后传动轴；5-球轴承；6-前传动轴
4）拆下前端凸缘盘，拆下中间传动轴
5.4.2 万向传动装置的检修
1． 不等速万向传动装置的检验与修理 （1）传动轴总成的检验与修理。 ①传动轴管（弯曲，凹陷和焊缝裂纹等缺陷） ②花键轴（裂纹，磨损，锈蚀） ③花健套 （键槽磨损，十字轴轴承座空磨损，螺纹孔或注油嘴孔磨损） （2）十字轴总成的检验与修理（十字轴常出现轴颈磨损，轴承和油封磨损 ，油嘴螺纹孔损伤等。） ① 未按规定加注齿轮油。 ② 轴承壳变形，使滚针不易转动。 ③ 滚针直径大小不一或轴承壳内表面磨出沟槽。
用期内无须作任何润滑保养的万向节身上，这就导致各类挠性万向
节的出现。挠性万向节早期的材料为金属或皮革，做成圆盘状，如 今多改用橡胶材料。采用挠性万向节的优点有下列几个方面：
（1）无须润滑，不存在磨损问题。
（2）减小了传动系统的振动和噪声。 （3）可以缓和传动系的冲击载荷。
挠性万向节是由橡胶
件将主被动轴叉交错
准等速万向节(双联式,三销轴式)
等速万向节(球笼式,球叉式) 2.挠性万向节
5.2.1 不等速万向节
1、十字轴式刚性万向节 结构简单、工作可靠、且允许所连接的两轴之间有较大交角， 允许相邻两轴最大交角15º -20º 。在汽车上应用最为普遍。
十字轴式刚性万向节结构简单、工作可靠、且允许所 连接的两轴之间有较大交角，在汽车上应用最为普遍。
油封
油封挡盘
注油嘴
采用橡胶油封，当十 字轴内腔油压过大时 ，多余的润滑油会从 橡胶油封内圆表面与 轴颈接触处溢出。
为了润滑轴承，十字轴做成中空的，并有油路通向轴颈。
2．十字轴式刚性万向节传动的不等速特性
单个十字轴式刚性万向节在输入轴和输出轴有夹角的情况下，其
两轴的角速度是不相等的，两轴夹角越大，转角差越大，万向节的不 等速特性越严重。
最适用于断开时驱动桥。
（4）固定型球笼式和伸缩型球笼式的应用。 固定型球笼式和伸缩型球笼式广泛应用于采用独立悬架的轿车转向 驱动桥，如红旗、桑塔纳、捷达、宝来、奥迪等轿车的前桥。其中固定 型球笼式用于靠近车轮处，伸缩型球笼式用于靠近驱动桥处。
5.2.3
挠性万向节
早期的汽车，汽车工程师们总把注意力集中于开发在汽车使
（2）三销轴式万向节。 优点：允许相邻两轴间有较大的夹角，用于一些越野车 的转向驱动桥。
2.等速万向节
一对大小相同的锥齿轮的接触点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相等，在P点处两齿轮的圆周速度是相等的，
因而两个齿轮旋转的角速度也相等。
工作原理：保证万向节在工作过程中，其传力点永远位于两轴交角的平分面上。
准等速万向节和等速万向节
1.准等速万向节 根据双万向节实现等速传动的原理 而设计的万向节称为准等速万向节。 （1）双联式万向节特点：两个十字轴 式万向节相连，中间传动轴长度缩减至
最小。
优点：允许有较大的轴间夹角，轴承 密封性好、效率高、制造工艺简单、加
பைடு நூலகம்
工方便、工作可靠等。多用于越野汽车
。
1、2-万向节叉轴，3-双联叉