第六章 万向传动装置

第二节万向节

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。前者是靠零件的铰链式联接传递动力的；而后者则靠弹性联接来传递动力，且有缓冲减振作用。刚性万向节又可分为不等速万向节(普通十字轴万向节)、准等速万向节和等速万向节。

一、普通十字轴万向节

目前，普通十字轴万向节是汽车传动系上用得最多的一种，它允许相连两轴的最大夹角在15-20范围内。

1、构造：图6-3所示为汽车上常用的普通十字轴万向节。两万向节叉2和6上的孔分别套在十字轴的两对轴颈上。这样当主动叉转动时，从动叉即随之转动，同时又绕十字轴中心在任意方向摆动。为了减少摩擦损失，提高传动效率，在十字轴轴颈和万向节叉孔之间装有滚针8和套筒9组成的滚针轴承，然后用螺钉和盖1将套筒9固定在万向节叉上，并用锁片将螺钉锁紧，以防止轴承在离心力的作用下从万向节叉中脱出。为了减少摩擦，十字轴做成中空的，并有油路通向轴颈，润滑油从油嘴3注入十字轴内腔。为了避免润滑泊流出及灰尘进入轴承，在十字轴的轴颈上装有油封7。在十字轴的中部还装有带弹簧的安全阀5，如果十字轴内腔的润滑油压力过大，安全阀即被顶开使润滑油外溢，防止油封因压力过高而损坏。

十字轴万向节的损坏程度是以十字轴的轴颈和滚针轴承的磨损为标准的，因此，润滑与密封直接影响着万向节的使用寿命。为了提高它的密封性能，现有的十字轴万向节多采用橡胶密封圈，当油腔内的润滑油压力大于允许值时，多余的润滑油就从橡胶油封内圈表面与十字轴颈处溢出，故在十字轴上无需安装安全阀。

万向节中滚针轴承常见的定位方式，除盖式外，还采有内、外挡圈固定式(图6-4、图6-5)。其特点是结构简单，工作可靠。

2、速度特性：上述的刚性万向节可以保证在轴向交角变化时可靠地传动，由于结构简单，并有较高的传动效率，因此在汽车上得到广泛的运用。其缺点是单个万向节是在输入输出轴有夹角的情况下，其两轴的角速度不相等，且角速度差值随轴间夹角的增大而增大。但两轴的平均速度相等，即主动轴转一圈，从动轴也转动一圈。所谓“传动的不等速性”是指从动轴在一圈内，其角速度时而大于主动轴的角速度，时而小于主动轴的角速度的现象。

3、等速排列：单十字轴式刚性万向节的不等速性，将使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动，从而产生附加交变载荷，加剧零件的损坏。为了避免这一缺陷，在汽车上均采用两个十字轴刚性万向节，且中间以传动轴相连，利用第二个万向节的不等速效应来抵消第一个万向节的不等速效应，从而实现输入轴与输出轴等速传动。但要达到这一目的，还必须满足两个条件：

1）．第一个万向节的主动节叉与第二个万向节的从动节叉在同一平面内，即传动轴上的两个节叉在同一平面内。

2）．第一个万向节两轴之间的夹角与第二个万向节两轴之间的夹角相等。α1=α2

第一个条件可以通过正确装配传动轴与万向节予以保证，而后一个条件只有

在驱动桥采用独立悬架时才能实现。若驱动桥采用非独立悬架，由于驱动桥随悬架一起振动，不可能在任何时候都保证因此只能做到尽量减小传动的不等速性。

十字轴刚性万向节结构简单，工作可靠，允许在轴间夹角为15˚-20˚的两轴之间传递动力，且采用两个或两个以上的万向节可近似地满足等速传动，因此在汽车上得到了广泛的运用。

十字轴刚性万向节虽然具有上述诸多优点，但因受轴向尺寸及轴间夹角的限制，难以实现转向驱动桥和断开式驱动桥的要求，在转向驱动桥和断开式驱动桥上多采用准等速万向节和等速万向节。

二、等速万向节

等速万向节多用于在前驱动桥和断开式驱动桥上轿车的半轴上。常用的等速万向节有球叉式、球笼式和三叉式。等速万向节的基本原理是从结构上保证万向节在传动过程中，传力点始终处于两轴交角的平分面上。这一原理可以用一对大小相等的锥齿轮传动原理来说明，如图6—7所示。两齿轮夹角为。，两齿轮啮合点为P位于夹角的平分面上，由点到两轴的距离都等于r。在户点处两齿轮的圆周速度相等，因此两个齿轮的角速度也相等。

1．球叉式等速万向节

1）构造：球叉式等速万向节的构造如图6-8所示，由主动叉3、从动叉1、四个传力钢球2和定心钢球4组成。其主动叉3、从动叉1分别与内、外半轴制成一体，叉内各有四条曲面凹槽，装合后，形成两条相交的环槽，作为钢球2的滚道，四个传力钢球装在槽中，定心钢球4装在两叉中心凹槽内，以定中心。

2）等速原理：球叉式万向节等速传动的原理如图6-9所示，主、从动叉曲面凹槽的中心线分别是为O：、O：圆心的两个半径相等的圆，且圆心口1、O：到万向节中心口的距离相等(即)。这样，无论主、从动叉以任何角度相交，四个钢球只能位于两交叉凹槽的交点处，从而保证所有传动钢球始终位于两轴交角。的角平分面上，因而保证了等速传动。球叉式万向节结构简单，允许轴间夹角最大交角为32-38。但由于工作时只有两个钢球传力，而另两个钢球在反转时传力，因此钢球与滚道之间的接触压力大，磨损快，影响其使用寿命。所以，球叉式万向节通常使用在中、小型越野汽车转向驱动桥上。

2．球笼式等速万向节

球笼式等速万向节按其内、外滚道的结构不同又可分为球笼式碗形万向节、球笼式双补偿万向节和Vl型万向节等。

1)球笼式碗形万向节

球笼式碗形万向节又称球笼式碗形万向节的固定式，其构造如图6—10所示。主要有内球座6：、球笼3、碗形外球座1及钢球4等组成。内球座通过花键与中半轴9相连接，用卡隔套7和碟形垫圈8(轴向有弹性)轴向限位。内球座6的外表面有六条曲面凹槽，内滚道。外球座1与带花键的外半轴制成一体，内表面制有相应的六条曲面凹槽，形成外滚道。球笼上有六个窗孔。装合后六个钢球分别置于六条曲面凹槽内，并用球笼3使之保持在一个平面内，动力由中半轴9传至内球座6，经6个钢球4、外球座1及半轴输出(传给转向驱动轮)。球笼式碗形万向节等角速传动的结构原理如图6-11所示。其内球座的外球面、球笼的内球面和外球面以及外球座的内球面均以万向节中心O点为球心，球笼使6个钢球的中心所在的平面通过中心O点，外滚道中心A与内滚道中心．召不重合，分别位于中心O的两侧且=OB；当两轴交角口变化时，球面之间绕O点相互滑