萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的工作原理

萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的工作原理

萬(wàn)向傳動(dòng)裝置是用來在工作過程中相對(duì)位置不斷改變的兩根軸間傳遞動(dòng)力的裝置。其作用是連接不在同一直線上的變速器輸出軸和主減速器輸入軸，并保證在兩軸之間的夾角和距離經(jīng)常變化的情況下，仍能可靠地傳遞動(dòng)力。
它主要由萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸和中間支承組成。安裝時(shí)必須使傳動(dòng)軸兩端的萬(wàn)向節(jié)叉處于同一平面。

萬(wàn)向節(jié)即萬(wàn)向接頭，是實(shí)現(xiàn)變角度動(dòng)力傳遞的機(jī)件，用于需要改變傳動(dòng)軸線方向的位置，它是汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的 “關(guān)節(jié)”部件。萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸組合，稱為萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置。萬(wàn)向傳動(dòng)裝置一般由萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸組成，有時(shí)還要有中間支承，主要用于以下一些位置： 1-萬(wàn)向節(jié)；2-傳動(dòng)軸；3-前傳動(dòng)軸；4-中間支承。在萬(wàn)向節(jié)配合中，一個(gè)零部件（輸出軸）繞自身軸的旋轉(zhuǎn)是由另一個(gè)零部件萬(wàn)向節(jié)（輸入軸）繞其軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的。
按萬(wàn)向節(jié)在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性可分為剛性萬(wàn)向節(jié)和撓性萬(wàn)向節(jié)。剛性萬(wàn)向節(jié)又可分為不等速萬(wàn)向節(jié)（常用的為十字軸式）、準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)（如雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)）和等速萬(wàn)向節(jié)（如球籠式萬(wàn)向節(jié)）三種。[1] 
不等速萬(wàn)向節(jié)
萬(wàn)向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時(shí)，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)，但平均角速度相等的萬(wàn)向節(jié)。
十字軸式剛性萬(wàn)向節(jié)由萬(wàn)向節(jié)叉、十字軸、滾針軸承、油封、套簡(jiǎn)、軸承蓋等件組成。工作原理為：轉(zhuǎn)動(dòng)叉中之一則經(jīng)過十字軸帶動(dòng)另一個(gè)叉轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又可以繞十字軸中心在任意方向擺動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中滾針軸承中的滾針可自轉(zhuǎn)，以便減輕摩擦。與輸入動(dòng)力連接的軸稱輸入軸（又稱主動(dòng)軸），經(jīng)萬(wàn)向節(jié)輸出的軸稱輸出軸（又稱從動(dòng)軸）。在輸入、輸出軸之間有夾角的條件下工作，兩軸的角速度不等，并因此會(huì)導(dǎo)致輸出軸及與之相連的傳動(dòng)部件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和影響這些部件的壽命。[2] 

準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)
指在設(shè)計(jì)的角度下以相等的瞬時(shí)角速度傳遞運(yùn)動(dòng)，而在其他角度下以近似相等的瞬時(shí)角速度傳遞運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)。它又分為：
a）雙聯(lián)式準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)。指該萬(wàn)向節(jié)等速傳動(dòng)裝置中的傳動(dòng)軸長(zhǎng)度縮短到最小時(shí)的萬(wàn)向節(jié)。
b）凸塊式準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)。由兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)又和兩個(gè)不同形狀的凸塊組成。其中兩凸塊相當(dāng)于雙聯(lián)萬(wàn)向節(jié)裝置中的中間傳動(dòng)軸及兩十字銷。
c）三銷軸式準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)。由兩個(gè)三銷軸，主動(dòng)偏心軸叉，從動(dòng)偏心軸叉組成。
d）球面滾輪式準(zhǔn)等速萬(wàn)向節(jié)。由銷軸、球面滾輪、萬(wàn)向節(jié)軸和圓筒組成。滾輪可在槽內(nèi)做軸向移動(dòng)，起到伸縮花鍵作用。滾輪與槽壁接觸可傳遞轉(zhuǎn)矩。

等速萬(wàn)向節(jié)
萬(wàn)向節(jié)所連接的輸出軸和輸入軸以始終相等的瞬時(shí)角速度傳遞運(yùn)動(dòng)的萬(wàn)向節(jié)。它又分為：
a）球叉式等速萬(wàn)向節(jié)。由有滾道的球叉和鋼球組成的萬(wàn)向節(jié)。而其中的圓弧槽滾道型球叉式萬(wàn)向節(jié)是指球義上的鋼球滾道為圓弧型的萬(wàn)向節(jié)。其節(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在球叉的主動(dòng)叉和從動(dòng)叉上做有圓弧凹槽，兩者裝合后形成四個(gè)鋼球滾道，滾道內(nèi)共容納4個(gè)鋼球。定心鋼球裝在主、從動(dòng)叉中心的球形凹槽內(nèi)。直槽滾道型球叉式萬(wàn)向節(jié)是指球叉上的鋼球滾道為直槽滾道型的萬(wàn)向節(jié)。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在兩個(gè)球叉上做有直槽，各直槽與軸的中心線相傾斜，且傾斜的角度相同并彼此對(duì)稱。于兩個(gè)球叉之間的滾道內(nèi)裝有4個(gè)鋼球。
b）球籠式等速萬(wàn)向節(jié)。根據(jù)萬(wàn)向節(jié)軸向能否運(yùn)動(dòng)，又可區(qū)分為軸向不能伸縮型（固定型）球籠式萬(wàn)向節(jié)和可伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)。結(jié)構(gòu)上固定型球籠式萬(wàn)向節(jié)的星形套的內(nèi)表面以內(nèi)花鍵與傳動(dòng)軸連接，它的外表面制有6個(gè)弧形凹槽作為鋼球的內(nèi)滾道，外滾道做在球形殼的內(nèi)表面上。星形套與球形殼裝合后形成的6個(gè)滾道內(nèi)各裝1個(gè)鋼球，并由保持架（球籠）使6個(gè)鋼球處于同一平面內(nèi)。動(dòng)力由傳動(dòng)軸經(jīng)鋼球、球形殼傳出（圖2）。可伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是于筒形殼的內(nèi)壁和星形套的外部做有圓柱形直槽，在兩者裝合后所形成的滾道內(nèi)裝有鋼球。鋼球同時(shí)也裝在保持架的孔內(nèi)。星形套內(nèi)孔做有花鍵用來與輸入軸連接。這一結(jié)構(gòu)允許星形套與簡(jiǎn)形殼相對(duì)在軸向方向移動(dòng)。[3] 

傳動(dòng)軸和中間支撐
傳動(dòng)軸（drive shaft）萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸中能夠傳遞動(dòng)力的軸。傳動(dòng)軸除去傳遞動(dòng)力以外，有些傳動(dòng)軸長(zhǎng)度可以伸縮，用來防止在所連接兩軸之間有距離變化時(shí)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉。
汽車行駛過程中，變速器與驅(qū)動(dòng)橋的相對(duì)位置經(jīng)常變化，為避免運(yùn)動(dòng)干涉，傳動(dòng)軸用由滑動(dòng)叉和花鍵軸組成的滑動(dòng)花鍵連接，以適應(yīng)傳動(dòng)軸長(zhǎng)度的變化。為減少磨損，還裝有用以加注滑脂的滑脂嘴，油封，堵蓋和防塵套。


傳動(dòng)軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于質(zhì)量不均勻引起的離心力將使傳動(dòng)軸發(fā)生劇烈震動(dòng)。因此當(dāng)傳動(dòng)軸與萬(wàn)向節(jié)裝配后必須進(jìn)行動(dòng)平衡。
中間支承（mid-support） 傳動(dòng)軸過長(zhǎng)時(shí)需在中間斷開，并將它們通過支承裝置支持在車架（身）上的機(jī)構(gòu)。
中間支承安裝在車架橫梁或車身底架上，要求它具有能補(bǔ)償傳動(dòng)軸的安裝誤差功能，及適應(yīng)行駛中由于發(fā)動(dòng)機(jī)的彈性懸置引起的發(fā)動(dòng)機(jī)竄動(dòng)和車架變形引起的位移功能。同時(shí)其中橡膠彈性元件還有吸收傳動(dòng)軸振動(dòng)、降低噪聲及承受徑向力的功能。中間支承由橡膠彈性元件、軸承等組成。由于蜂窩形橡膠墊有彈性，可滿足補(bǔ)償安裝誤差和行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)竄動(dòng)和車架變形引起的位移作用。有的中間支承采用雙列圓錐滾子軸承。
傳動(dòng)軸分段時(shí)需加中間支撐。通常中間支撐安裝在車架橫梁上，應(yīng)能補(bǔ)償傳動(dòng)軸軸向和角度方向的安裝誤差以及車輛行駛過程中由于發(fā)動(dòng)機(jī)竄動(dòng)或車架等變形所引起的位移。